短距离的超级无线局域网
2016-08-25
第一个IEEE 802.11ad设备
除了支持以往的标准之外,TP-Link Talon AD7200 具有用于60GHz频段的附加芯片和相应的天线。戴尔Latitude 6430u 使用WiGig无线电技术,可以无线连接扩展坞使用3个USB端口和显示器。
频段和带宽
与2.4GHz和5GHz频段WLAN技术不同,60GHz频段的IEEE 802.11ad WLAN波长仅有半厘米。这种高频信号特别容易受到大气中氧气的影响,这导致它的工作范围有限,但也降低了干扰,可以使用高达2.16GHz的信道宽度。
数据传输流程
定期发送的信标信号执行波束成形定位和交换数据请求,用户数据在CBP和SP传输,后者通过定义传输的时间窗,可以更有效率地传输数据。
波束成形定位阶段
通过波束成形微调,每一个时间窗发射器和接收器确定彼此的方向,精确地加强该方向的信号。
与IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac WLAN之间的差异
事实证明IEEE 802.11ad可以更有效地传输数据,与IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac相比实际的传输速率更接近于标称值。
新的WLAN标准IEEE 802.11ad增强了当前的WLAN标准而不是取代它们,它可以在短距离内实现非常高的速度。
目前大部分家庭都在使用WLAN,但是现有的技术总是很快就达到了它们的极限,因为高清视频流和大型文件的传输需要巨大的数据吞吐量。不过,WLAN的新标准IEEE 802.11ad将可以摆脱这种困境,不同于IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac工作在拥挤的2.4GHz频段或5GHz频段,IEEE 802.11ad设备工作在60GHz频段,可以使用的带宽非常宽裕,并且也不会受到其他无线电技术的干扰。而且IEEE 802.11ad不仅仅是理论上非常快,即使在实际使用时,也完全有可能实现5GB/s~6GB/s的数据传输速率。
但是,IEEE 802.11ad有一个缺点,那就是高频无线电波虽然不会受到其他信号灯干扰,但却存在着强烈的空气衰减。因此,以往只是在太空真空环境下卫星之间的无线电通讯使用该频段。在家庭网络中,这种技术只能够在几米的距离内工作。这也是为什么TP-Link的IEEE 802.11ad路由器Talon AD7200需要加入IEEE 802.11ac和IEEE 802.11n作为补充的原因。当终端设备超出IEEE 802.11ad能够支持的使用范围时将无缝切换到较慢的WLAN标准。
超级WLAN的具体细节
从技术上讲,这是一种多频段的能力,将一个连接保持在2.4GHz或5GHz频段和60GHz频段(在超级WLAN可用的情况下)。和其他无线电技术标准一样,IEEE 802.11adWLAN同样需要无线电管理部门的许可,不过,目前60GHz频段的范围仍有多个免费的频段,为此,IEEE 802.11adWLAN在60GHz频段受到其他强烈信号的干扰的可能性并不大,为此,国际电机电子工程学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,简称IEEE )将其划分为4个信道,每一个信道的宽度高达2.16GHz,远高于IEEE 802.11n(20/40MHz)或IEEE 802.11ac(80MHz/160MHz)。
IEEE 802.11ad极短的信号波长只需要细小的天线即可,即使是使用复杂的天线数组亦不至于太大,因而,特别适合用于移动设备。新标准采用一种改良过的多波束成形天线阵列,这是一种用于定向信号传输或接收的技术,可以更好地定位终端设备并增强信号。除此之外,IEEE 802.11ad优化了无线电信号的间隔(0.1s~1s),可以确保恒定和良好的连接,即使设备在移动之中。
IEEE 802.11adWLAN不仅是理论上能够提供更多的带宽,而且在实际使用时它们比IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac要好很多,因为IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac在实际使用时有许多额外的开销,通常实际速度只有标称数据速率最大值的50%。而新的标准通过更高效的数据传输技术在实际使用中速度可以实现标称数据速率最大值的90%以上。IEEE 802.11ad客户端可以申请定义固定传输窗口,传输时不需要反复进行协商,减少了不必要的开销。
IEEE 802.11ad WLAN实战
由于IEEE 802.11ad路由器只有与终端设备在同一个房间内才可以发挥优势,所以目前只有TP-Link推出了一个路由器Talon AD7200。而终端设备方面,第一个支持IEEE 802.11ad的芯片是高通的Snapdragon820,第一个使用该芯片的是国内的乐视手机。宏碁准备在其商务笔记本电脑系列TravelMate P648中支持IEEE 802.11ad标准,而华硕计划推出的游戏笔记本电脑也准备支持IEEE 802.11ad标准。
除了近距离地实现更高带宽的传统WLAN功能之外,IEEE 802.11ad实际上也可以用于点对点连接和替代HDMI有线连接,完成将手机画面传输到电视机上之类的任务。IEEE 802.11ad小巧的天线可以被安装在许多设备上,并且成本更低廉,即使用于USB设备的无线连接也是完全可以的。戴尔曾经整合这些技术用于Ultrabook Latitude 643ou与无线坞站的连接,笔记本电脑在无线坞站的支持下,可以使用两个显示器,3个USB 3端口和音频设备。
户外使用超级WLAN
尽管看起来好像有点荒谬,但是许多机构正研究60GHz的无线局域网在城市开放区域中的应用。由于波长短,要实现这一目的毫无疑问需要很多基站,不过由于这些基站都很小、很便宜,所以并不是完全不可行的。例如,Facebook通过类似的技术在公司园区实现了一个1Gb/s的WLAN,因此,60GHz也可以是LTE的一个更快速的替代方案。