[科普中國]-802.11ac

IEEE 802.11ac是802.11家族的一項無線網(wǎng)上標準，由IEEE標準協(xié)會制定，透過5GHz頻帶提供高通量的無線局域網(wǎng)（WLAN），俗稱5G WiFi （5th Generation of Wi-Fi）。理論上它能夠提供最少1Gbps帶寬進行多站式無線局域網(wǎng)通信，或是最少500Mbps的單一連線傳輸帶寬。 2008年年底，IEEE 802標準組織成立新小組，目的是在于創(chuàng)建新標準來改善802.11-2007標準。包括創(chuàng)建提高無線傳輸?shù)乃俣鹊臉藴?，使無線網(wǎng)上的能夠提供與有線網(wǎng)上相當?shù)膫鬏斝阅堋?/p>

802.11ac是802.11n的繼承者。它采用并擴展了源自802.11n的空中接口（air interface）概念，包括：更寬的RF帶寬（提升至160MHz），更多的MIMO空間流（spatial streams）（增加到 8），下行多用戶的 MIMO (最多至4個)，以及高密度的調變（modulation）（達到 256QAM）。

2013年推出的第一批802.11ac產品稱為Wave 1，2016年推出的較新的高帶寬產品稱為Wave 2。

核心技術802.11ac的核心技術主要基于802.11a

繼續(xù)工作在5.0GHz頻段上以保證向下兼容性，但數(shù)據(jù)傳輸通道會大大擴充，在當前 20MHz的基礎上增至40MHz或者80MHz，甚至有可能達到160MHz。再加上大約10%的實際頻率調制效率提升，新標準的理論傳輸速度最高有望 達到1Gbps，是802.11n 300Mbps的三倍多。

背景802.11n無線標準在2009年9月11日獲得IEEE標準委員會正式批準后，電子電氣工程師協(xié)會(IEEE)就已經全面轉入了下一代802.11ac的制定工作，目標是在2012年帶來千兆級別的無線局域網(wǎng)傳輸速度。2014年，802.11ac占全球1.76億接入點（AP）出貨量的18%。

發(fā)源其實802.11ac項目早在2008年上半年就已經著手開始，當時被稱為“Very High Throughput”(甚高吞吐量)，目標直接就是達到1Gbps。

分化2008年下半年，項目分為兩部分

一是802.11ac，工作在5.8GHz，用于中短距離無線通信，正式定為802.11n的繼任者

另一個則是802.11ad，工作在60GHz，市場定位與UWB類似，主要面向家庭娛樂設備

不過802.11ac標準甚至還沒有進入草案階段，11月10日才初次確定了基本輪廓，未來還充滿變數(shù)。802.11ac標準草案2.0版于2012年1月19日正式在IEEE的官方網(wǎng)站上進行投票，2月18日結束投票后將根據(jù)結果形成最終的標準，2016年7月4日802.11n標準升級到最新的802.11ac標準,

過渡而在下一代標準誕生之前，現(xiàn)有的802.11n也會進行過渡性升級，支持三路乃至四路MIMO(多輸入多輸出)數(shù)據(jù)流，理論速度可從當前雙路的300Mbps提升到三路的450Mbps、四路的600Mbps。Intel 5300芯片組、蘋果AirPort Extreme(2009年10月升級版)等實際上已經支持三路MIMO數(shù)據(jù)流，連上新設備即可提供450Mbps的理論傳輸速度。

區(qū)別802.11ac

從核心技術來看，802.11ac是在802.11a標準之上建立起來的 包括將使用802.11a的5GHz頻段。

不過在通道的設置上，802.11ac將沿用802.11n的MIMO(多進多出)技術，為它的傳輸速率達到Gbps量級打下基礎,第一階段的目標達到的傳輸速率為1Gbps，目的是達到有線電纜的傳輸速率

802.11ac每個通道的工作頻寬將由802.11n的40MHz，提升到80MHz甚至是160MHz，再加上大約10%的實際頻率調制效率提升，最終理論傳輸速度將由802.11n最高的600Mbps躍升至1Gbps。當然，實際傳輸率可能在300Mbps～400Mbps之間，接近目前802.11n實際傳輸率的3倍(目前802.11n無線路由器的實際傳輸率為75Mbps～150Mbps之間)，完全足以在一條信道上同時傳輸多路壓縮視頻流。

