夢(mèng)想成真：IEEE 802.11ad無線標(biāo)準(zhǔn)使得WLAN比千兆以太網(wǎng)電纜和光纖更快，我們?cè)囉昧诉@種高速的WLAN，下面CHIP將與大家分享測試發(fā)現(xiàn)的問題。

人們?cè)絹碓狡惹械匦枰粋€(gè)快速的無線網(wǎng)絡(luò)：4K視頻逐漸普及，光纖也已經(jīng)成為了絕大部分互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)提供商標(biāo)準(zhǔn)的接入方式。與此同時(shí)，越來越多的平板電腦、智能手機(jī)和緊湊型的筆記本電腦開始配備快速的SSD，當(dāng)前的“n”和“ac”WLAN標(biāo)準(zhǔn)難以滿足這些設(shè)備所需的實(shí)時(shí)流量，而且當(dāng)前各種WLAN已經(jīng)占用了所有可用的2.4GHz和5GHz頻段的資源，絕大部分路由器實(shí)際上只有在理論上能夠達(dá)到廠商標(biāo)稱的最高速度。

要實(shí)現(xiàn)超過Gb/s級(jí)的無線傳輸速度，我們只能寄希望于工作在60GHz頻段的IEEE 802.11ad WLAN標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)極高的速度，但是只能工作在有限范圍。我們對(duì)第一個(gè)IEEE 802.11ad路由器進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)其速度非常有潛力，但是也發(fā)現(xiàn)了一些問題。

為什么ad WLAN這么快？

簡單來說，是60GHz頻段大量可用的帶寬為ad WLAN的高速傳輸提供了條件。ac WLAN（5GHz）的信道寬度為80MHz～160MHz，而ad WLAN的信道寬度高達(dá)2 160MHz，而且該頻道可以使用的子信道更多，理論上，其最高速度可以達(dá)到7Gb/s。除此之外，由于工作頻率高，ad WLAN每秒可以傳輸更多的數(shù)據(jù)包，因而，ad WLAN的數(shù)據(jù)傳輸延遲（等待時(shí)間）也更低。這意味著該技術(shù)非常適合用于傳輸高分辨率的交互式屏幕數(shù)據(jù)，例如它可以用于將游戲和電影以無線方式傳輸?shù)奖O(jiān)視器或虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴裝置上。

此前的無線電技術(shù)從未使用過60GHz頻段，因?yàn)榭諝庵械难鯕鈬?yán)重地抑制了該波長的信號(hào)，這也導(dǎo)致了ad WLAN的使用范圍限制僅有10m，不過，這樣也避免了與其他家庭的ad WLAN路由器信號(hào)相互干擾。目前，IEEE 802.11ad通常只是用作當(dāng)前WLAN標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充，當(dāng)ad連接中斷時(shí)，連接將可以無縫切換到5GHz或2.4GHz頻段。因此，當(dāng)距離增加時(shí)，連接并不會(huì)中斷，只是變得較慢。最后，IEEE 802.11ad極短的信號(hào)波長只需要細(xì)小的天線，可以輕松地安裝在各種緊湊的裝置中。而數(shù)量較多的天線則可以更好地形成波束，并可以更好地定位遠(yuǎn)程接收站，可以有效地提高信號(hào)質(zhì)量和效率。

WiGig是IEEE 80 2.11ad標(biāo)準(zhǔn)的前身，在2009年年底制定。然而，除了被用于同時(shí)配備無線接收站的筆記本電腦外，這種技術(shù)并沒有大規(guī)模使用。第一個(gè)ad WLAN路由器（TP-Link Talon AD7200）最近才推到市場，但是目前還沒有終端設(shè)備。

據(jù)稱，Talon的速度是4 600Mb/s，同時(shí)在5GHz ac WLAN中也能夠達(dá)到1 733Mb/s的速度以及在2.4GHz nWLAN中達(dá)到800Mb/s

