向千兆无线跃进 802.11ac标准简介

移动互联的普及让Wi-Fi这个单词已经深入人心，即使是对技术一窍不通的手机玩家都知道Wi-Fi代表了无线网络的意思。然而，事实上Wi-Fi只是Wi-Fi联盟的注册商标，它实际上是建构于802.11无线网络标准；同时，并不是每个Wi-Fi无线网络都具有相同的速度。根据支持的协议和规范的不同，它们之间其实存在着相当巨大的差异，甚至有十倍之多。那么，究竟802.11无线网络都有哪些协议，各自有什么区别，咱们一起来仔细瞧瞧。

市面上的主流规格

跟如今大多数的民用技术一样，无线通讯早也是应用在军事领域，尤其在第二次世界大战中，无线通讯得到了大量的应用。战后，无线通讯转入民用领域，并得到了飞速的发展，但一直以来都缺乏广泛的通讯标准。为了解决这个问题，全球大的工业标准制定者之一IEEE（电气电子工程师学会）在1997年首次发布了专门针对无线局域网的第一个标准802.11。正是从那时起，802.11标准以及建构于该标准基础上的Wi-Fi开始逐渐普及并深入人心。

802.11可以在2.4GHz频段下实现2Mb/s的传输速率，这个数据在如今看起来可能颇为寒碜。但考虑到当时的有线局域网也不过停留在10Mb/s时代，这其实已经是一个了不起的成就。在那之后，IEEE又制定了多个版本升级，核心主要还是在于提升传输速率，降低干扰或者扩大工作范围。发展至今，市场上仍在应用的主流标准主要有802.11g、802.11n两种标准，而刚刚得到批准的802.11ac也已经全面上市。

802.11g是应用时间相当长的无线局域网标准，从2003年7月通过直到现在，已经正式服役了差不多快十年时间，算得上是名副其实的老古董。在它之前已经有两种标准：802.11a的传输率快，达到54Mb/s，但采用5GHz频率使其几乎只能在直线上传播，且覆盖范围更小，并且由于与部分国家的无线电管理法规相冲突，802.11a甚至还被某些地区禁止使用。802.11b虽然具有更好的抗干扰性能，无线信号的影响范围也更广，但它仅有11Mb/s的传输速率在应对越来越大的数据量时不堪重负。802.11g则将两者的优点结合起来，在2.4GHz的频段上以20MHz的带宽实现了54Mb/s的传输率。

事实上，802.11g能够服役到现在，除了自身具备诸多优点以外，后继无人也是主要原因之一。被定为802.11g法定接班人的802.11n早在2004年初就被IEEE立项设立。然而，由于各方利益博弈，直到2009年9月才被正式批准。恰好这一阶段是笔记本电脑爆炸式增长的年代，无线局域网得到了大范围的应用，802.11g的性能也就越来越跟不上时代的脚步。在这种情况下，部分有实力的无线设备厂商开始对802.11g进行优化来提高性能。比如Atheros便通过通道捆和技术将两个相邻的20MHz通道捆和实现了传输率的倍增，达到了108Mb/s。然而，这种非标准的通道捆和方式会对紧邻相同频段的无线设备造成较大的干扰。除此以外，Broadcom的125 High Speed Mode技术和Airgo的MIMO多天线扩展都是当时802.11g的补充。

千兆无线网来袭——802.11ac

即使802.11n已经高达到了600Mb/s的传输率，但应用的发展仍然比标准制定更快，高清视频的问世使其对无线网络传输速度提出了更加苛刻的要求。因此，IEEE在2008年上半年就已经着手准备当时被称为“Very High Throughput”(甚高吞吐量)的无线网络标准。到2008年下半年的时候，项目被分为了两部分：802.11ac和802.11ad，其中工作在5GHz 频段，用于中短距离无线通信的802.11ac被认为是802 .11n的继任者。802.11ac标准草案2.0版本于2012年1月19日正式在IEEE的官方网站上进行投票，2月18日结束投票。目前，我们已经看到802.11ac千兆无线路由器上市了。

随着无线技术的大力推广，常规的2.4GHz频段已经充满了各种无线设备的干扰，严重制约了无线局域网的性能。与此同时，更高的频率显然有助于获得更好的传输性能。802.11ac终继承了原本的802.11a规范，采用干扰较少的5GHz频段作为工作频率。802.11ac拥有80MHz和160MHz两个工作频率。80MHz下可以达到433Mb/s的传输率，通过3xMIMO技术可以轻松达到1.3Gb/s的传输率；它也可以将频率由80MHz提升到160MHz，在160MHz时，802.11ac的传输率可达到867Mb/s，配合8xMIMO，高理论传输率甚至能够达到6.93Gb/s！