此外，802.11ac還將向后兼容802.11全系列現(xiàn)有和即將發(fā)布的所有標準和規(guī)范，包括即將發(fā)布的802.11s無線網(wǎng)狀架構以及802.11u等。安全性方面，它將完全遵循802.11i安全標準的所有內容，使得無線連接能夠在安全性方面達到企業(yè)級用戶的需求。根據(jù)802.11ac的實現(xiàn)目標，未來802.11ac將可以幫助企業(yè)或家庭實現(xiàn)無縫漫游，并且在漫游過程中能支持無線產品相應的安全、管理以及診斷等應用。

802.11ad

應用至上滿足多彩生活

802.11ad的出現(xiàn)針對的是多路高清視頻和無損音頻超過1Gbps的碼率的要求，它將被用于實現(xiàn)家庭內部無線高清音視頻信號的傳輸，為家庭多媒體應用帶來更完備的高清視頻解決方案，你將會看到多千兆吞吐量以及在開放式辦公室和封閉房間設置內驚人的速率vs范圍性能。

從無線傳輸最為重要的頻段使用上分析，由于應用難度的增大，6GHz以下的頻段都不能滿足要求，經過標準制定小組的確定，高頻載波60GHz頻譜成為了11ad的工作頻段。

目前看來，在此頻段上世界上大多數(shù)國家具備足夠空間以供其工作。并且通過對MIMO技術的支持，在實現(xiàn)多路傳輸?shù)幕A上，將使單一信道傳輸速率過1GHz，目前802.11ad草案中顯示的資料表明其將支持近7Gbps的吞吐量。

面對如此驚人的無線傳輸能力，背后肯定將有一些短板來限制標準達到這一水平。由于60GHz頻率的載波穿透能力很差，在空氣中信號衰減也比較嚴重，這就嚴重限制了其傳輸距離與信號覆蓋范圍，有效連接只能局限于一個不大的范圍內。

不過雖然其信號覆蓋范圍受限制，但其頻譜將會比以往更加“純凈”，因為現(xiàn)在來看，當今在此頻率下工作的設備還比較少。

所以從應用的角度來看，11ad的出現(xiàn)主要是用來服務于家庭中各個房間內設備的高速無線傳輸，比如實現(xiàn)高清信號的傳輸就相當不錯。

關系頻率使用上互不干擾

兩者所需要的工作頻段完全不同，作為11n的延續(xù)，ac主攻6GHz以內的頻段，通過將單通道頻率提升來達到千兆傳輸?shù)哪繕?。而ad直接奮戰(zhàn)在60GHz的高頻段，利用在此頻段設備較少的優(yōu)勢，為用戶帶來較小范圍內最佳高碼率無線傳輸服務

主打市場上相互補充

同樣以千兆WiFi為己任的標準，ac主打傳輸應用，通俗一點就是讓千兆無線傳輸成為可能，完全從傳輸速度上滿足日益增長的需求。

ad主打的是功能體驗，受制與傳輸范圍的限制，ad主要通過不斷發(fā)展的高清視頻和無損音頻需求做出響應，面對此類超過1Gbps的碼率的要求，為家庭用戶無線應用體驗帶來跨越式的進步。

建設成本如果說技術理論已經趨于成熟，那么在應用到實踐中所需考慮的建設成本就成為運營商所關注的焦點問題。

由于新標準所在頻段較高，這無疑會增加相關建網(wǎng)成本。802.11ac是對802.11n的延續(xù)，使用頻段也有重合，建網(wǎng)成本不會有太大差別，特別是規(guī)模應用以后，成本會更加接近。而802.11ad由于運行在60GHz超高頻段上，建網(wǎng)及運營成本的確會高出許多，但這一標準主要面向視頻應用，是對現(xiàn)有有線視頻設備的替代，兩大標準有著不同的應用領域。

總結：每一次無線技術的進步都與我們的生活密切相關，與11n的誕生一樣可知，新千兆無線傳輸速率標準的提出是為了滿足我們日益增長的無線傳輸需求，為打造新一代無線網(wǎng)絡生活奠定基礎。

無論從技術發(fā)展的本身或者無線互聯(lián)使用者對無線傳輸?shù)钠诖齺砜矗?02.11ac/ad標準的確立都是具有特殊意義與使命的，雖然制定出一個兼容并蓄、統(tǒng)一的行業(yè)標準還有很長的路要走，最終正式的802.11ac/ad將必然會成為兼容多種數(shù)據(jù)格式的無線通用技術。

