導讀：近日，千呼英特爾宣布：將從今年（2018年）開始添加對802.11ax的始出支持，包括路由芯片和消費級零售產(chǎn)品。第代鎮(zhèn)江同城上門外圍上門外圍女（電話微信156-8194-*7106）提供頂級外圍女上門，伴游，空姐，網(wǎng)紅，明星，可滿足你的一切要求
其實早在去年，千呼通信行業(yè)巨頭博通就發(fā)布了三款支持802.11ax的始出芯片BCM43684/43694/4375，高通也宣布了IPQ8074/QCA6290。第代至此，千呼三家芯片巨頭都表明了對802.11ax協(xié)議的始出支持，802.11ax也終于是第代坐穩(wěn)了第六代Wi-Fi協(xié)議的位置了。
本文將介紹歷代Wi-Fi協(xié)議，千呼按照順序依次為802.11a/b/g/n/ac/ax，始出本文旨在讓不了解Wi-Fi協(xié)議的第代讀者對其能有一個粗略的認識，并不涉及過深的千呼專業(yè)知識，同時文章本身不短，始出閱讀耗時較長，第代請各位讀者耐心閱讀。
筆者注：802.11系列協(xié)議應用非常廣泛，協(xié)議本身也非常復雜龐大，本文只涉及上述的6種協(xié)議和802.11ad協(xié)議共計7種。
什么是Wi-Fi？
既然是講Wi-Fi協(xié)議，那么首先講的必然就應該是Wi-Fi了。Wi-Fi其實說白了就是一種讓包括電腦手機平板在內(nèi)的電子設備能夠連接到一個無線網(wǎng)絡的技術。但很多人都不知道的是，Wi-Fi本身是一個品牌或者說是商標，由Wi-Fi聯(lián)盟所持有。Wi-Fi聯(lián)盟的前身是1999年成立的無線以太網(wǎng)兼容性聯(lián)盟WECA（Wireless Ethernet Compatibility Alliance）。而Wi-Fi聯(lián)盟一直在使用的這個802.11系列的無線通信協(xié)議標準，是由IEEE下屬的802.11工作組所制定的。
筆者注：電氣和電子工程師協(xié)會( IEEE，全稱是Institute of Electrical and Electronics Engineers)是一個國際性的電子技術與信息科學工程師的協(xié)會，是目前全球最大的非營利性專業(yè)技術學會，其會員人數(shù)超過40萬，遍布160多個國家。IEEE致力于電氣、電子、計算機工程和與科學有關的領域的開發(fā)和研究，在太空、計算機、電信、生物醫(yī)學、電力及消費性電子產(chǎn)品等領域已制定了900多個行業(yè)標準，現(xiàn)已發(fā)展成為具有較大影響力的國際學術組織。
看到這里是不是覺得很懵？簡單來說就是由IEEE內(nèi)的802.11工作組制定802.11系列標準，而Wi-Fi聯(lián)盟對使用802.11系列標準的設備進行認定，符合Wi-Fi聯(lián)盟的認定標準的設備就可以打上Wi-Fi的這個logo。
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802.11——過于平庸的一代
二戰(zhàn)之后，世界科技進入迅猛發(fā)展時期，人們對于無線通訊的需要開始爆發(fā)性地增長，IEEE在20世紀90年代初成立了專門的802.11工作組，專門研究和定制WLAN（無線局域網(wǎng)）的標準協(xié)議，并在1997年6月推出了第一代WLAN協(xié)議——IEEE 802.11-1997。
筆者注：此處的802.11指的是IEEE制訂的第一代協(xié)議，并非是整個系列協(xié)議，在802.11之后的協(xié)議都加入了字母后綴來進行區(qū)分。
