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(推荐)IEEE802.11ac

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如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载!IEEE 802.11ac,俗称5G WiFi,是一个802.11无线局域网(WLAN)通信标准,它通过5GHz频带(也是其得名原因)进行通信理论上,它能够提供最少1Gbps带宽进行多站式无线局域网通信,或是最少500Mbps的单一连接传输带宽802.11ac是802.11n的继承者它采用并扩展了源自802.11n的空中接口(air interface)概念,包括:更宽的RF带宽(提升至160MHz),更多的MIMO空间流(spatial streams)(增加到 8),多用户的 MIMO,以及高密度的解调变(modulation)(达到 256QAM)802.11ac是一个由IEEE(电机电子工程师学会)所制订的802.11无线网路通讯标准802.11ac提供下列的技术来提升网路频宽与更好的使用者体验:1.支援更宽的频宽(RF Bandwidth):最高160 MHz(802.11n上限是40 MHz)2.支援最多8空间串流(MIMO Spatial Streams)(802.11n仅支援4个)3.多使用者的MIMO (Multi-user MIMO) (802.11n无此功能)4.传送波束成型正式纳入标准(Beam forming) (802.11n非标准功能) 5.支援高密度的解调变(Modulation): 256 QAM ( 802.11n最高64-QAM)1.支援更宽的频宽(RF Bandwidth):最高160 MHz802.11ac Draft预计使用5 GHz RF频带(4.9 ~ 6.0 GHz),主要原因在于802.11ac有较宽的频宽(RF Bandwidth)需求。

以美国地区为例, 2.4GHz 能用的范围仅有2.4~ 2.462 GHz, 以5MHz 区分一个Channel,共有11 个Channels 如下: Channel1234567891011Frequency(MHz)24122417242224272432243724422447245224572462如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载!虽然有11个Channels可用,若以802.11b 为例,所需频宽RF Bandwidth: 22MHz,因此仅有三个不会互相干扰之Channel 存在图片来源:http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_WLAN_channels)这也就是一般在无线网路建置中,在一个空间中,若无线AP 仅支援2.4GHz 802.11 b/g/n,则建议最多布建三台,且三台AP 各设定使用Channel 1/6 /11,才能有互不干扰之最佳效果除了无线网路使用于2.4 GHz频带,蓝芽、家用无线都在使用,甚至连微波炉都可能会在这个频带内而5GHz在美国地区能用的范围有5.180~5.850GHz,以5MHz 区分一个Channel,可用的Channels 有36~165,因此才能容纳802.11ac 最高160 MHz 之频宽要求。

但5GHz也不是完全没有缺点,因为频率越高,波长越短,绕射(diffraction)程度越低,也就是遇到障碍不容易绕过,因此在相同功率上之有效传输距离会较2.4GHz 来的短802.11ac 所需160 MHz 之频宽可利用通道集成技术(Channel Bonding)来达成,也就是可使用连续Contiguous 80+80 MHz 或非连续Discontinuous 80+80 MHz,使总频宽达到160 MHz下表为在单一空间流使用不同频宽(Bandwidth) 在802.11n 与802.11ac 之理论传输速率:如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载!ProtocolBandwidth (MHz)Data rate per stream (Mbps)802.11n(64-QAM)2072.240150802.11ac (256-QAM)2087.64020080433.3160866 2.支援最多8空间流(MIMO Spatial Streams)MIMO是Multi-input Multi-output之缩写,可用此法表示:T x R:S 发射天线数量x接收天线数量:空间流数例如:3x3:3 MIMO 表示有三个发射天线与三个接收天线,共提供三个空间流(Spatial Streams)。

在企业方案所提供之无线解决方案,也会看到如MIMO: 4x4:3,表示有四个发射天线与四个接收天线,却仅提供三个空间流数量,其优点在于使用N+1 的冗余收发器,可针对信号衰减和硬体故障提供有效保护,使三个空间流之性能和覆盖范围更大且更稳定802.11n 40 MHz Bandwidth (64-QAM),使用多个空间流之理论传输速率:空间流Spatial Streams1234传输速率Mbps150300450600802.11ac 40 MHz Bandwidth (256-QAM),使用多个空间流之理论传输速率:空间流Spatial Streams12345678传输速率Mbps20040060080010001200140016003.多使用者的MIMO (Multi-user MIMO)Multi-user MIMO是一种新的技术,其优点在于多个终端设备同时连上AP时,每个装置可独立使用不同的空间流(Spatial Streams)传输资料,进而减少竞争,此种技术又称为SDMA (Space Division Multiple Access)如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载!例如一个无线AP 使用4 x 4: 4 Mu-MiMo可对2个连上的终端设备同时单独进行通讯。

