2024年3月21日发(作者：)

5G WiFi标准

摘 要 生活中wifi已经无处不在，虽然它给我们带来了极大的

便利，但面对日趋复杂的应用需求，wifi正面临着时时拥堵的窘境。

作为无线世界的高速公路，第五代无线标准（5g wifi）——802.11ac

的到来将有望引领新局面。本文将对802.11ac标准的显要技术特

性进行分析，并对其带来新的应用格局领域进行展望。

关键词 wifi；802.11ac；mimo；wlan

中图分类号tp39 文献标识码a 文章编号 1674-6708

（2012）72-0187-02

5g wifi standard - the 802.11ac analytical and application

prospects

abstract life wifi everywhere, although it has brought us

great convenience, but the face of increasingly complex

applications, wifi is facing the dilemma of congestion from

time to time. as the highway of the wireless world, the fifth

generation of wireless standards (5g wifi) - 802.11ac arrival

will be expected to lead the situation. 802.11ac standard of

the paper will vip technical characteristics were analyzed

to look ahead and bring a new field of application pattern.

keywords wifi；802.11ac；mimo；wlan

0 引言

笔记本、智能手机和平板电脑的全民普及，都和各种方便快捷的

无线技术密不可分，尤其是人见人爱的wifi。wifi标准是多个电

子行业公司在电气和电子工程师协会（ieee）的主持下共同制定的，

命名为“802.11”。到目前为止，从1997年第一代标准的制定至今，

wifi标准经历了802.11、802.11b、802.11g/a、802.11n、802.11ac

五代发展历程。不过，即便是最新标准802.11n，300mbps的传输

速度也已经逐渐变得捉襟见肘。于是乎，ieee组织、wifi联盟提

出了第五代wifi标准规范——802.11ac。

1 802.11ac的高速度与大范围、低功耗

802.11ac带来的最大的、最直接的好处就是传输速度的飙升。最

初诞生的802.11无线标准，传输速度仅能达到2mbps，802.11b标

准的速度能达到11mbps，802.11g/a标准的速度达到54mbps，到了

2007年802.11n标准速度有了质的飞跃——达到标准300mbps、最

高600mbps。而802.11ac的入门级速度就可以达到433mbps，高端

肯定会达到1gbps以上。802.11ac通过以下技术实现性能的大幅提

升。

1.1全新频段拓展带宽

802.11ac性能大幅提升最重要的原因是技术革新，其中最关键的

一点就是采用5ghz频段。wifi芯片的工作频段越高，制作工艺也

就越复杂。1997年，当第一代wifi标准出现的时候，受到工艺和

成本的限制，芯片的工作频率只能固定在2.4ghz，最高传输速率只

有2mbps，相当于每秒只能传输约0. 25mb的内容。虽然它很快得

到了拓展——802.11a、802.11b、802.11g/a、802.11n等版本的速

度越来越快，但它始终不得不面临一个问题，那就是基于这些标准

的网络设备不得不与其他设备，如婴儿监视器、蓝牙耳机，甚至是

微波炉等来抢通道，因为这些设备也使用2.4ghz频段。由于所有

的设备都在争夺2.4ghz频段的通道，就像公路上挤满了汽车，所

有人的行驶速度都会降下来了。而802.11ac是在不太拥挤或者说

更“清洁”的5ghz频段上工作的，争用带宽的无线设备较少，因

此速度也有保障。当然，802.11ac标准具有向下兼容性，确保

802.11ac设备可用于现有wifi网络。

除了新频段这一关键因素外，802.11ac每个信道的工作频率由

802.11n的40mhz提升到80mhz。带宽增大可以加倍提升phy速率，

就好比一个六车道的高速公路可以承载比两车道公路更多的车辆，

而且可用带宽越宽，无线网络的速度就越快。此外，802.11ac还可

以选择160mhz带宽，此带宽可支持连续或非连续80+80mhz模式。

不过5ghz频段的160mhz带宽无法全球通用，且支持此特性的设计

将会产生更高成本，因此ieee802.11ac规范中只是将160mhz带宽

