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802.11ac技術需求剖析與改良
 

【作者: 吳章銘】   2014年10月31日 星期五

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智慧行動生活 帶動802.11ac需求


在全球智慧行動裝置數量快速增加,人類已走向行動、智慧兼具的生活,而隨時隨地不受限地連結上網,將激發人們對性能絕佳網路的需求。根據Aruba Networks調查發現,在現今行動新世代#GenMobile(註1)主導的社會,近九成民眾身邊擁有兩台以上的聯網裝置。以近乎人手一支的智慧型手機為例,平均每部智慧型手機上有40個應用程式,而此數字仍持續增加中。預計至2016年,行動應用程式的下載次數將達到3100億次,預計至2015年時,將有70%的智慧型手機具備802.11ac功能。而近年竄起的平板電腦所產生的上網流量,更為智慧型手機的3.5倍。截至2014年6月,已有超過600種802.11ac產品通過Wi-Fi互通性認證,其中包括 375 種以上的用戶端裝置。


同時擁有多個行動裝置的行動新世代已將隨時隨地連網視為生活中完成各項事務工作的基本要件,現在更將此概念延伸至工作場所中,且攜帶個人裝置以增進工作效率,而企業也越加依賴較高頻寬、延遲更為敏感的應用程式,如虛擬桌面基礎架構 (VDI)。另外,可播放高解析度視訊的行動裝置正持續地增加,而且使用者越來越依賴這些行動裝置以獲得快速且有效的行動遠距臨場感(mobile telepresence)。協同合作程式如Microsoft Lync、Apple FaceTime、Google Hangouts、Skype皆需要建立網路上的雙向視訊傳輸流量。上述應用的興起將帶動對於Wi-Fi流量、容量,與頻寬的需求與表現。而被視為指標工作環境的安全穩定且簡單易用的全無線工作場域(All-Wireless Workplace;AWW)(註2)在這樣的需求之下應運而生,創造智慧(Smart)、穩定(Stable)、安全(Secure)、簡單(Simple)的網路環境。


行動新世代的到來,不僅重新定義工作場域的通訊方式與互動模式,也翻轉了人們在校園生活、商場購物、娛樂賽事的體驗,全無線工作場域的精神即是致力於持續優化人們的行動生活體驗,提供穩定、簡單、安全且智慧化的Wi-Fi網路,在此當中,無線網路環境的基礎架構扮演舉足輕重的角色,無論是重新佈署或優化既有無線網路架構,802.11ac規格將是必定的趨勢。


802.11ac可被視為802.11n的下一個進化階段,從802.11b至802.11a/g,然後是802.11n,現在則是802.11ac。802.11ac是一組實體層的提升,主要考量視訊的使用,可在5 GHz頻段獲得更高的傳輸速率,並藉由延伸802.11n所開發的技術而達到此目標:更多的天線、更寬廣的頻道、更多的空間串流,以及可大幅提升傳輸速率與可靠性的多項新功能。


同樣地,目前晶片廠商幾乎已完全轉換至802.11n,即使是低成本、低功率的應用,例如智慧型手機,Aruba Network預測802.11ac在未來一年將成為5 GHz Wi-Fi設備的業界標準。


802.11ac Wave 2技術提升三大趨勢


業界將下一個 802.11ac 版本稱為「Wave 2」,並包括以下預期的改良與提升。


一、空間串流將延伸至四個。


預期新的晶片組將從支援三個空間串流增加為四個。但是,此數量不太可能大幅增加,因為支援的用戶端也必須增加更多的天線,而這將會增加行動裝置的耗電量。預期其優點只有在搭配多使用者MIMO(MU-MIMO)時才能實現,讓更多的串流可同時傳輸至多個使用者。


二、下行鏈路 MU-MIMO


到目前為止,所有802.11通訊皆為點對點(一對一)或廣播(一對多)。未來版本的802.11ac有一項新功能可讓無線基地台(Access Point)將不同的串流同時傳送至多個目標用戶端。例如,無線基地台可將一個空間串流傳送至智慧型手機 A,同時將兩個空間串流傳送至筆記型電腦 B。MU-MIMO的困難之一是需要新的用戶端硬體,因為無線基地台與用戶端皆必須具備MU-MIMO功能的設計。因此,很可能要到2016年Wave 2晶片組出現之後,用戶端才能普及並充分運用MU-MIMO的優點。


三、延伸至160 MHz更寬廣的頻道


這項功能比較可能出現在消費性產品而非企業產品,它可以讓無線基地台與用戶端獲得從80 MHz增加至160 MHz的兩倍頻寬。將使只有單一無線基地台的家庭環境使用者獲益。


