论文部分内容阅读
身边很多朋友抱怨：“不是现在都IEEE802.11ac了吗，怎么总感觉WiFi网络越来越慢”。听到这话我总是淡定地笑笑，告诉他——你提了一个好问题。之所以这么说并不是装，而是覆盖周围的Wi-Fi真的在变慢。而今天，我们要做的便是为你展示如何为Wi-Fi提速。
拖你后腿的Wi-Fi
我们的确不是在危言耸听，请你细细回想一下近两年来自己身边增加了多少智能手机、平板电脑，以及那些层出不穷的智能家居产品。当然，如果身处Offic、购物城、咖啡店里使用Wi-Fi上网，那么恭喜，你获得的带宽将如同上下班高峰的北京地铁，挤得让你绝望。
请不要再提你使用的是IEEE802.11ac的路由器，由于我们当前购买的大都是这个标准的早期产品，它的推出是为了尽快抢占市场，虽然无线带宽达到了1Gbps的速率，但信号发送方式依然沿用了老旧802.11n的模式—即当AP发送信号时，一次只能向一个客户端沟通来做传输，尽管一对一服务让你在餐厅、会所中感到无比尊荣，但对于速度极快的无线信号而言是极大的资源浪费，其中一个手机占用AP时，其他人的设备都是在等待状态。
可不要小看Wi-Fi的这个短板，要知道即使在家中，带有网络功能的智能家电也会越来越多，当你的微波炉、冰箱、乃至窗帘、电灯都需要联网控制时，将对正在游戏、观影中的智能手机、平板电脑造成极大的延迟。
MU-MIMO的前世今生
想必大家都明白了，问题是出在第一代IEEE802.11ac的标准（SU-MIMO）上，那么第二代标准802.11ac Triple E（又被称为802.11ac 2.0）应运而生。引入其中的MU-MIMO新功能，便是为了让路由器能够跟多台设备通信，其全称“Multi-User MultipleInput Multiple-Output”看似很长很唬人，但其实意思也很简单—“多用户多入多出技术”。虽然是IEEE802.11ac的标准的第二代，但实际上该技术的进步甚至比802.11b/g到802.11n，再到802.11ac三代加起来还要大，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。
在讲清楚MU-MIMO技术以前，我们先谈谈高通，正是这家通讯领域的巨头主导了这个划时代的技术，如同当年将有线网络分享由HUB集线器升级到SWITCH交换机一样。早在2007年，高通便开始了MU-MIMO技术，直至2014年商用，历时7年。2015年6月2日美国高通公司全资子公司创锐讯在台北公布了最新的Wi-Fi解决方案，也是他们的第二代的MU-MIMO的方案，MU-MIMO此时推出，可谓英雄恰适其时—据统计机构预测，至2020年，一个美国家庭平均拥有20台联网设备以上，而中国家族的这一数字也会超过5台，考虑到中国人口众多、发展不平衡，届时城市家庭中的联网设备应该远超这个数字。
直击MU-MIMO本源
既然MU-MIMO是让我们的路由器能够实现同时服务多个终端，那么从实际应用来看，它能够为多少终端服务呢？从理论上来讲，一般我们的路由器均有3～4根（甚至）更多的天线，而每台智能终端只有1～2根天线，所以硬件上是具备多路同时传输条件的。
正是基于路由器的硬件水平，高通的MU-MIMO技术支持最多三个设备四条数据流同时通讯。目前99%的手机都只有一根Wi-Fi天线，而平板、电视等设备已经有不少已经有两根Wi-Fi天线了。假设家里有三台手机和两台平板，这种四根天线（4x4）的路由器可以同时和两台平板，或者两台手机加一台平板，或者三台手机同时通讯。而且目前最大支持到62组终端—也就是186个无线设备连接路由器，而MU-MIMO则会将这些设备分组，相当于只有62组设备排队，理论上相当于效率提升了3倍。
实际上，MU-MIMO路由器的无线信号并非360°全向发射，你可以理解为它是以三道射线向外发射信号的—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，连接三台不同的设备。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，MU-MIMO在实际使用中的传统速率提升也能达到2.5～3倍。
