802.11ax成功的关键

8×8 MU-MIMO(多用户多输入多输出)和是OFDMA的引入,是802.11ax成功的关键。

20171127-qualcomm-4 此前,802.11ac Wave 2的一个主要特性就是MU-MIMO,当时在11ac里面,网络协议能实现的功能就是11ac Wave 2的AP可以同时向多个支持MU-MIMO的客户端发送数据包, 11ac当时支持的最大规格是4×4 MU-MIMO,同时可以向4个终端共享下行的MU-MIMO数据包。另外当时在11ac的规范里只有下行的MU-MIMO功能。

现在的11ax有两个方面的提高:第一是上行和下行都可以支持MU-MIMO,不仅是从AP向终端发送数据包的时候可以一个数据包同时面向多个终端节点发送,同时这几个终端节点也能够协调,同时向AP端、网络上行发送数据包。数据包同时到达AP,AP也能够解码、同时接收所有的数据包,因此效率就有所提高。以前最大的规格只支持到4×4 MU-MIMO,现在是8×8 MU-MIMO。以前每个数据包每次只能把4个终端组合在一起,现在可以把8个组合在一起。当然这并不是说MU-MIMO网络里只有4个或者8个终端,而是每一个帧(Frame)里面最多可以有4到8个终端,整个网络的容量达到上百个是没有问题的,这就明显提高了效率。

而在调制方式方面,11ac甚至之前的Wi-Fi采用的都是OFDM的调制方式,新增加的OFDMA调制方式能同时支持上行和下行。以前相当于在同一个帧里只有一个标准的数据包,传给客户端的时候不管帧的大小,从网络协议的角度来看,在信道发送方面额外的系统开销(overhead)都是一样的。而OFDMA是在蜂窝应用中已经普遍应用的技术,它主要的优势功能是把各种大小的数据包从调制的角度组合在一起,系统开销可以通过共享而降低,因而效率得到提高,这是一个很重要的演进。

另一方面,OFDMA的符号的长度也变长了,每一个调制信号的符号长度变成以前11ac的4倍。调制的长度越长,在多路径(Multipath)的情况下,AP端、客户端就能有更多的机会可以充分利用多路径,通过更宽的窗口把不同角度反射过来的信号组合在一起。这就使得在实际应用场景中,特别是远距离传输的时候,在多路径比较强的情况下,解码能力增强,接受的稳定性也更大了。另外,现在的调制可以支持1024QAM,之前最高只支持到256QAM,调制码的密度越大,承载的数据量也就越大,这比以前提高了2到3倍。

性能的提升使得11ax成为城市密集使用场景(例如出租公寓楼、公寓小区和多栋式住宅)和企业级应用的不二之选,并且对运营商网络分流起到了重要的辅助作用。众所周知,LTE网络对移动终端的上网和数据流量方面确实起到了很大的改善作用,但LTE的网络对运营商来说不管是带宽还是网络的部署都比较昂贵,所以很多情况下运营商都愿意把其中一部分业务分流到Wi-Fi网络上,因为Wi-Fi网络相对更加经济实惠。但之前的Wi-Fi网络存在稳定性或者带宽上的挑战,随着11ax技术的演进,从LTE网络分流过来的应用场景的用户体验会比以前更好。

高通端到端802.11ax Wi-Fi组合

今年2月,作为业界首家提供AP端和终端芯片的端到端802.11ax Wi-Fi组合方案的厂商,高通发布了IPQ807x和QCA6290两款芯片,前者面向AP端,后者面向客户端。9月初,华为在全连接大会期间发布了X-Gen Wi-Fi产品,率先支持11ax标准,采用的就是Qualcomm芯片。 20171127-qualcomm-5 高通端到端802.11ax Wi-Fi组合

