千兆Wi-Fi 夢想照進現實,IEEE正在全面制定802.11ac標準工作,2011年11月IEEE已基本完成對802.11ac和802.11ad標準的制定,到2012年12月將會放出正式的版本,最終版預計將會在2013年底通過認可。
802.11ac項目早在2008年上半年就已經著手開始,當時被稱為“Very High Throughput”(甚高吞吐量),目標直接就是達到1Gbps。到2008年下半年的時候,項目分為兩部分,一是802.11ac,工作在6GHz以下,用于中短距離無線通信,將成為802.11n的繼任者,另一個則是802.11ad,工作在60GHz,市場定位與UWB類似,主要面向家庭娛樂設備。
802.11ac市場展望
802.11ac與802.11n的異同點
從核心技術來看,802.11a c是在802.11a無線Wi-Fi標準之上建立起來的,包括將使用802.11a的5GHz頻段。不過在通道的設置上,802.11ac將沿用802.11n的MIMO(多進多出)技術,為它的傳輸速率達到1Gbps打下基礎。
1.頻率使用上互不干擾
兩者所需要的工作頻段完全不同,作為11n的延續,ac主攻6GHz以內的頻段,通過將單通道頻率提升來達到千兆傳輸的目標。
2.主打市場上相互補充
同千兆WiFi為己任的標準,ac主打傳輸應用,通俗一點就是讓千兆無線傳輸成為可能,完全從傳輸速度上滿足日益增長的需求。
3.建設成本無太大差別
802.11ac是對802.11n的延續,使用頻段也有重合,建網成本不會有太大差別,特別是規模應用以后,成本會更加接近。
802.11ac市場分析
802.11ac預期會對市場造成沖擊,在2015年前預測全球出貨將超過10億個IC。
針對此樂觀的預測基于以下理由:
1、首先技術承諾提供首次超過1 Gbps 的資料傳輸率,可改善用戶體驗。802.11ac將成為面向消費者和企業的、最快和最可靠的Wi-Fi技術。內容消費量(例如視頻流)的爆炸性增長,加之無線設備的激增,已經引起了一種需求,即隨時隨地通過各種設備、更快和更可靠地訪問這些內容。802.11ac是一種非常適用的標準,而且優于802.11a/b/g/n,因為802.11ac能可靠地提供更大的吞吐量、容量和覆蓋范圍以及更長的電池壽命。
2、由于802.11ac的關鍵技術建立在802.11n所發展的演進性技術。影響mimo技術的整體產品設計的關鍵性技術在過去5年已經在802.11n得到驗證,容易應用到802.11ac。802.11ac使用現有5.0 GHz(4.9 至 6.0 GHz)頻帶,因此802.11 ad(60 GHz技術)不需要特別新式天線或產品結構設計。這些都保證現有終端廠商很容易過渡到802.11ac。
芯片廠商
面對巨大的市場,知名半導體廠商包括博通(Broacom)、Microsemi、聯發科(雷凌)、QualcommAtheros、瑞昱等,皆紛紛投入802.11ac芯片研發。美國博通公司在2012年初已宣布推出第一個基于第五代Wi-Fi(5G WiFi)的IEEE 802.11ac芯片。Microsemi公司也宣布發布以硅鍺(SiGe)技術為基礎的4G RF前端模塊(FEM)突破性技術平臺,開發下一代IEEE 802.11ac無線網絡(WLAN)前端模塊。聯發科 (MediaTek, Inc.) 自合并雷凌科技后快速推出首款可支持802.11ac 無線路由器的 Wi-Fi SoC 芯片解決方案 RT6856。
在眾多重量級廠商的大力推動下,2012年將會是802.11ac發光發熱的一年。
802.11ac測試面臨的挑戰
預計2012年802.12ac終端設備將會如雨后春筍般冒出,市場需求給測試測量廠商帶來新的商機,但新的測試技術要求也給測試測量廠商帶來全新的挑戰。
測試廠商
