简介：

用于启用视频的家庭的WiFi
802.11ac是WiFi的下一步发展。最新的WiFi标准802.11n于2009年获得批准，当前一代802.11n允许每个无线电最高450 mbps。 802.11ac建立在802.11n之上，可实现每千兆位千兆位的无线速度秒（Gbps），几乎是802.11.n提供的速度的三倍。 802.11ac标准旨在通过以下方面的认证：Wi-Fi联盟将于2012年底发布。在移动设备和流媒体视频娱乐服务（例如Netflix，Hulu和YouTube）增长的推动下，从2012年下半年开始，业界可能会看到大量“起草”的预标准802.11a接入点/路由器。随着一系列支持802.11ac的笔记本电脑，平板电脑和手机的普及，家庭中的802.11ac实用程序将变得更加清晰。2013年及以后的市场；预计从2014年起企业采用802.11ac。802.11ac有望预示家庭视频产品的到来，这将使享受流媒体Web视频的操作变得像今天看有线电视。 802.11ac最主要的初始用例是基于WiFi的高清传输整个家庭的视频。一种方案是使用802.11ac将高清视频分发到多台电视。另一种方法是利用802.11ac将高清视频从移动设备流式传输到电视。本文档是802.11ac新功能的技术概述，并总结了改进带来的好处由802.11ac制造，尤其是针对802.11n。

802.11ac技术概述
设备和应用程序从固定链接过渡到无线链接的持续趋势以及新的出现吞吐量要求越来越高的无线应用推动了对高性能无线网络的需求。802.11ac协议具有许多增强功能，这些增强功能将以分阶段的方式实现，这些增强功能合在一起，旨在显着提高WiFi网络的吞吐量和可靠性。

• 无线电增强了更高的频段，增强了信道宽度，增加了空间流的数量，并且调制增强
• 具有增强波束成形的多用户MIMO（MU-MIMO）
• MAC层增强，具有扩展的聚合MPDU（A-MPDU）和增强的发送请求/清除发送（RTS / CTS）机制无线电增强
• 更高的频段和更宽的通道宽度

每个WiFi设备都在一定范围的无线电频谱或频段上发送或接收信号，严格使用受国际协议规范。当前802.11n WiFi网络的一个问题是它们的2.4 GHz频谱
从蓝牙耳机到微波炉，许多其他设备挤占了设备的操作范围。因为所有这些设备都是争夺相同的受限带宽，每个人的互联网连接速度变慢；就像高速公路上的交通减速当太多的汽车在路上时下降。相比之下，802.11ac仅在不太拥塞的5 GHz下运行光谱。随着来自其他设备的电波竞争减少，传输速率得以提高。
5GHz频带的一个显着特征是，与2.4 GHz频带相比，它为无线电传输提供了更大的空间。作为一个结果，与802.11n相比，802.11ac提供了更多的无线通道带宽（带宽越宽通道，WiFi连接可以运行得越快）。802.11ac要求支持20、40和80 MHz信道（而802.11n中支持20和40 MHz）。可选地，使用
也允许使用连续的160 MHz信道或不连续的80 + 80 MHz信道。渠道翻倍带宽（从40兆赫兹到80兆赫兹）是一种非常经济有效的方式，可以以经济高效的方式提高性能。或者，80 MHz系统可以使用较少数量的天线来提供与40 MHz系统相同的性能。
802.11ac规范草案为美国（请参见下页图1）和美国提供信道分配。欧洲，日本和全球运营类别（请参见下页图2）。中国不支持该频段，但草案将包括在5.725至5.850 GHz范围内对中国的支持。 （注意：全局操作类用于操作在世界任何地方，并且除了用于特定区域的操作类别外，还用于其他用途。）
通过将带宽加倍（从40 MHz到80 MHz），每个空间流可以大致支持每个符号的位数两倍。因此，80 MHz单流传输可以提供与两流40 MHz传输相同的性能。当使用增强的带宽以更少的RF链提供相同的数据速率时，设备的功耗将降低由于RF组件的数量较少，因此可以将其降低。与40 MHz系统相比，这为80 MHz系统带来了优势从这个角度看有两个流



更高的调制率
像802.11n无线规范一样，802.11ac使用正交频分复用（OFDM）来调制比特以用于通过无线介质传输。尽管调制方法与802.11n中使用的相同，但802.11ac可选除强制性的正交相移键控外，还允许使用256个正交幅度调制（QAM）（QPSK），二进制PSK（BPSK），16个QAM和64个QAM调制。 256 QAM将每个子载波的位数从6增加到8，导致吞吐量增加33％。需要注意的一点是，256 QAM只能用于高信号-信噪比（SNR）场景（在使用的频谱和所需流中）;也就是说，对于有利的信道条件。


空间流数量增加
802.11ac最多支持8个空间流-802.11n中最多支持4个流。支持多个但是，空间流是可选的。与新的“多用户”结合使用时，增加的流数量最为有用
802.11ac的多输入多输出（MU-MIMO）功能（如下所述）在单用户和多用户MIMO模式下最多支持8个空间流，而在多用户模式下，每个站最多支持4个空间流。


