802.11ac具MU-MIMO、高效優勢 多元應用可期
- DIGITIMES企畫
-
IEEE802.11ac網通技術炙手可熱，除優化現有Wi-Fi傳輸效能外，針對多天線MIMO技術最佳化應用，讓802.11ac的網通效能表現可有較現有的IEEE802.11n更好的使用表現，此外，延續Lte 4G行動通訊網路服務基地台覆蓋率有限問題，802.11ac網通技術已朝向與4G網路備援需求進行行動通訊應用方案進行高度整合，另還有新穎的Wi-Fi Display應用，802.11ac具高速傳輸與高效率的多天線應用支援也成為熱門的應用無線方案選擇...
以現有Wi-Fi應用通訊技術，由於既有的2.4GHz頻段應用限制，無法滿足高傳輸效能的應用需求，因此新一代的802.11ac網通技術在規劃基礎上，以5GHz頻段操作為主要條件，以獲得傳輸效能的跳躍性提升效果。而為了與現行仍在2.4GHz頻段的無線應用回溯相容，主要幾家Wi-Fi晶片供應商也相繼推出可支援5GHz/2.4GHz雙頻帶(Dual Band)的802.11ac網通解決方案。
以5GHz頻帶為基礎 可用頻帶空間更大、彈性更多
一般來說，在5GHz頻帶之上，僅有4？5個獨立的80MHz使用頻道，與2組連續之160MHz頻道，但不同的區域或國家所開放之5GHz頻帶範圍略有出入，像是在大陸就僅有1組80MHz頻道，反而沒有160MHz的應用頻道；同時，在5GHz頻帶上的頻道應用也頗為彈性，像是802.11ac就可以採行既有的連續160MHz頻道，或是應用兩組非連續80MHz頻道來組構成1組160MHz頻道來加以彈性使用，如此一來802.11ac不只頻帶使用的彈性高，在傳輸效能受益於頻帶使用空間更大，傳輸效能也相對提升。
在無線應用方面，由於802.11ac技術可支援MU(Multi-User)-MIMO，這表示802.11ac可定義多使用者的多重輸出？入天線應用來加以擴增MU-MIMO的頻道利用率！尤其是MU-MIMO可支援無線接取點(Access Point；AP)同時支援傳送相異的資料串流至多組網路用戶裝置(Wireless Station；STA)，而每一個STA最多也能同時接收4組資料串流，以擴增現有的傳輸效能，達到更高的傳輸效率表現。
多天線支援效率更高 802.11ac更適合行動裝置導入
相較IEEE802.11n僅有4條空間流，在802.11ac技術應用環境上可支援多達8條空間流！這等於比IEEE802.11n技術多了1倍的頻道應用自由度，同時也可有效倍增通道的傳輸容量。若以智慧型電話或是行動裝置為例，受限於體積限制，勢必無法在裝置內設置多天線應用支援，等於手機這類產品大多僅能設置單天線，這在現有的IEEE802.11n技術應用下，AP若有多設備同時接取，傳輸資料必須分多次傳送給多個裝置，使用時就會出現競爭問題。
同樣的場景若採行MU-MIMO應用方案，802.11ac技術搭配MU-MIMO多天線技術方案，可以達到終端裝置STA僅需1組天線，就能達到以往多天線同時接取的效能表現。
這不只是改善了單一行動裝置的無線應用傳輸效能，而當AP在多裝置同時接取時經常發生的無線網路資源競爭狀態，也可以因為802.11ac技術與MU-MIMO應用方案，大幅紓解無線網路傳輸瓶頸問題。另外，在行動裝置開發商方面，因為行動裝置本身在體積的要求就相對較高，可使用的機構空間相當有限，礙於空間與成本考量，終端裝置在設計時僅能設置單組Wi-Fi天線，常見的行動裝置設置3組天線的方案相當少見。
尤其是在IEEE802.11n無線技術下，使用3 x 3天線方案的AP在真實應用對通訊改善效果並不顯著，但若在802.11ac網通技術下，採行3 x 3多天線應用技術下，可直接支援MU-MIMO應用環境，對於多天線的應用價值大增，尤其還可大幅紓解多裝置的無線通訊網通資源的競爭問題，也會讓終端用戶的使用體驗大幅提升。
802.11ad與802.11ac具整合綜效 跨頻段整合應用產品可期
