調製振幅什麼意思

802。11無線網路技術，也就是我們習慣稱呼的Wi-Fi，是我們日常使用中最常接觸到的通訊技術之一。現在大家不論是出差，還是旅遊，只要到了一個新地方，很多人問的第一個問題很可能就是“你們這兒Wi-Fi密碼是多少？”足見它對於我們生活的影響有多大。從初代無線網路技術發展到現在已經有20年之久了，在這20年中，以802。11為代表的無線網路通訊技術經歷了多代方案，從最早的速度只有2Mbps到現在的超過千兆，帶給我們的使用體驗也從只能上網看看網頁，飛速進展到看高畫質影片、高速檔案共享等。

那麼，在這個移動通訊速度都能達到百兆的時代，無線網路技術的下一個發展方向究竟是什麼呢？速度還會進一步提升嗎？今天我們要談的802。11ax就會回答你的這個問題。

無線網路技術算得上是一個很有歷史感的話題了。從第二次世界大戰開始，無線網路就由於在軍事上的應用而受到了廣受關注，同時該技術也在隨後的實踐過程中不斷髮展、進步。不過和所有有著全球範圍內影響的技術標準一樣，無線網路技術的規範一直以來都沒有得到很好的統一。

再加上在很長一段時間中，受限於當下的技術條件，市場需求並不是很強，因此直到1997年，無線網路技術才迎來了第一個全球統一的標準—IEEE 802。11。802。11標準包括了一個MAC層和物理層，速度被設計在2Mb/s，在當時來看這是一個非常高的傳輸速度了，當然在今天夠不夠用又是另外一回事了。

從802。11開始，IEEE組織就不斷定義新的、加強版的或者是用於特殊場合的無線網路標準，比如廣為大家所熟知的802。11a、802。11b、802。11c……實際上，IEEE組織已經在802。11的字尾上用完了從a到z的所有英文字母。雖然每個無線網路標準的背後都有其特殊的用途和意義，但是絕大部分標準都很難在市場上看到，更不用說被普通使用者所接觸到。

在所有的單個英文字母使用完後，IEEE組織的新標準就開始使用雙字母命名，比如802。11aa、802。11ab等，其中大家比較熟悉的是802。11ac，這也是目前主流無線網路標準，最高速度能達到1Gb/s。隨後，又在經歷了多個版本後，802。11ax出現了，802。11ax是以現行的802。11ac為基礎，並在其之上經歷了多次改進的全新的傳輸標準，它的目的是實現比先行傳輸標準快4倍，同時在資料穩定性和安全性等關鍵特性上予以加強。

四大技術支援——802。11ax改進解讀

無線網路技術在研發之初，只是被定義為在小範圍空間內的少數裝置互聯的網路，比如在家庭、辦公室或者小型會場等場合，其資料傳輸的能力和範圍都比較有限。

不過隨著無線網路技術尤其是802。11n、802。11ac等技術鋪開後，大量的公眾場合和開放式環境都佈置了無線網路覆蓋，部分人流較多的場合在一瞬間甚至會有高達數千、數萬的資料終端的連線請求，比如我們比較熟悉的火車站、飛機場、演唱會現場、醫院、辦事大廳等，一般都會有無線網路覆蓋，但是無論是網速還是連結穩定性都不夠理想，使用體驗很糟糕。

▲無線網路技術發展到現在，併發連線需求越來越大，這和其設計之初的想法並不相同。

其中固然有網路佈置、節點數量等原因，但是更重要的還是之前的無線網路標準壓根就沒考慮過這麼多併發連線需求的應用情況，因此才出現了各種各樣的問題。

為了解決這樣的問題，全新的802。11ax在研發初期就考慮透過技術手段在繼續提高速度的前提下，能夠滿足更多使用者的聯網以及處理更多併發需求。鑑於此，802。11ax做出了大量的改進，希望能夠滿足新時代網路的需求。由於改進較多，本文篇幅所限就不一一贅述了，下面僅就802。11ax的幾個特別值得關注的技術做出解釋，這些技術包括1024-QAM調製、ODFMA、上行MU-MIMO以及空間複用技術。