的速度，所有這些加起來總共將近7 200Mb/s。Talon有8個(gè)外部天線棒，總共包含32個(gè)用于60GHz頻段的天線，這樣的設(shè)計(jì)相當(dāng)奢侈，但是在多用戶MIMO模式下可以確保以最佳的信號(hào)為多個(gè)WLAN客戶端發(fā)送信號(hào)。TP-Link為這款高端路由器配備了1.4GHz的雙核CPU，這可以有效加快Web接口和數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。為了了解該技術(shù)到底有多快，在缺乏終端設(shè)備的情況下，我們?cè)趦蓚€(gè)AD7200設(shè)備之間架設(shè)了WLAN網(wǎng)橋進(jìn)行測試。

搭建ad路由器測試環(huán)境

將兩個(gè)TP-Link Talon AD7200架設(shè)成WLAN網(wǎng)橋進(jìn)行測試并不是一件容易的事情，事實(shí)上，我們很難建立兩個(gè)路由器之間的連接。在我們的兩個(gè)測試設(shè)備中，只有一個(gè)固件版本比較老的1.0.0的路由器可以作為客戶端連接到另一個(gè)60GHz WLAN路由器（主機(jī)）。而另一個(gè)固件版本較新的1.0.10設(shè)備（兩個(gè)路由器都沒有可用更新）則不能工作于這種模式，所以它只能夠用作主機(jī)。作為主機(jī)的路由器60GHz的WLAN必須處于激活狀態(tài)，并且客戶端必須知道它的SSID（WLAN名稱）和MAC地址，這些信息顯示在“Advanced|Status|Wireless|60GHz”。

在作為客戶端的路由器（固件版本1.0.0）上，我們?cè)诔跏及惭b向?qū)е羞x擇了“Dynamic IP”作為互聯(lián)網(wǎng)訪問選項(xiàng)。在測試中，我們可以通過“Advanced|Network|LAN”看到設(shè)備的IP地址（192.168.0.2）與主機(jī)IP地址（192.168.0.1）在相同的子網(wǎng)中。

60GHz WLAN網(wǎng)橋的選項(xiàng)實(shí)際上是隱藏的：我們需要通過“Advanced|System Tools|System Parameters|60GHz WDS|Enable WDS Bridging”建立連接，而且由于掃描可用60GHz網(wǎng)絡(luò)的“Survey”功能不工作，所以我們不得不手動(dòng)輸入SSID、MAC和WPA密鑰，并且不得不在“Advanced|Network|DHCP Server”下停用DHCP服務(wù)器。

現(xiàn)在60GHz WLAN網(wǎng)橋已經(jīng)完成，連接到客戶端路由器的電腦直接從主機(jī)路由器上接收分配的IP地址，數(shù)據(jù)將通過兩個(gè)60GHz WLAN路由器進(jìn)行傳輸，我們將通過連接到主機(jī)路由器的臺(tái)式電腦和連接到客戶端路由器的筆記本電腦檢測數(shù)據(jù)傳輸速度。

以太網(wǎng)線降低WLAN速度

TP-Link路由器LAN端口只支持千兆以太網(wǎng)連接，這在以往是足夠快的，但是在我們搭建的ad WLAN測試環(huán)境中卻成了制約ad WLAN速度的瓶頸，因?yàn)闇y試電腦只能以千兆以太網(wǎng)線連接到路由器，這導(dǎo)致兩個(gè)路由器可以實(shí)現(xiàn)的最大速度不可能超過1Gb/s，這個(gè)限制基本上影響所有WLAN數(shù)據(jù)的測量。所有的測量值都表明ad WLAN比LAN電纜更快：當(dāng)路由器彼此相鄰時(shí)，測量到的數(shù)值達(dá)到閾值（1Gb/s），并且在幾米的距離內(nèi)這種情況基本不變。只有在距離更遠(yuǎn)或者出現(xiàn)障礙物時(shí)，速度才會(huì)受到影響。不過，LAN速度的影響對(duì)于家庭用戶來說應(yīng)該不是什么問題，因?yàn)楫?dāng)ad WLAN終端設(shè)備可以使用時(shí)，即可解決需要短距離超高速度的連接需求，而家庭中臺(tái)式電腦與網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器仍然可以使用千兆以太網(wǎng)連接，畢竟即使是速度最快的光纖接入的互聯(lián)網(wǎng)線路，速度也不可能達(dá)到1Gb/s。

