IEEE802.11ac Wave2搭配MU-MIMO天线方案 大幅扩展Wi-Fi传输效能

SU-MIMO与MU-MIMO的传输效能差异，至少能获得2~3倍的传输效能扩展。Qualcomm Atheros

一般家庭平均拥有约7组Wi-Fi联网设备，预估直至2020年家庭拥有Wi-Fi设备数量可望提升至20个，而随着用户Wi-Fi设备增加，考验着Wi-Fi多设备连线效能要求，而MU-MIMO天线技术与更先进的802.11ac Wave2标准将可大幅扩展Wi-Fi传输效能…

IEEE802.11ac Wi-Fi联网技术大致可以Wave1、Wave2两大发展阶段，在Wave1各网通大厂主要关注探索Wi-Fi联网传输效能极限；Wave2阶段开发重点则是逐步完备802.11ac进阶网通功能，尤其在重点的多用户、多天线整合应用，可让Wi-Fi无线应用通讯环境提升至新的技术层次。

智能手机推进Wi-Fi技术升级

Wi-Fi无线网通技术，是现今智能装置、移动设备的关键无线联网接取技术之一，随着终端用户对网络传输效能要求提升，Wi-Fi技术也必须持续升级因应。目前主流IEEE802.11ac无线网通技术在推展初期以Android高端智能手机选用较积极，随后在Apple iPhone系列新品选择全面搭载802.11ac网通技术方案后，引爆移动设备全面导入802.11ac应用方案，也让802.11ac Wave2发展基础更稳固。

而在智能手机市场中，802.11ac已是主流Wi-Fi技术方案，实际观察终端应用端现况，用户对高速Wi-Fi无线网络接取需求高。例如，高端智能手机纷纷搭载4K显示屏幕、支持4K超高分辨率的影音播放/录影甚至剪辑应用，操作数十分钟影音录制与剪辑动辄产生数GB数据量，另一方面无线数据传输在支持高速4G Lte无限数据接取终端用户可能产生单日数GB下载数据，而这些大型档案下载至终端后的转存、操作也需要高速无线网络支持，智能手机若Wi-Fi性能受限，将冲击网通产品的使用体验。

802.11ac Wave1成无线技术主流  然传输架构限制传输效能极限

802.11ac无线网通技术随着智能手机需求激增，相关芯片出货量亦同步遽增，由无线网通增需求增加的相关元器件、测试、验证需求，也为802.11ac后续市场注入强心针，芯片商与Wi-Fi核心技术业者更愿意投入资源扩展802.11ac后继Wave2技术扩展支持，Wi-Fi主控芯片、量测仪器业者与相关应用服务商必需因应更趋复杂化的高速Wi-Fi接取技术提出对应解决方案。

为抢食802.11ac应用市场，各家芯片商纷纷尝试自终端应用下手，例如，Qualcomm(Qualcomm Atheros)在其移动处理器的SoC化整合芯片就直接整合802.11ac网通技术，所整合的Wi-Fi模块透过LP-PCIe(PCI Express)高速内部传输界面进行功能串接，替代一般芯片与Wi-Fi模块常见的MIPI(Mobile Industry Processor Interface)传输界面，透过更高速的芯片模块间传输技术升级，建构低数据延迟的Wi-Fi无线网络接取使用体验，SoC同时可为智能移动设备扩充支持2 × 2 MIMO多天线整合设计。

802.11ac Wave2技术方案，也加大了芯片商间的技术竞争力度，延续原有各厂对802.11ac无线方案的高速化联网速度竞赛后，各大芯片商大多在2014年积极投入资源开发802.11ac Wave2(2.0)产品，MediaTek、Marvell、Broadcom与Qualcomm不约而同都在2015年CES(Consumer Electronics Show)消费性电子展释出802.11ac 2.0芯片解决方案，相较802.11ac Wave1传输效能，Wave2至少有2~3倍的传输效能升级水准。

因应4K影音技术  数码机顶盒网通技术全面升级

除智能手机与SoC方案均看准802.11ac网通技术进行对应升级，在同样对传输带宽高标准要求的数码机顶盒产品，亦面临Wi-Fi网通技术全面升级后的市场强势竞争，也是在家庭影音设备纷纷升级支持4K超高分辨率影音应用热潮，对于新一代可支持4K影音播放的STB设备，其影音信息处理量也较前代STB产品翻扬数倍，相关网通技术也必须在传输效能要求下进行全面升级，例如，基于同轴电缆、光纤或无线射频的相关网通技术，才能使STB视频应用满足用户接取4K影音的基本要求。

STB宽频接取技术全面升级，除透过无线化的802.11ac搭配4 × 4 MU-MIMO天线技术升级，也必须对应STB各项网通技术同步优化，因为4K电视渗透率持续提高，数码机顶盒不仅需支持更高分辨率、画质与更大量的影音数据传输应用需求，对传输效能的速率要求越来越高，芯片商必需对应扩展支持新一代DOCSIS 3.1、G.fast、10G光纤网络(PON)，才能在新一波机顶盒换机潮下抢得市场先机。

