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2018/11/13

布局下一代極速Wi-Fi網路 Ruckus專利天線技術發威

無線設備搶鮮802.11 ax 解決高密度連網環境干擾

洪羿漣
今年(2018年)7月IEEE批准通過802.11 ax(又稱為Wi-Fi 6)無線網路標準協定草案,預計將在2019年正式頒布,對此ARRIS旗下的Ruckus Networks積極跟進布局,日前宣布推出Ruckus R730無線基地台(AP),即是採用最新標準技術,改善高密度的辦公室無線網路連線環境用戶體驗。
同時納入Wi-Fi聯盟日前公布最新的WPA3安全性標準,強化驗證與加密機制。

Ruckus Networks技術經理陳大為引述日前剛發布的亞太區Wi-Fi研究報告數據,台灣有85%的企業主管日常收發郵件、視訊會議等工作皆仰賴無線網路傳輸,穩定順暢的連網品質已成為提高生產力的要項。

新世代的802.11 ax標準,除了提升頻寬以外,更強調的是高密度環境下的抗干擾能力,以達到高效率傳輸的目標,這也正是Ruckus專利的BeamFlex天線技術所擅長之處,愈是惡劣環境、用戶連線數量愈多,愈能夠展現產品設計優勢。

無線傳輸頻寬加大上行交換器亦須跟進

隨著行動辦公應用深入到各行業,無線網路服務的需求逐年提升,部分企業環境甚至已不再設置有線網路連接埠。陳大為指出,目前辦公室主流的交換器設備連接埠頻寬為1Gb、2.5Gb、5Gb、10Gb,主要是提供無線網路的上行(Uplink)傳輸。例如目前無線網路主流的802.11 ac Wave 2標準,2×2空間串流的基地台大約產生超過每秒1Gb頻寬上行連線到後端,3×3的總頻寬則約為1.7Gb,若交換器連接埠頻寬仍停留在1Gb,勢必將導致傳輸瓶頸。

事實上Ruckus去年推出支援802.11 ac Wave 2的R720機種,屬於4×4的設計,已可提供2.5Gb頻寬,後端搭配的交換器設備就必須採用支援2.5Gb連接埠的機種。問題是桌機、筆電內建的乙太網卡,最高僅為1Gb,無線網路傳輸速度反而更高,傳輸能力大幅超越有線,可說是辦公室環境轉型的驅動力。

明年將正式成為新一代無線網路標準的802.11 ax,現階段硬體規範可支援吞吐量大約為6Gb,因此在交換器的設計方面,上行連接埠至少須採用5Gb,讓傳輸效益藉此發揮,以免成為應用傳輸的瓶頸。

以實際應用來看,例如在「前瞻基礎建設計畫」下,中小學的骨幹網路正在升級到10Gb,智慧學習教室則必須佈建無線基地台,以供教學使用。陳大為舉例,在多達120台電腦的教室部署無線網路服務提供考試使用,必須確保Full HD影片播放時不得出現載入延遲等狀況,以確保公平性。「當時Ruckus是以R710機種加入實際測試,專利的BeamFlex天線技術展現出高效能力,排除環境的干擾,才得以讓多個連線同時存取播放相同影音。近期發布的R730支援最新的802.11 ax標準,更可展現Ruckus的技術優勢,保障高效率傳輸品質。」

承載多裝置同時連線適用高密度環境

▲Ruckus Networks技術經理陳大為認為,行動裝置數量的增長已大幅超越桌機,加快無線網路發展速度。對於面臨新舊設備汰換的企業而言,正可直接部署最新規格的無線基地台,以滿足大量終端裝置連網需求。
儘管802.11 ax標準尚未完全拍板定案,由於可同時支援運行2.4GHz與5GHz頻段,且向下相容802.11 a/b/g/n/ac的傳輸環境,因此陳大為認為,對於採用R730的客戶影響程度並不大,況且現階段支援802.11 ax的終端裝置數量不多,取代性尚不明顯,對於正面臨新舊設備汰換的企業而言,可考慮直接部署最新規格的無線基地台。

「許多人擔心過早建置未來規格底定後會影響可用性,以無線網路規格演進的經驗來看,並未出現大幅度的影響,即使不具備最終802.11 ax的完整功能,畢竟版本不同功能性也有些許差異,屆時經過更新亦可跟進。就廠商的角度來看,勢必得基於預先提出的規範版本先行設計推出產品,若等到標準化確認,屆時恐將喪失先機。」

R730支援2.4GHz頻段的4×4天線,提供1148Mbps傳輸速率,同時也包含5GHz頻段的8×8天線,提供4800Mbps傳輸速率,陳大為強調「可說已達目前頻寬的極限。」在通道全部佔滿的情況下,勢必得運用調變技術優化,例如正交頻分多工存取(OFDMA)等技術,處理鄰近區域(Cell)重疊的訊號干擾問題。

針對電量的設計,則是透過乙太網路供電(PoE),除了支援802.3 at標準,亦納入即將列入標準的高功率規範802.3 bt,R730可達到90瓦,亦是較獨到之處。此外,R730可支援同時間超過千個裝置接取,相當適用於高密度的連網環境,包含物聯網應用。R730已內建藍牙低功耗(BLE)、Zigbee通訊協定,其中BLE並非僅提供Beacon應用於定位,更可上傳資料到後端平台,適用於無線遙測採集資訊,例如馬達運轉狀態、機台溫度等數據,整合到後端大數據平台運行分析,來提高診斷問題的效率。

運用調變技術改善傳輸穩定度

在802.11 ax規範的調變技術,例如OFDMA,實際上並非新技術,原本是應用於LTE環境,如今也被802.11 ax納入支援,以改善網路接取效率。「這些射頻(RF)技術原本運用於電信領域,基本原理大致相同,不論是無線網路、同軸電纜(透過纜線)、DWDM(透過光纖),技術概念均為互通,只是傳輸媒介不同。」陳大為說。

802.11 ac Wave 2規範中即已具備的MU-MIMO(多使用者多重輸入與輸出),亦沿用到最新規範中。他進一步說明,802.11 ac Wave 2基地台設計4根天線,代表4個空間流,理論上單一空間流可以傳送433Mb,4個總數約為1.7Gb,問題是終端裝置通常最多2根天線,讓多裝置得以共用才可發揮效益。如今802.11 ax規範中亦將其納入,差異在於不僅只有支援下行,上行同樣支援,皆可藉此提升傳輸效率。

用於改善終端裝置連線效益的設計,還包含降低耗電量與BSS Coloring(Basic Service Set Coloring)。常見的狀況是行動裝置經常發送試探要求(Probe Request),因此耗費電力,在802.11 ax規範中具備微休眠(Microsleep)機制,讓終端裝置依照順序接取,以減少不必要的試探要求造成電力消耗。

至於BSS Coloring主要是讓空間重複使用,以提升高密度部署環境的服務接取效率。由於無線網路運用的是載波偵聽多路存取(CSMA)協定,每次傳送封包前會先收聽相同的Channel與SSID訊號,以免發生干擾,發展到802.11 ax之後,可能會在不同區域配置不同頻道,假設使用者位於重疊區域,兩邊的訊號皆可接收,傳送資料時就必須等待雙方空閒時才得以執行,因此在規範中,裝置會在表頭(Header)中增添BSS Color欄位,若無線基地台發現欄位設定組別不同,則無須等候而直接執行傳送,來改善資源利用率。

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