ad WLAN的基礎(chǔ)設(shè)施

如果想充分利用ad WLAN的速度，那么我們必須替換一些網(wǎng)絡(luò)硬件。如果每一個(gè)設(shè)備連接速度都能夠超過千兆，那么ad WLAN的速度才不會(huì)受到制約。目前，這有兩種方案能夠?qū)崿F(xiàn)，這兩種技術(shù)方法首要的條件是使用Netgear Nighthawk X10 R9000路由器。該路由器具備SFP+端口，可以與其他具備SFP+端口的設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)高達(dá)10Gb/s的傳輸速率。支持SFP+的設(shè)備大部分是專業(yè)的NAS設(shè)備（例如Qnap Turbo Station TS-531X-2G），另外，也有專門供臺(tái)式電腦使用的SFP+適配卡（例如Synology E10G15-F1）。另外，R9000還支持“鏈路聚合”功能，能夠通過兩個(gè)普通的千兆以太網(wǎng)端口聚合形成2Gb/s的線路，這可以用于連接其他支持“鏈路聚合”功能的NAS和臺(tái)式電腦，并且必須同時(shí)在路由器和終端設(shè)備上設(shè)置鏈接。雖然“鏈路聚合”的速度遠(yuǎn)不如SFP+那么快，但是能夠兼容的硬件設(shè)備更多，而且只需要使用普通的以太網(wǎng)線即可，不需要購買昂貴的SFP+電纜。

令人驚訝的測試結(jié)果

我們選擇了3種測量方法，以測試IEEE 802.11ad的理論和實(shí)際使用的效果。第一種采用iPerf綜合基準(zhǔn)測試方式，它僅以Mb/s為單位來測量網(wǎng)絡(luò)的帶寬。此外，我們使用FTP傳輸6個(gè)文件，總大小為7.7GB，其中有3個(gè)文件同時(shí)傳輸。最后，我們使用互聯(lián)網(wǎng)速度測試來確定互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的ping時(shí)間（單位：ms），這對(duì)于在線游戲、視頻聊天和語音通話來說很重要。而所有的測試，我們都通過3個(gè)不同的距離來測量數(shù)據(jù)。

我們的FTP測得的數(shù)值最初比iPerf值慢得多：速度只能達(dá)到60MB/s，這是因?yàn)槲覀兊囊粋€(gè)測試電腦的驅(qū)動(dòng)器寫入性能緩慢所導(dǎo)致的，當(dāng)我們開始使用更快的SSD時(shí)，我們能夠達(dá)到千兆以太網(wǎng)連接的最高速度。這揭示了一個(gè)真相：除了一個(gè)快速的網(wǎng)絡(luò)，快速的數(shù)據(jù)傳輸還需高性能的驅(qū)動(dòng)器。

性能長期保持在較高水平

在剛開始測試的時(shí)候，兩個(gè)TP-Link路由器之間距離只有幾厘米。在這一位置路由器可以輕松達(dá)到Gb/s的閾值，但它也頻繁出現(xiàn)速度下降的異常值。而相對(duì)來說距離2m的檢測結(jié)果連接更穩(wěn)定，性能的平均值提高了5個(gè)百分點(diǎn)。

ad路由器輕松達(dá)到通過千兆以太網(wǎng)連接可以實(shí)現(xiàn)的最快速度和距離2m速度更穩(wěn)定的情況并不令人驚訝，然而我們沒有想到的是，在距離8m的位置，ad WLAN 的速度和ping時(shí)間仍然保持在相同的水平。受到這一結(jié)果的鼓勵(lì)，我們將兩個(gè)路由器的距離拉開到12m，兩者彼此仍然保持在視線范圍之內(nèi)，但是60GHz頻段在這個(gè)位置完全沉默。

在10m的距離可以建立連接，但是傳輸速率有嚴(yán)重的波動(dòng)。特別是在房間中有物體移動(dòng)的情況下，例如當(dāng)同事經(jīng)過路由器之間時(shí)，速度將下降，甚至下降到零的水平。另一方面，紙板和紙張類型的障礙對(duì)該系統(tǒng)沒有影響，仍然保持著沒有干擾的情況下測量到的平均值。

