В чем причина резкого роста скорости WLAN, хотя мы используем одни и те же частоты и каналы?

Question

Я недавно спрашивал себя, что заставляет обычную скорость WLAN современных стандартов Wi-Fi так сильно отличаться от старых.

Давайте использовать 802.11b и 802.11ac в качестве примеров. Максимальная скорость загрузки 802.11ac достигает 1,6 Гбит / с, что примерно в 150 раз превышает скорость загрузки 802.11b, которая ограничена 11 Мегабит / с.
Они оба используют полосу частот 2,4 ГГц с 11–14 каналами в зависимости от того, где вы живете.

Теперь, какой фактор имеет значение здесь?
Или я что-то упускаю очевидное?

Answer 1

Мы не используем одни и те же частоты или каналы. 802.11ac использует исключительно 5 ГГц и обычно использует каналы шириной 80 МГц, тогда как 802.11b использует исключительно 2,4 ГГц и использует каналы шириной 20 МГц.

В основном, улучшения скорости произошли из 3 источников:

• Улучшения модуляции. Более интересные схемы сигнализации, позволяющие отправлять больше битов за "символ" или за единицу времени. После 802.11g (2003) эти улучшения были скромными по сравнению с двумя другими ниже.
• Удвоение ширины канала, увеличение в четыре раза и потенциальное увеличение в будущем. 802.11n может использовать каналы шириной 40 МГц, 802.11ac может использовать каналы шириной 80 МГц и в будущем может расшириться до каналов шириной 160 МГц. Удвоение ширины канала также позволяет повысить эффективность, так что вы получаете чуть лучше, чем ускорение в 2 раза.
• Добавление второго, третьего, четвертого ... и, возможно, до восьмой цепи радиосвязи. 2x радиосвязь может означать 2x скорость, 3x радиостанция означает 3x скорость и т.д.

Вот более подробное описание того, как каждое поколение 802.11 получило увеличение скорости:

• 802.11-1997 DSSS: это базовая линия на скорости 1 и 2 Мбит / с через модуляцию DBPSK и DQPSK. Каналы шириной 20 МГц в 2,4 ГГц.
• 802.11b (1999): добавлены 5,5 и 11 Мбит / с с помощью улучшений модуляции (CCK). В спецификации содержались положения о модуляции 22 Мбит / с, но она была обременена патентами Texas Instruments, и очень немногие поставщики лицензировали режим 22 Мбит / с у TI.
• 802.11a / g (2002/2003): добавлено несколько скоростей до 54 Мбит / с. Обман лимит Шеннона, вставив 48 ортогональных поднесущих в тот же канал шириной 20 МГц. Добавлена модуляция 16-QAM и 64-QAM.
• 802.11n (2007): удвоенная ширина канала до 40 МГц. Добавлен MIMO (несколько радиопередач приема и передачи, несколько "пространственных потоков"). Добавлена более высокая скорость кодирования для 64-QAM. Обратите внимание, что при работе в каналах 20 МГц только с одной радиосвязью (для максимальной сопоставимости с 802.11a / b / g), улучшения модуляции 802.11n позволили ему достичь только 72,2 Мбит / с, поэтому не намного выше, чем 54 Мбит / с / g. , Значительные улучшения 802.11n произошли благодаря удвоению ширины канала и удвоению, удвоению или потенциальному четырехкратному увеличению количества радиостанций (радиоканалов) на каждом конце канала. Спецификация содержала положения для до 4 пространственных потоков (4x4: 4) для скорости PHY 600 Мбит / с, но я не знаю никого, кто бы поставлял чипсет 802.11n с 4 пространственными потоками.
• 802.11ac (2012/2013): снова удвоил ширину канала до 80 МГц. Добавлена 256-QAM модуляция. В спецификации содержатся положения, предусматривающие удвоение ширины другого канала до 160 МГц и до 8 пространственных потоков (8x8: 8) для максимальной PHY-скорости почти 7 Гбит / с, но я не знаю никого, кто бы поставлял что-либо лучше, чем 4x4: 4 на 80 МГц. каналы с весны 2017 года. Точно так же, как появился 802.11ac и избавил от необходимости делать 4x4: 4 в 802.11n, похоже, что 802.11ax может прийти и предоставить более новые / лучшие / более практичные способы повысить скорость передачи данных, поэтому я сомневаюсь, что мы посмотрите, кто на самом деле отправляет 8x8: 8 в 160 МГц (7 Гбит / с) 802.11ac. Также обратите внимание, что если мы ограничим 802.11ac одной цепочкой радиосвязи в канале шириной 20 МГц, он получит только 86,7 Мбит / с, потому что его единственным преимуществом является модуляция 256-QAM.