wifi技术扫盲-MIMO

出处：http://blog.csdn.net/wdsfup/article/details/50554390

也许你从未听说过MU-MIMO，但如果你是一名重度无线网络依赖者，我们强烈建议你读完下面的文字，因为，WiFi无线网络技术的下一轮革命已经悄悄来临，而MU-MIMO，就是开启大门的钥匙。

在今年的台北电脑展（Computex 2014）上，高通的全资子公司高通创锐讯展示了全球首款支持MU-MIMO技术的VIVE 4-stream 802.11ac芯片组，效率比现有802.11ac提高了两到三倍。我们可以向你保证，这绝不是什么技术噱头，它是一次从0到1的巨大飞跃。今后若干年时间内，只要是WiFi网络所及之处，你将无数次看到它的身影，并真正从中受益。

从你身边说起：WiFi网络最大的瓶颈在哪？

让我们抛开冗长繁琐的技术细节，请你扪心自问：现如今的WiFi网络，最大瓶颈是什么？除了传输距离这个不可逾越的物理障碍，你有没有发现，同一个WiFi网络内，设备越多越慢？自己家中还好，购物城、咖啡店里等公共WiFi网络人多时，简直慢的难以忍受。不管你是802.11abc还是xyz，只要有大量设备和你接入同一个WiFi网络，网速就会变成上班高峰期的北京地铁，挤得让你绝望，这是为何？

原因很简单：根据现有802.11ac标准，AP（就是路由器、热点）一次只能和一个客户端通讯。

看明白了吗？同一个AP，在同一个时间段内，只能与同一个接入设备交换信息。这就像《鹿鼎记》里的韦小宝，后宫佳丽再多，每天晚上也只能宠幸一个。听起来很悲哀，但在三年前，WiFi联盟制定802.11ac标准时，却没有考虑这么多。

MU-MIMO是802.11ac 2.0标准的关键特性

按照WiFi联盟的路线图，802.11ac标准被生生分成了两个阶段，第一个阶段大约在一年半之前开始推出，目标是迅速推出产品，让无线尽快达到1Gbps的速率，而信号发送方式依然沿用了老旧802.11n的模式：AP向360度范围内的所有方向发送信号，一次只能向一个客户端沟通来做传输，当一个客户端服务完之后，才会服务下一个，数据传输是“轮流”进行。

由于802.11ac有高达80MHz的频宽，在接入设备少的时候，问题还不大，但当接入的设备增加到数十、上百个，问题就来了，80MHz的频宽和传输总量被大量设备分割，大部分设备都在等待和路由器通讯，互相争抢资源，结果是大家都慢得一塌糊涂。

救世主出现：何谓MU-MIMO？

那么，有没有办法让AP同时与多个设备通讯呢？解铃还须系铃人，WiFi联盟可没这么笨，他们留了一手，这就是802.11ac Triple E标准，又称为802.11ac 2.0。

在这个阶段，802.11ac终于不再“单打独斗”了，WiFi联盟引入了名为MU-MIMO的新功能，有了它，你的路由器就能同时跟多台设备通信了。你可以这么认为：MU-MIMO就是为了提高传统WiFi网络的低效率而生。

MU-MIMO是“Multi-User Multiple-Input Multiple-Output”的缩写，听起来很拗口的一个技术名词，字面含义却很好理解，直译就行了——“多用户多入多出技术”。

顾名思义，MU-MIMO是一种让你的路由器同时与多个设备沟通的技术，它是802.11ac标准第二阶段的里程碑，这种进步甚至比802.11b/g到802.11n，再到802.11ac来得还要大，因为版本号的进化只是提升了理论速率，MU-MIMO才是真正改善了网络资源利用率，换句话说，它的性能提升都是你看得见摸得着的。

听起来是不是很有意思？嗯，我们现在还要再给MU-MIMO戴上一顶帽子：只有具备MU-MIMO技术的设备，才能被称作“完整版802.11ac”，目前市面上炒得火热的那些智能路由，全都是“不完整版802.11ac”。

直击问题根源：MU-MIMO是如何工作的？

OK，我们已经知道了MU-MIMO的主要目的是提升WiFi网络的效率，但它究竟用什么手段提高效率？带着这个问题，我们在Computex 2014现场采访了高通创锐讯产品管理暨网路事业群副总裁Todd D.Antes，看看他是怎么说的。

