“好事成双”的保障 华为802.11ac WiFi技术新突破

移动互联网形势下,802.11ac WiFi应运面生

在移动互联网时代,新的智能移动终端中有60%是在WiFi覆盖的范围内使用移动互联网业务的,它为WiFi的蓬勃发展带来新契机。然而,随着高清视频、远程办公、手机游戏等移动应用层出不穷,人们对高速上网需求愈加强烈,无线带宽和原有WiFi技术显得捉襟见肘。

正在此时,新一代WiFi技术标准802.11ac诞生了,以超过千兆接入速率迅速夺取了人们的眼球。802.11ac主要工作在5G频段,在兼容原有2.4G的基础上,传输数据通道由原来的20MHz扩展到80MHz,甚至160MHz,并使用更高阶的调制技术(256QAM),更多MIMO(多进多出)空间流,使理论上无线速率超过1Gbps,把无线速率提升到了有线接入的速率。

802.11ac WiFi实际应用遭遇新挑战

尽管理论速率获得较大提升,802.11ac实际应用仍面临诸多问题与挑战。

首先面临的便是无线空口速率的问题。无线空口速率不同于有线速率,不仅受到产品自身性能限制,还受到空口环境影响。在AP性能方面, CPU处理能力和产品转发性能,就像汽车发动机和车轮一样重要。如何把发动机性能发挥到极限,如何让车轮与发动机灵活的配合,如何选择合适车轮等等,只有解决了这些问题,才能把汽车的速率发挥到极限。AP也是这样,如何挖掘AP性能极限也决非易事。

其次面临的我们老生常谈的信号覆盖问题。我们知道802.11ac主要工作在5G频段,而频率越高,无线信号衰减越快,如同公路上快速行驶的小汽车与大货车,货车由于体积大,受到阻力也就更大了。因此,相较于原来的2.4G频段,802.11ac AP信号覆盖范围更小了,原来能覆盖100米,现在只能覆盖80多米了。这也对射频与天线性能提出更高的要求。

再次,干扰愈加严重。由于802.11ac把20MHz信道扩展到80MHz,这几乎占据了 5G频段大部分频率资源,就如同把原来的四车道合并成了更宽的单车道,尽管可以让大货车等载重更多的车辆通过,一旦车辆变多,车辆之间难免产品互相影响。因此实际应用和大量部署时,AP之间的干扰变得很难避免了。另外,由于部署环境的复杂性,周围其他干扰也实际应用必须面对的问题。

更为关键的是多用户并发问题。单一用户的接入,就像在一条宽广公路驾驶汽车,可以肆无忌惮驰骋;一旦接入用户增多,公路上车辆越来越多,如果通行分配不合理,便会造成拥塞,甚至发生事故。因此,多用户竞争空口带宽,能否合理的分配资源,最大化提高空口效率是解决多用户问题的关键,也是802.11ac实际部署成败的关键。

华为802.11ac产品技术方案,完美解决实际应用难题

> 双核CPU设计,创新转发机制,提升产品性能极限

为提高产品性能,华为AP采用独立双核CPU架构设计,控制与转发分离,就如同为产品设计两个大脑,一个专注控制与报文处理,一个专注负责报文转发,分工协作,提高效率。不仅如此,华为还采用创新的高性能的Cache转发机制和免拷贝的报文缓存管理机制,一次查询完成报文的转发过程,极大地提高了转发效率。此外,在处理流程还对ACL,路由,MAC表等关键数据的算法做特别的优化。从而最大程度挖掘产品的潜能。

在Tolly(备注:国际第三方权威认证机构)测试中,华为AP7030DE最高吞吐量达到惊人的952Mbps,远超600Mbps、700Mbps的业界平均水平,转发性能的提升功不可没。

> 射频、天线双重保障,确保信号覆盖无忧

为了应对5G频率传输损耗大的弊端,华为在射频与天线方面做了诸多的提升与优化。我们知道,信号覆盖往往由两方面决定,即射频与天线。如果把信号覆盖比作一条大河,那源头便是射频,河道便是天线。射频性能的好坏,关系到源头水源是否充足;天线性能的优劣,影响着河道是否充足与顺畅。华为AP采用高性能射频器件,通过对射频链路设计与反复校准,减少内部功率损耗,保证射频发射功率,保证信号这条大河有源源不断的水源。在天线方面,华为采用硬件智能天线设计,即使用12根天线作为智能天线阵列,根据用户位置选择最佳天线组合,始终保证用户所处位置信号最强,就如同河流有了众多分支河道,哪里需要灌溉,就打开哪扇闸门,于是就有了源源不断的水流。这也就是华为AP无线信号覆盖性能,在Tolly测试中可以超过业界其他厂商30%以上的关键所在了。

> 多重检测机制与全方位保护措施,显著提升抗干扰能力

在抗干扰能力方面,华为借鉴在无线领域深耕多年经验,在芯片自带抗干扰的基础之上,通过多重检测机制(包含碰撞检测、天线相关性检测、多径时延检测)与全方位保护措施(基于SNR保护、速率表自适应、GI自适应),结合智能天线技术与逐包功率控制技术等多种手段,显著增强了设备的抗干扰能力,从而使干扰对性能影响从20%下降到5%。这也印证了Tolly测试中华为AP与友商AP在抗干扰方面的表现。

> 动态射频技术、高密加速技术,双管齐下解决多用户并发难题

在WiFi的实际部署与应用中,高密场景,多用户并发一直是业界难题,那华为是如何处理高密场景多用户并发的难题的呢?

由于WiFi传输机制,同一区域的AP如果工作在相同信道便会互相干扰。鉴于信道数量有限,因此必须合理控制AP的发射功率。但降低发射功率又会引起覆盖范围的减小,那么如何调整AP发射功率,做到既保证覆盖效果又不致引起干扰呢?华为通过动态射频技术,一方面让AP根据繁忙程度自动选择信道,另一方面让AP实时检测终端信号强度,动态调整发射功率,在满足自身传输数据前提下,有效地控制AP发射功率,既保证了覆盖效果又降低了对周围AP的干扰。

另外,华为综合Airtime公平时间调度技术、多用户冲突控制技术等,创新性地提出了高密加速技术,降低多用户冲突竞争,提升空口效率,让更多用户公平分配无线带宽和传输时间,从而提高系统吞吐率和用户接入数。

应用动态射频技术与高密加速技术,华为显著改善了实际场景中多用户并发性能下降难题,极大地提升了用户体验。在Tolly的多用户接入测试中,华为AP多用户性能高出友商20%~150%。解决了多用户并发问题,也为802.11ac实际部署铺平了道路。

802.11ac产品成功部署,无线全互联世界即将到来

通过完善的技术方案,华为WLAN解决了 802.11ac技术实际应用面临的困难,让802.11ac技术不再是束之高阁的理论,而是服务于人们日常生活的工具。多特蒙德80000人体育场高密WiFi的部署, CCTV办公大楼无线办公方案的应用,鄂尔多斯无线城市的建设,三亚人民医院无线医疗的开展,这些无一不在向人们展示了802.11ac WiFi的强大魅力。随着WiFi在各行各业的突破,随着移动互联时代大潮席卷开来,一个无线全互联世界即将到来。