而现行的802.11n MiMo装置只能在同一时间服务一个终端设备之多重天线,无线AP必须以时间多工服务多个终端设备4.传送波束成型(Beam forming)正式纳入标准Beam forming (波束成型)技术已经正式纳入802.11ac之标准,虽然在802.11n已有多家厂商提供此技术,但因为当时为非标准规格,因此各厂商在实作上可能存在相容性问题所谓的Beam forming技术在于使用单一声测(Single sounding)与反馈格式(相较于802.11n的多重声测与反馈格式),而在特定方向集中射频(RF)能量,以改善到个别终端设备之传输效率5.支援高密度的解调变(Modulation): 256-QAM802.11ac使用与802.11n相同之OFDM(正交分频多工)作为调变与编码技术,也相同要求装置能够支援BPSK、QPSK、 16-QAM与64-QAM,但802.11ac额外增加256-QAM(3/4 or 5/6 Coding Rate)之调变方式,256-QAM的好处在于提供比64-QAM更大33%之传输流量不过256-QAM仅允许较低的位元错误容许误差,因此较适用于无干扰之通讯环境中。

下表是使用各种调变(Modulation)技术在频宽40 MHz with 400 ns GI 使用单一空间流之理论传输速率:ModulationCoding rate传输速率MbpsBPSK1/215QPSK1/230QPSK3/44516-QAM1/26016-QAM3/49064-QAM2/312064-QAM3/413564-QAM5/6150*256-QAM3/4180*256-QAM5/6200另一个与802.11n 之差异在于802.11n 支援「不同」调变,例如一位使用者可能在一空间流上接收BPSK调变信号,及在另一空间流上接收16QAM 调变信号但802.11ac只支援「相同」调变,因为此特性证明在市场中不会成功(很少802.11n 装置实际支援此功能),所以IEEE决定放弃支援「不同」调变如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载!总结下表整理802.11ac在单一空间流中使用不同频宽Bandwidth与不同调变Modulation之理论传输速率Mbps:ModulationCoding rate20 MHz channels40 MHz channels80 MHz channels160 MHz channels800 ns GI400 ns GI800 ns GI400 ns GI800 ns GI400 ns GI800 ns GI400 ns GIBPSK1/26.57.213.51529.332.558.565QPSK1/21314.4273058.565117130QPSK3/419.521.740.54587.897.5175.519516-QAM1/22628.9546011713023426016-QAM3/43943.38190175.519535139064-QAM2/35257.810812023426046852064-QAM3/458.565121.5135263.3292.5526.558564-QAM5/66572.2135150292.5325585650256-QAM3/47886.7162180351390702780256-QAM5/6N/AN/A180200390433.3780866.7(资料来源: http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11ac)因此若802.11ac 使用最高160 MHz Bandwidth,与最佳之调变256-QAM,在8个空间流之情况下,最高可达6.93 Gbps之理论传输速率802.11ac协定除了上述五个新的特性之外,能与现有802.11n相容也是十分重要的,因此802.11ac提供与802.11a和802.11n装置在5 GHz频带之相容性。

表示802.11ac能与支援802.11a和802.11n技术的装置互动;802.11ac讯框结构可容纳与802.11 a和802.11n装置的传输IEEE 802.11 标准列表[编辑]· IEEE 802.11,1997年,原始标准(2Mbit/s,播在2.4GHz)· IEEE 802.11a,1999年,物理层补充(54Mbit/s,播在5GHz)如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载!· IEEE 802.11b,1999年,物理层补充(11Mbit/s,播在2.4GHz)· IEEE 802.11c,符合802.1D的媒体接入控制层桥接(MAC Layer Bridging)· IEEE 802.11d,根据各国无线电规定做的调整。

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