首先，为了便于理解，你可以把传统的802.11ac路由器信号想象成是一个“圆圈”，这个圆圈就是信号的覆盖范围，天线在圆心，呈360度向外发射信号。在“圆圈”内的设备，路由器会依次与它们进行通讯，每次都是一个对一个，多了不行。

左为传统路由器，右为支持MU-MIMO的路由器，它们的信号“形状”是不同的

802.11ac拥有80MHz的频宽，实际数据传输速率约为350Mbps左右，按照“一次只能服务一个”的原理，如果有两个设备同时接入网络，802.11ac就只能“轮着来”了，这样每个设备只能得到40MHz频宽，数据传输速率当然也会减半。

AP的频宽资源是有限的，MU-MIMO可以同时做三份工作，相当于频宽利用率提升了3倍

而使用了MU-MIMO技术的802.11ac 2.0路由器则不同，它的信号并非360度全向发射，实际上，你可以把MU-MIMO路由的信号看作是“三道射线”，高通利用波束成型（Beamforming）和多用户分集技术，将信号在时域、频域、空域三个维度上分成三部分，看起来就像是同时发出三个不同的信号，射向三台不同的设备，这样，MU-MIMO路由就能同时“1 vs 3”。由于三个信号互不干扰，因此每台设备得到的资源是相等的，而且数据传输能同时进行，从路由器角度衡量，数据传输速率提高了2.5～3倍。

传统路由器（左）与支持MU-MIMO的路由器（右）最大区别就是速度和效率

在高通的MU-MIMO路由器样机管理界面里，可以很清楚的看到三个设备的传输速率

当一个网络内同时存在几十台甚至上百台设备时，这种互不干扰的工作模式好处就很明显了，路由器能用传统802.11ac三倍的速度处理请求，负载被大大分散，整个网络的延迟会有明显的下降。从手机角度来说，支持MU-MIMO的手机除了网速更快，还能更迅速的连上路由器，减少无谓的等待时间，接入WiFi网络时功耗也会变小。

不过，遗憾的是，MU-MIMO技术需要发送和接受设备两端都提供硬件支持，也就是说，你的路由器和手机必须同时支持MU-MIMO，WiFi才能能同时与多个设备通讯，市面上现有的家用路由器和大部分手机均无法支持MU-MIMO。

速度实测：秒杀传统802.11ac

高通在自家的Computex 2014展台上展示了一大波MU-MIMO设备，包括采用MU-MIMO技术、专供智能路由器使用的QCA998x和QCA999x网络解决方案，从演示来看，MU-MIMO速度确实惊人，它可以轻易将一台802.11ac路由器的数据传输速率提升两倍以上，从273Mbps提升至638Mbps，比802.11n到802.11ac升级还管用！

这些计算机模拟多台设备，同时连入一个AP，并大量传输数据

左边是普通802.11ac路由，右边是带MU-MIMO的802.11ac路由，结果还用我说？

最快明年商用：这里承载着WiFi技术的未来

最后，还有一个最关键的问题——我们什么时候才能用上MU-MIMO？

根据Todd D.Antes的说法，MU-MIMO技术在微型基站上其实早有用过，WiFi联盟也已经将其引入802.11ac，作为下一阶段的规范标准，但是，把MU-MIMO的成本压缩至家用路由器也能接受，高通创锐讯花了足足7年时间，技术难度之大可想而知。

目前，高通已有不少合作伙伴在测试QCA998x和QCA999x芯片，Todd D.Antes表示，搭载MU-MIMO的路由器、智能网关等，到今年底、明年初就会问世。而手机方面，高通骁龙801芯片已经率先给予了支持，下一代的骁龙810、808和805也会支持802.11ac MU-MIMO。

高通4×4 MU-MOMI路由器样机

MU-MOMI路由器样机内部

QCA998x/QCA999x SoC样片

相比家用路由，公共空间安装的热点、企业的AP才是网络最拥挤的地方，我们很乐意看到MU-MIMO在公共场所的普及，那才是MU-MIMO真正的用武之地。

智能路由的概念炒作让2014年的家用网络设备市场狠狠的火了一把，但浮华褪去，你会发现，真正能改变世界，为我们带来更优秀用户体验的，依然是那些最核心、最基础的技术进步。

随着MU-MIMO脚步的临近，无线网络设备市场很快将面临新一轮的洗牌。

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