华为wifi和wlan区别

华为智简园区WLAN802.
11acWave2技术白皮书华为智简园区WLAN802.
11acWave2技术白皮书摘要文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司2摘要从1997年第一代802.
11标准发布至今已有22年的时间,在这22年时间内WiFi经历了巨大的发展和普及,现在11ac的推出又一次推动了802.
11大步的前进.
11ac在走向市场的过程中分为两个阶段交付,即Wave1和Wave2两个阶段.
本文将介绍什么是11acWave2以及Wave2的关键特性.
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11acWave2技术白皮书目录文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司3目录摘要.
2概述.
4产生背景.
411acWave2技术.
61.
111ac与11n61.
2Wave1与Wave27Wave2关键特性.
92.
1支持可绑定的大信道带宽.
92.
2支持多用户MIMO(Multi-MIMO)11客户价值.
13A缩略语.
15华为智简园区WLAN802.
11acWave2技术白皮书概述文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司4概述产生背景从1997年第一代802.
11标准发布至今已有22年的时间,在这22年时间内WIFI经历了巨大的发展和普及.
在今天,WIFI成为越来越多的用户上网接入的首选方式,并且有逐步取代有线接入的趋势.
为适应新的业务应用和减小与有线网络带宽的差距,已经发展和普及的四代WIFI系统(801.
11,802.
11b,802.
11a/g,802.
11n)中,每一代802.
11的标准都在大幅度的提升其速率.
在第五代的802.
11标准中,速率的质的飞跃仍然是其让业界兴奋的一个绝对亮点.
图1802.
11标准的演进802.
11ac的驱动力的一方面来自与有线以太网,另一方面来自于部署中的应用需求.
在有线以太网GE接入接入渐成主流的大背景下,WIFI需要提供一个与其抗衡的能力,提供一个拥有良好用户感知和业务体验的大管道.
而在实际部署中,现有的802.
11n产品也面临诸多挑战:1、大带宽需求应用大带宽需求的应用在WIFI的应用越来越广泛:(1)苹果iClound服务类的同步(2)Youtobe视频类业务(3)Vine(由Twitter所有)视频摄制及分享类应用类业务(4)正超脱会议室固定设备发展到移动设备上的视频会议业务(5)越来越多的企业通过视频的方式宣传其产品与方案华为智简园区WLAN802.
11acWave2技术白皮书概述文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司5这些应用对WIFI提出了越来越高的带宽需求,根据爱立信的预测,移动网络上的视频流量每年将增长60%,这一增长态势将一直持续到2018年底,到那时它将占据全球移动数据流量的一半.
2、海量的终端接入(1)在BYOD趋势下,每个员工可能同时两个甚至多个WIFI终端,而每个终端都在消耗着网络资源.
(2)在进行足球赛事的足球场,新品发布会现场或者学生教室,海量用户的同时接入对现有的802.
11n产品提出了严重的挑战.
(3)在用户无线接入逐步增多,有线接入越来越少大背景下,在WIFI接入的终端会越来越多.
3、3G/4G系统的OFFLOAD在蜂窝系统数据业务大爆发的背景下,越来越多的流量被卸载到WIFI网络上以减少蜂窝系统的负载,WIFI被定位第"N"张网而委以重任.
这也需要WIFI网络能够提供更多的容量和更多的用户接入.
在这些需求的驱动下,第五代802.
11标准802.
11ac应运而生.
由于802.
11ac进行了众多的技术革新,如果将这些革新从技术标准一次性变成WIFI产品推向市场,需要等待较长的时间.
因此,在第五代802.
11标准802.
11ac走向市场过程中,WFA(WIFIAlliance,WIFI联盟)将它拆分成了两个阶段:即Wave1和Wave2两个阶段.
这种方式既能让802.
11ac技术快速推向市场,满足当前迅速增长的流量需求,又带来11ac技术的可演进性,保持了WIFI的竞争力.
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11acWave2技术白皮书11acWave2技术文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司611acWave2技术Wave1和Wave2是WIFI联盟将802.
11ac标准推向市场的不同阶段.
在介绍11acWave2之前,先简单回顾一下802.
11ac技术,然后再介绍802.
11acWave2.
1.
111ac与11n我们在谈论802.
