【導(dǎo)讀】坐過BRT快速公交系統(tǒng)的你，回過頭來再選擇擁堵的普通公交，一定感覺非常不爽。而這，也正是IEEE 802.11n與MU-MIMO 802.11ac的巨大區(qū)別。這到底是為什么呢？本文請的是創(chuàng)銳訊專家為大家詳解其中奧秘！
都是Wi-Fi，差別為啥這么大？
要了解如何解決問題，必須首先了解問題存在的原因。Qualcomm創(chuàng)銳訊企業(yè)、運營商解決方案高級總監(jiān)Irvind Ghai認(rèn)為，目前市場上大多數(shù)Wi-Fi路由器和AP采用的是單用戶MIMO(SU-MIMO)或者M(jìn)IMO技術(shù)，這種技術(shù)采用的是低效時間槽協(xié)議，只能為多個客戶端提供單一時刻專用全速率Wi-Fi無線連接。但隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的激增，一個顯而易見的事實是：在有限的帶寬里，客戶端分得的帶寬份額正越來越小。
為解決“僧多粥少”的困境，802.11n標(biāo)準(zhǔn)率先引入了MIMO技術(shù)，允許一次最多將4個MIMO流發(fā)送到單個終端，802.11ac標(biāo)準(zhǔn)更是將接收MIMO流的最大數(shù)目增加至8個，從而將網(wǎng)絡(luò)吞吐量提高了一倍?？蓡栴}來了，由于每個空間流都需要專用的發(fā)射/接收鏈，如果沒有創(chuàng)新技術(shù)出現(xiàn)，要想實現(xiàn)8X8 MIMO的全部性能，一個802.11ac 8X8 AP就需要8個獨立的無線電鏈、天線和8X8的客戶端配置，這是不切實際的。
除了不可能出現(xiàn)8X8的終端配置，MIMO間隙的存在也是大問題。通俗點說，就是AP通常有3-4個天線，而大部分客戶終端只有1-2個天線。因此，它們不能支持全系列MIMO信道運行，也很少用到AP的全部容量。例如，一個802.11ac 3X3 AP理論上支持1.3 Gbps速率的峰值物理層(PHY)，但是，只有一個天線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。
那么，有沒有這樣一種Wi-Fi技術(shù)，允許多個客戶端共享AP上的多個空間流，將系統(tǒng)的總?cè)萘刻岣咧罙P配置的最大上限呢？Qualcomm創(chuàng)銳訊提出的802.11ac MU-MIMO解決方案給了業(yè)界多一度的選擇。“我們花了7年多的時間進(jìn)行MU-MIMO研究和四年硬件原型機開發(fā)，終于在2014年獲得了無線寬帶聯(lián)盟(WBA)頒發(fā)的年度最佳Wi-Fi技術(shù)創(chuàng)新大獎。”Irvind Ghai說，簡單而言，當(dāng)前的Wi-Fi方式：一次只能服務(wù)一個客戶端，大家排隊輪著來；MU-MIMO：數(shù)據(jù)同時傳送到多組客戶端，大家伙兒一起上。”
F1：SU-MIMO與MU-MIMO的區(qū)別
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來，大家伙兒一起上Wi-Fi
Qualcomm創(chuàng)銳訊近期邀請評測人員對Linksys、宏碁和小米等一些終端的MU-MIMO功能進(jìn)行了搶鮮測試。結(jié)果顯示，從單一用戶切換到MU-MIMO，Wi-Fi整體性能可提升至2.24倍，顯著區(qū)別體現(xiàn)在以下四個方面：
點對點Wi-Fi測試決定了最大吞吐量，但無法反映現(xiàn)實情況下的真實性能—因為在現(xiàn)實情況下，多個終端會爭奪共享的帶寬。
當(dāng)多個終端(包括新型和傳統(tǒng)終端)連接到一個家庭網(wǎng)絡(luò)時，新的MU測試可以揭示其性能優(yōu)勢。
Wi-Fi終端的很大一部分是智能手機和筆記本電腦(多數(shù)為采用1x1 11ac的單一天線終端)，借助MU-MIMO技術(shù)，即使最簡易的終端也能達(dá)到過去2x2配置才有的性能。
目前11ac標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了下行MU-MIMO(相對于上行MU-MIMO來說)，因此測試應(yīng)主要關(guān)注下行數(shù)據(jù)流。
不過，有一點是需要注意的：雖然MU-MIMO確實能讓傳統(tǒng)終端運行加快，但要想真正充分發(fā)揮其作用，則需要在網(wǎng)絡(luò)和終端上同時使用。但I(xiàn)rvind Ghai并未對此感到擔(dān)心，因為目前MU-MIMO技術(shù)已經(jīng)內(nèi)置于驍龍801、805和810處理器中，已被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(xù)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雙頻段無線路由器TEW-827DRU等。“退一步說，即便用戶舍不得丟棄現(xiàn)有設(shè)備，但等待時間縮短了，這種體驗也是美好的。”
Qualcomm創(chuàng)銳訊產(chǎn)品管理總監(jiān)Jason Tao認(rèn)為諸多因素合力推動了MU-MIMO的普遍預(yù)期和應(yīng)用，包括：
1. 用戶更多，每個用戶的終端更多。預(yù)計到2020年，普通美國家庭連接設(shè)備的數(shù)量將從當(dāng)前的9個增長至20多個。而隨著萬物互聯(lián)，更多的物體將連接在一起：恒溫器、門鎖、安保攝像頭、電燈……你能想到的東西都有可能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。
