關(guān)鍵字：三頻Wi-Fi LTE MU-MIMO 電子制作模塊
“仔細觀(guān)察數據密集使用的國家，可以看出中國有著(zhù)明顯的數據使用量增長(cháng)趨勢。”高通創(chuàng )銳訊(Qualcomm Atheros)產(chǎn)品管理副總裁Irvind Ghai援引艾瑞咨詢(xún)的數據說(shuō)，2013年中國Wi-Fi路由器出貨量達到5千萬(wàn)臺；2014年中國75.6%的人使用Wi-Fi和蜂窩網(wǎng)絡(luò )。而在最能反映Wi-Fi使用量擴大的中國特定區域Wi-Fi熱點(diǎn)數量統計中，中國以擁有650萬(wàn)個(gè)公共場(chǎng)所、20萬(wàn)個(gè)政府樓宇、1億個(gè)家庭和9.4億個(gè)運營(yíng)商/商業(yè)機構Wi-Fi熱點(diǎn)的數據，遙遙領(lǐng)先其他國家。
高通創(chuàng )銳訊(Qualcomm Atheros)產(chǎn)品管理副總裁Irvind Ghai
MU-MIMO，為解決數據擁堵而來(lái)
盡管需求旺盛，但目前中國市場(chǎng)上大多數Wi-Fi路由器和AP采用的仍然是單用戶(hù)MIMO(SU-MIMO)。這種技術(shù)采用的是低效時(shí)間槽協(xié)議，只能為多個(gè)客戶(hù)端提供單一時(shí)刻專(zhuān)用全速率Wi-Fi無(wú)線(xiàn)連接。隨著(zhù)聯(lián)網(wǎng)設備數量的激增，一個(gè)顯而易見(jiàn)的事實(shí)是：在有限的帶寬里，客戶(hù)端分得的帶寬份額正越來(lái)越小。
為解決“僧多粥少”的困境，802.11ac標準將接收MIMO流的最大數目由4個(gè)增加至8個(gè)，從而將網(wǎng)絡(luò )吞吐量提高了一倍。但問(wèn)題也隨之而來(lái)，由于每個(gè)空間流都需要專(zhuān)用的發(fā)射/接收鏈，如果沒(méi)有創(chuàng )新技術(shù)出現，要想實(shí)現8X8 MIMO的全部性能，一個(gè)802.11ac 8X8 AP就需要8個(gè)獨立的無(wú)線(xiàn)電鏈、天線(xiàn)和8X8的客戶(hù)端配置，這是不切實(shí)際的。
除了不可能出現8X8的終端配置，另一方面，AP通常有3-4個(gè)天線(xiàn)，而大部分客戶(hù)終端只有1-2個(gè)天線(xiàn)。因此，它們不能支持全速空間流MIMO運行，也很少用到AP的全部容量。例如，一個(gè)802.11ac 3X3 AP理論上支持1.3Gbps的峰值速率，但是，只有一個(gè)天線(xiàn)的智能手機或平板電腦僅支持433Mbps的峰值速率，其余867Mbps的容量就被閑置了。
都是Wi-Fi，MU-MIMO有什么不同？
日前，路由器大廠(chǎng)Linksys在其首款支持MU-MIMO的千兆路由器EA8500中率先采用了Qualcomm IPQ8064互聯(lián)網(wǎng)處理器和VIVE 11ac芯片，一舉實(shí)現了最高2533Mbps的綜合吞吐量(5GHz容量高達1733Mbps；2.4GHz容量高達800Mbps)，是當前Wi-Fi路由器連接速度的3倍。
Irvind認為EA8500為MU-MIMO技術(shù)的推廣帶來(lái)了絕佳的示范效應。因為MU-MIMO網(wǎng)絡(luò )不需要客戶(hù)端與網(wǎng)絡(luò )中其他客戶(hù)端分時(shí)連接，所以每臺終端的等待時(shí)間更少，響應速度更快。“平板電腦和智能手機(典型的1x1終端)從MU-MIMO受益最多，傳統(不支持11ac或MU-MIMO)的設備也會(huì )因為路由器/接入點(diǎn)(AP)支持MU-MIMO而受益，因為當MU客戶(hù)端效率提高2-3倍時(shí)，網(wǎng)絡(luò )就有更多空閑時(shí)間或容量來(lái)服務(wù)傳統客戶(hù)端。”