11ac是什么的时候,经常会拿它与11n以及工作在相同频段的802.
11a进行对比,以帮助我们理解802.
11ac.
下表中给出了IEEE标准中802.
11ac和802.
11n以及802.
11a的对比:Feature802.
11a802.
11n802.
11acChannelWidthd20MHz20MHz20/40/80MHz40MHz(option)160and80+80MHz(option)OFDMYYYSGINYYMIMOSingleantennaSUMMOUpto4antennasSUandMUMIMOUpto8antennasPreambleLegacyMixedFormat(MF)MixedFormat(MF)onlyGreenField(GF)ModulationandCodingSchemesExpressedasrates76MCS9MCSBeamforming(option)NAStaggeredandNDPNDPFeedbackFormatNACompressedandnon-CompressedVMatrixCompressedVMatrix华为智简园区WLAN802.
11acWave2技术白皮书11acWave2技术文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司7LinkAdaptationNYYCodingBCCBCC/LDPC(option)BCC/LDPC(option)MediaAccessControl(MAC)CSMA/CACSMA/CACSMA/CAQoS(802.
11E)4AccessCategoriesTXOPSupport4AccessCategoriesTXOPSupport4AccessCategoriesTXOPSupportMACProtectionRTS/CTSRTS/CTSSpoofingRTS/CTSSpoofingTXOPSharingNANASupportedforMU-MIMOStatic/DynamicBAOprationNANYMSDU2304B2304Bor7920B2304Bor7920BMPDU3895B3895Bor7991B3895B,7991B,or11454BA-MSDUN3839Bor7396B3839Bor7396BA-MPDUN65KB1MBMACProtocolDataUnitMPDUonlyMPDUorA-MPDUA-MPDUonly在PHY层和MAC层,11ac对信道带宽,MIMO,调制方式等很多方面做了优化、改进或引入新的技术点,但整体架构仍然与802.
11n是一样的.
因此,11ac相对于11n来说,使用"演进"这个词而不是"革命"这个词显然更加合理.
经过这种演进,11ac在吞吐率性能上最大达到了6.
93Gbps,相对于11n最大600M,几乎增加了10倍.
即使在最初推出的Wave1的11ac的产品,其吞吐率性能也能达到1.
3Gbps,完全达到了人们对其GbitWIFI的期待和定位.
11ac在达成大幅提升吞吐率这个对其最核心的需求的同时,增强了多用户并发能力,改进了对不同带宽共存时的管理,增强了与802.
11a和802.
11n之间的兼容性.
1.
2Wave1与Wave2Wave1的11ac产品在2013年已经面市,在家用无线路由器,USB终端,企业级和运营级AP,以及智能终端上都得到了越来越广泛的支持和应用.
Wave2的11ac产品在2015年开始在不同类型的终端和设备上开始陆续面市.
WFA的Wave1与Wave2以及IEEE的802.
11ac标准之间的主要区别如下表所示:华为智简园区WLAN802.
11acWave2技术白皮书11acWave2技术文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司8802.
11acWave1(WFA)802.
11acWave2(WFA)802.
11ac(IEEE)Band5GHz5GHz5GHzMIMOSingleUser(SU)MultiUser(MU)MultiUser(MU)ChannelWidth20、40、80MHz20、40、80、80-80、160MHz20、40、80、80-80、160MHzModulation256QAM256QAM256QAMSpatialStreams348PHYRate1.
3Gbps3.
47Gbps6.
9GbpsMACThroughout*845MHz2.
26Gbps4.
49Gbps注:*假设MAC效率为65%.
从上表可以发现,与Wave1相比,Wave2变化主要体现在支持多用户MIMO,支持更大的信道带宽,支持更多的MIMO流.
Wave2这种变化,带来了更多的用户接入能力、更灵活的带宽组合和更大的吞吐率能力.
支持多用户MIMO(MU-MIMO)11acWave1只支持单用户MIMO,AP一次同时只能与一个用户通信.
而11acWave2可以支持多用户MIMO,一次同时可以与几个用户通信.
多用户MIMO可以增加终端接入数,在"全无线"、"物联网"和"单用户多终端"时代可以更好的应对大量终端接入带来的挑战.
