數月來,供應商一直在測試他們的11ac產品,測試結果顯示了11ac的性能以及哪些變量會其影響。一些測試是在理想的實驗室環境下進行;其他測試則設計實際或模擬的生產網絡。測試結果包括:在最佳情況下,11ac客戶端能夠享受一致的400M到800Mbps的吞吐量;每個接入點服務于更多的客戶端,以及為現有11n客戶端提高性能。
無線局域網供應商正在加緊推出產品,包括Aerohive、Aruba、思科(包括其Meraki云計算產品)、Meru、摩托羅拉、Ruckus、Ubiquiti和Xirrus。
IEEE 802.11ac標準使吞吐量增加至11n的三倍,主要是這樣實現的:它建立在從802.11n引進的一些技術之上;強制執行某些11n選項;提供多種方式來提高Wi-Fi吞吐量;僅在5GHz頻段下運作。
這是一個強有力的組合。特拉華大學系統程序員Mike Davis表示:“我們看到配備11ac的新的蘋果Macbook Air筆記本吞吐量超過800Mbps,11ac手機(例如三星S4)為400Mbps,校園內11ac設備正在逐漸增加。”
特拉華大學是Aruba公司長期的WLAN客戶,該大學今年夏天已經安裝了3700個Aruba的新的11ac接入點,目前,平均有80個11ac客戶端在線,高峰為100,該校有共有約24000Wi-Fi客戶端。
11ac網絡似乎“游刃有余”,Davis說道:“在對11ac Macbook Air的有限的測試中,在負荷超過120個客戶端的11ac接入點,我能夠維持400Mbps。”并不是所有的客戶端都是數據密集型,但結果顯示當服務于比以前更多的客戶端時,11ac接入點仍然能夠提供比11n更好的數據傳輸速率。
11ac的最大數據傳輸速率高度依賴于幾個因素。首先是11ac無線電是否使用80Mhz寬的信道(11n通過使用40MHz信道來提高吞吐量)。另一個因素是,無線電是否能夠使用256 QAM調制方案,11n使用的是64 QAM。這些都取決于11ac客戶端與接入點的距離。距離太遠的話,無線電會“下調到”較窄的信道和較低的調制方案。
還有一個因素是“空間流”的數量,空間流是在11n引進的技術,受到客戶端和接入點無線電的支持。在圖1“基于空間流的802.11ac性能”中,顯示了下載吞吐量性能。
在完美的條件下,靠近接入點時,三股流11ac無線電可以實現1.3Gbps的最大原始數據傳輸速率。但沒有用戶會意識到可用吞吐量的情況。
Aerohive Networks 公司產品管理主管Mathew Gast表示:“通常情況下,如果客戶端靠近接入點,由于協議開銷(設置、信標等),你可以預計將損失約40%的總體原始比特率。”該公司剛剛推出了其第一批11ac產品—AP 370和AP390.Aerohive在分布式接入點架構中集成了控制器功能,并為IT部門提供云計算管理界面。
第三個重要因素是空間流的數量。大多數11ac接入點會支持三股流,通常有三個發射和接收天線,但客戶端會有所不同。在特拉華大學,新的Macbook Air筆記本支持兩個流,而三星S4和HTC One收集支持一個流。
Broadcom公司的測試發現,在40 MHz信道,單個11n數據流可以提供高達60Mbps的吞吐量。相比之下,在80MHz信道的單流11ac“開始超過250Mbps”。單流11ac最大會超過約433Mbps。
從這些數據中我們可以得出一些有趣的結果:在任何給定的距離,11ac的吞吐量都比11n更好;11ac接入點可以比11n提供更多的客戶端數量。
“在高密度的演講大廳,我們已經使用11ac取代了11n接入點,”特拉華大學的Mike Davis表示,“雖然我們仍然在限制可以使用新接入點的客戶端的數量,但我們看到客戶端的性能非常高。”
11ac的其他功能實現了性能的提升。發射波束成形(TBF)是11n中的可選功能,而在11ac中測試標準功能。“TBR讓你可以將RF信號集中在特定地方,用于特定客戶端,”Aruba公司技術營銷工程主管Mark Jordan表示,“TBF小幅改變了定相來允許信號在更高效的無線電功率水平傳播,結果是極大地提高了吞吐量距離。” 第二個功能是低密度奇偶校驗(LDPC),這是提高接收無線電密度的技術。
這對Wi-Fi網絡的影響將是巨大的。Broadcom在辦公樓設立的網絡中進行了廣泛的測試,該網絡同時使用11n和11ac接入點和客戶端。他們專門測試了在打開和關閉波束成形和低密度奇偶校驗的情況下,11ac數據傳輸速率以及吞吐量。
測試結果顯示,在TBR和LDPC打開的情況下,11ac連接顯著優于11n,即使在這兩個功能都關閉的情況下,11ac也更加優越。例如,在一個測試點,11n客戶端達到32Mbps,在同一個測試點,關閉TBR和LDPC的11ac客戶端實現相同的吞吐量。當開啟功能時,11ac客戶端猛增至 102Mbps。
Aruba公司也發現了類似的結果。其單流三星S4智能手機在15英尺達到238Mbps TCP下行吞吐量,30英尺為235Mbps,75英尺為193Mbps。而在120英尺,仍然有154Mbps。在相同距離上行吞吐率為:235Mbps、230M、168M和87M。
11ac還有其他方面的優勢。由于更高的向上和向下吞吐量,11ac移動設備更快地接入和退出Wi-Fi信道,需要更少的電耗。更高效的網絡使用意味著更少的“每比特電耗”,以及更好的電池壽命。
另外,由于對于11ac而言,這一切都進行得更快,就有更多事情讓其他客戶端來訪問信道。換句話說,網絡容量增加了六倍。
這方面的改進可以用來減少覆蓋特定區域的接入點數量:在Broadcom辦公測試區,四個思科11n接入點提供連接,單個11ac接入點就可以替換它們。
更可能的情況是,IT部門將優化11ac網絡的容量,尤其是隨著智能手機、平板電腦、筆記本和其他設備逐漸配備11ac時。11n客戶也會意識到11ac網絡的改進。
Wi-Fi使用以太網的載波監聽多路訪問以及碰撞測試(CSMA/CD)--基本上檢查信道是否正在被使用,如果正在使用,它將退出,等待再次嘗試。“如果我們在網絡上花更少的實際,就有更多可用的時間,就可以讓更多設備訪問。更多可用的時間轉化為更少的碰撞和退避。如果不堪重負的11n接入點被 11ac接入點取代,這將會增加網絡的容量。”
在Aruba的內部測試中,Macbook Pro筆記本具有三個流11n無線電,首先被連接到11n Aruba AP-135,然后是11ac AP-225。正如圖2“11ac將提高11n客戶端的吞吐量”中所示,該筆記本的性能比在11n上好得多,特別是隨著范圍擴大。
這些改進只是“第一波”11ac的一部分。第二波可能將會在2014年晚些時候開始,其中將會有新功能添加到11ac:支持4到8個數據流,明確的發射波束成形,160Mhz信道選項,以及“多用戶MIMO”—允許接入點同時應對多個11ac客戶端。
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