在超過10m的距離范圍內(nèi)iPerf測量的結(jié)果僅僅是8m時(shí)結(jié)果的50%，另一方面，由于10m的距離下連接不穩(wěn)定，所以FTP傳輸文件受到嚴(yán)重的影響：傳輸?shù)乃俣戎挥?m距離時(shí)的5%，導(dǎo)致文件的傳輸花費(fèi)了將近23min的時(shí)間。我們認(rèn)為，這是由于從8m過渡到10m的期間，F(xiàn)TP連接崩潰，錯(cuò)誤率急劇上升。因此，在文件的傳輸過程中，許多數(shù)據(jù)包可能需要傳輸多次。事實(shí)上，我們并沒有預(yù)期IEEE 802.11ad的范圍限制（因?yàn)榭諝庵械难鯕庾璧K了信號(hào)）如此明顯。

互聯(lián)網(wǎng)ping測試在兩個(gè)路由器距離8m的情況下，并不比使用電纜直接連接主路由器差，這加強(qiáng)了將ad WLAN應(yīng)用于在線游戲和交互式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的希望。

接下來，我們?cè)谑褂?GHz連接（ac-WLAN）的TP-Link路由器之間進(jìn)行了相同的測試。在進(jìn)行iPerf帶寬測試時(shí)，并沒有發(fā)現(xiàn)驚喜：5GHz網(wǎng)絡(luò)達(dá)到的速度略低于ad達(dá)到的值，甚至可以在12m的距離時(shí)也沒有任何損失（它可能可以在更遠(yuǎn)的距離工作，但是在我們的房間無法進(jìn)行更遠(yuǎn)距離的測試）。

在進(jìn)行基于ac WLAN的FTP傳輸測試時(shí)發(fā)生了一些奇怪的事情：雖然測試過程與ad WLAN的測試完全相同，但是在3個(gè)文件同時(shí)傳輸?shù)臏y試中，速度非常緩慢，只有32.2MB/s。當(dāng)我們使用單個(gè)文件進(jìn)行傳輸測試時(shí)，我們意識(shí)到每個(gè)文件的前幾百兆數(shù)據(jù)都是以約30MB/s的速度傳輸，之后速度才逐漸攀升到90MB/s，而5GHz網(wǎng)橋的平均速率大約只能達(dá)到34.1MB/s。相比之下，ad WLAN明顯能夠更好地管理好并行的文件傳輸。此外，在連接狀況良好的情況下，新標(biāo)準(zhǔn)能夠更快地上調(diào)傳輸速度。

ad WLAN的未來

非常不幸，由于缺乏終端設(shè)備，所以TP-Link Talon AD7200無法充分發(fā)揮IEEE 802.11ad的速度。然而，很多情況下，路由器還是有用的，除了上面所提到的并行傳輸?shù)男阅苤猓谖覀兪褂霉P記本電腦或者平板電腦等移動(dòng)設(shè)備存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器（千兆以太網(wǎng)連接）的文件時(shí)，速度仍然比當(dāng)前的WLAN要快很多。更令人興奮的是Netgear R9000，通過新的連接技術(shù)完全可以擺脫千兆以太網(wǎng)電纜的阻礙?？梢灶A(yù)期，ad WLAN將能夠有效地促進(jìn)高速WLAN設(shè)施的發(fā)展。目前，宏碁已經(jīng)宣布，將于2017年發(fā)布第一個(gè)ad WLAN筆記本電腦。

除此之外，新的WLAN標(biāo)準(zhǔn)的殺手級(jí)應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)：由于ad WLAN的天線非常微小，所以它將可以用于人體工程學(xué)設(shè)備和無線的虛擬現(xiàn)實(shí)裝置。除此之外，ad WLAN連接極高的速度可以用于替代HDMI等需要高帶寬的電纜。而在這一切發(fā)生之前，IEEE 802.11ad仍將是一項(xiàng)極具吸引力的技術(shù)，是第一個(gè)速度能夠超越千兆以太網(wǎng)電纜的無線標(biāo)準(zhǔn)。