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[分享] 下一輪WiFi革命來臨:詳解高通MU-MIMO技術

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資深大大

陳誠誼2015-1-5 16:19

也許你從未聽說過MU-MIMO,但如果你是一名重度無線網路依賴者,我們強烈建議你讀完下面的文字,因為,WiFi無線網路技術的下一輪革命已經悄悄來臨,而MU-MIMO,就是開啟大門的鑰匙。
在今年的台北電腦展(Computex 2014)上,高通的全資子公司高通創銳訊展示了全球首款支持MU-MIMO技術的VIVE 4-stream 802.11ac芯片组,效率比現有802.11ac提高了兩到三倍。我們可以向你保證,這絕不是什麼技術噱頭,它是一次從0到1的巨大飛躍。今後若干年時間内,只要是WiFi網路所及之處,你將無數次看到它的身影,並真正從中受益。
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從你身邊說起:WiFi網路最大的瓶頸在哪?
讓我們抛開冗長繁鎖的技術細节,請你捫心自問:現如今的WiFi網路,最大瓶頸是什麼?除了傳輸距離這個不可逾越的物理障碍,你有没有發現,同一個WiFi網路内,設備越多越慢?自己家中還好,購物中心、咖啡店裏等公共WiFi網路人多時,簡直慢的難以忍受。不管你是802.11abc還是xyz,只要有大量設備和你接入同一個WiFi網路,網速就會變成上班高峰期的北京地鐵,擠得讓你絕望,這是為何?
原因很簡單:根據現有802.11ac標準,AP(就是路由器熱點)一次只能和一個客户端通訊。
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看明白了嗎?同一個AP,在同一個時間段内,只能與同一个個接入設備交换資料。這就像《鹿鼎記》裏的韋小寶,後宫佳麗再多,每天晚上也只能寵幸一個。聽起來很悲哀,但在三年前,WiFi聯盟制定802.11ac標準時,却没有考慮這
麼多。
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MU-MIMO是802.11ac 2.0標準的關鍵特性


按照WiFi聯盟的路線圖,802.11ac標準被生生分成了两個階段,第一個階段大約在一年半之前開始推出,目標是迅速推出產品,讓無線儘快達到1Gbps的速率,而信號發送方式依然沿用了老舊802.11n的模式:AP向360度範圍内的所有方向發送信號,一次只能向一個客户端溝通來做傳輸,當一個案客户端服務完之後,才會服務下一個,數據傳輸是“輪流”進行。
由於802.11ac有高達80MHz的頻寬,在接入設備少的時候,問題還不大,但當接入的設備增加到數十、上百個時,問題就來了,80MHz的頻寬和傳輸總量被大量設備分割,大部分設備都在等待和路由器通訊,互相爭搶資源,節果是大家都慢得一塌糊涂。
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救世主出現:何謂MU-MIMO?
那麼,有没有辦法讓AP同時與多個設備通訊呢?解鈴還需系鈴人,WiFi聯盟可没這麼笨,他們留了一手,這就是802.11ac Triple E標準,又稱為802.11ac 2.0。
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MU-MIMO是“Multi-User Multiple-Input Multiple-Output”的縮寫,聽起來很拗口的一個技術名詞,字面含義却很好理解,直譯就行了——“多用户多入多出技術”。
顧名思義,MU-MIMO是一種讓你的路由器同時與多個設備溝通的技術,它是802.11ac標準第二階段的里程碑,這種進步甚至比802.11b/g到802.11n,再到802.11ac來得還要大,因為版本號的進化只是提升了理論速率,MU-MIMO才是真正改善了網路資源利用率,換句話說,它的性能提升都是你看得見摸得着的。
聽起來是不是很有意思?嗯,我們現在還要再给MU-MIMO戴上一頂帽子:只有具備MU-MIMO技術的設備,才能被稱作“完整版802.11ac”,目前市面上炒得火熱的那些智慧路由器,全都是“不完整版802.11ac”。


在這個階段,802.11ac終於不再“單打獨鬥”了,WiFi聯盟引入了名為MU-MIMO的新功能,有了它,你的路由器就能同時跟多台設備通信了。你可以這麼認為:MU-MIMO就是為了提高傳統WiFi網路的低效率而生。


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直擊問題根源:MU-MIMO是如何工作的?
OK,我們已經知道了MU-MIMO的主要目的是提升WiFi網路的效率,但它究竟用什麼手段提高效率?帶著這個問題,我們在Computex 2014現場採訪了高通創銳訊產品管理暨網路事業群副總裁Todd D.Antes,看看他是怎麼說的。
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首先,為了便於理解,你可以把傳統的802.11ac路由器信號想象成是一個“圓圈”,這個圓圈就是信號的覆蓋範圍,天線在圓心,呈360度向外發射號。在“圓圈”内的設備,路由器會依次與它們進行通訊,每次都是一個對一個,多了不行。
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左為傳統路由器,右為支持MU-MIMO的路由器,它們的信號“形狀”是不同的