作為IEEE最初制定的一個無線局域網(wǎng)標準，802.11協(xié)議定義了物理層工作在ISM的2.4G頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率設計為2Mbps。很遺憾的是，由于它在傳輸速度和傳輸距離上的表現(xiàn)都不盡如人意，因此并未被大規(guī)模使用。
802.11a——生不逢時的一代
1999年.IEEE吸取了上一次的教訓，這一次就直接下了猛藥。在制定802.11a標準的時候，直接將頻段定在了5GHz（頻率越高最高傳輸速度越快），物理層的最高速率也隨之水漲船高到了54Mbps。相比前一代來說，不可謂不給力。但是，802.11a協(xié)議也并沒有被市場認可，相對來說表現(xiàn)的更出色的反而是幾乎和它同時制訂的802.11b協(xié)議。
盡管2003世界無線電通信會議讓802.11a在全球的應用變得更容易，不同的國家還是有不同的規(guī)定支持。美國和日本甚至都已經(jīng)出現(xiàn)了相關規(guī)定對802.11a進行了認可，但是在其他地區(qū)，如歐盟卻因為標準的問題被禁止使用。再加上802.11a產(chǎn)品中5GHz的組件研制成功太慢，等其開始大規(guī)模推廣的時候，市場早已被大批的802.11b產(chǎn)品占領，802.11a沒有被廣泛的采用。再加上802.11a的一些弱點，和一些地方的規(guī)定限制，使得它的使用范圍更窄了。
802.11b——奠定基礎的一代
802.11b協(xié)議可以說是802.11a是同胞兄弟了。但它本身卻是基于2.4GHz頻率，同時最大的傳輸速度相比802.11a來說也只有11Mbps。11Mbps的傳輸速率在現(xiàn)在看來肯定算不了什么，但在2000年的時候，雖然不是翹楚，但也已經(jīng)能夠滿足大部分人的需求了。更何況基于2.4GHz的802.11b在傳輸距離和穿墻能力上本來就比基于5GHz的802.11a協(xié)議要有優(yōu)勢（高頻率波傳輸距離和穿墻能力較低頻率波差），加上當時802.11a的核心芯片研發(fā)進度緩慢，802.11b就此抓住了機會，占領了市場，為日后稱霸天下打下了堅實的基礎。
802.11g——融合前人的一代
時間來到了2003年7月，IEEE制訂了第三代Wi-Fi標準：802.11g。（為什么不是C呢？因為802.11協(xié)議還應用在其他的很多領域，有些字母被用了，就只能排到g了）
802.11g繼承了802.11b的2.4GHz頻段和802.11a的最高54Mbps傳輸速率。同時，它還使用了CCK技術后向兼容802.11b產(chǎn)品。此時開始，IEEE在制訂每一代新協(xié)議的時候都會將后向兼容考慮進去，畢竟換了新路由器舊手機就因為不支持新協(xié)議而連不上Wi-Fi這種情況誰都受不了。
說到這里，就還要再提一下在802.11a和802.11g上都有使用到的一種技術：OFDM。
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交頻分復用技術，是由MCM（Multi-Carrier Modulation，多載波調(diào)制）發(fā)展而來的一種實現(xiàn)復雜度低、應用最廣的一種多載波傳輸方案。OFDM主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾（ISI）。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道上可以看成平坦性衰落，從而可以消除碼間串擾，而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。
