無線網路規劃設計和部署維護之誤區與最佳實踐（6） - 正確認識 802.11ac 的作用

本文轉載自微信公眾號“ 無線CCIE的那些事兒”(ID：passcciew)，作者：謝清。

正確認識 802.11ac 的作用

第二代802.11ac正在大踏步的走向主流，大家平時看到的關於802.11ac的技術描述全都在講他對於速度也就是資料連線速率的提升，我們在前面的文章提到過合理規劃無線區域網的重要一步是在單一通道的覆蓋蜂窩內提升空口效率，即讓客戶端和無線接入點之間建立較高的資料連線速率。802.11ac技術不正是在這方面實現了這個目標嗎?

但現實是在實際設計和部署中，簡單的提升速度不是萬能藥，只靠802.11ac技術本身是無法解決我們面臨的規劃設計和部署問題的。

要正確的理解802.11ac的作用我們先來看看802.11ac對於連線速度的提升主要透過什麼手段，在空間流數量不變的情況下，主要是以下兩個手段實現：

● 更多的通道頻寬，從802.11n的最大40MHz增加到如今的80 MHz甚至160MHz(分別達到117%或者333%的增速)

● 更密集的調製模式，從802.11n的64階正交調幅(QAM)到如今的256階正交調幅(QAM)(在小範圍內達到33%的增速，覆蓋範圍仍然不變)

先說說調製方式的變化

無線訊號在空氣介質中傳輸會受到多種因素影響，這些因素會破壞射頻訊號，尤其是射頻干擾，因此必須採取措施將資料損壞的可能性降至最低。為此，每個資料位元被首先編碼為多個位元再進行傳輸，這種為資料增加冗餘資訊的方式可以提高系統抵抗資料損壞的能力，我們稱之為編碼。資料編碼後，無線電發射機對資料進行調製以產生載波訊號，調製方式可以按照象限、頻率、振幅方式進行，802.11n/ac採用更復雜的調製方式 - QAM。

通俗的說，你可以將不同的調製方式視為不同的語言。調製程度越高，語言越複雜，對周圍環境的要求就越高。當你逐漸遠離Wi-Fi無線電時，複雜的語言由於周圍嘈雜的環境變得難以理解。此時使用複雜性降低的語言，你還可以保持通訊，但是隻能以較低的資料速率來進行。這就是低訊號質量通常等於較慢的速度。

802.11n的最密集調製方式稱為64-QAM。802.11ac採用了一種新的方案256-QAM，比64-QAM多包含33%的資料到訊號中。

256-QAM對應兩個新的資料連線速率(MCS 8和MCS 9)，其在相同的空中時間內實現比MCS 7最高的資料連線速率。但是256-QAM需要更靈敏的裝置來檢測調製中的不同相位和振幅。因此他：

● 對環境中的射頻噪聲更敏感。

● 需要在客戶端和無線接入點之間的訊號更乾淨，訊雜比更高。

在實際部署中，往往需要在無線接入點和客戶端之間的為視距，且距離不超過10米才有可能建立MCS 8或MCS 9資料連線速率。否則將下降到下一個較低的資料連線速率，即使用64-QAM調製的MCS 7，這與802.11n相比已經沒有什麼不同了。

再來看增加通道寬度

進行通道捆綁實現更寬的通道本身並沒有什麼問題，就像道路通行能力，一條道路原來只有一條車道，單位時間內的車流量有限，當你把道路拓寬為2車道、4車道、8車道時，單位時間內的車流量將成倍增長，但是這一切有個前提就是你有足夠的土地資源去擴充道路。

基於寬頻通訊技術的無線區域網原理一樣，可用於載波的頻寬越大，傳輸的資料就越多。但是對於無線網路而言，賴以工作的頻譜資源十分有限，2.4GHz就不提了，對於頻譜資源相對充裕的5GHz頻譜，通道寬度決定了你能在道路上修幾個車道。