目前多家无线路由器厂商已经推出了采用802.11ac标准的产品，多采用了80MHz频率、3x MIMO的方式，带宽达到1.3Gb/s。同时，为了与以往的无线网络设备兼容，它们也支持2.4GHz的802.11n无线模式。这也是为何目前的802.11ac无线路由器都标称为1.75Gb/s的原因，即802.11n的2.4GHz可以提供高450Mb/s的带宽，5GHz的802.11ac则提供1.3Gb/s带宽。不过，正如前面所介绍的，这只是一种数字游戏，消费者实际上只能得到450Mb/s（802.11n模式）或1.3Gb/s（802.11ac模式）的理论带宽。还有一点需要注意的是，目前市面上还只有867Mb/s带宽的802.11ac无线网卡销售，实际使用的带宽更低。

802.11ac产品介绍

目前几乎所有的802.11ac产品都采用了相同的方案，即Broadcom的802.11ac方案。整套方案包含一颗BCM4706处理器，这颗处理器基于MIPS3274K核心，频率达到600MHz，包含了512KB的缓存。功能方面，它支持千兆MAC，支持DDR2内存和NAND闪存，还提供了对USB 2.0接口的支持。BCM4706还集成了两条PCIe总线，用于与BCM43605 GHz频段802.11ac网卡和BCM4331 2.4GHz频段802.11n网卡相连。BCM4360则是其中802.11ac标准支持的核心，它支持80MHz带宽、3x MIMO以及256QAM调制解调，这使其可以在5GHz频段上提供高达1.3Gb/s的理论带宽。802.11ac路由器的上市价格都在1500元左右，加上几乎没有配套网卡，目前市场接受度并不高。但是NETGEAR已经将旗下802.11ac路由器降到999元，千兆无线普及已经不远了。而就在本刊截稿前，TP-LINK推出了仅售499元的802.11ac路由器，该路由器则是采用的高通方案。

BCM4706处理器

BCM4360 5GHz频段802.11ac网卡

BCM4331 2.4GHz频段802.11n网卡

从目前的情况来看，我们认为802.11ac取代802.11n成为主流网络标准的可能性比较大，苹果也宣称将率先对802.11ac提供支持，从802.11n过渡到802.11ac的时间大概需要2年。而WiGig（即原来的802.11ad）、UWB等高速无线网络在近距离传输中占据优势，它们将在各自的专业领域独自发展。当然在未来，各个无线网络标准终趋向融合的可能性比较大，这就如同3G通信标准向4G、5G标准过渡一样，终可能会形成统一的标准，消除不同产品互联的障碍。随着802.11ac的逐渐成熟，不久的将来，我们将会用上传输率达到千兆的无线网络。

在TP-LINK 499元的802.11ac路由器上市之前，NETGEARR6300是性价比高的802.11ac路由器，售价为999元。

什么是通道捆和技术呢？形象一点来说，我们可以将一个通道看做是一条公路，数据就如同车流一样在公路上传输。非标准的通道捆和技术就如同在原有的公路旁边再修一条公路，而标准协议的通道捆和技术更类似于重新修一条双车道的公路。孰优孰劣，一看便知。

厂商改良版802.11g所使用的技术并非空穴来风，这些技术很多都被应用到后来的802.11n上。比如通道捆和和MIMO就是802.11n性能得以大幅提升的关键所在。终确定的802.11n拥有2.4GHz和5GHz两个工作频段，比802.11g快上10倍左右。它在标准20MHz频率上的基础速率高可达72.2Mb/s，在4xMIMO模式下速度高为300Mb/s。而在40MHz带宽下，802.11n的基础速率高则可达到150Mb/s，此时如果再开启MIMO模式就能够获得更大的性能提升，3xM I MO即可获得450Mb/s的传输率，当使用4xMIMO时，速度高可达600Mb/s。

你或许会有疑问，既然802.11n的官方标准目前高只有600Mb/s的传输率，那市面上有些路由器为什么能够标称达到750Mb/s，甚至900Mb/s呢？其实，这不过是无线路由器厂商的一个数字游戏。由于802.11n支持2.4GHz和5GHz两个频段，目前越来越多的无线路由器开始支持两个频段的无线网络并行传输。为了数据好看，有些厂商就将两个无线网络能够达到的大传输率相加，表示无线路由器总的吞吐能力。例如，标称750Mb/s的产品其实就是2.4GHz频段300Mb/s带宽与5GHz频段450Mb/s带宽相加而来；至于900Mb/s，自然就是2.4GHz的450Mb/s带宽加上5GHz的450Mb/s带宽了。事实上，个人无线设备只能连入其中一个网络，所获得的大带宽当然也只可能是其中一个无线网络的带宽上限。这种宣传存在一定的误导，用总的吞吐量概念来更换了原本的网络实际性能。