部署條件基于802.11ac標準的相關無線局域網(wǎng)產品，雖然速度高達1.3 Gbps的無線局域網(wǎng)可以帶來很大利益，但是企業(yè)必須具備一些的特性和性能：

**· 無中斷，可擴展。**802.11ac將可以在原有的802.11n標準，甚至更老的基礎設施上覆蓋安裝。而且，可支持透明接入。也就是說，或許最初會向下兼容802.11n模式，甚至只是作為傳感器來檢測未經授權的802.11ac活動。這些新的接入點之后可以轉換為標準訪問。

**· 雙千兆以太網(wǎng)端口。**接入點普遍是雙射頻無線接入，然而，單端口可能確實無法支持兩個802.11ac無線射頻，考慮雙千兆以太網(wǎng)端口吧。而且，1.3 Gbps吞吐量是不大可能給千兆以太網(wǎng)交換機端口造成太大壓力，因為實際吞吐量應該不超過峰值的一半。注意：供應商通常會報出最大可能速度，但考慮到既定的無線頻率傳播和其它無線電傳輸問題，其實這個最大可能速度是不會實現(xiàn)的。

**· 支持密集部署。**一些無線局域網(wǎng)管理員認為越高的吞吐量意味著需要越少的接入點，其實并非如此。更寬的信道(2.4和5GHz頻帶)，更具主動性的無線射頻模式，以及日益增長的容量需求，意味著802.11ac標準需要更多的接入點。由于目前網(wǎng)絡內已存在的復雜度，控制功能應該具備自行配置接入點，決定無線射頻頻道，分配傳輸功率，以及自動滿足其它操作參數(shù)的能力。

**· 加強的管理功能。**802.11ac整體的管理功能可能是性能和價值的主要差別點。因此，不僅要詳細考慮這些創(chuàng)新是如何提高吞吐量和可靠性，同時也要考慮到IT管理效率和總體成本。

802.11ac的特點·無中斷可擴展性。在大多數(shù)設置中，802.11ac的安裝將覆蓋802.11n或者更舊的基礎設施。重要的是，802.11ac AP需要透明的支持，也許最初是在向后兼容802.11n模式，甚至用作傳感器來檢測未經授權的802.11n活動。這些新的AP在以后可以轉換為配置訪問。

·雙千兆以太網(wǎng)端口：雙無線射頻在現(xiàn)在的AP中很常見，2個802.11ac無線射頻可能會淹沒單個端口。在任何雙無線射頻AP都應該考慮部署兩個GbE端口。當然，1.3 Gbps吞吐量不太可能會淹沒千兆以太網(wǎng)（GbE）交換機端口，因為實際吞吐量可能不會超過峰值的一半。請注意：供應商通常會提到最大可能速度，這不大可能是給定無線射頻頻率傳播和其他無線傳輸之類的問題。

·支持密集部署。802.11ac接入點更寬的通道（2.4和5GHz頻段）以及更好的無線電調制，再加上不斷增加的容量需求，都意味著我們可能需要更多的AP。鑒于這里的固有復雜性，控制功能應該能夠自我配置AP，對無線信道和發(fā)射功率分配做出關鍵決策，以及自動滿足其他運營參數(shù)。

·增強的管理功能。整體管理功能可能是性能和價值的主要差別。為此，需要仔細考慮如何讓這些創(chuàng)新不只是提高吞吐量和可靠性，還能改善IT管理效率和總體擁有成本。

發(fā)展趨勢使用2.4 GHz的Wi-Fi產品和802.11n一樣走到了生命的盡頭，雖然Wi-Fi認證11ac產品必須支持向后兼容11n，但實現(xiàn)11ac千兆數(shù)據(jù)速率的唯一方法是使用5 GHz頻段。

每個新的802.11修訂版都會帶來兩“波”Wi-Fi認證產品。802.11b后面跟著802.11a和802.11g；而11n草案后面則是11n最終版。同樣，在2013年年中推出的第一波11ac產品采用了11ac草案標準；支持更多最終標準的第二波產品將于2014年推出，但最早要到2015年才會獲得Wi-Fi認證。