上面這段很難理解？沒關系，看筆者打個比喻你們就懂了。
假設我們現(xiàn)在有很多車要從A地到B地，沒有使用OFDM技術之前，路是一條路，所有的車四處亂開，橫沖直撞，結果誰都快不了。現(xiàn)在使用了OFDM技術，將一條大路劃分為很多個車道，大家都按照車道駕駛，這樣既可以提高速度，又能減少車與車之間的干擾。同時這條道的車多了，就勻一點到那條車少的道上去，管理上也方便很多。
OFDM技術也因此被應用在之后的每一代Wi-Fi協(xié)議中。
802.11n——初露鋒芒的一代
如果說802.11b是奠定了整個帝國的基礎的一代，那么802.11n一定是給帝國開疆擴土的一代。
時間繼續(xù)推進，這時的互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開始出現(xiàn)了在線圖片、視頻、流媒體等服務，而隨著YouTube、無線家庭媒體網(wǎng)關、企業(yè)VoIP Over WLAN等應用對WLAN技術提出了越來越高的帶寬要求，傳統(tǒng)技術802.11a/g已經(jīng)無法支撐。用戶需求呼喚著全新一代WLAN接入技術。
2009年，IEEE宣布了新的802.11n標準。傳輸速率最高可達600Mbps。
但是，802.11n協(xié)議還是基于2.4GHz頻段，速度怎么突然就快了這么多呢？正所謂事出反常必有妖，而這背后的“妖”，就是MIMO、波束成形和40Mhz綁定。
MIMO
MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）的中文名稱為多輸入多輸出技術，是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線，使信號通過發(fā)射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通信質(zhì)量。
MIMO技術最早是由馬可尼于1908年提出的，它利用發(fā)射端的多個天線各自獨立發(fā)送信號，同時在接收端用多個天線接收并恢復原信息，就可以實現(xiàn)以更小的代價達到更高的用戶速率。MIMO可大大提高網(wǎng)絡傳輸速率、覆蓋范圍和性能。當基于MIMO而同時傳遞多條獨立空間流時，系統(tǒng)的吞吐量可成倍地提高。
簡單來說，MIMO技術就是在信號的發(fā)射源和接收源都安裝了多個天線，通過堆天線的方式來實現(xiàn)更高的傳輸速率，因此現(xiàn)在的買路由器看天線數(shù)量這一個說話雖然不可靠，但也不是沒有歷史淵源的。
▲通過MIMO傳遞多條空間流（圖片來自網(wǎng)絡）
MIMO系統(tǒng)支持空間流的數(shù)量取決于發(fā)送天線和接收天線的最小值。如發(fā)送天線數(shù)量為3,而接收天線數(shù)量為2，則支持的空間流為2。MIMO/SDM系統(tǒng)一般用“發(fā)射天線數(shù)量×接收天線數(shù)量”表示。如上圖為2*2 MIMO/SDM系統(tǒng)。顯然，增加天線可以提高MIMO支持的空間流數(shù)。但是綜合成本、實效等多方面因素，當時業(yè)界的WLAN AP都普遍采用3×3的模式。而現(xiàn)在的旗艦級路由器都輕松的堆到8×8或者更高。
▲圖為MIMO利用多徑傳輸數(shù)據(jù)（圖片來自網(wǎng)絡）
波束成形
而至于波束成形技術，它本身并不是什么新名詞，波束成形是天線技術與數(shù)字信號處理技術的結合，目的用于定向信號傳輸或接收。在20世紀60年代，波束成形技術就已經(jīng)在軍事應用上得到了相當高的重視。
只不過，由于早年半導體技術還處在微米級，所以它沒有在民用通信中發(fā)揮到理想的狀態(tài)。
