2.3. Wi-Fi关键技术
为什么Wi-Fi的速度越来越快?其实在IEEE的802.11系列协议一直在跟3GPP的4G和5G相互借鉴,使用的底层技术都是通用的 。
OFDM/OFDMA
OFDM的全称是正交频分复用 。系统会在频域上把载波带宽分割为多个相互正交的子载波,相当于把一条大路划分成了并行多个车道,通行效率自然就大幅提升了 。
在Wi-Fi 5及以前(802.11a/b/g/n/ac),子载波宽度是312.5KHz,到了Wi-Fi 6(802.11ax),子载波宽度缩小为78.125KHz,相当于将同样宽度的路划分成了更多的车道 。
Wi-Fi 6的拥有更多的子载波
在OFDM下,每个用户必须同时占用全带宽下的所有子载波 。如果某个需要发送的数据没那么多,把频率资源用不满的话,其他用户也没法灵活使用,只能干巴巴地排队等着,频谱资源的使用效率不高 。
为了解决这个问题,Wi-Fi 6引入了OFDMA技术,后面多了个字母A,其全称也就变成了正交频分复用多址 。多址就是多用户复用的意思 。
OFDM vs. OFDMA
OFDMA可以支持多个用户在同一时刻共享所有子载波 。相当于运输公司把多个用户的数据统一打包,共同装车,充分利用车厢容量,大家的发货速度就都加快了,频谱效率得以提升 。
MIMO/波束赋形
路由器上面的天线数量是越来越多,从看不到天线,到一根,两根,三根,四根,六根,八根…现在不管啥价钱的路由器,都长得跟螃蟹似的,张牙舞爪好不唬人 。
为啥要用这么多天线?就是为了更好地实现MIMO(多输入多输出)技术 。简单来说,就是在信号发射时,用多根天线来同时发送多路不同的数据,速度自然成倍提升;在接收时,多个天线同时接收手机发来的信号,跟戴了助听器一样,接收灵敏度也得到了增强 。
单用户MIMO(SU-MIMO)
如果所有天线同时只为一个用户服务,就叫做单用户MIMO(SU-MIMO) 。更进一步,路由器四路发射,手机四路接收,也可以更精细地叫做4×4 MIMO 。
有时候,路由器的天线众多能力强悍,但四顾茫然,发现手机个个都是弱鸡 。路由器能发4路信号,但手机最多只能收两路,最终下来路由器也就不得不配合着只发两路 。这不是浪费么?
多用户MIMO(MU-MIMO)
解决办法也是有的,一个手机的接收天线少,多个手机加起来不就多了?于是,路由器便将多个手机一起考虑,视作一个功能强大的虚拟手机,这样就又能实现高阶MIMO了 。这种多手机共同参与的MIMO就叫做多用户MIMO(MU- MIMO),又叫虚拟MIMO 。
除此之外,多个天线还可以通过波束赋形技术,形成指向性的窄波束,对准用户精准覆盖 。由于窄波束的能量集中,因此可以覆盖得更远,穿墙效果也能得以提升 。
波束赋形
这样看来,路由器的天线个数是多多益善呀,买路由器就一定要挑天线多的吗?这可能是一个陷阱 。天线再多,只是在堆一些外部看得见的硬件而已,看起来牛逼闪闪,但内部的设计到底能否支撑这么多天线还是未知数 。
更重要的是,不论是MIMO,还是波束赋形,都是需要软件算法支撑的,这里面的复杂度远高于硬件,不同厂家算法优化能力不同,可能导致很大的性能差异 。
因此,建议在购买路由器时,不用太关注外部到底能看到多少根天线,而要看他们的产品宣传,是否支持波束赋形,4x4MIMO,或者MU-MIMO?如果厂家在这方面的宣传声势很大,那至少说明他们对这些功能比较自信并将其作为卖点 。
调制编码策略(MCS)
调制编码,分为调制和编码两部分,它们共同决定了单位时间可以同时发送的比特数 。调制编码策略一般将调制和编码两部分综合起来分为多个等级,级别越高,数据发送的速率也就越快 。
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