Qualcomm創(chuàng )銳訊提供的資料顯示，在EA8500推出之前，MU-MIMO技術(shù)其實(shí)已經(jīng)內置于驍龍801、805、808和810等處理器中，被LG G Flex2和小米Note頂配版等手機使用。此外，采用Qualcomm MU|EFX技術(shù)的第一批零售網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品也正在陸續上市，包括Amped Wireless Athena大功率AC2600路由器、Linksys AC2600雙頻段智能Wi-Fi路由器、Buffalo WXR2533路由器、TP-LINK Archer C2600路由器、TRENDnet AC2600雙頻段無(wú)線(xiàn)路由器TEW-827DRU等。
將Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )總容量提高2-3倍，這對鬧市區、公寓樓、企業(yè)網(wǎng)絡(luò )、熱點(diǎn)或其他擁擠環(huán)境來(lái)說(shuō)，具有很大優(yōu)勢。但MU-MIMO只是一個(gè)標準的通信握手協(xié)議，只定義信令需要怎樣交互，并不定義如何實(shí)現。而這，就成為廠(chǎng)商之間比拼實(shí)力的關(guān)鍵所在。Irvind說(shuō)在MU-MIMO設計中雖然變量很多，但所有的設計選擇和權衡都集中在兩個(gè)頂層問(wèn)題上：空間流的數量和并發(fā)用戶(hù)的數量。因此，他們在SU/MU傳輸調度、分組、探測和速率控制等方面投入了大量的精力進(jìn)行優(yōu)化。
目前，相當多的企業(yè)和網(wǎng)站正在探索通過(guò)多樣的位置服務(wù)、廣告和分析，從Wi-Fi中獲利。當被問(wèn)及如果遭遇網(wǎng)絡(luò )容量不足該如何應對時(shí)，很多企業(yè)給出的第一反應是：增加AP數量。但Irvind卻表示，通常在必須更換前，AP能夠工作3至5年，更換或者提高AP部署密度與預算、商業(yè)周期以及技術(shù)演進(jìn)有關(guān)。而MU-MIMO的最大優(yōu)勢就在于它充分發(fā)掘了Wi-Fi信道分配的潛力，不需要對基礎設施做結構性改變，并且經(jīng)得住時(shí)間考驗。
網(wǎng)絡(luò )安全是消費者和企業(yè)選擇Wi-Fi解決方案時(shí)關(guān)注的重要因素。然而，中國和美國的Wi-Fi安全要求不同，MU-MIMO符合中國規定嗎？Irvind強調稱(chēng)，Qualcomm除了在網(wǎng)絡(luò )處理器上支持IPSec和MACsec，其Wi-Fi也遵守最新的Wi-Fi安全協(xié)議(WPA2、AES256、AES-GCMP等)，并且可利用頻譜分析識別干擾源。同時(shí)，現有的Wi-Fi芯片組(客戶(hù)端和AP解決方案)也是MU-MIMO的一部分，完全支持中國WLAN認證與保密基礎設施(WAPI)協(xié)議要求。
從2.4GHz到60GHz
如果說(shuō)802.11ac助力千兆位Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )分流移動(dòng)流量，那么作為新型Wi-Fi 技術(shù)，802.11ad則能夠以與11ac類(lèi)似的功耗和4Gbps以上的超高速連接速度，使激動(dòng)人心的新應用成為可能，例如4K視頻串流、點(diǎn)對點(diǎn)大型文件共享、媒體查詢(xún)終端使用、無(wú)線(xiàn)擴展基座連接以及硬盤(pán)備份等，利用3D視頻和7.1音頻實(shí)現增強現實(shí)(AR)和虛擬現實(shí)(VR)系統也是這種技術(shù)的潛在應用。