▲全新802。11ax技術特點展示。

提供更大頻寬——1024-QAM調製

所謂QAM，是指Quadrature Amplitude Modulation，也就是正交振幅調製的意思。看到這樣的名詞，想必很多讀者會感到頭疼。實際上，QAM雖然看起來比較複雜，調製過程甚至也可以專門開一門課程來敘述，但是其實現的內容卻是非常容易理解的。

QAM的目的是透過調製原始資料，使得訊號能夠一次性傳輸足夠的資訊。QAM的關鍵數值都是2的次方，比如早期的802。11n採用的是64-QAM，也就是2的6次方，每次傳遞6bit資料。到了802。11ac則改成了256-QAM也就是2的8次方，每次傳遞8bit資料，在802。11ax上則改成2的10次方，每次傳遞10bit資料。每次傳遞的資料越多，傳輸速度相對來說就越快，這是802。11ax改進最積極的地方之一。

▲QAM編碼用星座圖（點陣圖）來做資料的調製解調，圖為1024-QAM的特徵圖。

雖然QAM增大使得每次傳遞的資料變多，但問題也沒有這麼簡單。由於每次傳遞資訊使用的載波頻寬和傳遞時間相同，也就是之前傳遞64-QAM和現在傳遞1024-QAM，使用的訊號是一樣的，這就發生了一個問題，那就是隨著訊號傳輸的資訊越來越多，資訊傳輸的可靠性在降低。如果以“飛鴿傳書”來舉例的話，在早期使用64-QAM的時候，飛鴿傳書的那個“書”上面，只寫64個字，資訊就送過去了還容易閱讀。在802。11ax時代，還是那樣大的一張紙，但是卻要寫下1024個字，字就只有寫的非常非常小了，在經過多次摺疊和傳輸的磨損後，部分字跡容易模糊不清，資訊就容易丟失。

遇到這樣的問題應該怎麼辦呢？802。11ax給出的解決辦法是：重新以較低的調製方式傳輸資料，比如1024-QAM失敗了，再以256-QAM重傳一次。這樣一來，資料的可靠性就得到了保證，但是頻寬會退回到之前版本的狀態。不過，根據802。11ax的說明，在距離較近的情況下，1024-QAM的成功率還是非常高的，比如家庭中使用802。11ax傳輸高畫質影片、VR影片或者辦公室內共享檔案資料這樣十米或者數十米的範圍，802。11ax都能夠勝任。

減少資料阻塞——ODFMA並行

說起ODFMA，其全稱是Orthogonal Frequency Division Multiple Access，翻譯過來叫正交分頻多重進接技術。這項技術的目的是將傳輸頻寬劃分為正交的、互不重疊的一系列子載波集，為不同的使用者分配使用不同的子載波集，因此實現可以連線更多使用者的目的。相比之下，傳統的ODFM中的每一個使用者都會獨自佔據整個通道頻率，這會帶來使用者排隊和網路通訊擁堵。

ODFMA的優勢在於可以在時間和頻寬上對頻段進行分割，容更多使用者的同時保證傳輸速率。ODFMA透過通道劃分，同時向多個使用者傳遞資料，大幅度改善了多使用者條件下的傳輸情況。實際產品來說的話，在802。11ax上，20MHz訊號通道上的載波數量被提高到了256個，其中234個傳輸資料，剩下的是一些系統通訊和校驗等資訊，這樣一來使用者數量大增，更多使用者可以連線在802。11ax上進行通訊了。

▲ODFMA技術和OFDM技術對比，可見後者更靈活，能夠適應更多使用者的需求。

▲OFDMI搭配MU-MIMO能夠大大增強使用者使用體驗，傳輸更多的資訊、同時服務更多裝置。

用生活中的事物來舉例的話，傳統的ODFM類似於春運火車站只開了1個售票視窗，大家都在1個售票視窗排隊，前面的客戶沒有辦完業務的話，後面的客戶只能等待。但是ODFMA則是開了256個售票視窗，大家可以同時在256個視窗排隊辦業務，自然速度快了很多。ODFM和ODFMA的對比，類似於PC中的序列和並行，ODFMA的加入，使得更多使用者可以併發傳輸需求，自然就降低了資料阻塞。從技術來源的角度看，ODFMA技術在4G LTE上已經有了成熟的應用，將其引入Wi-Fi的802。11ax的方案也是順理成章的。

