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使用Wi-Fi 時(shí)，客戶最在乎的三件事是：傳輸速度、網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋范圍。 ?
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?當(dāng)然，還有其他考慮因素，如易于連接和易于安裝。我們?cè)谝子谶B接方面已經(jīng)取得了巨大進(jìn)步，另外，利用集成在單個(gè)設(shè)備中的分布式?Wi-Fi，易于安裝性也有所提高，而且還間接地解決了覆蓋問(wèn)題。此外，還有一個(gè)麻煩的問(wèn)題，就是避免鄰近的干擾，鄰道的干擾可能是造成?WIFI?速度慢的原因。
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?容量
?雖然更高的數(shù)據(jù)速率似乎是最重要的問(wèn)題，但我們還是先來(lái)看看容量問(wèn)題，即多個(gè)用戶能否同時(shí)使用?Wi-Fi。
?如今，大多數(shù)人都有一個(gè)路由器，而連接至該路由器的每個(gè)人都使用同一個(gè)?Wi-Fi?信道。這也意味著，那些用戶共享著相同的帶寬和相同的原始數(shù)據(jù)速率。如果還使用了中繼器，那么帶寬會(huì)被更多的人共享，當(dāng)你跟中繼器對(duì)話時(shí)，中繼器也在同一信道上跟路由器對(duì)話，有力地?cái)U(kuò)大了覆蓋范圍。
?為了解決這個(gè)問(wèn)題，分布式?Wi-Fi?應(yīng)運(yùn)而生，極大改善了網(wǎng)絡(luò)狀況。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠以自己的頻段與最終用戶對(duì)話，同時(shí)以另一個(gè)頻段與連接至互聯(lián)網(wǎng)的主路由器通信。
?換種說(shuō)法就是，原來(lái)的?Wi-Fi?有效地使用了?3?個(gè)信道（采用?2.4 GHz?頻段），以避免使用與相鄰網(wǎng)絡(luò)相同的信道。目前，“現(xiàn)代?Wi-Fi”使用?40 MHz?寬的信道，可有效地支持?10?個(gè)?2.4 GHz?和?5 GHz?頻段的信道，不僅能夠輕松地避開(kāi)相鄰網(wǎng)絡(luò)使用的信道，還能夠?qū)崿F(xiàn)家中網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化利用，使不同用戶使用不同信道，允許包含多個(gè)接入點(diǎn)的分布式?Wi-Fi?使用家中的一個(gè)無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施。
?分布式?Wi-Fi——并非聽(tīng)起來(lái)那么簡(jiǎn)單
?Wi-Fi?中的不同信道讓人感覺(jué)就像數(shù)字無(wú)線電那樣簡(jiǎn)單，只需按下按鈕就可以切換頻道，但實(shí)際上并沒(méi)那么簡(jiǎn)單。低廉的?Wi-Fi?無(wú)線電技術(shù)很容易造成信道之間的信號(hào)干擾問(wèn)題，尤其是使用較高或最大輸出功率時(shí)。泄漏的信號(hào)會(huì)有效的干擾相鄰信道，嚴(yán)重減少信道的整體容量。
?目前，Wi-Fi?網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵要做的就是確保有效地分離各個(gè)信道，以防止相互之間的信號(hào)干擾。如此一來(lái)，構(gòu)建?Wi-Fi?產(chǎn)品不僅僅與?Wi-Fi?芯片有關(guān)，而且還與“前端”有關(guān)，也就是?Wi-Fi?芯片與天線之間的放大器和濾波器，起到增強(qiáng)或削弱分布式?Wi-Fi?系統(tǒng)容量的作用。
?提高數(shù)據(jù)速率非常重要
?現(xiàn)在回到原始數(shù)據(jù)速率上來(lái)。我們對(duì)更高數(shù)據(jù)速率的需求似乎是永遠(yuǎn)無(wú)法滿足的。所以，我們來(lái)看看我們從哪里來(lái)，要到哪里去，如下表所示：
