要了解如何解决问题，必须首先了解问题存在的原因。Qualcomm创锐讯企业、运营商解决方案高级总监Irvind Ghai认为，目前市场上大多数Wi-Fi路由器和AP采用的是单用户MIMO(SU-MIMO)或者MIMO技术，这种技术采用的是低效时间槽协议，只能为多个客户端提供单一时刻专用全速率Wi-Fi无线连接。但随着联网设备数量的激增，一个显而易见的事实是：在有限的带宽里，客户端分得的带宽份额正越来越小。

 

为解决“僧多粥少”的困境，802.11n标准率先引入了MIMO技术，允许一次最多将4个MIMO流发送到单个终端，802.11ac标准更是将接收MIMO流的最大数目增加至8个，从而将网络吞吐量提高了一倍。可问题来了，由于每个空间流都需要专用的发射/接收链，如果没有创新技术出现，要想实现8X8 MIMO的全部性能，一个802.11ac 8X8 AP就需要8个独立的无线电链、天线和8X8的客户端配置，这是不切实际的。

 

除了不可能出现8X8的终端配置，MIMO间隙的存在也是大问题。通俗点说，就是AP通常有3-4个天线，而大部分客户终端只有1-2个天线。因此，它们不能支持全系列MIMO信道运行，也很少用到AP的全部容量。例如，一个802.11ac 3X3 AP理论上支持1.3 Gbps速率的峰值物理层(PHY)，但是，只有一个天线的智能手机或平板电脑仅支持433Mbps的峰值速率，其余867Mbps的容量就被闲置了。

 

那么，有没有这样一种Wi-Fi技术，允许多个客户端共享AP上的多个空间流，将系统的总容量提高至AP配置的最大上限呢？Qualcomm创锐讯提出的802.11ac MU-MIMO解决方案给了业界多一度的选择。“我们花了7年多的时间进行MU-MIMO研究和四年硬件原型机开发，终于在2014年获得了无线宽带联盟(WBA)颁发的年度最佳Wi-Fi技术创新大奖。”Irvind Ghai说，简单而言，当前的Wi-Fi方式：一次只能服务一个客户端，大家排队轮着来；MU-MIMO：数据同时传送到多组客户端，大家伙儿一起上。”

F1：SU-MIMO与MU-MIMO的区别

 

Qualcomm创锐讯近期邀请评测人员对Linksys、宏碁和小米等一些终端的MU-MIMO功能进行了抢鲜测试。结果显示，从单一用户切换到MU-MIMO，Wi-Fi整体性能可提升至2.24倍，显著区别体现在以下四个方面：

 

点对点Wi-Fi测试决定了最大吞吐量，但无法反映现实情况下的真实性能—因为在现实情况下，多个终端会争夺共享的带宽。

 

当多个终端(包括新型和传统终端)连接到一个家庭网络时，新的MU测试可以揭示其性能优势。

 

Wi-Fi终端的很大一部分是智能手机和笔记本电脑(多数为采用1x1 11ac的单一天线终端)，借助MU-MIMO技术，即使最简易的终端也能达到过去2x2配置才有的性能。

 

目前11ac标准仅规定了下行MU-MIMO(相对于上行MU-MIMO来说)，因此测试应主要关注下行数据流。

 

不过，有一点是需要注意的：虽然MU-MIMO确实能让传统终端运行加快，但要想真正充分发挥其作用，则需要在网络和终端上同时使用。但Irvind Ghai并未对此感到担心，因为目前MU-MIMO技术已经内置于骁龙801、805和810处理器中，已被LG G Flex2和小米Note顶配版等手机使用。此外，采用Qualcomm MU|EFX技术的第一批零售网络产品也正在陆续上市，包括Amped Wireless Athena大功率AC2600路由器、Linksys AC2600双频段智能Wi-Fi路由器、Buffalo WXR2533路由器、TP-LINK Archer C2600路由器、TRENDnet AC2600双频段无线路由器TEW-827DRU等。“退一步说，即便用户舍不得丢弃现有设备，但等待时间缩短了，这种体验也是美好的。”

 

Qualcomm创锐讯产品管理总监Jason Tao认为诸多因素合力推动了MU-MIMO的普遍预期和应用，包括：

 