下面，开始玩吧
之所以要说上述这么多与技术相关的话题，是因为今天我们要玩的的确是技术活。首先需要说明的是，并非所有设备都支持MU-MIMO，至少前一代IEEE802.11ac标准的路由器就不行。MUMIMO的路由器均装备高通的QCA998x和QCA999x芯片；手机方面，装备高通骁龙801、810、808和805芯片的均具备MU-MIMO功能。目前企业级AP ARUBA、LINKSYS、NEC、D-LINK、BUFFALO的等品牌均已推出MU-MIMO路由器；而包括小米、中兴、三星等品牌的部分手机也拥有该功能。
本次测试的平台，便由一台Linksys EA8500路由器和三台小米Note顶配版构成，此外还有一台作为控制台的笔记本电脑。如此简单的配置，与现实环境中的使用状态相仿。只需要进行简单设置：进行路由器固件升级、将5GHz频道下的信道与带宽设置为149与80MHz，将三台小米Note与路由器相联，每台手机的最大连接速度可达433Mbps。在流量测试上，我们选择了较为客观准确的第三方软件Iperf 2.0来监测路由器/AP和手机端的传输流量，经测得，三台设备的数据传输速率分别达到289Mbps、295Mbps、292Mbps。这样的成绩并非MU-MIMO的最佳表现，经我们分析，其与实验室数据的些许差距在于控制台笔记本电脑并非Linux系统，其次为测试环境的其他无线信号影响。在更换了一台不具备MU-MIMO的手机再进行测试，其速度仅能达到50Mbps左右，两者差距之大，让参加测试的所有人大为吃惊。
这样的速度能做什么呢？我们通过路由器上的USB 3.0接口连接U盘，并在向访问终端共享资源。我们先后播放了经典的4K测试片《故宫晶华烤鸭》和NASAV发布的30分钟太阳表面4K测试片《Thermonuclear Art-The Sun In Ultra-HD》，不出意料，三台手机同时播放4K影片毫无卡顿，这也仅能在“以一当三”的MU-MIMO路由器上可以实现。
拖你后腿的Wi-Fi
我们的确不是在危言耸听，请你细细回想一下近两年来自己身边增加了多少智能手机、平板电脑，以及那些层出不穷的智能家居产品。当然，如果身处Offic、购物城、咖啡店里使用Wi-Fi上网，那么恭喜，你获得的带宽将如同上下班高峰的北京地铁，挤得让你绝望。
请不要再提你使用的是IEEE802.11ac的路由器，由于我们当前购买的大都是这个标准的早期产品，它的推出是为了尽快抢占市场，虽然无线带宽达到了1Gbps的速率，但信号发送方式依然沿用了老旧802.11n的模式—即当AP发送信号时，一次只能向一个客户端沟通来做传输，尽管一对一服务让你在餐厅、会所中感到无比尊荣，但对于速度极快的无线信号而言是极大的资源浪费，其中一个手机占用AP时，其他人的设备都是在等待状态。
可不要小看Wi-Fi的这个短板，要知道即使在家中，带有网络功能的智能家电也会越来越多，当你的微波炉、冰箱、乃至窗帘、电灯都需要联网控制时，将对正在游戏、观影中的智能手机、平板电脑造成极大的延迟。
MU-MIMO的前世今生
想必大家都明白了，问题是出在第一代IEEE802.11ac的标准（SU-MIMO）上，那么第二代标准802.11ac Triple E（又被称为802.11ac 2.0）应运而生。引入其中的MU-MIMO新功能，便是为了让路由器能够跟多台设备通信，其全称“Multi-User MultipleInput Multiple-Output”看似很长很唬人，但其实意思也很简单—“多用户多入多出技术”。虽然是IEEE802.11ac的标准的第二代，但实际上该技术的进步甚至比802.11b/g到802.11n，再到802.11ac三代加起来还要大，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。