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?值得注意的是，該表關(guān)注的是原始數(shù)據(jù)速率。但當(dāng)然，我們都清楚在現(xiàn)實(shí)生活中，原始數(shù)據(jù)速率與實(shí)際吞吐量之間存在明顯差異，實(shí)際吞吐量有可能只是原始數(shù)據(jù)速率的一半或更少?？紤]到這一點(diǎn)，我們應(yīng)該清楚，盡管?IEEE 802.11ax在原始數(shù)據(jù)速率方面確實(shí)有所提升，但其主要目的是將實(shí)際吞吐量提高至?IEEE 802.11ac?的?4倍。為了實(shí)現(xiàn)這種容量提升，可通過(guò)分離?MIMO?通信流并將其分配給不同用戶來(lái)實(shí)現(xiàn)吞吐量的最優(yōu)化。
?增強(qiáng)型藍(lán)牙？
?實(shí)現(xiàn)更多帶寬的另一個(gè)例子就是?IEEE 802.11?標(biāo)準(zhǔn)的?60 GHz?系列（最初從屬于?WiGig，但現(xiàn)在返回至?Wi-Fi?聯(lián)盟）。第一個(gè)協(xié)議?(IEEE 802.11ad)?在幾年前就出現(xiàn)了，但至今仍未被廣泛采用，而下一代協(xié)議目前已經(jīng)在準(zhǔn)備階段，如下表所示：
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?不幸的是，60 GHz?存在一個(gè)問(wèn)題，即無(wú)法穿墻，因此只能在房間里使用。
?但是，這真的是一個(gè)問(wèn)題嗎？如果它只能在房間里使用，那就意味著它不會(huì)干擾其他房間里使用的相同信道/頻率，所以相鄰信道更少。聽(tīng)起來(lái)非常不錯(cuò)，不是嗎？也許有人會(huì)想：如果?60 GHz 8011.ad?已經(jīng)存在了數(shù)年，為什么迄今為止仍未普及？
?有點(diǎn)不對(duì)勁
?為理解這一點(diǎn)，不妨將它比作道路系統(tǒng)。我們擁有連接各個(gè)城市的高速公路、連接街區(qū)的主干道，有街區(qū)里的小街道。請(qǐng)注意，這里有一個(gè)層次結(jié)構(gòu)，而這種層次結(jié)構(gòu)很合理。我們不會(huì)在街區(qū)之間鋪設(shè)高速公路，也不會(huì)使用小街道連接各大城市。但是我們家里的互聯(lián)網(wǎng)就不同了。
?與大型高速公路相比，互聯(lián)網(wǎng)或者云的互聯(lián)速度非常高（100 Gb/s?或更高）。但是高速公路的駛出車(chē)道，即接入我們家的“本地環(huán)路”（或無(wú)線術(shù)語(yǔ)中的“小基站”），通常最高為?100 Mb/s?的速率，但也開(kāi)始出現(xiàn)?1 Gb/s?光纖和?10 Gb/s?DOCSIS?3.1?的基站。然后，我們可以選擇在家或建筑物內(nèi)使用分布式?Wi-Fi?網(wǎng)絡(luò)，例如，速率為?1 Gb/s?的?802.11ac或?10 Gb/s?的以太網(wǎng)線纜。最后，通過(guò)與終端節(jié)點(diǎn)連接（電視、游戲機(jī)、平板電腦、智能手機(jī)），我們?cè)俅慰梢赃_(dá)到理論上的?1 Gb/s?速率，如果我們使用?IEEE 802.11d (WiGig)，我們甚至可實(shí)現(xiàn)?7 Gb/s?的速率。
?這有點(diǎn)不對(duì)勁，層次結(jié)構(gòu)似乎不太合理。接入家里的速率并不支持終端節(jié)點(diǎn)的最高速率。就如同我們屋子里鋪設(shè)了高速公路，但是進(jìn)入屋子的卻只是小街道。即使在屋子里，也沒(méi)有真正合理的層次結(jié)構(gòu)。我們來(lái)看看這個(gè)可視化表現(xiàn)形式：
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在這種情況下?WiGig?并沒(méi)有用 ?所以，也就不難理解為什么?WiGig (IEEE 802.11d)?沒(méi)能成功了。既然外面只是一條?1 Gb/s?的公路和一條?100 Mb/s?的單行道本地環(huán)路，那又何必在房間里建一條快好幾個(gè)?Gb/s?的高速公路呢？所以，在這種情況下，就不要對(duì)?10 Gb/s(IEEE 802.11ay)?抱有太高預(yù)期了。能夠提高接入終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)速率固然很好，但是如果基礎(chǔ)設(shè)施不支持，那有什么意義呢？ ?所以，從數(shù)據(jù)速率的角度來(lái)看，從?IEEE 802.11ac?發(fā)展到?IEEE 802.11ax?并沒(méi)有太明顯的變化，反而是側(cè)重于提高家里的容量（供多用戶同時(shí)使用）會(huì)更有意義。