為多使用者設計——全域性MU-MIMO

MU-MIMO是目前很多路由器支援的新技術，它的全稱是Multi-User Multiple-Input Multiple-Output，也就是“多使用者多輸入多輸出”。顧名思義，MU-MIMO是支援多使用者同時收發資料的技術。

在MU-MIMO出現之前，人們使用的無線路由器僅僅支援SU-MIMO，所謂SU-MIMO就是單使用者Single User的多輸入多輸出協議。在這個協議下，路由器的訊號是單一的，根據和主機之間通訊距離的遠近親疏來排序，實現多個裝置的網路連線。

▲MU-MIMO技術能夠增強多使用者使用時的資料傳輸能力。

在這種情況下，如果一個裝置需要長時間通訊傳遞資料的話，那麼其他正在等待的裝置就可能產生卡頓。因為路由器只接受同時和一個裝置通訊，多個裝置只能排隊。但是MU-MIMO不是這樣，MU-MIMO的訊號同時在時間、頻段和空間三個維度上進行排序，就相當於同時有三組訊號和裝置溝通，這樣一來，裝置就有更多的通道和路由器溝通，排隊和延遲也就被大大降低了。

在之前的802。11ac規範中，已經對下行MU-MIMO進行了支援，現在的802。11ax對上行MU-MIMO也給予了支援，實現了全域性的MU-MIMO技術，可以對多終端、多使用者的網路實現並行的上下行的多輸入多輸出支援。即使是在上行階段，使用者上傳資料排隊和延遲也大大降低，未來出現那種“電影線上看很流暢，但是微信就是發不出去”的情況就會少很多了，網路體驗會更出色、更流暢。

提高效率，節能降耗——空間複用技術和TWT

從目前的使用情況來看，Wi-Fi在作為家用用途來看還是可以接受的，但是在公眾場合的使用體驗一般都不太盡如人意。比如在商場，即使佈置了一百個甚至兩百個路由終端，但是這些路由器之間的協同工作方式是怎麼樣的呢？是否這些路由器能組成一個網路共同應對大量人群和裝置的網路需求呢？現在的規範顯然是不可以。好在4G LET這樣的公眾網路對這方面的最佳化做得很出色，因此IEEE也將其學習了過來，加入了Wi-Fi技術之中。

首先一個比較有用的技術叫做BSS Color，被稱為BSS快速識別技術。這個技術的作用主要是讓路由器能夠快速識別是不是傳送給自己的資訊。因為在公共場合往往覆蓋了多個路由器的訊號，比如大家在一個名叫“MC百貨商場”的地方購物，這裡的Wi-Fi名稱就叫“MC百貨商場”，但是佈置了100個路由器，其中部分路由器的訊號是重複覆蓋的。那麼當A使用者連上Wi-Fi之後，用手機發出了一個無線訊號，這個時候同時有8個路由器收到了這個訊號，正常情況下8個路由器都會解碼，然後其中7個發現這個不是發給自己的，就拋棄掉。

▲BSS Color技術，可以提高路由器資料首發效率。

表面上看這個過程挺正常，但考慮到同時有大量的資訊發出，這麼多路由器同時會收到大量的訊號，都等到解碼後才知道不是發給自己的，實際上是對路由器資源的嚴重浪費。BSS Color就是解決這個情況而出現的，它在收到資訊的時候，就可以馬上判斷是否是發給自己的，如果不是就立刻拋棄，不再像之前那樣還需要收完資訊後才解碼判斷。這樣一來，就大大提高了效率，同時降低了資訊錯誤帶來的延遲。

其次是動態CAA門限技術。這個技術比較複雜，主要用於解決多個通道之間的干擾問題。舉例來說，在一個空間內佈置無線網路的話，2。4GHz的通道只有3個，因此就算佈置100個路由器終端，也只有3個通道可以使用。使用相同通道的路由器之間同時只能有一個傳輸資料，原因也很簡單，訊號通道只有一個。應該怎麼做呢？

有人說，可以採用分組的方式，就是在大空間內為路由器分成很多組，其中一部分負責這一片區域，一部分負責那一片區域。理想很豐滿，可現實很骨感。路由器的訊號可不像乖寶寶，只存在於空間分組的區域，實際上也是瀰漫至整個空間存在，只是強度和距離成反比罷了。這樣一來，應該如何處理相同通道的路由器訊號呢？動態CCA門限技術就有用武之地了。