尤其是4K高画质电视的市场价格持续探底，4K产品与1,080p电视价格差价越来越接近，不仅刺激电视市场换机买气，也会带动如机顶盒、智能移动设备对应4K视讯处理的网通应用升级。家庭数码机顶盒在4K趋势下，逐步演化成用户家中传输效能最快的网通应用中枢，STB设备极可能因应潮流、同时为提高产品附加价值，而逐步转型成为家庭高速联网中心，或增串联各种智能自动化控制的应用中枢扩充应用。

802.11ac Wave2芯片竞速之争  2015全面开打

其实，早在2015 CES众厂商释出802.11ac Wave2技术方案之前，Broadcom、Qualcomm通讯芯片商早在2014年COMPUTEX台北国际电脑展展出相关方案。Broadcom在802.11ac Wave2技术方案选择采用2组3 × 3(6组传输串流) MU-MIMO(Multi-user Multiple-Input and Multiple-Output)设计方案，无线传输极速可高达3.2Gbps；Qualcomm在802.11ac Wave2芯片组中采行4 × 4(4组传输串流)的MU-MIMO设计方案，宣称无线传输极速可高达1.7Gbps，在802.11ac Wave2的技术竞速态势俨然已提前开打。

虽然其他网通大厂在802.11ac Wave2技术方案稍微落后，但在2015年几乎精锐尽出，并没有落后太多。例如，MediaTek在2015年推出同时可支持802.11ac Wave1/ Wave2无线应用的MT7615单芯片，MT7615单芯片采用高度整合的设计架构，搭配传输波束成形技术(Transmit and Receive Beamforming)与4 X 4(四传输串流)架构的MU-MIMO传输方案，单芯片可同时服务4个用户同时进行高速无线网络传输，传输技术方案可支持802.11ac Wave1/Wave2，同时可回溯兼容802.11a/b/g/n。

Marvell也紧跟802.11ac Wave2市场趋势，发布首款802.11ac Wave2 4 × 4处理器(88W8964)，传输极速可达到2.6Gbps。而Broadcom也发布4 × 4 5G Wi-Fi平台，目前观察首波802.11ac Wave2芯片竞争，则以Qualcomm取得多个OEM/ODM制造商的的802.11ac Wave2装置设计导入成绩最为优异，包含Acer、D-Link、TP-Link、Buffalo等网通设备业者，均采行Qualcomm 802.11ac Wave2解决方案开发新款802.11ac 2.0终端设备。

在这波802.11ac Wave2规格竞速中可以发现，802.11ac在Wave1阶段，主要为导入802.11ac初步的网通规格提升，例如，运行使用频段设定在5GHz，不再使用2.4GHz频段，而信号调变也从先前802.11n使用的64 QAM，提升至256 QAM，改善数据传输效率，传输所使用带宽也从原有802.11n使用的40MHz扩充至80MHz，在规格基础上体现转换802.11ac后的显着性能升级。

至于进阶到802.11ac Wave2阶段，在802.11ac的进阶网通功能才算趋于完整。例如，在支持160MHz带宽传输即采行80MHz + 80MHz组合型态扩充，在多天线收发方案则可支持至8组天线的8T8R架构，使得802.11ac Wave2至多可以扩展6.93Gbps实体层传输效能。另802.11ac Wave2在大升级卖点即在整合实现了MU-MIMO功能后，一般传统MIMO在同一时段仅能服务单一设备，而MU-MIMO即可扩充同时服务多台设备连接，在实际应用上会更具弹性，无线网络使用体验也会较前代技术表现更优异。

高速Wi-Fi技术量测难度高  刺激高端量测设备需求

市场预估802.11ac网通技术用量会在2015~2016年冲高，尤其在Wave2的关键多用户、多输入/输出MU-MIMO天线技术应用方案整合，同时延伸后续802.11ad技术方案整合，都有更高的技术扩展潜能，不仅可以大幅扩充多装置/多用户的连线效能，同时还可将Wi-Fi无线网络传输效能进一步推升至3G~4Gbps传输速度。

同时，802.11ac Wave2由于追加多天线/多用户支持，加上传输效能增数倍，虽然吸引更多终端装置大量导入，但随之而来的产品测试、验证、量测设备需求与技术门槛也随之垫高，业界估计针对802.11ac Wave2技术方案升级，在Wi-Fi技术开发、解决方案整合至终端产品导入设计，都会并发更大量的802.11ac Wave2应用量测需求，从高速信号产生器/模拟器、多埠射频元件测试、频谱分析仪、矢量网络分析仪等设备更新与建置需求都将骤增。