用了路由器这么久，是时候了解的WIFI 基础的这些事儿了

产生背景

随着WI-FI标准的不断演进，不得不承认我们在生活中对其依赖性也是逐渐增加。自1997的第一代802.11标准开始到如今的802.11ac（WI-FI5），WI-FI得到了空前的发展。802.11ac的上一代的802.11n（WI-FI4）时代，在一个理想的条件下，它支持的最大速率是600Mbps，但是随着科技的巨速发展，人们对速率、带宽、终端个数的要求也随之越来越高，对体验度的更是越来越苛刻，802.11n（HT, High Throughput）已经不能满足人们的需求，此时802.11ac顺势而生。

IEEE 802.11 工作组在 2013 年发布了 802.11ac（VHT，Very High Throughput） 的标准，但802.11ac是基于 5G 频段的 802.11n技术，也就是它并不支持2.4G频段，所以说802.11ac是在802.11n基础上的一次重大改革，而非革命。通过物理层、mac 层一系列技术更新，使802.11ac实现了1Gbps 以上传输速率的支持，并且它的最高速率可达6.9Gbps，这是一次重大的突破。与其他标准一样，它向后兼容802.11n/a标准。但是由于WI-FI联盟将802.11ac推向市场的阶段不同，所以分为802.11ac Wave1和Wave2。

一 WI-FI5 技术解析

如上一段落所述，由于11ac仅支持5G频段，所以我们习惯与同样支持5G频段的11a和11n进行对比，下表是IEEE 标准对11n与11ac的对比。

从上表中，我们可以发现11ac的整体架构虽然与11n一样，但是在物理层与Mac中做了重大改变。得益于最大带宽，新增的MU-MIMO，以及256-QAM这些技术的突破，11ac的最大的速率达到了6.9Gbps，而11n的最大速率是600Mbps，两者相差了10倍之多，可谓是奇迹。尽管2013年推出的11ac Wave1的第一代产品，它的最大速率也是1.3Gbps，至此人们可以在WI-FI领域中，享受到Gbps的体验度，可谓是一个里程碑。

二 WI-FI 5核心技术

于PHY层和Mac而言，802.11ac在Mac层上所做的改进不多，主要改进的是在PHY做了优化，所以下面仅对物理层的4个主要核心技术进行概述。

• 调制模式

802.11ac与802.11n继续采用了OFDM调制方式，不过802.11ac采用256 阶正交振幅调制（256-QAM）， 每一个符号可以携带8bit数据，与之相对802.11n采用了64阶正交振幅调制（64-QAM），即每一个符号携带6bit数据，这样可以推算出速率提高了33%.详见下图。

空间流数

802.11n最大支持4*4MIMO，而802.11ac最大则支持8*8MIMO，所以在TX侧与RX侧有了很大的提升。但是我们需要知道的是，即使AP是8*8的MIMON，但是STA受空间或者成本的限制，比如一般手机是1条流，电脑是2条流，在这种情况下，STA会影响这网络的速度，也就是说如果STA是1*1的MIMO，即使AP是8*8MIMO，那么网络速度会按照STA的1MIMO。

MU-MIMO技术

802.11n技术仅支持MIMO，也就是SU-MIMO，此协议规定同一时刻，只能向一个Station在发送，而802.11ac规定，最多并发向 4 个 Station 发送数据，每个 Station 最多发送 4 条空间流。但值得注意的是向不同的 Station 发送时，可以使用不同编码方式或者空间流数，但必须使用相同的 MCS。

MU-MIMO技术是802.11ac非常高光的技术，它提高了无线接入点的并发量和终端上网速度。

带宽增加

在 802.11n 协议中，规定将两个相邻的 20MHz 子信道绑定在一起，变为为 40MHz 信道，获得两倍于单个信道的效果 。

802.11ac 协议则做了更大的优化：两个相邻的 20MHz 子信道绑定为一个 40MHz 的信道后，将两个相邻的 40MHz 子信道绑定为一个80MHz 的信道，再两个 80MHz 子信道绑定为一个 160MHz 的信道（160MHz 和 80MHz+80MHz）。 80+80 的模式 表示两个非连续的 80MHZ 因合并而得成的160MH。如下图所示：

从上图可知，信道的扩宽使得可用数据子载波数增加，40MHZ有108个子载波数，而80MHZ却有234个，达到了2倍多的增速。

三 总结

物理层的这四个主要核心技术，加之Mac层的A-MPDU 帧聚合技术等使得802.11ac技术自一问世，就广受人们青睐，人们获得了更好的信号质量，更好的吞吐量，较高的体验度。