從上圖看到，目前在國內使用5GHz通道：

◆ 20MHz通道 13個可用

◆ 40MHz通道 6個可用

◆ 80MHz通道 3個可用

◆ 160MHz通道 1個可用

因此，在規劃設計和部署中使用更寬的通道在真實環境中並不現實：

● 實現更寬通道需要頻譜資源極為乾淨，也就是說對訊雜比要求極高。

● 更寬的通道使得通道重用減少，同頻干擾增加，之前的文章已經詳細講過這裡不再贅述。

● 更寬的通道還會增加鄰頻干擾機率

● 客戶端不支援造成網路使用效率降低

上圖是我們在某大型機場候機樓內透過wireshark抓包進行的資料分析，在每天不同的的時間段採用wireshark抓包12次，每次連續10分鐘。你可以看到，無線接入點即使只使用了40MHz通道，在客戶端不支援的情況下啟用 40 MHz 通道完全是浪費頻譜。

關於空間流

另外需要指出的是，雖然從標準上而言802.11ac能夠達到8個空間流(相比802.11n標準的四個空間流，理論上可以達到100%的增速)。但是在把標準轉換為產品時，沒有任何一個廠商去實現，原因不外乎是成本太高了，要協同8個發射和接收無線的一起工作付出的代價及其巨大!即使做出產品來，能有多少使用者能夠購買呢?現實是從無線基礎架構一側看，3到4個空間流是主流產品，從客戶端一側看，1(智慧手機)到2(平板、主流筆記本)個空間流是主流產品。

多使用者多輸入多輸出(MU-MIMO)

另外重要的一點需要理解，第二代802.11ac產品引入的多使用者多輸入多輸出(MU-MIMO)不是用來提升連線速度，而是傳輸效率!

同時，我們沒有必要神話MU-MIMO，他在實際使用部署中確實對於提升蜂窩整體效率有幫助，但是幫助有多大要看下面的條件滿足多少：

◆ MU-MIMO需要無線接入點和無線客戶端都支援才能工作，下面的組合不能利用MU-MIMO

◆ 第一代11ac無線接入點和第二代11ac無線客戶端

◆ 第二代11ac無線接入點和第一代11ac無線客戶端

◆ 不可否認，支援MU-MIMO的無線客戶端會越來越多，但是全部客戶端都更新到支援第二代802.11ac是不可能的，就像11a/g向11n的演進以及11n到11ac的演進一樣，您面臨的最終部署環境一定還是一個混合客戶端型別的場景。

◆ MU-MIMO只作用於下行資料流量，未來的802.11ax技術會考慮上行方向的MU-MIMO。

◆ 因為要用冗餘的天線進行波束成型，同時進行MU-MIMO操作的客戶端數量小於無線接入點天線的數量，如果你看到某廠商說我的4x4:4 802.11ac 無線接入點可以支援 4x4:4 MU-MIMO，請一笑置之。

◆ 客戶端位置需要在空間上分離

◆ 為了組合客戶端的傳輸，一些客戶端反而需要降低資料速率

綜上所述，在當今的實際部署環境中，以高容量接入為目標，無線接入點之間的距離遠遠比從前以覆蓋為目的的方式近，頻譜資源的有限造成通道複用的效率不會很高。

我們在前文說過進行合理的規劃設計要減少介質的競爭和減少射頻干擾，即高效通道複用以最小化無線接入點之間的空口共享。這是前提，然後才是在單一通道的覆蓋蜂窩內增加空口利用效率，即讓客戶端和無線接入點之間建立較高的資料連線速率。在前提無法實現的情況下，單純改善後者沒有任何意義!

您在實際部署中最常見到的資料連線速率往往是，1、2個空間流(主流客戶端)基於11n的資料連線速率。

最後，送上思科對於802.11ac無線網路的最佳部署實踐以供參考。

前文回顧：

（1）堅持正確的規劃設計是邁向成功部署的第一步

（2）關注關鍵效能指標（上）

（3）關注關鍵效能指標（下）

（4）5GHz頻譜最佳保障，2.4GHz頻譜盡力而為

（5）任何忽視客戶端能力的設計規劃都將部署失敗！

（6）正確認識 802.11ac 的作用

（7）實現優質的無線覆蓋並不簡單

（8）無線接入點部署位置和方法不容妥協