列为可选项。

1.2支持8*8mimo技术

为了提高数据传输速率，mimo天线技术被引入了无线通信标准

中。在引入这项技术之前，业界将香农·哈特利定理作为通信通道

理论数据吞吐能力的计算模型：容量=带宽*log2(1+snr)。根据该

定理，通过提高通道带宽或信噪比可以提高特定信道的数据传输速

率。不过引入具有多个空间流的mimo天线技术之后，业界就放弃

了香农·哈特利定理。在2*2mimo系统中，在同一物理通道中使用

两个独立的空间流，能够有效地使数据传输速率达到传统的单输入

单输出系统数据传输速率的两倍。相应地，4*4mimo通道可以实现

4倍的数据传输速率，8*8mimo通道则可以实现8倍的数据传输速

率。

目前，802.11ac新一代无线通信标准不断地使用更多的空间流来

提高数据吞吐能力。比如，802.11n采用复杂的4*4mimo配置，新

一代802.11ac采用8*8mimo配置。最吸引人的是，802.11ac拥有

mu-mimo（多任务处理mimo），通过相同的频道将波束成型同步传输

给不同方向的站点的功能。

1.3全面导入波束形成技术

与此同时，802.11ac还有一个亮点就是全面导入波束形成技术，

避免在发射器与接收端装置之间，使用无效的传输路径，实现更好

的传输效率。其实，波束形成在802.11n产品上可以实现，但现有

产品并未能加以充分利用，也因此802.11ac标准特别将波束形成

纳为标准功能，且所有导入此技术的产品都要能互通运行。

802.11ac带来的另一大好处就是更广的覆盖面积。802.11ac采

用工作频率5ghz的芯片，能够大大减少无线干扰，不会像802.11n

那样存在死角，可以真正实现360°全覆盖。除此之外，802.11ac

虽然因为技术复杂而增大了功耗，但得益于电源管理、待机功耗和

半导体工艺的进步，实际能耗反而会比现在低好几个档次，符合环

保大趋势。最后，802.11ac会和历任前辈一样保持向下兼容性，大

多数设备都会支持双频段，默认运行在5ghz下，必要的时候切换

到2.4ghz和802.11n，甚至802.11b/g，这也自然有利于平稳的升

级过渡。

2 802.11ac应用展望

802.11ac已经进入草案制定阶段，有望在2012年底或2013年初

正式发布，而博通等厂商已经迫不及待地开始开发相关芯片组、控

制器等产品了。按照设计，802.11ac标准只工作在5ghz高频段，

即使是入门级产品速度也会有450mbps，高端则会在1gbps之上，

理论上最高可达3.6gbps，相当于802.11n的六倍。802.11ac的推

出将让用户体验到更高速度的无线网络，特别是移动设备用户，他

们将是最大的受益者。初级的802.11ac产品将提供433mbps的数

据传输速率，比目前普遍使用的802.11n装置速率至少快上三倍，

将能轻易满足使用者体验需求。

802.11ac更令人期待的还是高清无线视频传输播放。目前业界正

在推动的新一代wifi标准，除了强调互连便利的wifi direct和

wifi display这两项之外，还有为大幅提升传输速率所设计的

vht(very high throughput)标准，其中就包括支持5ghz的802.11ac

这种规格，旨在通过建立支持5ghz的新一代wifi规格，来进一步

巩固wlan多媒体视频传输的霸主地位。因特尔推出的intel

wireless display(widi)和三星电子主导的wifi display 都是这

方面的代表。widi是以传输压缩过的影像为主，强调可让pc/nb屏

幕内容直接显示到tv上。wifi display则是直接加大带宽，传输

不需要压缩的视讯数据，强调的是蓝光、手机视讯文件和游戏机内

容，都可以由wifi相互传输。至于在高速传输多媒体视讯的vht

规格领域，近年来相关业界的竞争态势更是热闹非凡。不经压缩格

式、可传输高分辨率视讯影像的wifi技术，不会有封包传输会导

致画素漏失的难题，也可解决有线传输线缆布线复杂不利空间便利

性的老问题。随着支持

5ghz的802.11ac的推出，无疑为这两种无线视频方案提供了强

有力的支持。

15年来无线网络标准的演化

3 结论

每一次无线技术的进步都为我们的生活带来极大的便利，与

802.11n的诞生一样，802.11ac标准的提出是为了满足我们日益增

长的无线传输需求，为打造新一代无线网络生活奠定基础。无论从

技术发展的本身或者wifi使用者对无线传输的期待来看，802.11ac

标准的确立都是具有特殊意义与使命的，虽然制定出一个兼容并

蓄、统一的行业标准还有很长的路要走，但我们相信最终802.11ac

将必然成为兼容多种数据格式的无线通用技术。

参考文献

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