所謂動態CCA門限技術，是指路由器能夠自動偵測到干擾訊號和資料傳輸訊號之間的差值，並自動判斷干擾訊號對資料傳輸訊號存在怎樣的影響，在儘可能遮蔽干擾影響的情況下最終實現訊號的傳輸，距離來說，路由器判斷到干擾訊號較低，資料傳輸訊號較強，差值很大超過閥值，不需要處理就可以正確收發資訊。

▲動態CAA門限技術能夠自動控制訊號強度，確保連線有效。

在另一種情況下，路由器測得訊號之間差距較小，因此會主動提高訊號傳送功率保證資訊傳輸。另外，CAA門限技術還可以自動監測終端和路由器之間的訊號情況，在訊號條件較好的情況下，使用較低的發射功率，在訊號不好的時候，使用較高的發射功率。綜合上述兩個方面的應用，再加上演算法和閥值的調整，在一個空間內的數十個乃至數百個路由器之間就可以實現分組傳送使用，大大方便了使用者。

另外還有目標喚醒時間。一般來說，我們的移動裝置連線Wi-Fi之後就會一直和路由器連線，這對移動裝置的電池和功耗都是不利的影響。802。11ax規範中加入了TWT也就是目標喚醒時間技術，這個技術允許路由器下發通知告知終端什麼時候可以進入休眠狀態，什麼時候醒來等功能，能夠實現降低能耗、延長電池使用時間的作用。

▲TWT技術能夠自動休眠不需要連線的裝置，降低能耗。

逼近10Gbps大關——802。11ax何時到來？

說完了一些技術進展，再來看有關802。11ax的具體效能吧。根據目前IEEE公開的技術資料可以看到，802。11ax在物理層相比上一代的802。11ac大約提高了38。5%的效能。如果大家都使用160MHz的頻寬單流傳輸的話，那麼802。11ac的速率大概是866Mbps，而802。11ax可能達到1。2Gbps，考慮到8X8 MIMO的天線，802。11ax更是可達到9。6Gbps的超高網路速度。

不過，這個速度只是理論值，實際應用中還受到諸多因素的影響，但是從802。11ax的規範以及特性來看，達到802。11ac 4倍的效能應該是可信的。效能這麼強，那麼802。11ax究竟什麼時候來到使用者身邊呢？這就得看英特爾、高通、博通等廠商的研發進展了。

▲英特爾宣佈了自己的802。11ax晶片計劃。

根據業內訊息，高通在2017年2月釋出自家支援802。11ax的首款晶片IPQ8074以及QCA6290，其中前者是一體式終端方案，整合四個ARM Cortex-A53核心和兩個網路加速和性，支援最高12通道的2。4GHz 4X MU-MIMO和5GHz 8X MU-MIMO，整體效能非常強悍。後一款則是面向普通裝置的晶片，支援2。4GHz 2X MU-MIMO、5GHz 8X MU-MIMO，可以用作路由器中的主晶片。

▲高通的IPQ8074晶片展示。

在一年之後，也就是今年2月，高通還發布了首個面向手機、平板等移動終端的802。11ax晶片，具體型號為Atheros WCN3998，它採用的是全新的14nm工藝，不過支援通道並沒有固定終端那麼多，考慮到手機上的功耗等問題，這樣設計也是可以理解的。

除了高通，博通也在2017年8月釋出了支援802。11ax的兩款晶片，型號為BCM43684和BCM43694，最高可支援4個數據通道，最大速度可達4。8Gbps。另外，英特爾的802。11ax晶片也已經公開，不過具體的資訊尚未徹底公開。

▲博通的BCM43684晶片。

目前看來，業內對802。11ax的興趣還是非常大的，畢竟這代表了又一個消費者有動力升級換代的市場。從晶片和上游廠商的進度來看，可能在今年下半年，支援802。11ax的路由器就有望擺上貨架開始銷售，業內估計在2019年，802。11ax將成為部分使用者的選擇，並在2020年左右逐漸鋪開，成為市場主流。

▲華碩在2017年展示的支援802。11ax的RT-AX88U路由器。

到那個時候，支援802。11ax的手機、路由器、電視盒子、遊戲主機、PC等裝置都開始普及，我們才真正開始享受技術帶來的更高速的網路體驗。