功能自帶設備（BYOD）現(xiàn)象的迅速蔓延，使得企業(yè)需要支持的設備數(shù)量空前之多，從而帶來了容量問題。此外，網(wǎng)絡已經受到音視頻流等高帶寬應用的壓力。面對各種性能需求，任何能夠提升容量與無線網(wǎng)絡終端用戶體驗的技術均可能會受到網(wǎng)絡規(guī)劃人員的青睞。

802.11ac – 有望解決上述帶寬問題。硬件廠商已經開始推出兼容的接入點（AP）與無線客戶端。企業(yè)現(xiàn)在是時候要考慮如何將802.11ac完全集成至網(wǎng)絡了。與任何網(wǎng)絡升級一樣，若要正確部署與充分發(fā)揮802.11ac的容量優(yōu)勢，必需精心規(guī)劃，避免遇到常見的網(wǎng)絡改造難題。

優(yōu)勢802.11ac的優(yōu)勢：

盡管AC的速度已經達到了“Gbps級”，但是在未來的版本中傳輸速度可能會將達到7Gbps，這對于802.11n來說是一個巨大的飛躍。

與之前的版本相比，每個AC接入點能夠處理更多的用戶，因此網(wǎng)絡能夠處理更多的設備。

802.11ac規(guī)范使用了更寬的信道。盡管在最初的版本中AC接入點將使用20、40和80 Mhz信道，但是在今后的版本中接入點可能將會使用160 Mhz的信道。

由于802.11ac僅在5 Ghz頻段上工作，因此采用這一規(guī)范的網(wǎng)絡幾乎不會與其它設備發(fā)生沖突。1

影響802.11ac標準的放行意味著無線局域網(wǎng)（WLAN）迎來巨大變革。不單是其亮相之初所宣揚的更高的速度（最大可至7 Gbps），也直接影響了無線局域網(wǎng)在企業(yè)中所扮演的角色。

現(xiàn)階段，對于一些企業(yè)來說，將以太網(wǎng)基礎設施全部遷移至無線局域網(wǎng)是可行的，至少就網(wǎng)絡接入方面來說。然而，遷至802.11ac仍需要詳盡的計劃和考量。首先一個問題是，現(xiàn)有的無線基礎設施能否滿足遷移要求。

為此，為現(xiàn)有的11n基礎設施添加兼容ac的接入點僅僅是第一步。之后應當引入更多的11ac客戶端（能提供更高速Wi-Fi的智能手機、平板及其他設備），這將會驅動802.11ac的真正實施。1

優(yōu)點和缺點它的優(yōu)點：802.11ac標準提供了一種更接近于傳統(tǒng)的蜂窩式無線網(wǎng)絡的Wi-Fi體驗。802.11ac不僅提高了吞吐量，還能比以前的Wi-Fi版本更好的管理通道綁定引起的互操作性問題。而且，802.11ac利用更好的編碼算法，天線配置也更加密集，所以更省電，還提高了Wi-Fi接入點（AP）的覆蓋范圍。所以，802.11ac每個無線接入點可以支持更多用戶。而且802.11ac的無線接入點是向后兼容802.11n的，所以升級AP會變得非常簡單。

它的缺點：任何復雜的技術都要有一個穩(wěn)定的支撐，802.11ac也不例外，它只有在基礎設施能夠支撐的情況下才能發(fā)揮它的優(yōu)勢性能。也就是說，雖然從理論上來看802.11ac能夠提供高達1 Gbps的傳輸速率，但是必須有強大的硬件來支持它傳輸，這就顯著增加了設備的復雜性。而如果沒有相應的硬件來支撐，那么我們也不會體驗到802.11ac的高傳輸速率。1

性能雖然802.11ac標準草案提高了傳輸速度并增加了帶寬，可以支持企業(yè)網(wǎng)絡中數(shù)量越來越龐大的設備，但是企業(yè)開始發(fā)現(xiàn)，這個標準需要依賴于更高頻率的傳輸頻道，因此會影響Wi-Fi信號覆蓋范圍。

雖然801.11ac無線協(xié)議（千兆Wi-Fi）承諾能夠提供1.3Gbps吞吐量，并且支持并發(fā)高清流媒體，但是這個協(xié)議只能運行在5GHz頻道上。這個寬大的頻道給802.11ac提供了足夠在設備與接入端之間實現(xiàn)更高傳輸速度的空間，但是5GHz頻道的覆蓋范圍小于通常使用的2.4GHz頻道。1

本詞條內容貢獻者為:

吳晨濤 - 副研究員 - 上海交通大學