1. 用户更多，每个用户的终端更多。预计到2020年，普通美国家庭连接设备的数量将从当前的9个增长至20多个。而随着万物互联，更多的物体将连接在一起：恒温器、门锁、安保摄像头、电灯……你能想到的东西都有可能实现联网。

 

2. 对数据的强劲需求，因为Wi-Fi 越来越多地被用于内容消费，通过机顶盒、电视、笔记本电脑，甚至是与云存储、Skype、视频会议和 NAS 同步的无线数据移动应用程序所传输的高清视频内容全都需要高带宽支持；

 

3. 对简单终端的需求：特别是当智能手机面临提高数据吞吐量，同时降低成本和内部空间的需求时，采用一个天线对于容纳元器件有限的内部空间而言，显得格外具有吸引力；

 

4. 蜂窝卸载：全球移动数据流量预计将在2013-2018年间增长11倍，它驱使世界各地的移动运营商尽可能将广域网(WAN)的流量卸载到Wi-Fi上；

 

5. 企业网络需求：大量接入企业网络的终端正急剧推动IT部门借助Wi-Fi转接或增强企业网络中以太网的需求。

 

MU-MIMO能够有效提高网络总容量2-3倍，这对闹市区、公寓楼、企业网络、热点或其他拥挤环境来说，具有很大优势。在一个有三个客户端的MU-MIMO系统中，所有三个STA可以用100%的时间同时接收来自AP的单个空间流。这意味着该设备只需要一个或两个天线，而不是三个，从而降低了成本和空间要求。相比之下，在SU-MIMO中要达到相同的吞吐量，每个STA需要三个天线用三分之一的时间来接收来自 AP 的数据。

 

但MU-MIMO只是一个标准的通信握手协议，只定义信令需要怎样交互，并不定义如何实现。而这，就成为厂商之间比拼实力的关键所在。Irvind Ghai说在MU-MIMO设计中虽然变量很多，但所有的设计选择和权衡都集中在两个顶层问题上：空间流的数量和并发用户的数量。因此，他们在SU/MU传输调度、分组、探测和速率控制等方面投入了大量的精力进行优化。

 

SU/MU传输调度：在一个由混合类型客户端(MU/SU，不同数量的天线)组成的网络中，因为各客户端功能不统一，AP需要根据客户端在网络中所处的位置调度MU和SU的传输，以最大限度提高网络的总容量。简单算法是基于轮转调度，而复杂的算法则要根据客户端的流量分布、服务质量(QoS)要求、以及客户端的时间公平性来调度传输。

 

分组：是指从诸多候选MU客户端中选择三个客户端，分组时还需要考虑到每个MU客户端的流量类型，以确保网络总吞吐量维持在高水平。

 

探测和速率控制：信道探测能够在AP和客户端之间进行正确的信道校准，以确保AP有精确的信道信息来有效引导传输，为MU-MIMO运行选择最佳的速率和最大化网络吞吐量。

 

Qualcomm创锐讯方面认为，当前支持三个并发用户的4X4系统MU-MIMO性能和稳定性是最好的，最有利于通过增强波束成形和调零技术提升网络容量和质量。一些情况下，第四个用户的加入反而会降低系统的可用容量及传输率。

 

 

每个客户更新的原因都不一样。最简单直接的理由就是企业对于网络容量的需求在增加，比如星巴克就把原来的AP从SU-MIMO升级为支持MU-MIMO技术，这也是成本最低的选择。此外，新的商业模式，例如LBS的出现，带动了具备MU-MIMO功能AP的需求，商家需要在此基础上提供新的服务。Irvind Ghai认为在中国市场，商业Wi-Fi也许会是更新AP的重要原因之一，据说有很多企业在和他们洽谈合作事宜，以便带动支付或其他周边的服务。

 

他在接受本刊采访时，还提出希望能够转告读者，Qualcomm创锐讯MU-MIMO解决方案在安全方面也是有绝对保障的。例如其Wi-Fi芯片支持FIPS Level 2标准、集成加密解密引擎、支持GCMP而不是CCMP模式、网络处理器(IPQ)平台中整合了EES引擎、联合企业级Wi-Fi客户共同研发安全解决方案等。