IEEE802.11ac

IEEE802.11ac，俗称5GWiFi，是一个802.11无线局域网（WLAN）通信标准，它通过5GHz频带（也是其得名原因）进行通信。理论上，它能够提供最少1Gbps带宽进行多站式无线局域网通信，或是最少500Mbps的单一连接传输带宽。802.11ac是802.11n的继承者。它采用并扩展了源自802.11n的空中接口（airinterface）概念，包括：更宽的RF带宽（提升至160MHz），更多的MIMO空间流（spatialstreams）（增加到8），多用户的MIMO，以及高密度的解调变（modulation）（达到256QAM）。802.11ac是一个由IEEE（电机电子工程师学会）所制订的802.11无线网路通讯标准。802.11ac提供下列的技术来提升网路频宽与更好的使用者体验：1.支援更宽的频宽(RFBandwidth):最高160MHz（802.11n上限是40MHz）2.支援最多8空间串流(MIMOSpatialStreams)（802.11n仅支援4个）3.多使用者的MIMO(Multi-userMIMO)（802.11n无此功能）4.传送波束成型正式纳入标准(Beamforming)(802.11n非标准功能)5.支援高密度的解调变(Modulation):256QAM(802.11n最高64-QAM)1.支援更宽的频宽(RFBandwidth):最高160MHz802.11acDraft预计使用5GHzRF频带(4.9~6.0GHz)，主要原因在于802.11ac有较宽的频宽(RFBandwidth)需求。以美国地区为例，2.4GHz能用的范围仅有2.4~2.462GHz,以5MHz区分一个Channel，共有11个Channels如下：Channel1234567891011Frequency(MHz)24122417242224272432243724422447245224572462虽然有11个Channels可用，若以802.11b为例，所需频宽RFBandwidth:22MHz，因此仅有三个不会互相干扰之Channel存在。(图片来源：)这也就是一般在无线网路建置中，在一个空间中，若无线AP仅支援2.4GHz802.11b/g/n，则建议最多布建三台，且三台AP各设定使用Channel1/6/11，才能有互不干扰之最佳效果。除了无线网路使用于2.4GHz频带，蓝芽、家用无线电话都在使用，甚至连微波炉都可能会在这个频带内。而5GHz在美国地区能用的范围有5.180~5.850GHz，以5MHz区分一个Channel，可用的Channels有36~165，因此才能容纳802.11ac最高160MHz之频宽要求。但5GHz也不是完全没有缺点，因为频率越高，波长越短，绕射(diffraction)程度越低，也就是遇到障碍不容易绕过，因此在相同功率上之有效传输距离会较2.4GHz来的短。802.11ac所需160MHz之频宽可利用通道集成技术(ChannelBonding)来达成，也就是可使用连续Contiguous80+80MHz或非连续Discontinuous80+80MHz，使总频宽达到160MHz。下表为在单一空间流使用不同频宽(Bandwidth)在802.11n与802.11ac之理论传输速率：ProtocolBandwidth(MHz)Datarateperstream(Mbps)802.11n(64-QAM)2072.240150802.11ac(256-QAM)2087.64020080433.31608662.支援最多8空间流(MIMOSpatialStreams)MIMO是Multi-inputMulti-output之缩写，可用此法表示：TxR：S发射天线数量x接收天线数量：空间流数例如：3x3:3MIMO表示有三个发射天线与三个接收天线，共提供三个空间流(SpatialStreams)。在企业方案所提供之无线解决方案，也会看到如MIMO:4x4:3，表示有四个发射天线与四个接收天线，却仅提供三个空间流数量，其优点在于使用N+1的冗余收发器，可针对信号衰减和硬体故障提供有效保护，使三个空间流之性能和覆盖范围更大且更稳定。802.11n40MHzBandwidth(64-QAM)，使用多个空间流之理论传输速率：空间流SpatialStreams1234传输速率Mbps150300450600802.11ac40MHzBandwidth(256-QAM)，使用多个空间流之理论传输速率：空间流SpatialStreams12345678传输速率Mbps20040060080010001200140016003.多使用者的MIMO(Multi-userMIMO)Multi-userMIMO是一种新的技术，其优点在于多个终端设备同时连上AP时，每个装置可独立使用不同的空间流(SpatialStreams)传输资料，进而减少竞争，此种技术又称为SDMA(SpaceDivisionMultipleAccess)。例如一个无线AP使用4x4:4Mu-MiMo可对2个连上的终端设备同时单独进行通讯。而现行的802.11nMiMo装置只能在同一时间服务一个终端设备之多重天线，无线AP必须以时间多工服务多个终端设备。4.传送波束成型(Beamforming)正式纳入标准Beamforming(波束成型)技术已经正式纳入802.11ac之标准，虽然在802.11n已有多家厂商提供此技术，但因为当时为非标准规格，因此各厂商在实作上可能存在相容性问题。所谓的Beamforming技术在于使用单一声测(Singlesounding)与反馈格式(相较于802.11n的多重声测与反馈格式)，而在特定方向集中射频(RF)能量，以改善到个别终端设备之传输效率。5.