最大可支持160MHz(连续160MHz或者2个不连续80MHz组合)11acWave1最大可以支持80MHz信道带宽,而在Wave2最大可以支持到160MHz信道带宽,并且160MHz可以是连续的信道带宽,也可以是不连续的2个不连续的80MHz信道的.
这种变化带来了更大的峰值吞吐率,同时也带来了信道组合的灵活性.
在大信道带宽场景下,也可以提高5G频段信道的利用率.
最多可支持4条的MIMO流.
11acWave1最大可以支持3条MIMO流,而在Wave2最大可以支持4条MIMO流.
MIMO流数的增加可以增加用户的峰值吞吐率,或者提升覆盖范围.
信道带宽和MIMO流的增加,提升了Wave2的吞吐率.
峰值吞吐率从Wave1时代的1.
3Gbps(3条流),增加到Wave2时代最大可支持3.
47Gbps(4条流).
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11acWave2技术白皮书Wave2关键特性文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司9Wave2关键特性在Wave2中,最主要的两个变化是引入了多用户MIMO(MultiUser)以及支持可绑定的更大信道带宽.
本章将介绍这两个主要特性.
2.
1支持可绑定的大信道带宽在IEEE的11n协议中,可以支持20MHz和40MHz两种带宽.
其中20MHz信道带宽是必选的,40MHz信道是可选的.
在IEEE的11ac协议中,可以支持20MHz、40MHz、80MHz、80+80MHz(不连续,非重叠)和160MHz,其中20MHz、40MHz、80MHz是必选的,80+80MHz和160MHz是可选的.
在WFA的Wave1阶段,支持20MHz、40MHz、80MHz;在WFA的Wave2阶段,增加支持160MHz,并且160MHz可以是连续的,也可以通过不连续的非重叠带宽绑定实现.
下图为北美频谱为例,给出了11acWave1、11acWave2、11n以及11a的对比.
图2802.
11acWave2信道带宽在上图中可以发现:如果是20MHz,有25个信道;如果是40MHz,有12个信道;如果是80MHz,有6个信道;如果是160MHz,有2个连续信道.
160MHz的信道也可以通过非重叠的2个80MHz信道绑定而成.
这种绑定非常灵活,比如在上图中,如果想避开雷达信道,可以使用非雷达信道的2个80MHz的信道绑定成一个160MHz的信道使用.
在80MHz+80MHz绑定模式下,最多可以支持如下图所示的13种绑定方式.
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11acWave2技术白皮书Wave2关键特性文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司10图3Wave280MHz+80MHz信道组合更大的带宽意味着可以提供更大的信道带宽,同时提供的信道绑定特性也可以将不同的信道绑定在一起.
信道绑定的特性可以灵活有效的规避一些干扰,同时也可以提高零散信道的利用率.
与HT20、HT40和HT80信道一样,每一个HT160也是由一个主信道(Primary80MHzchannel)和一个辅信道(Secondary80MHzchannel)两部分组成.
如下图所示,在80MHz的内也分为主40MHz和辅40MHz;在40MHz信道内也分为主20MHz和辅20MHz.
图4Wave2HT160信道组成华为智简园区WLAN802.
11acWave2技术白皮书Wave2关键特性文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司112.
2支持多用户MIMO(Multi-MIMO)单用户MIMO可以大大增加单用户的吞吐率,但现网中大量终端(尤其是移动智能终端)仍然单流.
单流的终端相对于多流的终端传输相同的大小的数据需要占用更多的空口时间,因此单流终端也成了提升接入用户数的一个瓶颈.
多用户MIMO是解决这问题的一个好办法.
在不改变用户带宽和频率的情况下,在同一时刻,一个AP可以同时给多个用户(最多支持4个用户)发送不同的数据.
比如在下图中,给出了一个支持4*4MIMO的AP和一个只支持1*1MIMO的终端通信时的对比.
在单用户MIMO场景下,在AP的每根天线上都是发送的相同一份数据.
虽然说不同天线发送相同的数据会带来分集增益,但收益是有限的.
而在多用户MIMO场景下,在AP的每根天线上发送不同的数据(不同的天线对应不同的用户),就单个AP来说,可以发送4份不同的数据,效率比单用户MIMO提升了4倍.
图5单用户MIMO与多用户MIMO对比多用户MIMO同样也可以在支持多流终端和单流终端混合场景下的多用户MIMO.