而發(fā)展到無線通訊階段，特別是應用在消費級產(chǎn)品中，信號傳輸距離和信道質(zhì)量以及無線通信的抗干擾問題便成為瓶頸。提高傳輸速率是WLAN技術發(fā)展歷程的關鍵。802.11n主要是結合物理層和MAC層的優(yōu)化，來充分提高WLAN技術的吞吐。此時，波束成形又有了用武之地。
波束成形技術的具體原理很復雜，筆者在這里用圖片給大家簡單展示一下，波束成形就是將原本發(fā)散的波聚合，再往指定的方向發(fā)送，從而提高傳輸距離。
▲波束成形技術增加傳輸距離的示意圖（圖片來自網(wǎng)絡）
但是波束成形技術固然能改善系統(tǒng)性能，增加接收距離，但同時也會增加設備成本和功耗。在多天線都處于連接的狀態(tài)下，即使在嚴重的衰落情況下，它提供的信號增益也可獲提高，但要求信號處理能力也要很強。所以，多天線帶來的問題是要求數(shù)據(jù)處理速度高，控制成本，并降低功耗。
40Mhz綁定
事實上，802.11n協(xié)議還使用了40Mhz綁定技術。這個技術最容易理解，對于無線技術來說，提高所用頻譜的寬度，可以最為直接地提高吞吐。就好比是馬路變寬了，車輛的通行能力自然提高。傳統(tǒng)802.11a/g使用的頻寬是20MHz，而802.11n支持將相鄰兩個頻寬綁定為40MHz來使用，所以可以最直接地提高吞吐。
▲圖左為802.11a/g，圖右為802.11n
MCS
802.11n引進了如此多的新技術，導致它的速率也會因為配置方法不同而不同。在802.11a/b/g時代，配置AP工作的速率非常簡單，只要指定特定radio類型（802.11a/b/g）所使用的速率集，速率范圍從1Mbps到54Mbps，一共有12種可能的物理速率。到了802.11n時代，由于物理速率依賴于調(diào)制方法、編碼率、空間流數(shù)量、是否40MHz綁定等多個因素。這些影響吞吐的因素組合在一起，將產(chǎn)生非常多的物理速率供選擇使用。
對此，IEEE直接推出了MCS (Modulation Coding Scheme)，MCS可以理解為將上述影響速率因素的完整組合，每種組合用整數(shù)來唯一標示。給每種情況標碼，然后直接看對應的MCS碼就可以知道準確的速率。
802.11n小結
總的來說，MIMO和40Mhz綁定技術使得傳輸速率大大提升，而波束成形則增大了傳輸距離。
802.11ac——鋒芒畢露的一代
隨著時代的繼續(xù)發(fā)展，人們身邊擁有著越來越多的無線設備，而2.4GHz這個頻段，因為本身的優(yōu)越性，被各種協(xié)議使用（常見的藍牙4.0系列協(xié)議，無線鍵鼠等），已經(jīng)變得擁擠不堪，IEEE此時就將新的第五代Wi-Fi協(xié)議制訂在了5GHz的頻段上。現(xiàn)在說的很多雙頻Wi-Fi，其實就是2.4GHz和5GHz的混合雙頻Wi-Fi，而這種路由器常見的四天線設計，一般都是兩根天線基于2.4GHz，兩根基于5GHz。
802.11ac在提供良好的后向兼容性的同時，把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(diào)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。
MU-MIMO
實際上，802.11ac協(xié)議還分為wave1和wave2兩個階段，兩者的主要區(qū)別就在于后者提升多用戶數(shù)據(jù)并發(fā)處理能力和網(wǎng)絡效率。而這背后的功臣，就非MU-MIMO莫屬了。
前面已經(jīng)跟大家介紹過了，IEEE在802.11n協(xié)議時代就引入了MIMO技術，而MU-MIMO技術可以理解為它的升級版或者是多用戶版本。