但有趣的是，802.11ac技術並非現今最新穎的無線網通應用解決方案，與之同場競逐的網通技術還有IEEE802.11ad！實際上802.11ac與IEEE802.11ad有很大的不同，因為IEEE802.11ad僅能運行於60GHz頻段，其應用也以短距離(傳輸距離為3？5m內)無線高速傳輸應用為主，主要是提供Gbit/s水準的極高速的無線傳輸速率。
IEEE802.11ad無線傳輸技術除了支援IP無線網路應用外，IEEE802.11ad另可支援PCIe、USB、HDMI、SATA等高速傳輸通道的無線連接應用方案支援，同時可應用於資料高速傳輸、無壓縮之高畫質影音直接傳輸應用。對於鎖定60GHz頻段的IEEE802.11ad與2.4/5GHz頻段整合應用，亦可發揮互補的應用綜效！在802.11ac網通技術即可因應長距離的傳輸需求，IEEE802.11ad網通技術則可因應需低延遲、極高傳輸效能支援之高速傳輸應用，開發跨2.4/5/60GHz三個頻段、高度整合的無線應用方案，已是目前網通大廠的重要發展方向。
但實際上發展跨頻段、高整合無線網通解決方案的技術難度相當高，應用方案不只需支援既有的2.4/5GHz雙頻段外，還得跨60GHz應用頻段，加上802.11ac技術方案的成本仍偏高，多頻段整合產品的終端應用單價過高仍是待解決的問題。
802.11ac可發展4G無線通訊數據分流加值應用
但與其發展跨三頻段的高度整合產品，更務實的應用方向是朝向支援Lte或其他4G無線通訊技術的優化行動數據分流應用，反而成為802.11ac目前最熱門的發展項目。由於Lte 4G無線通訊技術，在短期內仍遭遇服務基地台佈建的覆蓋率不足問題，為了改善現有基地台不足的應用限制，網通大廠也積極尋求備援網路技術，其中Wi-Fi技術已是目前3G/4G網路相當常見的數據傳輸備援應用技術，但先前也提到，現有主流的Wi-Fi技術受限使用頻段傳輸效能有限、加上數據接取的無線資源競爭問題導致使用體驗不彰，這一方面也讓方興未艾的802.11ac因為整合MU-MIMO技術而受到矚目。
以整合LTE-Advanced、802.11ac無線傳輸技術的行動處理器，預計2013年起將陸續推出，為了因應無線數據接取需求增加，針對網路Offload和傳輸分流的應用機制，目前成為通訊晶片業者、設備服務商、電信服務商的開發重點，Qualcomm於2013年將量產支援Carrier Aggregation的LTE-Advanced多頻？多模通訊晶片，此舉也將為整合802.11ac的無線通訊模組增溫。在整合趨勢方面，通訊晶片大廠正積極投入將通訊模組整合Wi-Fi的SoC系統單晶片應用方案，以在有限的載板佔位空間下提供最豐沛的聯網應用支援，同時維持低功耗的晶片表現。
802.11ac用於發展Wi-Fi Display應用更具優勢
IEEE802.11ac技術挾優異的網通技術特性，應用也朝向更多元方向發展！像是IEEE802.11n之所以能快速取代原主流IEEE802.11g，進而成為市佔率最高的無線網通標準，其實不單是IEEE802.11n網路技術的傳輸效率較快，在相關解決方案的完整性、產品的性價比，才是IEEE802.11n快速竄起的主因。
而802.11ac要能超越IEEE802.11n成為市場主流，不只要能在傳輸效能倍增，在未來加值應用的整合度也要使802.11ac具備不可或缺的特性才行，而802.11ac在Wi-Fi Display應用即為IEEE802.11n不容易達到的整合效益。Wi-Fi Display應用為採行Wi-Fi Direct利用建立直接鏈路建立無線連線，同時經由TCP/UDP傳送預先壓縮之影音封包串流，實踐無線視頻傳輸整合，802.11ac可支援Wi-Fi Direct、直接鏈路(TDLS)，加上具MU-MIMO更高效率的多天線應用機制，配合Wi-Fi Display應用更能游刃有餘。
尤其是802.11ac採行5GHz頻段，在此頻段的外部干擾會較2.4GHz頻帶更少，加上5GHz頻段可使用之頻寬資源更多、傳輸資料表現也相對較穩，在整合Wi-Fi Display會更具優勢，對於802.11ac的後續加值應用發展後勢、規模可期。
