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802.11ac技术需求剖析与改良
 

【作者: 吳章銘】2014年10月31日 星期五

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智能行动生活 带动802.11ac需求


在全球智能行动装置数量快速增加,人类已走向行动、智能兼具的生活,而随时随地不受限地链接上网,将激发人们对性能绝佳网络的需求。根据Aruba Networks调查发现,在现今行动新世代#GenMobile(注1)主导的社会,近九成民众身边拥有两台以上的联网装置。以近乎人手一支的智能型手机为例,平均每部智能型手机上有40个应用程序,而此数字仍持续增加中。预计至2016年,行动应用程序的下载次数将达到3100亿次,预计至2015年时,将有70%的智能型手机具备802.11ac功能。而近年窜起的平板计算机所产生的上网流量,更为智能型手机的3.5倍。截至2014年6月,已有超过600种802.11ac产品通过Wi-Fi互操作性认证,其中包括 375 种以上的客户端装置。


同时拥有多个行动装置的行动新世代已将随时随地连网视为生活中完成各项事务工作的基本要件,现在更将此概念延伸至工作场所中,且携带个人装置以增进工作效率,而企业也越加依赖较高带宽、延迟更为敏感的应用程序,如虚拟桌面基础架构 (VDI)。另外,可播放高分辨率视讯的行动装置正持续地增加,而且用户越来越依赖这些行动装置以获得快速且有效的行动远距临场感(mobile telepresence)。协同合作程序如Microsoft Lync、Apple FaceTime、Google Hangouts、Skype皆需要建立网络上的双向视讯传输流量。上述应用的兴起将带动对于Wi-Fi流量、容量,与带宽的需求与表现。而被视为指针工作环境的安全稳定且简单易用的全无线工作场域(All-Wireless Workplace;AWW)(注2)在这样的需求之下应运而生,创造智能(Smart)、稳定(Stable)、安全(Secure)、简单(Simple)的网络环境。


行动新世代的到来,不仅重新定义工作场域的通讯方式与互动模式,也翻转了人们在校园生活、商场购物、娱乐赛事的体验,全无线工作场域的精神即是致力于持续优化人们的行动生活体验,提供稳定、简单、安全且智能化的Wi-Fi网络,在此当中,无线网络环境的基础架构扮演举足轻重的角色,无论是重新布署或优化既有无线网络架构,802.11ac规格将是必定的趋势。


802.11ac可被视为802.11n的下一个进化阶段,从802.11b至802.11a/g,然后是802.11n,现在则是802.11ac。802.11ac是一组物理层的提升,主要考虑视讯的使用,可在5 GHz频段获得更高的传输速率,并藉由延伸802.11n所开发的技术而达到此目标:更多的天线、更宽广的频道、更多的空间串流,以及可大幅提升传输速率与可靠性的多项新功能。


同样地,目前芯片厂商几乎已完全转换至802.11n,即使是低成本、低功率的应用,例如智能型手机,Aruba Network预测802.11ac在未来一年将成为5 GHz Wi-Fi设备的业界标准。


802.11ac Wave 2技术提升三大趋势


业界将下一个 802.11ac 版本称为「Wave 2」,并包括以下预期的改良与提升。


一、空间串流将延伸至四个。


预期新的芯片组将从支持三个空间串流增加为四个。但是,此数量不太可能大幅增加,因为支持的客户端也必须增加更多的天线,而这将会增加行动装置的耗电量。预期其优点只有在搭配多用户MIMO(MU-MIMO)时才能实现,让更多的串流可同时传输至多个用户。


二、下行链路 MU-MIMO


到目前为止,所有802.11通讯皆为点对点(一对一)或广播(一对多)。未来版本的802.11ac有一项新功能可让无线基地台(Access Point)将不同的串流同时传送至多个目标客户端。例如,无线基地台可将一个空间串流传送至智能型手机 A,同时将两个空间串流传送至笔记本电脑 B。MU-MIMO的困难之一是需要新的客户端硬件,因为无线基地台与客户端皆必须具备MU-MIMO功能的设计。因此,很可能要到2016年Wave 2芯片组出现之后,客户端才能普及并充分运用MU-MIMO的优点。


三、延伸至160 MHz更宽广的频道


这项功能比较可能出现在消费性产品而非企业产品,它可以让无线基地台与客户端获得从80 MHz增加至160 MHz的两倍带宽。将使只有单一无线基地台的家庭环境用户获益。


