現(xiàn)如今的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)非常繁忙，除了個(gè)人電腦和筆記本電腦之外，還有平板電腦、智能手機(jī)甚至電視、游戲機(jī)都需要使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。在德國(guó)，一個(gè)普通家庭大約平均有5.3個(gè)需要通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，而且這一數(shù)字正處于一個(gè)快速上升的趨勢(shì)。然而，實(shí)際上路由器同一時(shí)刻只能夠?yàn)樗羞B接的設(shè)備中的一個(gè)提供服務(wù)，也就是說(shuō)當(dāng)3個(gè)設(shè)備同時(shí)連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，每一個(gè)客戶端連接的過(guò)程中只有三分之一的時(shí)間在傳輸數(shù)據(jù)，其余三分之二的時(shí)間都是處于等待狀態(tài)。因而，在通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳或下載文件時(shí)，大部分人都有速度緩慢的感覺(jué)。最新的IEEE 802.11ac無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)雖然可以提供高達(dá)千兆的帶寬，但在多用戶環(huán)境下的速度還是會(huì)下降，只有等待第二波IEEE 802.11ac（IEEE 802.11ac Wave 2，又稱(chēng)為IEEE 802.11ac 2.0）推行，才有望提升無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在多用戶環(huán)境下的性能。

要更好地理解這項(xiàng)技術(shù)，首先我們來(lái)簡(jiǎn)單回顧一下相關(guān)內(nèi)容：所有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)都想方設(shè)法地通過(guò)各種措施提升無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性能，此前的IEEE802.11n采取了一種非常有效的措施，通過(guò)一種名為MIMO（全稱(chēng)Multiple Input Multiple Output，中文名稱(chēng)為多輸入多輸出）的技術(shù)，使用多個(gè)無(wú)線電天線并行發(fā)送的數(shù)據(jù)流，例如，一個(gè)視頻文件被經(jīng)由無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)送，如果使用的MIMO路由器具有3個(gè)天線，那么在理想的情況下3個(gè)天線將各發(fā)送文件的三分之一。3個(gè)天線并行發(fā)送數(shù)據(jù)流，天線的空間位置將成為一種指紋，接收端可以通過(guò)指紋區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)流從何而來(lái)。客戶端的工作原理就像是一個(gè)多線程下載軟件，從服務(wù)器上分別接收文件的一部分?？蛻舳吮仨毲宄?shù)據(jù)是從何而來(lái)，并確保正確地接收數(shù)據(jù)和將各部分還原成為一個(gè)文件。

增加每個(gè)天線的工作量

在IEEE 802.11n的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)數(shù)據(jù)流（空間流）在包括控制數(shù)據(jù)的情況下的速度是150Mb/s，因而，具有4個(gè)天線的設(shè)備可以達(dá)到600Mb/s。而理論上，目前最新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11ac可以達(dá)到6900Mb/s。除了使用更高的頻道帶寬和改進(jìn)的調(diào)制技術(shù)，新的MIMO技術(shù)是實(shí)現(xiàn)更高速度的關(guān)鍵：IEEE 802.11ac標(biāo)準(zhǔn)允許多達(dá)8個(gè)的MIMO流。

然而，單純?cè)黾犹炀€數(shù)量并不能保證數(shù)據(jù)傳輸速度得到加成，相反，天線超過(guò)4個(gè)之后，管理和檢測(cè)無(wú)線電信號(hào)干擾的代價(jià)將大幅度增加。要讓增加的更多天線能夠體現(xiàn)其價(jià)值，需要新的MIMO技術(shù)。為清楚起見(jiàn)，下面我們將稱(chēng)原有的MIMO技術(shù)為單用戶MIMO（SU MIMO），正如上面所介紹的，它可以同時(shí)發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)流，但是僅能發(fā)向同一個(gè)地址。而多用戶MIMO（MU MIMO）技術(shù)可以解決這一問(wèn)題，采用這種技術(shù)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由器可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)到4個(gè)客戶端，在安裝8個(gè)天線的情況下，可以使用4個(gè)天線為筆記本電腦傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)為平板電腦和智能手機(jī)各提供2個(gè)天線傳輸數(shù)據(jù)。

傳播方向準(zhǔn)確的MIMO

在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基站可以同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)包到不同客戶端的情況下，基站需要更多客戶端的位置信息。為此，基站將先向四面八方發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)包，當(dāng)客戶端響應(yīng)這些測(cè)試數(shù)據(jù)包時(shí)，基站將存儲(chǔ)客戶端信號(hào)強(qiáng)度的信息。接下來(lái)多用戶MIMO最重要的輔助技術(shù)波束形成將發(fā)揮作用，雖然它也是IEEE 802.11n標(biāo)準(zhǔn)的一部分，但是在IEEE 802.11ac中它有一些新的改進(jìn)，波束形成技術(shù)將可以產(chǎn)生具有指向性的波束，定向?qū)o(wú)線信號(hào)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)客戶端。

基站將負(fù)責(zé)確定每一個(gè)天線發(fā)送無(wú)線電信號(hào)的最佳方式，多用戶模式下的挑戰(zhàn)在于，基站使用的客戶端信息必須完全正確，因?yàn)榭蛻舳宋恢玫淖兓瘜⒂绊憘鬏斅窂?，并影響無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸效率。因此，頻道將每10ms進(jìn)行一次檢測(cè)，而在單用戶MIMO的環(huán)境下，每100ms才需要進(jìn)行一次檢測(cè)。而且，多用戶MIMO基站可以同時(shí)為4個(gè)客戶端服務(wù)，每個(gè)客戶端可以同時(shí)接收多達(dá)4個(gè)并行數(shù)據(jù)流，也就是說(shuō)基站需要能夠同時(shí)管理16個(gè)數(shù)據(jù)流。因此，使用多用戶MIMO需要新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由器，因?yàn)榛拘枰鼜?qiáng)大的運(yùn)算能力，它們需要同時(shí)編碼各個(gè)客戶端的數(shù)據(jù)。更重要的是，客戶端也必須支持多用戶MIMO兼容，因?yàn)樗鼈冃枰?fù)責(zé)從多用戶的數(shù)據(jù)流中篩選出針對(duì)他們自己的數(shù)據(jù)包。

多用戶MIMO的最大問(wèn)題是客戶端之間的干擾問(wèn)題，雖然頻道分配是經(jīng)過(guò)檢測(cè)決定的，但是這仍然是不夠的。此外，數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級(jí)在需要的情況下將被保留，IEEE 802.11ac標(biāo)準(zhǔn)采用不同的隊(duì)列和不同的速度來(lái)處理不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)包，并且視頻數(shù)據(jù)包將獲得優(yōu)先處理。然而，上述技術(shù)仍然無(wú)法解決多用戶MIMO的一個(gè)問(wèn)題，那就是多用戶MIMO只是從基站到客戶端起作用，客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)包仍將占據(jù)整個(gè)通道。