8秒下完10GB！下一代WIFI 802.11ax解析？

在摩尔定律驱动的半导体行业中，一个技术标准能够持续几年而不更新是相当罕见的。主导我们身边无线网络的IEEE 802.11协议，就是这样一个奇怪的标准：自从第一台支持802.11A的无线路由器问世以来，只更新了三次：802.11g、802.11n、最新的802.11ac，如今，一个全新的Wi-Fi无线网络协议站在了我们面前，有望让不堪重负的无线网络跟上时代，实现跨越式发展。它的名字是IEEE 802.11ax(IEEE前缀缩写如下)。

什么是802.11ax？802.11协议组是IEEE为无线局域网建立的标准，802.11ax是该标准的最新版本。你可以认为它是802.11ac的继承者

理解802.11ax最简单的方法就是把它当成802.11ac的增强版，它和802.11ac一样工作在5GHz频段，但不同的是802.11ax使用的是MU-MIMO(多用户多输入多输出)技术。信号在时域、频域、空域等维度上分为四个不同的“信号通道”，每个“信号通道”可以独立与一台设备进行通信，看起来就像一条高速公路分成了四个不同的车道，通信效率翻倍。

此外，802.11ax还有一个极其重要的创新，它引入了下一代高速无线通信网络的核心技术OFDMA(正交频分多址)。本质上，我们现有的无线网络标准使用复杂的算法来调制电磁波信号，使信号表现出一定的规则来携带0和1，从而可以开发者_StackOverflow中文版传输数据。OFDMA是一种全新的信号调制编码算法，可以将一个信号信道分割成几十个甚至几百个更小的正交子信道，然后将这些子信道紧密叠加分配给不同的用户，从而大大提高了同一时间内数据传输的效率。

(OFDMA在频域将信号调制成无数个小的正交子信道，可以同时与多个设备进行通信。).

根据华为的测试，在相同的频谱下，OFDM技术可以将通信效率提升10倍，理论上带宽也可以提升10倍。考虑到干扰和调制解调的资源开销，效率提高4-5倍是比较现实的数字。

802.11ax有多快？802.11 ax标准的主要目标是将无线网络客户端的速度提高4倍。华为是802.11ax标准的积极推动者。据说802.11ax在华为通信实验室已经实现了2Gbps的实际数据传输速度(注：不是理论值！)，而华为则声称最高速度可以达到10.53Gbps，相应的测试数据也即将发布。

我们来计算一下802.11ax的速度：假设可用带宽为160MHz，现有最快的802.11ac标准可以提供866Mbps的理论数据传输速率，而802.11ax则可以轻松将传输速率提升到3.5Gbps如果加入44 MIMO“四通道”，那么802.11ax的理论数据吞吐能力将高达14Gbps！1.75GB/s，这个通俗易懂的数字，已经把固定光纤传输速度远远甩在了后面。

不过一般来说，我们没有160MHz这样奢侈的带宽资源。将带宽设置为80MHz更为现实。综合考虑，802.11ax可以提供1.6Gbps的通信速度，相当于每秒传输200MB的数据。如果你的手机和路由器支持MU-MIMO，那么传输速度提升到400MB/s或者600 MB/s并不难，退一步讲，在电磁信号极其复杂的拥挤公寓和公共场所，即使可用带宽只有40MHz，802.11ax也能带来约800Mbps(约100MB/s)的超快速度。总的来说比还没有完全普及的802.11ac快很多。

(638Mbps，2014年由802.11ac 2.0实现)。

802.11ax能传多远？的Wi-Fi无线网络远非好用，因为它还涉及到传输距离和设备间相互干扰的问题。在实际使用中，我们经常会发现，在同一个Wi-Fi网络中，一点距离、一堵墙或者连接用户数量的增加，都会让无线网络慢如蜗牛。802.11ax能做些什么来解决这些问题？

遗憾的是，802.11ax在5GHz频段的传输距离本来就不如2.4GHz信号，其理论传输距离只有2.4GHz信号的一半。根据理论和实验室数据，5GHz信号将衰减4.5dB当穿过5厘米厚的木头时。当穿透距离路由3米范围内的房屋承重墙时，5GHz信号很可能会衰减60%-70%。

(室内Wi-Fi信号分布示意图)