但是，真正的問(wèn)題在于如何提高進(jìn)出家庭網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量。 ?數(shù)據(jù)串流和數(shù)據(jù)量突然暴增會(huì)影響數(shù)據(jù)速率 ?另外，還要考慮數(shù)據(jù)串流和數(shù)據(jù)量突然暴增的影響，這會(huì)使問(wèn)題變得更加復(fù)雜。除此之外，還有一個(gè)因素也會(huì)產(chǎn)生影響，讓問(wèn)題雪上加霜。數(shù)據(jù)串流和數(shù)據(jù)量突然暴增之間存在一定差異。通過(guò)數(shù)據(jù)串流傳輸電影時(shí)，通常需要在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持持續(xù)不斷的帶寬，比如需要?20 Mb/s?的持續(xù)速率，才能在線播放高畫(huà)質(zhì)電影。鑒于家里有?100 Mb/s?的信道，這聽(tīng)起來(lái)似乎相當(dāng)可行。但是，這里說(shuō)的?100 Mb/s?在某種程度上是統(tǒng)計(jì)意義上的速度。如果信道中的每個(gè)人都在觀看電影，那么接入家里的?100 Mb/s?速率將快速降至相當(dāng)?shù)偷乃俾?。周六晚上通過(guò)數(shù)據(jù)串流觀看電影可能會(huì)有點(diǎn)費(fèi)勁，因?yàn)槟皇切诺乐校ɑ蛐』局校┑奈ㄒ挥脩?。這與屋里的每個(gè)人在同一時(shí)間沖涼，導(dǎo)致供水系統(tǒng)壓力下降沒(méi)有任何區(qū)別。 ?數(shù)據(jù)量突然暴增是另一個(gè)統(tǒng)計(jì)效應(yīng)，就好比是有人打開(kāi)了家里的所有水龍頭，以便得到盡可能多的水流。如果有人設(shè)法以盡可能快的速度下載電影（例如，以便稍后再看），則會(huì)造成一次真正的耗數(shù)據(jù)量突然暴增，因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)試著盡可能地接近?100 Mb/s?的速率。在短時(shí)間內(nèi)，這應(yīng)該沒(méi)有任何問(wèn)題。但是，這種速率將無(wú)法持續(xù)，因?yàn)楦浇渌脩舻乃俾蕦⒖焖傧陆怠慕y(tǒng)計(jì)學(xué)角度來(lái)看，信道中的每個(gè)用戶同時(shí)下載電影的可能性也許沒(méi)有那么高，但是數(shù)據(jù)量突然暴增對(duì)可用帶寬具有影響的事實(shí)毋庸置疑。 ?需要采取什么措施？ ?有鑒于此，讓我們回到層次結(jié)構(gòu)被打亂的問(wèn)題上來(lái)。我們需要采取什么措施才能恢復(fù)平衡？因?yàn)樵谶@個(gè)問(wèn)題得以解決之前，很難真正提升家里的數(shù)據(jù)速率。下面我們來(lái)仔細(xì)看一看，要知道，家庭網(wǎng)絡(luò)的使用模式非常重要：家里有多少人、多少間房、每個(gè)用戶同時(shí)使用多少臺(tái)設(shè)備，等等。 ?我們以一家四口為例。一個(gè)房間里播放著網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)，媽媽在另一個(gè)房間里進(jìn)行視頻會(huì)議，爸爸在電腦上下載一份很大的報(bào)告，兒子在玩視頻游戲，女兒在用手機(jī)觀看?YouTube，同時(shí)電視上放著電影。1 Gb/s?的住宅接入速度應(yīng)該能夠滿足這個(gè)家庭的需要，在家里設(shè)置一個(gè)?500 Mb/s?的分配系統(tǒng)，從終端設(shè)備到接入點(diǎn)的訪問(wèn)速度為?100 Mb/s，如下所示：
這個(gè)例子就像我們前面討論的一樣，可以將?1 Gb/s?的速率接入家里，但在目前的實(shí)際應(yīng)用中還很難做到。盡管?10Gb/s DOCSIS 3.1?已開(kāi)始推行，但大多數(shù)人仍使用?100 Mb/s?或更低的速率。這意味著，目前建筑內(nèi)所有基礎(chǔ)設(shè)施的產(chǎn)能明顯過(guò)剩，且當(dāng)前終端節(jié)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)速率超過(guò)?1 Gb/s。
?換個(gè)角度思考