IPQ807x的主要特性是容量的提升达到了4倍,因为芯片可以支持8×8 MIMO,这对现有的、甚至是仍在演进过程中,还没有转换到11ac的终端用户体验有所提高,可以让这些传统终端用户的速度得到提升、覆盖面也有所改善。IPQ807x是一个高度集成的方案,里面既包括了Wi-Fi的射频、基带的部分,也包含了功能非常强大的CPU平台,通过一个主芯片的解决方案就可以进行网络优化和管理,完成智能网络管理。这不但降低了系统功耗,还使得OEM厂商在做新的设计方案时,在产品外形和应用场景的设计上具备更多的灵活性。

QCA6290的规格是2×2(2.4GHz)+ 2×2(5GHz),可实现双频并发,最大吞吐量可达1.8Gbps。单颗客户端芯片吞吐量达到千兆级,这在11ac时代是不可想象的。此外,相比802.11ac wave-2,QCA6290的功耗降低约2/3。

网状网络,开启家庭整体连接新时代

在最近一项的调查显示,接近60%的消费者表示他们的无线网络有各种各样问题:例如网络不会自动检测自我修复、网络安全性和覆盖程度不够、路由器相关技术术语很复杂等等。为了解决这一问题并改善家庭中无线网络的现状,高通在今年的Computex期间推出了网状网络平台(Mesh Networking Platform),基于该平台,网络中的任一终端都能够实现连接,即使是不一样的连接协议,并且提供语音控制功能、集中式管理和安全保护。同时它还包含了一系列对运营商网络重要的网状网络特性,也就是说,Qualcomm网状网络平台能够在前期或者后期支持运营商端的技术,为无线网络增添容量。

目前,Qualcomm网状网络平台包括:

  •  Qualcomm Wi-Fi SON(自组织网络)功能包

作为首批自组织网络功能组合之一,SON旨在确保更出色的Wi-Fi覆盖、设置简易、近乎零用户参与的自动管理和流量优化,以及附加的安全保障。运营商可以方便地通过Wi-Fi SON提升宽带服务,使得不同API更方便地将SON迁移至其他芯片平台上。集成的语音功能让消费者能够通过语音来控制网络中的终端或与之交互,并支持不同API对接最流行的云端助理应用。此外,回路灵活性提供可用于最大化网状网络性能的回路选项,包括802.11ac、802.11ad、802.11ax或电力线技术。

  •  Qualcomm物联网连接功能包(IoT Connectivity Feature Suite)

该技术旨在帮助确保网络中同时使用Wi-Fi、蓝牙(Bluetooth)、CSRmesh连接和基于802.15.4技术时的兼容性,同时支持此前发布的通信协议、云服务和软件框架。它将在不同连接技术和生态系统中扮演通用转化器的角色,有助于制造商、开发者和用户最大限度地降低复杂性并减少碎片化挑战。

可依靠、可管理和最优化的全家庭Wi-Fi网络,是运营商面临的“最后一米”问题的唯一解决办法。近期,在2017年宽带世界论坛上,Qualcomm宣布推出全新可达运营商级别的“视频网格传输”功能,这也是业界首次宣布采用端对端“无线视频传输”(VoW)方式,来优化网状网络中的视频传输。

随着家用网络不断变得拥挤,复数个设备同时播放视频或运行其他高带宽占用进程,运营商将在网络容量管理上,面临如何减少延迟、缓冲和丢包的挑战。在网状网络中,这些问题将变得更加复杂,因为用户可能在从一个节点范围移动到另一个节点范围内时,指望视频流播放能完美衔接上。即使是在多节点网状Wi-Fi系统结构下,“视频网格传输”功能都有助于确保在家庭的每一个角落,用户都能获得高质量、无卡顿的视频体验。其先进的软件功能可使延迟少于40ms,并对高路径损耗条件下进行优化,以获得近乎无损的视频传输品质。它还支持多用户视频功能(MIMO),并可以先进技术保障多个高清HD、超高清UHD视频流同时运行。

全新的“视频网格传输”功能可在Qualcomm Wave-2 801.11ac规格产品中使用,包括宽带网关QCA998x和IPQ806x系列,机顶盒和扩展器QCA6174和QCA998x系列,以及网状网络系统IPQ401x系列。

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