業界測試測量巨頭安捷倫科技在2011年4月已率先宣傳推出針對 802.11ac 設計與分析的解決方案,并在后續不斷升級多款測試儀器與軟件應對802.11ac測試。另一巨頭羅德與施瓦茨(R&S)也在隨后宣布推出R&S FS-K96 OFDM信號分析軟件,提供802.11ac信號完整量測解決方案。近年大舉進入RF市場,2011年連續收購多家RF廠商的美國國家儀器(NI)也在最近宣傳其測試平臺已支持 802.11ac 芯片與設備的測試,并可整合到NI LabVIEW 系統設計軟件中。另一個新興測試廠商萊特波特 (LitePoint) 也推出可快速地測試 802.11 a/b/g/n/p/ac 以及藍牙1.0、2.1、3.0和4.0設備的首個生產測試解決方案。
了解802.11ac技術特性及測試要求
802.11ac概述
802.11ac特色在于具有Gbps資料傳輸率,此技術的傳輸流量能與現有的有線網絡的傳輸流量相比較。只利用強制參數(80 MHz帶寬、1空間流、具長保護間隔、64 QAM5/6)的802.11ac設備將具有約293 Mbps的資料傳輸率。實施所有選擇性參數(160 MHz帶寬、8空間流、具短保護間隔、256QAM5/6)的設備可達超過6 Gbps的傳輸率。
主要特性
802.11ac影響下列在WLAN 系統中的關鍵實體層參數:
1. 頻率:只使用 5 GHz 頻帶。
2. 寬帶:80或160 MHz帶寬。
3. 調變與編碼系統(MCS):10個配置(相較于802.11n的77個配置)。
4. 能與802.11n向后兼容。
5. 支持多空間流。
6. 波束成型與多重使用者的MiMo。
802.11ac將超越現今在生產線每臺WLAN測試儀器的能力。在選擇測量802.11ac新設備的任何測試設備時需要:比以往更寬的VSA/VSG IF帶寬,至少80 MHz實時帶寬;完全支持802.11ac MiMo強化;改善802.11ac發射器調變測試的調變精準度。
由于帶寬增加,給802.11ac測試帶來新挑戰。802.11ac不再使用大部分(如果不是全部)結合矢量信號分析器與矢量信號發生器于一體(VSA/VSG)的可用測試儀器,因為它們并沒有測試新技術80 MHz或160 MHz通道所需的120 MHz或240 MHz帶寬。在現階段選擇802.11系列測試儀器上,測試測量廠商應該確保能夠進行802.11ac測試。
不僅處理802.11ac帶寬的挑戰,也驅動MiMo的測試需求。正確的MiMo測試需要獨立抓取及產生802.11ac設備的信號,此會使用高達8個空間流及一些其它強化,以改善現有802.11n MiMo系統的性能。為了準確驗證MiMo性能,尤其是在研發環境,支持802.11ac測試設備應支持達8個獨立VSA與VSG資源、以及包括支持新的802.11ac MiMo強化。
隨著802.11ac發射器調變準確性(相關星狀RMS誤差)要求的提升,同時測試儀器也需要提升其測試能力。發射器調變準確性是利用誤差矢量振幅(EVM)來測量,且需要VSA與測試儀器將忽略的(理想上為零)失真加到捕捉的信號。VSA所加的失真也會以EVM方式進行測量,一般芯片制造商想要測試儀器的性能比芯片規格至少好10 dB以上。
總結:
每一次無線技術的進步都與我們的生活密切相關,與11n的誕生一樣,新千兆WiFi傳輸速率標準的提出是為了滿足我們日益增長的無線傳輸需求,為打造新一代無線網絡生活奠定基礎。無論從技術發展的本身或者WiFi使用者對無線傳輸的期待來看,802.11ac標準的確立都是具有特殊意義與使命的,雖然制定出一個兼容并蓄、統一的行業標準還有很長的路要走,最終正式的802.11ac將必然會成為兼容多種數據格式的無線通用技術。在測試儀器硬件上的改變則是必需的,才能正確測試 802.11ac。802.11ac的寬帶將進一步推動射頻半導體設計的限制,尤其是功率放大器設計與線性方法需要去支持256 QAM調變。
作者:微波射頻網 Millie Cheng