这些问题可以通过增加信号发射功率和使用更多天线定向发射信号来解决，但无线信号的发射强度不能无限增加。我国国家标准规定路由无线信号的最大传输强度为20dB。所以，不要指望802.11ax的信号能走多远。它的有效范围和802.11ac大致相同，如果你家房子大，老老实实安排多个Wi-Fi AP才是正道。

(夜鹰X6 R8000路由器，6天线设计，支持MU-MIMO，802.11ac 2.0)。

至于网络拥堵的问题，MU-MIMO会是一个很好的解决方案。有了它，路由器可以同时与更多的设备通信。

上避免网络拥挤。不过，在现有的802.11ac标准中，MU-MIMO仅仅是“选配”功能，它并没有被强制纳入标准内部，这让很多路由器厂商有空子可钻，推出了一大波不支持MU-MIMO的802.11ac路由器。而到了802.11ax时代，MU-MIMO很可能会被列为必选功能，届时无线局域网络拥堵的状况将大大改善。

（采用4×4 MIMO设计的华硕RT-AC87U路由器主板）

另外，业界巨头们也都在努力解决无线局域网的拥堵问题。比如上文提到的OFDM技术，它提高了频谱效率，数据传输能更快完成，路由器也自然有更多的时间在不同设备之间切换了。华为等公司还为802.11ax准备了“智能频谱分配”和“干扰协调”等优化技术，这些技术的目的都是一致的：通过提升频谱效率、更好地管理串扰、增强底层协议，来减少公共Wi-Fi热点拥堵的问题，让Wi-Fi网络在多人使用的情况下变得更快速、稳定。

802.11ax速度这么快，手机受得了吗？

很遗憾，答案是：臣妾做不到，至少在目前做不到。华为给出的802.11ax典型速率为10.53Gbps，就算把这个数字减半，算下来一秒钟传输的数据量也有658MB，而我们可怜的手机内置闪存最大读取速度是多少？最新的eMMC 5.0标准也只有400MB/s而已。

（Wi-Fi速度提升后，手机闪存芯片本身的传输速度成为了瓶颈）

而这还仅仅只是个理论数字，事实上，下载一个安兔兔跑分App，你就会发现目前市面上大部分手机的内置存储器顺序读写性能不会超过150MB/s。三星在Galaxy S6手机上引入了最新的UFS 2.0存储接口，顺序读写速度可达314.87MB/s，已经鹤立鸡群，但离802.11ax的恐怖需求还是差得远。要满足802.11ax的胃口，在未来我们要想一些新办法才行，比如为手机引入桌面SSD级别的闪存颗粒，将顺序读写性能提升至600MB/s以上。

可能你会问，那么快的网速有什么用？在线看个1080P视频，码率也没有超过50Mbps呀？同学，把目光放长远一些，Youtube和Netflix都已经开通了4K分辨率的超高清在线视频服务，其数据传输需求理论上是1080P的四倍。两三年后，在线视频的分辨率提升至8K也不是什么稀奇的事情。事实上，Netflix已经在进行8K在线视频的测试了。

那么，我们什么时候能用上802.11ax呢？

按照Wi-Fi联盟的技术副总裁Greg Ennis的话来说，IEEE电气和电子工程师协会要到2019年才会批准802.11ax标准。各通讯巨头目前还在为了802.11ax标准的技术细节而激烈争斗中。不过，基于802.11ax标准草案的产品可能会在2016年提前进入市场。高通公司这种耐不住寂寞的家伙在去年就发布过支持MU-MIMO技术的QCA998x/QCA999x无线通讯SoC芯片。

另一方面，作为802.11ax之前的过度方案，802.11ac将从2015年、2016年开始进入第二个生命周期，既所谓的802.11ac 2.0标准。802.11ac 2.0标志性的改变就是引入MU-MIMO技术改善网络拥堵，1.0版的802.11ac最多只支持3个空间流，而在2.0版标准中，这个数字将被提升为8个。

一大波新路由器都会开始支持这个至关重要的过度标准，如Nighthawk X6（R8000），Linksys WRT1900AC，D-Link AC5300 DIR-895L/R，华硕RT-AC87U等等。在802.11ax真正进入实用之前，802.11ac 2.0应该是一个不错的权宜之计。