大多数企业不太可能部署160 MHz频道,因为如果其中包含DFS(Dynamic Frequency Selection)频率,将只有两个频道可供使用。如果只有两个频道可用,那么很可能当一部装置进行无线传输时,由于拥塞之故,网络存取必须降低至80 MHz或40 MHz运作,客户端将无法享受160 MHz速率的好处。因此,企业很可能无法落实或允许160 MHz的运作。在未来可能须要透过政府开放更多 5 GHz 频段中的频率,企业才能真正充分运用更宽广的频道。


上述的改良与强化功能必须在802.11ac Wave 2获得市场广泛采用的前提之下,才能进一步提升效能。但是现阶段转换至802.11ac Wave 1可获得的效能提升,则是在技术转换后即可享受到。


转换至802.11ac的建议与好处


对于多数企业而言,现在都正值转型至802.11ac周期,Aruba Network建议应依照自已的需求选择合适的相关产品。例如有户外环境需求的企业应选择企业级Gigabit Wi-Fi解决方案;针对中密度Wi-Fi 环境则有入门级的双射频基地台。


更多转换至802.11ac的好处,还包括:


*效能将从450 Mbps大幅提升至目前最高1.3 Gbps(速度快三倍)。


*由于802.11ac无线基地台的射频与天线设计更加良好,使旧有的802.11n装置效能也随之提升。


*相较于过去的标准(802.11a/b/g/n),802.11ac射频可容纳更多的用户与Wi-Fi装置。


*因802.11ac支持更先进的错误修正码,射频环境干扰较少,能在较长的距离支持更高的数据传输速率。


*802.11ac利用波束成型技术改善讯噪比,拥有更理想的无线传输量。


*相较于802.11n所采用的64-QAM,802.11ac采用256-QAM,传输速率增加33%。


*一般来说智能型手机是无线网络表现上最慢的行动装置,透过采用新标准可明显提升效能,避免拖慢网络速度。


*由于802.11ac在5-GHz频谱中运作,来自其他无线装置的干扰较少。5 GHz的非重迭频道(23 个20-MHz 频道)较多,能让设计更弹性灵活。


*目前部分802.11ac无线基地台内建3G/4G行动网络共存过滤功能(cellular coexistence filtering),例如 Aruba Networks的220系列与270系列,可避免3G/4G行动网络干扰。这个功能在新的LTE与TD-LTE频道出现后更加重要,因为新的LTE与TD-LTE频道(频道 7、38、40、41)具有旁频段,会与现有802.11n装置所使用的2.4-GHz重迭。


目前全球已有不少成功转换至802.11ac的案例,像是时代华纳集团旗下的华纳兄弟正积极建构未来办公室,采用802.11ac技术,成功扩大网络服务,更妥善地支持持续增加的商业应用,以及实时与串流的影音服务。而在中国横跨地产、饭店、文化、连锁百货等产业的万达集团,在中国59家的万达商场中,皆采用Aruba Network解决方案。透过在商场内建构全无线工作场域(AWW),Aruba Network解决方案可协助判断商场内消费者行动装置的联网状态以及他们所消耗的带宽等,进而有效的掌控任何可能影响Wi-Fi表现的因素、控管容量、可视化用户的表现,达到有效解决问题。


此外,商场还可透过室内定位功能,将促销活动、产品讯息推播给邻近的消费者。良好的无线网络环境不仅加快联网的速度与容量,更能准确控管可能影响Wi-Fi性能表现的各项因素,持续优化用户体验,臻至完美。


因应大量联网装置以及企业业务所带来的Wi-Fi需求,无线网络下一步将迈向性能绝佳的802.11ac。升级至802.11ac所带来的益处不仅只是加强的传输速度与容量,对于企业而言,建构出智能(Smart)、稳定(Stable)、安全(Secure)、简单(Simple)的网络环境的全无线工作场域(AWW, All-Wireless Workplace),更能达到成本控管、提升工作效率,以及人员管理的效益,同时满足行动新世代随时随地不受限地链接上网的需求,真正落实行动生活。(本文作者吴章铭为Aruba Networks亚太区技术顾问)


注1:P6, http://www.arubanetworks.com/pdf/solutions/GenMobile_Report.pdf


注2:ALL-WIRELESS WORKLACE FOR #GENMOBILE, Mar, 2014


http://www.arubanetworks.co.kr/pdf/Session_2.pdf


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