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技术盛宴丨第七代无线技术802.11ax详解 - 图文

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正,以减轻AP处的同步相关问题。

多用户上链作业

在802.11ax中,MU-MIMO和OFDMA技术可以分别使用。在多用户作业模式中,标准会根据情况指定两种方式来为特定区域内更多用户进行多任务操作:即多用户多入多出(MU-MIMO)或正交频分复用多址接入 (OFDMA)。无论为上述何种方式,无线接入点都会充当多用户作业的中央控制器,这点与LTE基站用来控制多用户多任务的方式相似。

▲根据所服务的应用程序类型使用OFDMA和MU-MIMO

通过了解他们的工作机制您可以看到,OFDMA增加了空口效率,这大大减少了应用的延迟,它在可工作的信噪比范围之内对于小数据包的传输效率更高、效果更好,极其适合无线语音或者类似应用的场景。而MU-MIMO提升的是系统容量,在高信噪比条件下传输大数据包时效率更高,适合视频、Web浏览、办公场景和应用。

当然,802.11ax 无线接入点也可将MU-MIMO和OFDMA作业结合在一起。为了协调上行MU-MIMO或上行OFDMA传输,无线接入点将发送触发管理帧给所有使用者。该管理帧会指出每位使用者的空间串流数量和/或OFDMA配置(频率和RU大小)。此外,当中也会包含功率控制信息,好让个别用户可以调高或调低其传输功率,进而平衡无线接入点从所有上行使用者接收到的功率,同时改善较远节点的帧接收情况。无线接入点也会指示所有使用者何时可以开始和结束传输。如下图所示,无线接入点传送多使用者上行触发管理帧,告知所有使用者何时可以一起开始传输,以及所属帧的持续时间,以确保彼此能够同时结束传输。一旦无线接入点收到了所有使用者的帧,就会回传Block ACK以结束作业。

▲UL MU传输的基本帧交换序列

在竞争环境中,用户无需互相竞争在上行链路中发送数据,而是由802.11ax无线接入点协同安排,以免彼此冲突。这种管理方法将实现更好的资源利用和效率提高。

1024-QAM

QAM编码是用星座图(点阵图)来做数据的调制解调,实际应用中是2的N次方的关系。比如说16-QAM ,16是2的4次方,一次就可以传输4个bit的数据;802.11n是64-QAM ,是2的6次方,因此在64个点阵的一个星座集合里面,用任意一个点可以携带六个bit的数据信息。

到了802.11ac,就变成了256-QAM,是2的8次方,802.11ac相对于802.11n在编码上面的速率提升了33%。802.11ax之后引入了更高阶的编码,就是2的10次方,1024-QAM。

我们都知道从8到10的提升是25%,也就是相对于802.11ac来说,802.11ax的性能又提高了25%,变成了1024-QAM,一个符号可以携带10个bit的数据。

▲256-QAM与1024-QAM的对比

Spatial Reuse(空间复用)

为了在密集部署方案中提高系统级性能和频谱资源的有效使用,802.11ax标准实现了空间重用技术。 STA可以识别来自重叠基本服务集(BSS)的信号,并基于该信息做出关于介质争用和干扰管理的决定。

当主动侦听介质的STA检测到802.11ax帧时,它会检查MAC头中的BSS颜色位或MAC地址。但是,利用现有的介质访问规则,来自一个BSS的设备将推迟到另一个同频道BSS,而不会增加网络容量。

BSS着色是802.11ah中引入的一种机制,用于为每个BSS分配不同的“颜色”,将其扩展到11ax,根据检测到的颜色分配新的频道访问行为。

▲BSS着色机制

当802.11ax STA使用基于颜色代码的CCA规则时,它们也可以与发射功率控制一起调整OBSS信号检测阈值。此调整可提高系统级性能和频谱资源的使用。此外,802.11ax STA可以调整CCA参数,例如能量检测级别和信号检测级别。

▲动态调整BSS内部的CCA门限

除了使用CCA来确定当前帧的介质是空闲还是繁忙之外,802.11标准还使用网络分配向量(NAV),一种维持未来流量预测的定时器机制,以便STA指示所需紧接在当前帧之后的帧的时间。 NAV充当虚拟载波侦听,确保对802.11协议操作关键帧的介质预留,例如控制帧,以及RTS / CTS交换后的数据和ACK。

?

Intra-BSS NAV,如果所侦测的协议数据单元 (PPDU) 中的 BSS 色彩与所关联 AP 已公布的色彩相同,STA 就会将该帧视为Intra-BSS帧;

? Inter-BSS NAV,如果所侦测帧的 BSS 色彩不同,STA 就会将该帧视为来自重叠 BSS 的 Inter-BSS 帧。在这之后,只有在需要 STA 验证帧是否是 Inter-BSS 帧期间,STA 才将介质当成忙碌中 (BUSY)。

该标准仍然必须定义一些忽略来自重叠BSS的业务机制,但是该实现可以包括提高BSS间帧的空闲信道评估信号检测(SD)阈值,同时保持BSS内业务的较低阈值。这样,来自相邻BSS的流量不会产生不必要的信道接入争用。

总结

总体来讲,802.11ax从两个大方面实现了自己的既定目标,其中MU-MIMO和OFDMA是802.11ax成功的关键。

1. 物理层的增强与高效,主要包括:

?

上行和下行方向正交频分多址(OFDMA)

o OFDMA机制可以同时为多个使用者提供较小(但专属)的子信道,进而改善每位用户的平

均传输率。

?

上行和下行方向多用户-多输入多输出(MU-MIMO)

o 上行链路最多可同时为8个用户提供服务,容量是802.11ac的8倍;下行链路最多可同时

为8个用户提供服务,容量是802.11ac的2倍。

?

上行链路资源调度

o 在802.11ax中,MU-MIMO和OFDMA技术可以分别使用;OFDMA增加了空口效率;而

MU-MIMO提升的是系统容量。

? ?

最多8个发送天线、8个接收天线和8个空间流 更高的调制方式,1024-QAM

o 每符号可携带10bit,与256-QAM相比,容量提升了25%。

2. MAC层的增强与高效,主要包括:

?

基本服务集着色(BSS Coloring)

o BSS着色机制使设备能够区分自己网络中的传输与邻近网络中的传输,在尽可能的情况下最

大限度去减少同频干扰。

?

双NAV机制

o 同时拥有Intra-BSS NAV和Inter-BSS NAV可以帮助STA预测自身BSS内的流量,并且当

它们在得知重叠流量状态时可以进行自由传输

?

目标唤醒时间(Target Wake up Time - TWT)

o 减少用户之间的争用和重叠,显著增加STA的休眠时间以降低功耗

技术盛宴丨第七代无线技术802.11ax详解 - 图文

正,以减轻AP处的同步相关问题。多用户上链作业在802.11ax中,MU-MIMO和OFDMA技术可以分别使用。在多用户作业模式中,标准会根据情况指定两种方式来为特定区域内更多用户进行多任务操作:即多用户多入多出(MU-MIMO)或正交频分复用多址接入(OFDMA)。无论为上述何种方式,无线接入点都会充当多用户作业的中央控制器,这点与LTE基
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