為什么這么說呢？看下面的圖片大家就明白了。
▲高通官方展示MU-MIMO技術所用的圖片
MU-MIMO是Multi-User Multiple-Input Multiple-Output（多用戶-多輸入多輸出）的英文縮寫。顧名思義，MU-MIMO能讓路由器同時和多個設備進行溝通，這極大的改善了網(wǎng)絡資源利用率。
通俗來說，以前在802.11n上面的MIMO只能說是SU-MIMO（Single-User），傳統(tǒng)的SU-MIMO路由器信號呈現(xiàn)一個圓環(huán)，以路由器圓心，呈360度向外發(fā)射信號，并依據(jù)遠近親疏，依次單獨與上網(wǎng)設備進行通訊。當接入的設備過多時，就會出現(xiàn)設備等待通訊的情況，網(wǎng)絡卡頓的情況就由此產(chǎn)生；更為嚴重的是，這種依次單獨的通訊，是基于設備對AP（路由器或熱點等）總頻寬的平均值。也就是說，如果擁有100MHz的頻寬，按照“一次只能服務一個”的原理，在有3個設備同時接入網(wǎng)絡的情況下，每個設備只能得到約33.3MHz頻寬，另外的66.6MHz則處于閑置狀態(tài)。即在同一個Wi-Fi區(qū)域內(nèi)，連接設備越多寬頻被平均得越小，浪費的資源越多，網(wǎng)速也就越慢。
▲圖為SU-MIMO（左）和MU-MIMO（右）的對比
MU-MIMO路由器則不同，MU-MIMO路由的信號在時域、頻域、空域三個維度上分成三部分，就像是同時發(fā)出三個不同的信號，能夠同時與三部設備協(xié)同工作；尤其值得一提的是，由于三個信號互不干擾，因此每臺設備得到的頻寬資源并沒有打折扣，資源得到最大化的利用，從路由器角度衡量，數(shù)據(jù)傳輸速率提高了3倍，改善了網(wǎng)絡資源利用率，從而確保Wi-Fi無間斷連接。
MU-MIMO技術就賦予了路由器并行處理的能力，讓它能夠同時為多臺設備傳輸數(shù)據(jù)，極大地改善了網(wǎng)絡擁堵的情況。在今天這種無線聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量爆發(fā)式增長的時代，它是比單純提高速率更有實際意義的。
世界上首臺支持MU-MIMO的路由器是Linksys EA8500于2015年發(fā)布，采用的是全高通的MU-MIMO解決方案（Qualcomm MU | EFX）。現(xiàn)在MU-MIMO已經(jīng)是旗艦級路由器的標配了，而那些寫著ac雙頻路由器卻不支持MU-MIMO技術的，都只能算是殘缺的ac雙頻路由器或者是ac wave1階段的路由器。
這里放一張到ac為止各代協(xié)議的主要參數(shù)對比圖（圖片來自網(wǎng)絡）：
802.11ad——先天不足的一代
在確定第六代的Wi-Fi協(xié)議標準的時候，有一段時間，大家都認為會是802.11ad協(xié)議，說這個名字大家可以不太熟悉，它另一個名字叫WiGig。
相比我們熟知的802.11n（工作在2.4GHz和5GHz頻段）和802.11ac（工作在5GHz頻段），802.11ad則是工作在60GHz頻段，且無線傳輸速率可高達7Gbps！當然，802.11ac標準也可以通過堆BUFF（8x8 MIMO、256 QAM調(diào)制和信道綁定4個40 MHz信道）達到7Gbps的理論無線傳輸速率；但是，11ad達到7Gbps的速度，僅需通過一個空間流、64QAM調(diào)制和單個信道即可實現(xiàn)。此外，802.11ad還在容量、功耗和延遲方面有著11ac無法比擬的優(yōu)勢，特別是在延遲方面，其延遲通常僅有10微秒，堪比有線!
