主頁（http://www.130131.com）：下一代無線Wi-Fi技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展路線圖

本文刊登于《微波射頻技術(shù)》雜志 2015無線射頻�？�

自1999年推出以來，Wi-Fi憑借其高速、便捷、成本低的優(yōu)勢,逐步發(fā)展成為用戶和產(chǎn)品開發(fā)商的首選聯(lián)網(wǎng)方式。相對于最初只能提供11Mbps數(shù)據(jù)傳輸速度的首批Wi-Fi認(rèn)證產(chǎn)品而言，如今，在與其他最新一代技術(shù)通信時，最先進(jìn)的Wi-Fi設(shè)備可以提供高達(dá)1Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度。隨著下一個連接創(chuàng)新的大潮--“萬物互聯(lián)”（IoE）的興起，Wi-Fi的影響范圍將延伸至智慧家庭、車聯(lián)網(wǎng)、傳感及控制網(wǎng)絡(luò)等等，市場前景廣泛。

IEEE 802.11協(xié)議是當(dāng)今無線局域網(wǎng)的通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，受到了產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界越來越多的關(guān)注。目前，Wi-Fi聯(lián)盟已經(jīng)開始針對頻率在1GHz以下的數(shù)據(jù)連接，開展基于802.11ah和802.11af通信協(xié)議的認(rèn)證項目，從而支持范圍更大、功率極低的數(shù)據(jù)連接。據(jù)悉，IEEE也已開始著手802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。本文對正在標(biāo)準(zhǔn)化過程中的下一代802.11協(xié)議進(jìn)行了簡要介紹。

IEEE 802.11ad 近距離高速無線傳輸?shù)睦硐脒x擇

基于IEEE 802.11ad標(biāo)準(zhǔn)的WiGig技術(shù)最初由WiGig（無線吉比特聯(lián)盟）主導(dǎo)開發(fā)。2013年，WiGig聯(lián)盟與Wi-Fi聯(lián)盟合并，強(qiáng)化了Wi-Fi聯(lián)盟內(nèi)部所有技術(shù)與認(rèn)證開發(fā)工作，帶來了緊密協(xié)調(diào)的連接與應(yīng)用層解決方案。

802.11ad主要用于實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部無線高清音視頻信號的傳輸，為家庭多媒體應(yīng)用帶來更完備的高清視頻解決方案。802.11ad拋棄了擁擠的2.4GHz和5GHz頻段，而是使用高頻載波的60GHz頻譜。由于60GHz頻譜在大多數(shù)國家有大段的頻率可供使用，因此802.11ad可以在MIMO技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)多信道的同時傳輸，而每個信道的傳輸帶寬都將超過1Gbps。從而通過使用低功率調(diào)制方案有更寬的信道來支持高達(dá)7 Gbps的更快數(shù)據(jù)傳輸速率。

同時，802.11ad也面臨技術(shù)上的限制。比如：60GHz載波的繞射能力很差，而且在空氣中信號衰減很厲害，其傳輸距離、信號覆蓋范圍都大受到影響，這使得它的有效連接只能局限在一個很小的范圍內(nèi)。在理想的狀態(tài)下，802.11ad最適合被用來作為房間內(nèi)各個設(shè)備之間高速無線傳輸?shù)耐ǖ馈?/p>

目前致力于802.11ad 解決方案上的芯片商，有英特爾、高通與萊迪思半導(dǎo)體旗下的SiBEAM三家。在2015 CES展會上高通宣布推出三頻802.11ad芯片組，該芯片組將把60GHz 802.11ad技術(shù)與5GHz和2.4GHz的802.11ac融合到一起，是一款三頻接入點(diǎn)芯片組。2015年5月樂視正式推出全球首款具備60GHz毫米波無線視頻技術(shù)的量產(chǎn)手機(jī)Max，Max采用SiBEAM的UltraGig SiI6400發(fā)送器。

IEEE 802.11ah 面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的低頻段Wi-Fi

因應(yīng)萬物無縫互連的應(yīng)用需求，IEEE已提出并積極擬訂更適合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE 802.11ah，預(yù)計2016年完成正式版標(biāo)準(zhǔn)。新一代802.11ah標(biāo)準(zhǔn)，將采用1GHz以下頻段，具有覆蓋面更大、支持更多用戶、更低功耗、針對中低速率進(jìn)行優(yōu)化增強(qiáng)等特點(diǎn)。其目標(biāo)應(yīng)用場景包括傳感器和智能抄表，傳感器和智能抄表回傳鏈路，Wi-Fi覆蓋擴(kuò)展。