大多數企業不太可能部署160 MHz頻道,因為如果其中包含DFS(Dynamic Frequency Selection)頻率,將只有兩個頻道可供使用。如果只有兩個頻道可用,那麼很可能當一部裝置進行無線傳輸時,由於擁塞之故,網路存取必須降低至80 MHz或40 MHz運作,用戶端將無法享受160 MHz速率的好處。因此,企業很可能無法落實或允許160 MHz的運作。在未來可能須要透過政府開放更多 5 GHz 頻段中的頻率,企業才能真正充分運用更寬廣的頻道。


上述的改良與強化功能必須在802.11ac Wave 2獲得市場廣泛採用的前提之下,才能進一步提升效能。但是現階段轉換至802.11ac Wave 1可獲得的效能提升,則是在技術轉換後即可享受到。


轉換至802.11ac的建議與好處


對於多數企業而言,現在都正值轉型至802.11ac週期,Aruba Network建議應依照自已的需求選擇合適的相關產品。例如有戶外環境需求的企業應選擇企業級Gigabit Wi-Fi解決方案;針對中密度Wi-Fi 環境則有入門級的雙射頻基地台。


更多轉換至802.11ac的好處,還包括:


*效能將從450 Mbps大幅提升至目前最高1.3 Gbps(速度快三倍)。


*由於802.11ac無線基地台的射頻與天線設計更加良好,使舊有的802.11n裝置效能也隨之提升。


*相較於過去的標準(802.11a/b/g/n),802.11ac射頻可容納更多的使用者與Wi-Fi裝置。


*因802.11ac支援更先進的錯誤修正碼,射頻環境干擾較少,能在較長的距離支援更高的資料傳輸速率。


*802.11ac利用波束成型技術改善訊噪比,擁有更理想的無線傳輸量。


*相較於802.11n所採用的64-QAM,802.11ac採用256-QAM,傳輸速率增加33%。


*一般來說智慧型手機是無線網路表現上最慢的行動裝置,透過採用新標準可明顯提升效能,避免拖慢網路速度。


*由於802.11ac在5-GHz頻譜中運作,來自其他無線裝置的干擾較少。5 GHz的非重疊頻道(23 個20-MHz 頻道)較多,能讓設計更彈性靈活。


*目前部分802.11ac無線基地台內建3G/4G行動網路共存過濾功能(cellular coexistence filtering),例如 Aruba Networks的220系列與270系列,可避免3G/4G行動網路干擾。這個功能在新的LTE與TD-LTE頻道出現後更加重要,因為新的LTE與TD-LTE頻道(頻道 7、38、40、41)具有旁頻段,會與現有802.11n裝置所使用的2.4-GHz重疊。


目前全球已有不少成功轉換至802.11ac的案例,像是時代華納集團旗下的華納兄弟正積極建構未來辦公室,採用802.11ac技術,成功擴大網路服務,更妥善地支援持續增加的商業應用,以及即時與串流的影音服務。而在中國橫跨地產、飯店、文化、連鎖百貨等產業的萬達集團,在中國59家的萬達商場中,皆採用Aruba Network解決方案。透過在商場內建構全無線工作場域(AWW),Aruba Network解決方案可協助判斷商場內消費者行動裝置的聯網狀態以及他們所消耗的頻寬等,進而有效的掌控任何可能影響Wi-Fi表現的因素、控管容量、視覺化用戶的表現,達到有效解決問題。


此外,商場還可透過室內定位功能,將促銷活動、產品訊息推播給鄰近的消費者。良好的無線網路環境不僅加快聯網的速度與容量,更能準確控管可能影響Wi-Fi性能表現的各項因素,持續優化使用者體驗,臻至完美。


因應大量聯網裝置以及企業業務所帶來的Wi-Fi需求,無線網路下一步將邁向性能絕佳的802.11ac。升級至802.11ac所帶來的益處不僅只是加強的傳輸速度與容量,對於企業而言,建構出智慧(Smart)、穩定(Stable)、安全(Secure)、簡單(Simple)的網路環境的全無線工作場域(AWW, All-Wireless Workplace),更能達到成本控管、提升工作效率,以及人員管理的效益,同時滿足行動新世代隨時隨地不受限地連結上網的需求,真正落實行動生活。(本文作者吳章銘為Aruba Networks亞太區技術顧問)


註1:P6, http://www.arubanetworks.com/pdf/solutions/GenMobile_Report.pdf


註2:ALL-WIRELESS WORKLACE FOR #GENMOBILE, Mar, 2014


http://www.arubanetworks.co.kr/pdf/Session_2.pdf


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