802.11ac擁有80MHz的頻寬,實際數據傳輸速約為350Mbps左右,按照“一次只能服務一個”的原理,如果有兩個設備同時接入網路,802.11ac就只能“輪著來”了,這樣每個設備只能得到40MHz頻寬,數據傳輸速率當然也會減半。
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AP的頻寬資源是有限的,MU-MIMO可以同時做三份工作,相當於頻寬利用率提升了3倍
而使用了MU-MIMO技術的802.11ac 2.0路由器則不同,它的信號並非360度全向發射,實際上,你可以把MU-MIMO路由的信號看作是“三道射線”,高通利用波束成型(Beamforming)和多用户分集技術,將信號在時域、頻域、空域三個維度上分成三部分,看起來就像是同時發出三個不同的信號,射向三台不同的設備,這樣,MU-MIMO路由就能同時“1 vs 3”。由於三個信號互不干擾,因此每台設備得到的資源是相等的,而且數據傳輸能同時進行,從路由器角度衡量,數據傳輸速率提高了2.5~3倍。
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傳統路由器


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支援MU-MIMO
兩者最大差別在速度與效率。
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在高通的MU-MIMO路由器樣機管理界面裏,可以很清楚的看到三個設備的傳輸速率


當一個網路内同時存在幾十台甚至上百台設備時,這種互不干擾的工作模式好處就很明顯了,路由器能用傳統802.11ac三倍的速度處理請求,負載被大大分散,整個網路的延遲會有明顯的下降。從手機角度來說,支持MU-MIMO的手機除了網速更快,還能更迅速的連上路由器,減少無謂的等待時間,接入WiFi網路功耗也會變小。
不過,遺憾的是,MU-MIMO技術需要發送和接受設備兩端都提供硬提拔支持,也就是說,你的路由器和手機必需同時支持MU-MIMO,WiFi才能能同時與多個設備通訊,市面上現有的家用路由器和大部分手機均無法支持MU-MIMO。


速度實測:秒殺傳統802.11ac
高通在自家的Computex 2014展台上展示了一大波MU-MIMO設備,包括採用MU-MIMO技術、專供智慧路由器使用的QCA998x和QCA999x網路解決方案,從演示來看,MU-MIMO速度確實驚人,它可以輕易將一台802.11ac路由器的數據傳輸速率提升兩倍以上,從273Mbps提升至638Mbps,比802.11n到802.11ac升級還管用!
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這些計算機模擬多台設備,同時連入一個AP,並大量傳輸數據
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上圖是普通802.11ac路由器,下圖是帶MU-MIMO的802.11ac路由器,結果還用我說?


最快明年商用:這裏承載著WiFi技術的未來
最後,還有一個最關鍵的問題——我們什麼時候才能用上MU-MIMO?
根據Todd D.Antes的說法,MU-MIMO技術在微型基站上其實早有用過,WiFi聯盟也已經將其引入802.11ac,作為下一階段的規範標準,但是,把MU-MIMO的成本壓縮至家用路由器也能接受,高通創銳訊花了足足7年時間,技術難度之大可想而知。
目前,高通已有不少合作伙伴在測試QCA998x和QCA999x芯片,Todd D.Antes表示,搭載MU-MIMO的路由器、智慧網關等,到今年底、明年初就會問世。而手機方面,高通驍龍801芯片已經率先给予了支持,下一代的驍龍810、808和805也会會支持802.11ac MU-MIMO。
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高通4×4 MU-MOMI路由器樣機
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MU-MOMI路由器樣機内部
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QCA998x/QCA999x SoC樣片


相比家用路由,公共空間安裝的熱點、企業的AP才是網路最擁擠的地方,我们很樂意看到MU-MIMO在公共場所的普及,那才是MU-MIMO真正的用武之地。
智慧路由的概念炒作讓2014年的家用網路設備市場狠狠的火了一把,但浮華褪去,你會發現,真正能改變世界,為我們帶來更優秀用户體驗的,依然是那些最核心、最基礎的技術進步。
随著MU-MIMO脚步的臨近,無線網路設備市場很快將面臨新一輪的洗牌。


以上文章來自http://www.evolife.cn/html/2014/77492_3.html


雖然這文章早就發表了,我卻沒看到。不過將來,或是現在在使用801,805,808,810的使用者就有福了。如果沒有這篇文章大概很多人都會莫名其妙吧!有了這篇文章深入去讀它,你會發現。原來如此。














本文章最後由( 陳誠誼 )於 2015-1-5 17:32 編輯

★HTC論壇三週年生日快樂★
因為你讓我超越想像、不斷實現完美的畫面,讓我看見這一路令人驚豔的一切,我愛上HTC~
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資深大大

Btoyang2016-3-26 07:11

因為中華的3CA 2016/3/24突然開放了
上網一併搜尋VHT80 MU-MIMO
就找到這篇中文的文章
不過目前市面上只有三星S7支援的樣子
除了手機支援  也還要有支援的AP

~HTC論壇進擊三週年~我要用HTC One M8狂嗨我的每一天
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一般用戶

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路過旅人

lawkmlaw2018-10-20 17:21

很好的文章, 长知我的英語搭檔识了 本文章最後由( lawkmlaw )於 2018-11-5 16:53 編輯

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