但可惜，802.11ad協(xié)議有著它的先天不足——60GHz，這么高的頻率注定它的傳輸距離和穿墻能力弱到不堪一擊，而在一些知名評測媒體的評測中，人們驚人地發(fā)現(xiàn)只需要一個紙皮箱就能隔絕802.11ad協(xié)議路由器的信號。真是可謂成也蕭何，敗也蕭何。
802.11ax——肩負使命的一代
802.11ax協(xié)議基于2.4GHz和5GHz兩個頻段，對，就是兩個頻段，并非是ac雙頻路由器那樣不同的頻段對應不同的協(xié)議，ax協(xié)議本身就支持兩個頻段。這顯然迎合了當下物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等發(fā)展潮流。對于一些對帶寬需要不高的智能家居設備，可以使用2.4GHz頻段去連接，保證足夠的傳輸距離，而對于需要高速傳輸?shù)脑O備，就使用5GHz頻段。這看起來和現(xiàn)在的ac雙頻路由器是一樣的，但實際上，ax作為第六代Wi-Fi協(xié)議的扛把子，可不只這兩把刷子。
802.11ax又被稱為“高效率無線標準”（High-Efficiency Wireless，HEW），將大幅度提升用戶密集環(huán)境中的每位用戶的平均傳輸率，即在高密環(huán)境下為更多用戶提供一致且穩(wěn)定的數(shù)據(jù)流（平均傳輸率），將有效減少網(wǎng)絡擁塞、大幅提升無線速度與覆蓋范圍。其實，設計802.11ax的首要目的是解決網(wǎng)絡容量問題，因為隨著公共Wi-Fi的普及，網(wǎng)絡容量問題已成為機場、體育賽事和校園等密集環(huán)境中的一個大問題。
此處要介紹兩個新技術，上行MU-MIMO和OFDMA。
上行MU-MIMO
MU-MIMO技術在前面已經(jīng)提到過，802.11ac協(xié)議中的MU-MIMO技術只是單純的下行MU-MIMO，只有在路由器給設備傳輸數(shù)據(jù)的時候才可以用，而如今隨著智能設備的發(fā)展，人們對于上行速率的要求也在提高，傳個超清視頻圖片什么的已經(jīng)是家常便飯了。上行MU-MIMO技術就是為此而生，改善了設備在向路由器傳輸數(shù)據(jù)時的擁堵情況，提高了網(wǎng)絡資源利用率。
OFDMA
802.11ax與以前的無線局域網(wǎng)（WLAN）系統(tǒng)相比最大的變化在于其是采用了“正交頻分多址接入”（orthogonal frequency division multiple access，OFDMA）。
在OFDM系統(tǒng)中，用戶占用了整個信道。隨著用戶數(shù)量的增多，用戶之間的數(shù)據(jù)請求會發(fā)生沖突，從而造成瓶頸，導致當這些用戶在請求數(shù)據(jù)（特別是在流式視頻等高帶寬應用中）時，服務質(zhì)量較差。
而在OFDMA中，用戶僅在規(guī)定時間內(nèi)占用子載波的一個子集。OFDMA要求所有用戶同時傳輸，因此每個用戶都需要將其數(shù)據(jù)包緩沖為相同的規(guī)定比特數(shù)，這樣無論數(shù)據(jù)量有多少所有用戶都能在時間上保持一致。此外，OFDMA AP可根據(jù)用戶對帶寬的需求來動態(tài)地改變用戶所占用頻譜的數(shù)量。例如，相比較對實時性能要求不高的電子郵件，流媒體視頻用戶需要更多子載波（頻譜）。
不理解的話我們看下圖：
▲用戶在ODFM中占據(jù)整個信道，而在“正交頻分多址接入”(OFDMA)中不是
我們還是用回馬路開車的例子，假設現(xiàn)在有一條馬路有三條車道，現(xiàn)在有甲乙丙三個車隊要走這條路（每隊都要走一個小時，走前需要半個小時準備），如果按照一次走一個車隊的方法，甲乙丙依次走完需要四個半小時，而使用OFDMA技術，給他們一隊一條道，則只需要三個半小時，省下了一個小時的準備時間。OFDM和OFDMA在用戶數(shù)量少的時候差距可能不大，但是一旦用戶數(shù)量多了起來，差距可就不是一星半點了。
OFDMA一路走來，其實就是“從無到有，再從有到善用”的演變歷程。
802.11ax小結
實際上，802.11ax給WLAN連接帶來的提升遠不止此，其他的如更低的延遲、更精確的功耗控制等等也是不可忽略的一環(huán)。現(xiàn)在市面上使用802.11ax協(xié)議的產(chǎn)品并不是很多，只是零星的幾款，但是好在它的太子身份已經(jīng)確定，登基只是早晚的問題。而按照目前的進度來看，筆者預計2019年802.11ax的產(chǎn)品就能實現(xiàn)不錯的普及率。
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