在讲清楚MU-MIMO技术以前，我们先谈谈高通，正是这家通讯领域的巨头主导了这个划时代的技术，如同当年将有线网络分享由HUB集线器升级到SWITCH交换机一样。早在2007年，高通便开始了MU-MIMO技术，直至2014年商用，历时7年。2015年6月2日美国高通公司全资子公司创锐讯在台北公布了最新的Wi-Fi解决方案，也是他们的第二代的MU-MIMO的方案，MU-MIMO此时推出，可谓英雄恰适其时—据统计机构预测，至2020年，一个美国家庭平均拥有20台联网设备以上，而中国家族的这一数字也会超过5台，考虑到中国人口众多、发展不平衡，届时城市家庭中的联网设备应该远超这个数字。
直击MU-MIMO本源
既然MU-MIMO是让我们的路由器能够实现同时服务多个终端，那么从实际应用来看，它能够为多少终端服务呢？从理论上来讲，一般我们的路由器均有3～4根（甚至）更多的天线，而每台智能终端只有1～2根天线，所以硬件上是具备多路同时传输条件的。
正是基于路由器的硬件水平，高通的MU-MIMO技术支持最多三个设备四条数据流同时通讯。目前99%的手机都只有一根Wi-Fi天线，而平板、电视等设备已经有不少已经有两根Wi-Fi天线了。假设家里有三台手机和两台平板，这种四根天线（4x4）的路由器可以同时和两台平板，或者两台手机加一台平板，或者三台手机同时通讯。而且目前最大支持到62组终端—也就是186个无线设备连接路由器，而MU-MIMO则会将这些设备分组，相当于只有62组设备排队，理论上相当于效率提升了3倍。
实际上，MU-MIMO路由器的无线信号并非360°全向发射，你可以理解为它是以三道射线向外发射信号的—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，连接三台不同的设备。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，MU-MIMO在实际使用中的传统速率提升也能达到2.5～3倍。
下面，开始玩吧
之所以要说上述这么多与技术相关的话题，是因为今天我们要玩的的确是技术活。首先需要说明的是，并非所有设备都支持MU-MIMO，至少前一代IEEE802.11ac标准的路由器就不行。MUMIMO的路由器均装备高通的QCA998x和QCA999x芯片；手机方面，装备高通骁龙801、810、808和805芯片的均具备MU-MIMO功能。目前企业级AP ARUBA、LINKSYS、NEC、D-LINK、BUFFALO的等品牌均已推出MU-MIMO路由器；而包括小米、中兴、三星等品牌的部分手机也拥有该功能。
本次测试的平台，便由一台Linksys EA8500路由器和三台小米Note顶配版构成，此外还有一台作为控制台的笔记本电脑。如此简单的配置，与现实环境中的使用状态相仿。只需要进行简单设置：进行路由器固件升级、将5GHz频道下的信道与带宽设置为149与80MHz，将三台小米Note与路由器相联，每台手机的最大连接速度可达433Mbps。在流量测试上，我们选择了较为客观准确的第三方软件Iperf 2.0来监测路由器/AP和手机端的传输流量，经测得，三台设备的数据传输速率分别达到289Mbps、295Mbps、292Mbps。这样的成绩并非MU-MIMO的最佳表现，经我们分析，其与实验室数据的些许差距在于控制台笔记本电脑并非Linux系统，其次为测试环境的其他无线信号影响。在更换了一台不具备MU-MIMO的手机再进行测试，其速度仅能达到50Mbps左右，两者差距之大，让参加测试的所有人大为吃惊。
这样的速度能做什么呢？我们通过路由器上的USB 3.0接口连接U盘，并在向访问终端共享资源。我们先后播放了经典的4K测试片《故宫晶华烤鸭》和NASAV发布的30分钟太阳表面4K测试片《Thermonuclear Art-The Sun In Ultra-HD》，不出意料，三台手机同时播放4K影片毫无卡顿，这也仅能在“以一当三”的MU-MIMO路由器上可以实现。