無線網絡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，大家平時看到的關于802.11ac的技術描述全都在講他對于速度也就是數據連接速率的提升，我們在前面的文章提到過合理規劃無線局域網的重要一步是在單一信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數據連接速率。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對于連接速度的提升主要通過什么手段，在空間流數量不變的情況下，主要是以下兩個手段實現：

● 更多的信道帶寬，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)

● 更密集的調制模式，從802.11n的64階正交調幅(QAM)到如今的256階正交調幅(QAM)(在小范圍內達到33%的增速，覆蓋范圍仍然不變)

先說說調制方式的變化

無線信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信號，尤其是射頻干擾，因此必須采取措施將數據損壞的可能性降至最低。為此，每個數據比特被首先編碼為多個比特再進行傳輸，這種為數據增加冗余信息的方式可以提高系統抵抗數據損壞的能力，我們稱之為編碼。數據編碼后，無線電發射機對數據進行調制以產生載波信號，調制方式可以按照象限、頻率、振幅方式進行，802.11n/ac采用更復雜的調制方式 - QAM。

通俗的說，你可以將不同的調制方式視為不同的語言。調制程度越高，語言越復雜，對周圍環境的要求就越高。當你逐漸遠離Wi-Fi無線電時，復雜的語言由于周圍嘈雜的環境變得難以理解。此時使用復雜性降低的語言，你還可以保持通信，但是只能以較低的數據速率來進行。這就是低信號質量通常等于較慢的速度。

802.11n的最密集調制方式稱為64-QAM。802.11ac采用了一種新的方案256-QAM，比64-QAM多包含33%的數據到信號中。

256-QAM對應兩個新的數據連接速率(MCS 8和MCS 9)，其在相同的空中時間內實現比MCS 7最高的數據連接速率。但是256-QAM需要更靈敏的設備來檢測調制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信號更干凈，信噪比更高。

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數據連接速率。否則將下降到下一個較低的數據連接速率，即使用64-QAM調制的MCS 7，這與802.11n相比已經沒有什么不同了。

再來看增加信道寬度

進行信道捆綁實現更寬的信道本身并沒有什么問題，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拓展道路。

基于寬帶通信技術的無線局域網原理一樣，可用于載波的帶寬越大，傳輸的數據就越多。但是對于無線網絡而言，賴以工作的頻譜資源十分有限，2.4GHz就不提了，對于頻譜資源相對充裕的5GHz頻譜，信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信道：

◆ 20MHz信道 13個可用

◆ 40MHz信道 6個可用

◆ 80MHz信道 3個可用

◆ 160MHz信道 1個可用

因此，在規劃設計和部署中使用更寬的信道在真實環境中并不現實：

● 實現更寬信道需要頻譜資源極為干凈，也就是說對信噪比要求極高。

● 更寬的信道使得信道重用減少，同頻干擾增加，之前的文章已經詳細講過這里不再贅述。

● 更寬的信道還會增加鄰頻干擾幾率

● 客戶端不支持造成網絡使用效率降低

上圖是我們在某大型機場候機樓內通過wireshark抓包進行的數據分析，在每天不同的的時間段采用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信道，在客戶端不支持的情況下啟用 40 MHz 信道完全是浪費頻譜。

關于空間流

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，能有多少用戶能夠購買呢?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(智能手機)到2(平板、主流筆記本)個空間流是主流產品。

多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO)

另外重要的一點需要理解，第二代802.11ac產品引入的多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO)不是用來提升連接速度，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于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持才能工作，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，支持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持第二代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類型的場景。

◆ MU-MIMO只作用于下行數據流量，未來的802.11ax技術會考慮上行方向的MU-MIMO。

◆ 因為要用冗余的天線進行波束成型，同時進行MU-MIMO操作的客戶端數量小于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 無線接入點可以支持 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數據速率

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信道復用的效率不會很高。

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，即高效信道復用以最小化無線接入點之間的空口共享。這是前提，然后才是在單一信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數據連接速率。在前提無法實現的情況下，單純改善后者沒有任何意義!

您在實際部署中最常見到的數據連接速率往往是，1、2個空間流(主流客戶端)基于11n的數據連接速率。

最后，送上思科對于802.11ac無線網絡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）關注關鍵性能指標（上）

（3）關注關鍵性能指標（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并不簡單

（8）無線接入點部署位置和方法不容妥協