MU-MIMO
多用户多输入多输出（MU‐MIMO）允许AP将唯一的数据传输到多个客户端站同时，这对于使802.11ac网络实现千兆级带宽至关重要。 MU-MIMO建立在802.11n的单用户MIMO能力的基础上，因此，在审查MU-MIMO细节之前，对MIMO基础知识的回顾将很有帮助。


MIMO基础
MIMO是指具有多个发射器发射信号的设备和具有多个接收器接收信号的设备，802.11n的核心。 MIMO系统通常表示为NxM，其中N是输入数量，M是输入数量。输出。空间分集是一种MIMO功能，可以在发射机（发射分集）或接收机（接收）实现多样性）或两者兼而有之。它涉及到使用多个天线，并以足够的距离分开，以便接收器可以接收多个独立衰落的信号路径。空间分集可以改善接收机的信噪比（SNR）无需分集即可获得（单个接收天线）。 SNR的改善通常称为“分集增益”。从理论上讲可达到的最大分集增益是发射和接收天线数的乘积。波束成形（802.11n标准的可选功能）背后的目标是实现MIMO发射机空间分集。波束成形是一个过程，在此过程中，多天线发射机对信号进行编码或分配权重，然后再发送给最大化接收器天线的信噪比。权重取决于发射机对要传输的信道的估计收件人。通过隐式反馈获得估计信道的信息。简而言之，波束成形允许接收机上多个独立衰落信号路径的相干组合。


MU-MIMO概述
802.11ac中增加了多用户多输入多输出（MU‐MIMO），作为增强AP多站点的技术吞吐能力。在MU‐MIMO中，接入点（AP）将独立的数据流传输到同一位置上的多个客户端时间。 MU-MIMO与802.11n MIMO功能相似，只是传输是针对不同接收器上的天线的设备。空间流的数量限于AP上的传输链的数量。多用户MIMO要求增强了波束成形和MAC层。
与802.11n的多种不兼容波束成形方法相比，802.11ac减少了波束成形对单个显式波束成形方法进行操作，其中接收机侧将波束成形矩阵返回给发射机
作为对由发送器发送的特殊信道帧的响应，以引起波束成形反馈。结果是可互操作的波束成形功能可最大化802.11ac传输的范围和覆盖范围。
通过对发射机处的数据流进行预处理（类似于波束成形中发生的情况），在每个客户端的接收方都消除了不打算用于特定客户端的流。因此，每个客户都会收到它的数据不受来自同时指向其他客户端的传输的干扰。在MU‐MIMO中，支持多个空间流中的一个用于创建到不同客户端的独立传输，而在802.11n单用户MIMO中，多个空间流用于增加从AP到客户端的吞吐量。总之，当有多个单流和双流客户端时，多用户MIMO应该可以显着提高吞吐量。
连接到AP，以及增强的范围和cov


MAC增强
802.11ac标准还对MAC层实现了许多增强功能，以补充更高的性能无线电和MU-MIMO功能。
聚合MAC协议数据单元PDU（A‐MPDU）大小增加为了减少通信开销，802.11n引入了两种用于帧聚合的方法：Mac服务数据单元（MSDU）聚合和消息协议数据单元（MPDU）聚合。两种聚合方法都将开销减少到仅每个聚合帧传输的单个无线电前导。
MPDU聚合将每个以太网帧转换为802.11n格式，然后收集802.11n帧以用于通用目的地。收集不需要包装另一个802.11帧，因为收集的帧已经以802.11 MAC标头802.11ac将A-MPDU的最大大小增加到最大1,048,575个八位字节（相比之下，最大为65,535个八位字节）802.11n中的八位字节）进一步减少了通信开销。 802.11ac A-MPDU格式是802.11n的扩展A-MPDU如图3所示。扩展名（在图中阴影部分）由零个或多个MPDU长度为零的定界符组成以及可能的小于4个八位位组的最终MAC Pad。

增强的发送请求/清除发送（RTS / CTS）操作以实现更宽的带宽
在MAC层，802.11n设备通过发送发送请求/清除发送（RTS / CTS）声明其发送意图。框架。这些帧可让附近的802.11a / g设备在使用该通道时进行感应，以避免冲突。由于802.11ac中使用的带宽更大，并且80 MHz通道的数量有限，因此辅助节点上的隐藏节点渠道是一个需要解决的重要问题。 RTS / CTS机制已更新，可以更好地检测任何非主要信道是否被其他传输占用。
为此，RTS和CTS（可选）都支持“动态带宽”模式。在此模式下，CTS可能仅在在部分带宽被占用的情况下可用的主要信道。发送RTS的STA可以回退到低带宽模式。这有助于减轻隐藏节点的影响。但是请注意，最终传输带宽总是必须包含主要渠道。


结论
与802.11n标准相比，802.11ac的主要优点是：
•通过更宽的信道带宽和更高的调制速率，传输速度提高了三倍
•由于使用了较少拥塞的5 GHz无线电频谱，因此具有更高的可靠性
•由于新的互操作波束成形标准，覆盖范围更大，盲区更少