革命性传输技术 高通MU-MIMO技术分析

PChome | 编辑: 张楠 2015-11-09 05:00:00原创

智能手机如今已经全面进入4G时代,随着传输速度的不断提高,技术也在不断更新。比如载波聚合、支持全球网络、LTE广播等技术的出现,让美国高通公司稳坐在移动芯片第一的王位上。

但是,高通公司并没有因已登顶而停下脚步,2015年6月2日美国高通公司全资子公司创锐讯在台北公布了最新的Wi-Fi解决方案,也是他们的第二代的MU-MIMO的方案,通过该技术可以获得最高三倍的传输速度提升。美国高通公司通过布局移动数据技术与Wi-Fi网络技术,实现在连接技术上的全面领先,重要的是,基于这种技术的商用设备已经面市销售,消费者现在就可以体验到最新技术所带来的精彩生活。

·现有WIFI无线网络的“痛点”在哪?

无线网络连接有通用的协议规范,现阶段使用最广泛的是802.11ac,这实际上就是我们经常提到的5G Wi-Fi。过去大家广泛使用的802.11 b/g/n大部分都是基于2.4GHz频段(少部分802.11a/n的设备会工作在5GHz频段),随着使用设备的增多,2.4GHz频段越来越拥挤,日常生活中的无线耳机、无线键鼠、微波炉,以及日益增多的物联网的一些设备都会对我们的2.4GHz无线网络产生干扰。为此越来越多的设备开始启用5GHz频段,目前5GHz频段干扰相对较少,可以获得更快速的使用体验。但这仍然没有解决无线连接的最大痛点,即分享信道。

简单的来说,传统路由器同时只能给一个设备互通数据,如果有好多个设备连接,那这些设备只能排队等待数据交换。而现阶段一个家庭有多少设备正在使用无线网络呢?你的电脑、父母亲的平板电脑、智能电视、每人一台的手机……,这么多设备排队等待路由器的数据交换,如何保障每一台设备可以迅速和互联网通讯呢?比如当我们使用智能电视看一个4K直播视频的时候,另一个终端玩网络游戏的延迟会特别高,又或是正在视频通话的终端会出现严重卡顿。试想一下,你有多少次因为使用无线网络打LOL、CS、WOW等游戏被对方击败,结果差的并不是技术而是你的网络延迟太高了。

为了解决这个问题,MU-MIMO(多用户多输入多输出)技术应运而生。

·MU-MIMO相比SU-MIMO优势在哪?

先来了解一下,802.11ac标准定义了能显著提高 Wi-Fi 速度和容量的机制和技术。与上一代 802.11n相比,最革命性的提升在于MU-MIMO技术。目前,市面上大多数的Wi-Fi路由器是采用SU-MIMO(单用户多输入多输出)技术,这种技术在同一时刻只能服务一个终端。通常,路由器有3-4根天线,而大部分的客户端只有1-2根天线,采用SU-MIMO时,由于路由器同一时刻只能和一个客户端通信,路由器和客户端之间的速度受限于天线个数少的那一方,因此,大部分的客户端很少能用到路由器的全部容量,造成了网络设备性能的浪费。

左:三个设备共享一个通道;右:三个设备独享通道

高通自2007年起开始研究MU-MIMO技术,直至2014年正式商用,共花费了七年时间之久。高通更是在2015年台北电脑展上,推出了全新的802.11ac Wave 2解决方案,采用MU-MIMO技术,支持4x4天线配置和160MHz信道。简单地说基于高通最新的MU-MIMO技术,无线路由器可以同时与最多三个设备进行最多四条数据流的交互。这就好比SU-MIMO是一条单车道的高速公路,这条车道上的车有N台,但是一次只能通过一辆。而MU-MIMO是四条车道的高速公路,一次可以通过4辆车,效率提升显而易见。

·高通的MU-MIMO技术有何优势?

正如二十年前有线网络分享由HUB集线器到SWITCH交换机的升级,用户体验到了由一人制霸抢网到多人和谐分享网络的用户体验。对于一台普通的无线路由器而言,同时服务3-5台无线终端或许还可以胜任。但按照机构的预测,到2020年美国家庭平均有20个联网装置。即便是现在的中国家庭,很多都已经拥有超过五个联网的终端。高通MU-MIMO技术可以给我们提供最大化的无线网络带宽使用。

MU-MIMO模式下两个设备2X2连接速度高达1149Mbps

首先高通的MU-MIMO技术支持最多三个设备四条数据流同时通讯。目前99%的手机都只有一根Wi-Fi天线,而平板、电视等设备已经有不少已经有两根Wi-Fi天线了。假设家里有三台手机和两台平板,这种四根天线(4x4)的路由器可以同时和两台平板,或者两台手机加一台平板,或者三台手机同时通讯。而且目前最大支持到62组终端。换句话说假如有186个无线设备连接路由器,支持高通MU-MIMO的路由器会将这些设备分组,相当于只有62组设备排队,然后向这些组传输数据。而其他路由器等于186个设备依此排队,效率可想而知。

其次,高通最新的MU-MIMO解决方案支持80MHz四串流,或160MHz两串流。对于160MHz带宽,它既可以是一个连续的160MHz,也可以是聚合两个不连续的80MHz+80MHz。更厉害的是,它还可以根据每个数据包进行逐一选择,这可以是20、40、80MHz,或者是160MHz。这样可以最大化利用通道,稳定性、穿墙性、速度性面面俱到。

再者,高通实现了从路由器到客户端的端到端的MU-MIMO技术。目前我们的小型移动终端上的Wi-Fi天线基本都是1x1设计,像智能手机就可以完美支持MU-MIMO这一技术。既然提到了智能手机,目前包括骁龙600系列、800系列芯片都有集成MU-MIMO技术,即将到来的骁龙820处理器当然也不例外,可以预见未来还会有更多的处理器支持,试想一下未来我们无需去特别寻找支持MU-MIMO技术的手机,因为只要是用了高通骁龙处理器的手机即可支持。

最后,高通MU-MIMO技术还支持动态优化,可以根据覆盖率和传输范围进行动态的优化。前文笔者提到高通的MU-MIMO技术可以根据每一个信息包进行逐一调整频率,基于此路由器可以判断与联网设备之间的距离,如果离得比较近可以用160MHz来提高传输速度,如果离的远可以采用80MHz来保证信号最好,如果间隔了墙壁可以用20MHz来保证穿墙。

·哪些厂商已经支持高通MU-MIMO技术

高通MU-MIMO技术是基于Qualcomm MU | EFX的Qualcomm VIVE 802.11ac技术,能够为OEM厂商提供802.11ac完整的解决方案,产品覆盖路由器及网关、企业AP、移动设备以及计算机设备和消费电子类产品。像Aruba、思科、Buffalo、TP-LINK等品牌的一些路由器,小米、中兴、努比亚、一加、联想等品牌的一些手机、以及宏基、联想等品牌的一些笔记本电脑,以及其它一些带Wi-Fi功能的设备均已支持MU-MIMO技术。

支持高通MU-MIMO技术的部分路由器

需要指出的是,为最大程度实现MU-MIMO技术的潜能,网络设备端和客户端均需支持MU-MIMO技术。不过随着时间推移,不论是企业网络中,还是家庭网络中,支持MU-MIMO的路由器和移动终端还会越来越多,MU-MIMO技术的普及也是早晚的事。

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