2. 對數(shù)據(jù)的強勁需求，因為Wi-Fi 越來越多地被用于內(nèi)容消費，通過機頂盒、電視、筆記本電腦，甚至是與云存儲、Skype、視頻會議和 NAS 同步的無線數(shù)據(jù)移動應(yīng)用程序所傳輸?shù)母咔逡曨l內(nèi)容全都需要高帶寬支持；
3. 對簡單終端的需求：特別是當(dāng)智能手機面臨提高數(shù)據(jù)吞吐量，同時降低成本和內(nèi)部空間的需求時，采用一個天線對于容納元器件有限的內(nèi)部空間而言，顯得格外具有吸引力；
4. 蜂窩卸載：全球移動數(shù)據(jù)流量預(yù)計將在2013-2018年間增長11倍，它驅(qū)使世界各地的移動運營商盡可能將廣域網(wǎng)(WAN)的流量卸載到Wi-Fi上；
5. 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)需求：大量接入企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的終端正急劇推動IT部門借助Wi-Fi轉(zhuǎn)接或增強企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中以太網(wǎng)的需求。
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人比人得死，貨比貨得扔
MU-MIMO能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)總?cè)萘?-3倍，這對鬧市區(qū)、公寓樓、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、熱點或其他擁擠環(huán)境來說，具有很大優(yōu)勢。在一個有三個客戶端的MU-MIMO系統(tǒng)中，所有三個STA可以用100%的時間同時接收來自AP的單個空間流。這意味著該設(shè)備只需要一個或兩個天線，而不是三個，從而降低了成本和空間要求。相比之下，在SU-MIMO中要達(dá)到相同的吞吐量，每個STA需要三個天線用三分之一的時間來接收來自 AP 的數(shù)據(jù)。
但MU-MIMO只是一個標(biāo)準(zhǔn)的通信握手協(xié)議，只定義信令需要怎樣交互，并不定義如何實現(xiàn)。而這，就成為廠商之間比拼實力的關(guān)鍵所在。Irvind Ghai說在MU-MIMO設(shè)計中雖然變量很多，但所有的設(shè)計選擇和權(quán)衡都集中在兩個頂層問題上：空間流的數(shù)量和并發(fā)用戶的數(shù)量。因此，他們在SU/MU傳輸調(diào)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。
SU/MU傳輸調(diào)度：在一個由混合類型客戶端(MU/SU，不同數(shù)量的天線)組成的網(wǎng)絡(luò)中，因為各客戶端功能不統(tǒng)一，AP需要根據(jù)客戶端在網(wǎng)絡(luò)中所處的位置調(diào)度MU和SU的傳輸，以最大限度提高網(wǎng)絡(luò)的總?cè)萘?。簡單算法是基于輪轉(zhuǎn)調(diào)度，而復(fù)雜的算法則要根據(jù)客戶端的流量分布、服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求、以及客戶端的時間公平性來調(diào)度傳輸。
分組：是指從諸多候選MU客戶端中選擇三個客戶端，分組時還需要考慮到每個MU客戶端的流量類型，以確保網(wǎng)絡(luò)總吞吐量維持在高水平。
探測和速率控制：信道探測能夠在AP和客戶端之間進(jìn)行正確的信道校準(zhǔn)，以確保AP有精確的信道信息來有效引導(dǎo)傳輸，為MU-MIMO運行選擇最佳的速率和最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
Qualcomm創(chuàng)銳訊方面認(rèn)為，當(dāng)前支持三個并發(fā)用戶的4X4系統(tǒng)MU-MIMO性能和穩(wěn)定性是最好的，最有利于通過增強波束成形和調(diào)零技術(shù)提升網(wǎng)絡(luò)容量和質(zhì)量。一些情況下，第四個用戶的加入反而會降低系統(tǒng)的可用容量及傳輸率。
企業(yè)更換AP的動力來自哪里？
每個客戶更新的原因都不一樣。最簡單直接的理由就是企業(yè)對于網(wǎng)絡(luò)容量的需求在增加，比如星巴克就把原來的AP從SU-MIMO升級為支持MU-MIMO技術(shù)，這也是成本最低的選擇。此外，新的商業(yè)模式，例如LBS的出現(xiàn)，帶動了具備MU-MIMO功能AP的需求，商家需要在此基礎(chǔ)上提供新的服務(wù)。Irvind Ghai認(rèn)為在中國市場，商業(yè)Wi-Fi也許會是更新AP的重要原因之一，據(jù)說有很多企業(yè)在和他們洽談合作事宜，以便帶動支付或其他周邊的服務(wù)。
他在接受本刊采訪時，還提出希望能夠轉(zhuǎn)告讀者，Qualcomm創(chuàng)銳訊MU-MIMO解決方案在安全方面也是有絕對保障的。例如其Wi-Fi芯片支持FIPS Level 2標(biāo)準(zhǔn)、集成加密解密引擎、支持GCMP而不是CCMP模式、網(wǎng)絡(luò)處理器(IPQ)平臺中整合了EES引擎、聯(lián)合企業(yè)級Wi-Fi客戶共同研發(fā)安全解決方案等。