支援高密度的解调变(Modulation):256-QAM802.11ac使用与802.11n相同之OFDM(正交分频多工)作为调变与编码技术，也相同要求装置能够支援BPSK、QPSK、16-QAM与64-QAM，但802.11ac额外增加256-QAM(3/4or5/6CodingRate)之调变方式，256-QAM的好处在于提供比64-QAM更大33%之传输流量。不过256-QAM仅允许较低的位元错误容许误差，因此较适用于无干扰之通讯环境中。下表是使用各种调变(Modulation)技术在频宽40MHzwith400nsGI使用单一空间流之理论传输速率：ModulationCodingrate传输速率MbpsBPSK1/215QPSK1/230QPSK3/44516-QAM1/26016-QAM3/49064-QAM2/312064-QAM3/413564-QAM5/6150*256-QAM3/4180*256-QAM5/6200另一个与802.11n之差异在于802.11n支援「不同」调变，例如一位使用者可能在一空间流上接收BPSK调变信号，及在另一空间流上接收16QAM调变信号。但802.11ac只支援「相同」调变，因为此特性证明在市场中不会成功(很少802.11n装置实际支援此功能)，所以IEEE决定放弃支援「不同」调变。总结下表整理802.11ac在单一空间流中使用不同频宽Bandwidth与不同调变Modulation之理论传输速率Mbps：ModulationCodingrate20MHzchannels40MHzchannels80MHzchannels160MHzchannels800nsGI400nsGI800nsGI400nsGI800nsGI400nsGI800nsGI400nsGIBPSK1/26.57.213.51529.332.558.565QPSK1/21314.4273058.565117130QPSK3/419.521.740.54587.897.5175.519516-QAM1/22628.9546011713023426016-QAM3/43943.38190175.519535139064-QAM2/35257.810812023426046852064-QAM3/458.565121.5135263.3292.5526.558564-QAM5/66572.2135150292.5325585650256-QAM3/47886.7162180351390702780256-QAM5/6N/AN/A180200390433.3780866.7(资料来源:)因此若802.11ac使用最高160MHzBandwidth，与最佳之调变256-QAM，在8个空间流之情况下，最高可达6.93Gbps之理论传输速率802.11ac协定除了上述五个新的特性之外，能与现有802.11n相容也是十分重要的，因此802.11ac提供与802.11a和802.11n装置在5GHz频带之相容性。表示802.11ac能与支援802.11a和802.11n技术的装置互动；802.11ac讯框结构可容纳与802.11a和802.11n装置的传输。IEEE802.11标准列表[编辑]IEEE802.11，1997年，原始标准（2Mbit/s，播在2.4GHz）。IEEE802.11a，1999年，物理层补充（54Mbit/s，播在5GHz）。IEEE802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s，播在2.4GHz）。IEEE802.11c，符合802.1D的媒体接入控制层桥接（MACLayerBridging）。IEEE802.11d，根据各国无线电规定做的调整。IEEE802.11e，对服务等级（QualityofService,QoS）的支持。IEEE802.11f，基站的互连性（IAPP，Inter-AccessPointProtocol），2006年2月被IEEE批准撤销。IEEE802.11g，2003年，物理层补充（54Mbit/s，播在2.4GHz）。IEEE802.11h，2004年，无线覆盖半径的调整，室内（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz频段）。IEEE802.11i，2004年，无线网络的安全方面的补充。IEEE802.11j，2004年，根据日本规定做的升级。IEEE802.11k，该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范。该规范的制订体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求。IEEE802.11l，预留及准备不使用。IEEE802.11m，维护标准；互斥及极限。IEEE802.11n，更高传输速率的改善，基础速率提升到72.2Mbit/s，可以使用双倍带宽40MHz，此时速率提升到150Mbit/s。支持多输入多输出技术（Multi-InputMulti-Output，MIMO）。IEEE802.11o，针对VOWLAN（VoiceoverWLAN）而制订，更快速的无限跨区切换，以及读取语音（voice）比数据（Data）有更高的传输优先权。IEEE802.11p，这个通信协议主要用在车用电子的无线通信上。它设置上是从IEEE802.11来扩充延伸，来符合智能型运输系统（IntelligentTransportationSystems，ITS）的相关应用。IEEE802.11q:IEEE802.11r:快速BSS切换(FT)(2008)IEEE802.11s:MeshNetworking,ExtendedServiceSet(ESS)(July2011)IEEE802.11t:WirelessPerformancePrediction(WPP)—testmethodsandmetricsRecommendationcancelledI