用于高效Wi-Fi的慢速斜坡

有时，与其转向下一个漂亮、闪亮的东西，不如充分利用现有的东西：无线局域网就是这种情况。IEEE 802.11ax 并没有跳到一个新的、更高的频谱和它所带来的许多设计、传播和测试问题，而是更好地利用了当前可用的频段和信道，并且产品正在迅速出现以帮助解决它，至少在预标准表格，2018 年。

对于像 802.11ad 这样闪亮的东西有一个强有力的论据，因为它利用 60-GHz 频带中的宽频谱可用性来获得 7 Gbits/s 的吞吐量。然而，由于射频传播的基本物理特性，其范围受到限制，并且由于墙壁穿透性差，家庭覆盖范围较弱。虽然可以将 802.11ad 放大器推至更高级别的输出，但这会破坏 802.11ad 设备的能效论点。

当它成为主流时，802.11ad 将是短距离视频传输的不错选择，但家庭和企业用户确实不存在吞吐量问题；他们有访问问题。它们需要比仅在 5 GHz 频段运行的 IEEE 802.11ac 更长的范围，以及更大的密度和覆盖范围，然后是更高的数据速率作为奖励。运营商也是如此。Rethink Technology Research 的首席执行官 Peter White 表示：“每个运营商都在努力消除家庭中的 Wi-Fi 死角，并消除相关的客户服务和服务台成本。任何有助于实现这一目标的技术都可以确保在市场上获得良好的反响。”

为此，自 2013 年高效 WLAN 研究组 （HEW SG） 成立以来，IEEE 802.11ax，也称为高效无线 （HEW），一直在通过 IEEE 的 WLAN 标准组。随着它的进展，它侧重于无线站 （STA） 如何协商接入、如何更好地处理由于同一区域内有许多接入点 （AP） 而导致的重叠服务，以及如何更好地利用可用的信道和频段。

IEEE 802.11ax 工作组解决这些问题的一些方法是从载波侦听、多址接入 （CSMA） 接入、请求发送和清除发送 （RTS/CTS） 共享频谱以及正交频率分多址（OFDMA）。它还同时使用 2.45 和 5 GHz 信道，以利用 2.45 GHz 的更长传播范围，并提供更大的频段灵活性和与 802.11a/b/g/n 安装的向后兼容性（图 1）。

图 1：IEEE 802.11ax 承诺更大的用户密度、覆盖范围、范围和更高的数据速率。图片来源：美国国家仪器公司。

802.11ax 还允许通过使用多用户 MIMO （MU-MIMO） 在上行链路和下行链路中同时发送和接收多个用户设备 （STR）。这减少了延迟和待机功率，并增加了给定频谱的吞吐量。

这种对频谱效率的强调通过使用高阶调制得到进一步体现，从 802.11ac 中的最大 256 QAM 变为 802.11ax 中的 1，024 QAM。对于 160-MHz 信道，最大数据速率为 9.6 Gbits/s，而 802.11ac 为 6.9 Gbits/s。

然而，与原始吞吐量相比，HEW 更多地是关于提高每个用户的平均吞吐量，这一点怎么夸大都不为过。具体来说，预计至少能提升四倍，这在拥挤的户外环境和高密度办公室尤其有用。

802.11ax 的最终版本将于 2019 年获得批准。

出现的准标准产品 与所有 802.11 标准一样，开始出现具有足够兼容知识产权 （IP） 的产品，预计这将成为公司愿意为芯片和前端射频组件承诺的最终标准。IEEE 802.11ax 也不例外。已经出现了准标准硅甚至最终产品。

例如，2017 年初，Qualcomm 发布了用于网络基础设施的 IPQ8074 802.11ax 片上系统 （SoC） 和用于客户端设备的 QCA6290 芯片。IPQ8074 采用 14 纳米工艺技术，集成了 .11ax 无线电、MAC 和基带，以及 64 位 A53 CPU 和双核网络加速器。它使用 12×12 MIMO 配置并支持多达 8 个 80-MHz 流。作为网络设备，它还集成了高通的自组织网络 （SON），以简化安装、优化流量并最大限度地减少死角。总容量为 4.8 Gbits/s。

作为客户端设备，QCA6290 强调功耗、成本和占用空间。它支持 2×2 MU-MIMO，峰值速率为 1.6 Gbits/s，Qualcomm 声称其特定优化比 802.11ax 的标准省电功能降低了 2/3。

最近，Broadcom 推出了用于 802.11ax 的 IC 系列 Max WiFi。BCM43684 是一款住宅 AP 芯片，可实现多达 4 个 802.11ax 流，吞吐量为 4.6 Gbits/s（图 2）。它使用 160-MHz 信道，使用 1，024 QAM，并实现上行链路和下行链路 OFDMA 功能，以及 MU-MIMO、ZeroWait 动态频率选择 （DFS） 和 AirIQ 干扰识别。

图 2：华硕为其全覆盖 RT-AX88U 802.11ax 路由器使用 Broadcom 的 BCM43684 预标准芯片，实现高速全家庭覆盖。 BCM43694 是企业 AP 版本，但奇怪的是，Broadcom 并没有强调它与 BCM43684 之间的任何区别。

该系列的第三个成员是 BCM4375。这是一款智能手机组合芯片，支持两个 802.11ax（而不是四个）流，吞吐量为 1.429 Gbits/s。它增加了蓝牙 5.0+，包括低能量远距离 （LELR） 和实时同步双频 （RSDB） 操作。

Qualcomm 正在与 Netgear、Rivet Networks、Acer 和 NEC Platforms， Ltd. 等设备制造商合作。Broadcom 正在与 Altice 等宽带运营商以及 ASUSTek Computer、D-Link、Netgear 和 ARRIS CPE 等 OEM 合作部署其产品。华硕已经在 RT-AX88U 路由器中实现了 BCM43684，它在最近于柏林举行的 IFA 2017 活动中推出。它使用 4×4 MIMO，华硕声称 2.45-GHz 频段的速率为 1.148 Gbits/s，5-GHz 频段的速率为 4.804 Gbits/s。但是，尚未提供定价或可用性。

在前端，Qorvo 表示它拥有“广泛的 802.11ax 产品组合，其中包括 2.4-GHz 和 5-GHz 前端模块 （FEM） 和 BAW 滤波器”。它将带有内置 BAW 滤波器的 QPL210 低噪声放大器 （LNA） 列为该产品的一部分（图 3）。

图 3：Qorvo 宣布其 QPL210 低噪声放大器作为其用于 802.11ax 的 BAW 滤波器系列的一部分。图片来源：Qorvo。

802.11ax 使用缓慢？ 尽管 802.11ax 任务组很认真，并且高通、博通和 Qorvo 都渴望将自己的名字附加到该技术上，但它们可能会领先于市场。无线研究公司 Farpoint Group 的负责人 Craig Mathias 表示：“802.11ax 的采用将比以前任何主要的 Wi-Fi 标准都要慢得多。

Mathias 认为，从数据吞吐量和覆盖范围的角度来看，802.11ac Wave 2 在未来一段时间内就足够了。至于需要它的运营商，Mathias 很快指出，“许多运营商仍然停留在 802.11n 上！” 也就是说，他预计未来五到七年会稳步上升。　　

      审核编辑：彭静