802.11ax前瞻1：協(xié)議簡(jiǎn)介

敘言

IEEE 802.11協(xié)議從初始設(shè)置到目前已經(jīng)歷了210周年，當(dāng)前802.11協(xié)議中最新的即為802.11ax協(xié)議。從前年開始，筆者1直也在關(guān)注該協(xié)議的研究進(jìn)展。在此筆者將自己學(xué)習(xí)期間搜集了1些802.11ax的資料進(jìn)行整理。

注：由于協(xié)議正在制定的進(jìn)程中，所以會(huì)存在TBD（To Be Determined）的部份和不斷更新的協(xié)議內(nèi)容，筆者未必跟上最新的協(xié)議進(jìn)程，如果有錯(cuò)漏的地方，還請(qǐng)見諒。

802.11ax簡(jiǎn)介

802.11ax的使用處景關(guān)注于密集用戶環(huán)境（Dense User Environments），與之前的協(xié)議有所不同。根據(jù)香農(nóng)定理而言，當(dāng)SNR不變的情況下（由于發(fā)送機(jī)總功率是固定的），只要適當(dāng)?shù)脑黾訋挘湍軌蛉〉酶叩奈锢韺油掏铝俊Ｋ?02.11a/b/g/n/ac的演進(jìn)，1般都是關(guān)注在單AP的網(wǎng)絡(luò)中，提高物理層的吞吐量，以提高網(wǎng)絡(luò)的整體速率。

802.11ax的設(shè)計(jì)場(chǎng)景初始關(guān)注的就是密集環(huán)境，換言之，其初始設(shè)計(jì)思想就會(huì)和傳統(tǒng)的802.11存在1定的區(qū)分。而且802.11ax的設(shè)計(jì)也并沒有在當(dāng)前802.11ac的160M帶寬以上，新增更大的帶寬（其實(shí)也是在2.4G和5G頻譜資源下，沒法找到更大帶寬的信道）。所以協(xié)議命名的HEW，其關(guān)注的效力，也是希望更加有效的使用當(dāng)前的頻段資源，從而提供更高的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)速率。我們可以簡(jiǎn)單總結(jié)802.11ax的以下特點(diǎn)：

• 協(xié)議兼容性：802.11ax要求與以往的802.11a/b/h/n/ac都進(jìn)行兼容，這也證明了其是第2款同時(shí)能工作在2.4G和5G頻段下的協(xié)議（802.11ac僅工作在5G頻段）。故在其數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)和MAC接入?yún)f(xié)議上，都需要兼容設(shè)計(jì)，以便于傳統(tǒng)協(xié)議兼容。
• 更好的節(jié)能性，用以增加移動(dòng)裝備的續(xù)航能力。
• 更高的傳輸速率和覆蓋范圍：在802.11ax中，更高的速率分別體現(xiàn)在PHY層和MAC層的改進(jìn)上，其具體改進(jìn)包括以下：
• 提供更高階的編碼組合（MCS10和MCS11）。其中主要是QAM⑴024的引入，在802.11ac中，最高階是256QAM。

• 在相同帶寬下，802.11ax采取點(diǎn)數(shù)更多的FFT（即原始的FFT的4倍大小）。FFT點(diǎn)數(shù)越多，說明其子載波數(shù)越多，和子載波的帶寬也就越小（帶寬從312.5kHz降到78.125kHz。其對(duì)應(yīng)的symbol時(shí)間也增加了4倍），從而可以覆蓋更遠(yuǎn)的范圍。（覆蓋范圍與相干帶寬有關(guān)。只要信道的帶寬小于相干帶寬的話，那末就是平坦衰落，信號(hào)不會(huì)遭到多徑的影響。所以越小的信道帶寬，可以覆蓋更遠(yuǎn)的范圍）
  

• 引入上行MU-MIMO。在802.11ac中，協(xié)議只規(guī)定了下行的MU-MIMO。上行還是單個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立傳輸?shù)模?02.11ax中，上下行都需要支持MU-MIMO。
  

• 引入OFDMA技術(shù)。802.11ax設(shè)計(jì)中參考了LTE中OFDMA的使用，可讓多個(gè)用戶通過不同子載波資源同時(shí)接入信道，提高信道的利用率。不過由于802.11是1個(gè)散布式接入的場(chǎng)景，所以802.11ax中的OFDMA實(shí)際是比LTE中復(fù)雜度要低1些。
  

至于其中1些具體的介紹和1些其他的特性，建議參考NI的文章：Introduction to 802.11ax High-Efficiency Wireless。在后續(xù)的分點(diǎn)介紹中，我們會(huì)漸漸進(jìn)行論述。

802.11ax協(xié)議資源

以下總結(jié)下，筆者在追蹤協(xié)議進(jìn)展的時(shí)候，所搜集的1些資源。

802.11ax的Task Group網(wǎng)站目前1共出了兩個(gè)版本，分別代號(hào)為hew和tgax，前者已沒有繼續(xù)更新了。該網(wǎng)站整理以下：

HEW：http://grouper.ieee.org/groups/802/11/Reports/hew_update.htm

802.11ax：http://grouper.ieee.org/groups/802/11/Reports/tgax_update.htm

同時(shí)也有1些中文的機(jī)構(gòu)在追蹤有關(guān)協(xié)議的進(jìn)展，比如：

網(wǎng)絡(luò)通訊國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分析及參與制定計(jì)劃網(wǎng)（臺(tái)灣）：網(wǎng)絡(luò)通訊國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分析及參與制定計(jì)劃網(wǎng)

中國(guó)通訊標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（大陸）：中國(guó)通訊標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)

目前協(xié)議應(yīng)當(dāng)在出到最新的Draft 1.0版本，不過還沒法在其相干的網(wǎng)站上公然看到。目前可以看到的只有1個(gè)個(gè)討論案，和Draft 0.1和TGax Specification Framework，前者合適瀏覽1些，雖然有很多TBD的部份，不過相對(duì)后者（其相當(dāng)于1份份草案的羅列），還是好1些的。資源整理以下：

Draft 0.1（IEEE 802.11⑴6/0024r1）:Draft 0.1

TGax Specification Framework（IEEE 802.11⑴5/0132r15）:TGax Specification Framework

其他還有1些商業(yè)網(wǎng)站的資料，其中我目前看到的還是屬于NI那1份資料比較好（算是很接近Draft 0.1的了），其他有1些太偏重于概念，而非技術(shù)本身，所以就暫時(shí)先不羅列了。

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