IEEE 802.11ah物理層是IEEE 802.11ac的降頻版本。802.11ah定義了2MHz，4MHz，8MHz，16MHz信道帶寬，剛好是此前標(biāo)準(zhǔn)的1/10。此外，802.11ah還定義了1MHz信道帶寬，用于更遠(yuǎn)距離無線傳輸。目前802.11ah的技術(shù)規(guī)格與現(xiàn)有802.11n、802.11ac等Wi-Fi技術(shù)有大程度差異，包含運(yùn)作頻段、傳輸率、傳輸距離等均不相同。802.11ah目標(biāo)是1公里以上的傳輸距離，且仍能有100kbps以上的傳輸率。802.11ah標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，將影響現(xiàn)有其他采行1GHz以下頻段傳輸?shù)臒o線技術(shù)，如ZigBee、Z-Wave，以及其他業(yè)者自行發(fā)展的技術(shù)，802.11ah有可能在某些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中與這類技術(shù)競爭。

不同國家的可用802.11ah頻譜分別為868-868.6 MHz (歐洲), 950 MHz -958 MHz (日本), 314-316 MHz, 430-434 MHz, 470-510 MHz, and 779-787 MHz (中國), 917 - 923.5 MHz (韓國) and 902-928 MHz (美國)。

IEEE 802.11 ax 下一代Wi-Fi技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)接班人

IEEE 802.11ax標(biāo)準(zhǔn)是802.11協(xié)議的最新修訂版本，與802.11ad和802.11ah這些補(bǔ)充與衍生版本不同，802.11ax是屬于后續(xù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，這意味著它很可能會實(shí)行商品化。與802.11ac標(biāo)準(zhǔn)相比，802.11ax可以說是前者的繼承與發(fā)展版本，兩者均使用5GHz頻段，并支持MU-MIMO技術(shù)，只是在802.11ac標(biāo)準(zhǔn)中，MU-MIMO屬于“選配”，目前只在“802.11ac Wave 2”的旗艦產(chǎn)品上應(yīng)用；而在802.11ax標(biāo)準(zhǔn)中，MU-MIMO屬于“標(biāo)配”，首發(fā)將直接提供支持。

此外802.11ax還有一個非常重要的革新，就是引入了OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access正交頻分多址）技術(shù)，該技術(shù)有在WiMax和LTE中使用，被譽(yù)為是下一代無線網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。OFDMA技術(shù)可以把一個常規(guī)信道分為數(shù)個甚至是數(shù)十個正交子信道，通過把這些子信道疊加并分配給不同用戶的方式，大大提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)男�率�?/p>

與802.11ac中使用的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing正交分頻復(fù)用）技術(shù)先比，OFDMA技術(shù)理論上可以為數(shù)據(jù)傳輸效率帶來10倍的提升，即便考慮上干擾、損耗、調(diào)制解調(diào)速率等因素，OFDMA的效率少說也是OFDM技術(shù)的4到5倍。

實(shí)際上802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的首要目標(biāo)就是把無線網(wǎng)絡(luò)的速率提升至802.11ac標(biāo)準(zhǔn)的4倍，目前在5GHz頻段和80MHz頻寬下，802.11ac的單流理論速率為433Mbps，按此計算802.11ax的在同等條件下的單流速率則高達(dá)1733MHz，如果再加上4x4 MU-MIMO技術(shù)和160MHz頻寬的加成，802.11ax標(biāo)準(zhǔn)可以提供的理論速率將達(dá)到14Gbps，相當(dāng)于1.75GB/s，直接秒殺了現(xiàn)在的“千兆光纖”。

當(dāng)然對于無線網(wǎng)絡(luò)來說，速度是一個重要參數(shù)，但不是唯一的重要參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍也是非常重要的。IEEE 802.11ax與802.11ac同樣都使用5GHz頻段網(wǎng)絡(luò)，在穿透障礙物的過程中能量會衰弱得比較快，而且“繞墻”能力不強(qiáng)，因此IEEE 802.11ax的網(wǎng)絡(luò)覆蓋表現(xiàn)與802.11ac網(wǎng)絡(luò)相差不大。

最后我們來看看802.11ax標(biāo)準(zhǔn)什么時候會進(jìn)入商品化階段，802.11ac標(biāo)準(zhǔn)在2008年開始進(jìn)入制定階段，直至2011年才推出第一款路由器產(chǎn)品，但真正算是開始推廣的要到2013年，而2014年則開始大力普及，目前已經(jīng)發(fā)展至“802.11ac Wave 2”，但是要完全取代802.11n成為市場上的絕對主流，那恐怕還需要一段很長的時間。

而在802.11ac成為市場上的絕對主流之前，802.11ax標(biāo)準(zhǔn)恐怕不會有什么大力推廣的行為。實(shí)際上802.11ax協(xié)議尚未最終確定，部分技術(shù)細(xì)節(jié)仍然在進(jìn)行商討，按照IEEE協(xié)會的安排，802.11ax標(biāo)準(zhǔn)恐怕要到2019年才會獲得最終批準(zhǔn)，之后可能會有些試驗型產(chǎn)品投入市場，但是大規(guī)模的普及，恐怕又是再過幾年后的事情了。

作者：微波射頻網(wǎng) Rick