比如在下图中,给出了1个双流终端与2个单流终端混合的场景,以及2个双流终端混合的场景.
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11acWave2技术白皮书Wave2关键特性文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司12图6不同MIMO能力终端混存示意MU-MIMO是Wave2阶段的一种非常显著的特征,其实现需要依赖于ExplicitTXBF(显示波束成形,需要终端支持)功能.
这是由于当AP在相同的频率同时给多个用户发送数据时,每个用户流收到的发给其他用户的流的信号对其来说就是一种干扰.
因此,多用户MIMO需要TXBF的协助其完成信道探测,根据反馈的矩阵在发送端使用预编码技术消除这种干扰.
图73*3MIMOAP与3个1*1MIMO终端MUMIMO通信示意上图给出了1个3*3MIMO的AP与3个1*1MIMO形成多用户MIMO的示意.
AP为了获得每个终端的信道信息,会为每个终端发送一个Sounding帧,终端将收集到的信道信息反馈给AP.
这样AP就获取到了3个终端对应的信道信息,在发送时通过预编码的技术形成波束成形,在用户所在方向形成最强信号,而在其他方向(包括其他用户所在方向)形成弱信号.
这样既达到了覆盖效果,也抑制对其他用户干扰.
多用户MIMO只支持下行,且最多只能同时给4个用户传输数据.
而对于用户的上行数据仍然采用一个一个发送的方式,不能并发,即,不支持上行多用户MIMO.
当需要同时传输的用户数据不一样大时,需要通过FramePadding对并发数据补齐.
同时ScheduledBA机制,对每个用户回复的ACK进行调度,使得ACK一个一个的发送.
MU-MIMO提升了多用户并发能力,增加了单个AP并发的用户数.
尤其在单流终端的应用场景中,可以增加并发用户数,明显增加AP的下行吞吐量.
当多用户传输时,流之间存在的干扰会影响高阶调制方式的使用,例如在多用户传输时很难使用256QAM这种高阶的调试方式.
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11acWave2技术白皮书客户价值文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司13客户价值1、更高的吞吐率在过去的几代WiFi标准中,吞吐率一直追求的目标.
从第一代的2Mbps到第三代的54Mbps,吞吐率一直在快速增加,到四代有了质飞跃,最大可支持到600Mbps,而到第五代11acWave1阶段最大可以支持1.
3Gbps,而到了Wave2阶段最大可以支持3.
47Gbps.
StandardChannelSizeMaxModulationMaxSpatialStreamsMaxDataRate802.
1120MHzDQPSK12Mbps802.
11b20MHzCCK111Mbps802.
11g20MHz64QAM154Mbps802.
11a20MHz64QAM154Mbps802.
11n40MHz64QAM4600Mbps802.
11acWave180MHz256QAM31.
3Gbps802.
11acWave2160MHz256QAM43.
47Gbps吞吐率的提高,可以更好的应对快速增长的视频应用,快速增大的数据规模等带来的挑战.
同时吞吐率提高的也使WiFi与有线网络的竞争中占得了更多的优势,朝着WiFi成为终端接入网络的首选甚至替代有线网络的目标更近了一步.
2、更多的接入11acWave2虽然没有改变WIFI的多址接入方式,但其提供了更大的吞吐率和多用户MIMO在客观上提高了用户接入能力.
速率的提高意味着每个用户占用的空口时间更短,在相同的时间内意味着AP能为更多的用户提供接入服务.
多用户MIMO提供的更多接入能力更加明显,在同一个时间AP可以同时为多个用户提供数据传输,意味着AP能够提供更多的并发接入能力.
在"全无线"、"物联网"和"单用户多终端"时代,接入能力的提升可以更好的应对大量终端接入带来的挑战.
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11acWave2技术白皮书客户价值文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司14图8单用户多终端时代到来华为智简园区WLAN802.
11acWave2技术白皮书A缩略语文档版本01(2019-03-16)版权所有华为技术有限公司15A缩略语NumericsTxBFTxBeamforming波束成形STAStation客户端MIMOMultiinput,multipleoutput多输入输出天线系统华为技术有限公司深圳龙岗区坂田华为基地电话:+8675528780808邮编:518129www.
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