?我們也可以反過(guò)來(lái)問(wèn)：手機(jī)或平板電腦中的?802.11ad?協(xié)議和?7 Gb/s?速率何時(shí)才能派上用場(chǎng)？如果家用基礎(chǔ)設(shè)施能夠處理?15-20 Gb/s?速率，且接入家里的速率達(dá)?30-50 Gb/s，那么應(yīng)該不成什么問(wèn)題。只可惜，這一天可能還要再等一等……
?目前所宣傳的光纖到戶?(FTTH)?速率為符合?DOCSIS 3.0?規(guī)范的?1 Gb/s。下一代?DOCSIS 3.1 FD（全雙工模式）支持10 Gb/s?速率，所以看起來(lái)我們離那一天越來(lái)越近了，可惜，到目前為止，這方面還沒(méi)有任何規(guī)劃。此外，對(duì)于家用分布式?Wi-Fi，基于?IEEE 802.11ax?協(xié)議的計(jì)劃速率在建筑內(nèi)不會(huì)超過(guò)?4 Gb/s，但是我們發(fā)現(xiàn)家里或辦公室的許多設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)這一速率。所以，如果需要，10-100 Gb/s?以太網(wǎng)可能會(huì)有所幫助。
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那么從現(xiàn)實(shí)角度來(lái)看，我們能指望什么呢？
?在不久的將來(lái)，終端節(jié)點(diǎn)可能使用?1 Gb/s IEEE 802.11ac，家用基礎(chǔ)設(shè)施將使用?4 Gb/s IEEE 802.11ax，也有可能達(dá)到類似于?10 Gb/s DOCSIS 3.1 FD?的水平。這將為家庭和建筑的互聯(lián)網(wǎng)接入帶來(lái)一個(gè)平衡局面，可能會(huì)是行業(yè)的下一個(gè)穩(wěn)定期。在這種情況下，我們可以有效地均衡所有資源，建立合理的層次結(jié)構(gòu)。
?這一切意味著什么？
?我們得出了以下幾個(gè)有趣的結(jié)果和結(jié)論：
?1.?新興的?Wi-Fi?標(biāo)準(zhǔn)?IEEE 802.11ax?首先將出現(xiàn)在分布式?Wi-Fi?系統(tǒng)中，因?yàn)檫@是流量匯聚的第一個(gè)地方，最能受益于更高的數(shù)據(jù)速率。
?2.?針對(duì)終端節(jié)點(diǎn)的?IEEE 802.11ax?將在一段時(shí)間里仍然停留在宣傳推廣層面，因?yàn)橹С指邤?shù)據(jù)速率的基礎(chǔ)設(shè)施尚不存在。
?3.?在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，對(duì)終端節(jié)點(diǎn)而言，IEEE 802.11ac?似乎是最佳的選擇，因?yàn)樗苊饬?.11ax?的復(fù)雜性和效果不明顯的問(wèn)題。而對(duì)于性能較低的終端節(jié)點(diǎn)，802.11n?仍將是一個(gè)較好的解決方案。
?4.?我們需要?IEEE 802.11ax?的后繼標(biāo)準(zhǔn)，以增加室內(nèi)分布式?Wi-Fi?基礎(chǔ)設(shè)施的帶寬。15-25 Gb/s?是一個(gè)不錯(cuò)的目標(biāo)。我們的目的應(yīng)該是讓?60 GHz IEEE 802.11ad?派上用場(chǎng)，或許可以通過(guò)定義?IEEE 802.11ay?的角色來(lái)實(shí)現(xiàn)。
?5.?短期來(lái)看，IEEE 802.11ad?和?802.11ay?的前景仍相當(dāng)黯淡。但從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，如果基礎(chǔ)設(shè)施到位，這些標(biāo)準(zhǔn)將逐漸成為主流。
?6.?接入千家萬(wàn)戶的?DOCSIS 3.1 FD?本地環(huán)路可提更快的網(wǎng)絡(luò)接入速率，從而可以在很大程度上改善當(dāng)前真正的瓶頸。
?7.?此外，除了強(qiáng)行提高原始數(shù)據(jù)速率這種粗暴做法外，我們其實(shí)可以采用更加智能的方法解決問(wèn)題。云和終端節(jié)點(diǎn)之間的邊緣路由器功能可消除互聯(lián)網(wǎng)高速公路的上行和下行數(shù)據(jù)速率壓力。?
本文來(lái)自Qorvo 無(wú)線連接業(yè)務(wù)部總經(jīng)理 Cees Links（GreenPeak Technologies創(chuàng)始人和原首席執(zhí)行官）的“Wi-Fi 的發(fā)展方向”
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