低功耗設計是IEEE 802.11ad規范描述的關(guān)鍵特性之一，包括先進(jìn)的電源管理在內，用于支持手持移動(dòng)設備和筆記本電腦更長(cháng)的電池壽命。設備能夠在60GHz工作和更低的2.4GHz與5GHz Wi-Fi頻率之間無(wú)縫地切換。除了HDMI的無(wú)線(xiàn)實(shí)現外，這種鏈路還能模擬DisplayPort、USB和PCIe連接，系統中還利用先進(jìn)的加密算法集成了高等級的安全性。更重要的是，802.11ad標準支持使用相位陣列天線(xiàn)(PAA)實(shí)現波束成形技術(shù)，從而最大限度地提高信號強度，可實(shí)現距離超過(guò)10米的通信。這些優(yōu)勢對于應對下一代媒體應用所提出的挑戰都是必不可少的。
高通于2014年7月完成了對60GHz無(wú)線(xiàn)芯片組開(kāi)發(fā)廠(chǎng)商Wilocity的收購，而即將推出的驍龍820處理器，將有望成為首個(gè)集成Qualcomm VIVE 2x2 802.11ac(11ac)和802.11ad Wi-Fi的三頻平臺，從而使終端可以在1x1配置的基礎上實(shí)現最高達50%的提升(2x2 80MHz 11ac的峰值速率最高達867 Mbps，11ad的峰值速率最高可達4.6Gbps)。
根據ABI Research公司對不同種類(lèi)802.11芯片出貨量的預測。到2018年，包含802.11ad的三頻段芯片組市場(chǎng)有望達到每年15億片左右的出貨量，而所有種類(lèi)802.11芯片的總市場(chǎng)規模也不到40億片。這似乎也從另一個(gè)角度解釋了高通之所以對該市場(chǎng)“深信不疑”的原因。
開(kāi)啟與LTE的融合之旅
未來(lái)，Wi-Fi與蜂窩技術(shù)將會(huì )越來(lái)越多的向共同合作的“融合”模式發(fā)展，包括LTE與Wi-Fi間融合、授權頻譜與非授權頻譜間融合等，這是Qualcomm Atheros產(chǎn)品管理副總裁Tal Tamir此前在高通3G/LTE峰會(huì )期間表達的觀(guān)點(diǎn)，而這兩種技術(shù)也很有可能會(huì )成為預期在2020年開(kāi)始被采用的5G蜂窩式標準的組成部分。
以驍龍820處理器為例，作為首款公開(kāi)發(fā)布用于移動(dòng)終端、提供完整LTE-U支持的處理器，它可通過(guò)聚合LTE授權和非授權頻譜，來(lái)提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )容量和用戶(hù)吞吐量。LTE和Wi-Fi鏈路聚合(LWA)則是聚合授權和非授權頻譜的另一種方法，旨在使移動(dòng)運營(yíng)商利用Wi-Fi基礎設施，借助非授權頻譜的容量來(lái)擴大授權LTE網(wǎng)絡(luò )的容量，驍龍820處理器同樣支持該功能。
此外，820內部集成的全新X12 LTE調制解調器不但支持LTE和Wi-Fi之間的數種天線(xiàn)共享機制，幫助制造商更輕松的設計出支持LTE-U、4x4 LTE MIMO和雙流Wi-Fi等先進(jìn)技術(shù)的終端，還能夠借助Qualcomm Zeroth的認知能力，實(shí)時(shí)監測Wi-Fi連接質(zhì)量，以決定是否及何時(shí)在LTE與Wi-Fi間切換通話(huà)。
移動(dòng)設備訪(fǎng)問(wèn)
