MU-MIMO多用户多入多出技术简介

MU-MIMO:Multi-User Multiple-Input Multiple-Output:多用户多入多出技术。今后若干年时间内,只要是WiFi网络所及之处,你将无数次看到它的身影,并真正从中受益。

从你身边说起:WiFi网络最大的瓶颈在哪?

让我们抛开冗长繁琐的技术细节,请你扪心自问:现如今的WiFi网络,最大瓶颈是什么?除了传输距离这个不可逾越的物理障碍,你有没有发现,同一个WiFi网络内,设备越多越慢?自己家中还好,购物城、咖啡店里等公共WiFi网络人多时,简直慢的难以忍受。不管你是802.11abc还是xyz,只要有大量设备和你接入同一个WiFi网络,网速就会变成上班高峰期的北京地铁,挤得让你绝望,这是为何?

原因很简单:根据现有802.11ac标准,AP(就是路由器、热点)一次只能和一个客户端通讯。

看明白了吗?同一个AP,在同一个时间段内,只能与同一个接入设备交换信息。这就像《鹿鼎记》里的韦小宝,后宫佳丽再多,每天晚上也只能宠幸一个。听起来很悲哀,但在三年前,WiFi联盟制定802.11ac标准时,却没有考虑这么多。

按照WiFi联盟的路线图,802.11ac标准被生生分成了两个阶段,第一个阶段大约在一年半之前开始推出,目标是迅速推出产品,让无线尽快达到1Gbps的速率,而信号发送方式依然沿用了老旧802.11n的模式:AP向360度范围内的所有方向发送信号,一次只能向一个客户端沟通来做传输,当一个客户端服务完之后,才会服务下一个,数据传输是“轮流”进行。

由于802.11ac有高达80MHz的频宽,在接入设备少的时候,问题还不大,但当接入的设备增加到数十、上百个,问题就来了,80MHz的频宽和传输总量被大量设备分割,大部分设备都在等待和路由器通讯,互相争抢资源,结果是大家都慢得一塌糊涂。

救世主出现:何谓MU-MIMO?

那么,有没有办法让AP同时与多个设备通讯呢?解铃还须系铃人,WiFi联盟可没这么笨,他们留了一手,这就是802.11ac Triple E标准,又称为802.11ac 2.0。

在这个阶段,802.11ac终于不再“单打独斗”了,WiFi联盟引入了名为MU-MIMO的新功能,有了它,你的路由器就能同时跟多台设备通信了。你可以这么认为:MU-MIMO就是为了提高传统WiFi网络的低效率而生。

MU-MIMO是“Multi-User Multiple-Input Multiple-Output”的缩写,听起来很拗口的一个技术名词,字面含义却很好理解,直译就行了——“多用户多入多出技术”。

顾名思义,MU-MIMO是一种让你的路由器同时与多个设备沟通的技术,它是802.11ac标准第二阶段的里程碑,这种进步甚至比802.11b/g到802.11n,再到802.11ac来得还要大,因为版本号的进化只是提升了理论速率,MU-MIMO才是真正改善了网络资源利用率,换句话说,它的性能提升都是你看得见摸得着的。

听起来是不是很有意思?嗯,我们现在还要再给MU-MIMO戴上一顶帽子:只有具备MU-MIMO技术的设备,才能被称作“完整版802.11ac”,目前市面上炒得火热的那些智能路由,全都是“不完整版802.11ac”。

直击问题根源:MU-MIMO是如何工作的?

首先,为了便于理解,你可以把传统的802.11ac路由器信号想象成是一个“圆圈”,这个圆圈就是信号的覆盖范围,天线在圆心,呈360度向外发射信号。在“圆圈”内的设备,路由器会依次与它们进行通讯,每次都是一个对一个,多了不行。

802.11ac拥有80MHz的频宽,实际数据传输速率约为350Mbps左右,按照“一次只能服务一个”的原理,如果有两个设备同时接入网络,802.11ac就只能“轮着来”了,这样每个设备只能得到40MHz频宽,数据传输速率当然也会减半。

而使用了MU-MIMO技术的802.11ac 2.0路由器则不同,它的信号并非360度全向发射,实际上,你可以把MU-MIMO路由的信号看作是“三道射线”,高通利用波束成型(Beamforming)和多用户分集技术,将信号在时域、频域、空域三个维度上分成三部分,看起来就像是同时发出三个不同的信号,射向三台不同的设备,这样,MU-MIMO路由就能同时“1 vs 3”。由于三个信号互不干扰,因此每台设备得到的资源是相等的,而且数据传输能同时进行,从路由器角度衡量,数据传输速率提高了2.5~3倍。

当一个网络内同时存在几十台甚至上百台设备时,这种互不干扰的工作模式好处就很明显了,路由器能用传统802.11ac三倍的速度处理请求,负载被大大分散,整个网络的延迟会有明显的下降。从手机角度来说,支持MU-MIMO的手机除了网速更快,还能更迅速的连上路由器,减少无谓的等待时间,接入WiFi网络时功耗也会变小。

不过,遗憾的是,MU-MIMO技术需要发送和接受设备两端都提供硬件支持,也就是说,你的路由器和手机必须同时支持MU-MIMO,WiFi才能能同时与多个设备通讯,市面上现有的家用路由器和大部分手机均无法支持MU-MIMO。