評測｜MU-MIMO是否真的可以擴展Wi-Fi系統容量？

MU-MIMO可使多個客戶端站從單個接入點(AP)接收獨特但同時的傳輸。

在這種技術之前，每個相關聯站都必須通過正常爭用流程等待，並受制於給定安裝中可能部署的、可用的和適用的供應商類/服務質量機制。

重要的是，大多數客戶端，特別是高度移動的客戶端(例如手機和平板電腦)通常僅限於一個或兩個MIMO流。因此，客戶端對吞吐量的要求通常遠遠低於給定AP單個發送周期內配置的吞吐量。鑒於第二波企業級802.11ac
AP通常部署三個或者四個MIMO流，這意味著可通過MU-MIMO帶來更多的網路帶寬和總體系統容量。

這裡的問題是可實現增加多少吞吐量和/或容量。大多數WiFi部署可對系統進行幾十次調整，每個調整都可能提高整體吞吐量和/或容量，跨越AP、客戶端、驅動程序和管理控制台，還必須考慮無線通信的變化莫測和不確定性。這讓我們很難評估在典型操作條件下任何增強技術的潛能，;例如MU-MIMO。這裡需要更專業的測試環境。

在這種測試中，目標是確定MU-MIMO可帶來的好處，並在RF隔離可重複的測試環境中量化這些好處。

無線測試和性能評估方面的最新進展讓我們可準確配置這樣一個平台，幫助我們快速、重複、高效地執行所需的測試以及評估解結果，從而為WiFi用戶和最終用戶對生產環境的MU-MIMO設定適當預期。

測試環境和流程

二十多年以來，Farpoint
Group一直致力於無線產品測試，幾乎所有這些測試都在露天空間中進行。由於RF傳播的性質為非確定性，我們會製造多路徑、建築物構造以及多種形式的信號衰減，我們一直嘗試通過各種程序措施來平均外部性因素。這些措施包括使用頻譜分析儀的監控測試、使用轉盤來消除至少在電池供電客戶端天線方向因素，平均多次相對較長(每次1.5-3分鐘)的測試，以及消除任何明顯異常結果。雖然我們認為這樣做可創建公平的測試環境，但我們無法保證在另一個物理環境或者甚至在另一個時間重複，無論採取什麼步驟，都存在一定程度的不確定性。

隨著隔離實驗室的出現以及高度可編程和儀錶化測試設備的不斷發展，上述無線測試的狀態已經顯著改進。隔離實驗室是半消音環境，RF傳播方面完全可與外界隔離，從而可創建最理想的測試環境。

因此，我們將被測設備(DUT)放置在這些實驗室中可消除露天空間的外部因素。測試室可與RF電纜互連，可相對容易地配置任意測試環境。在給定物理環境的不可確定性以及上面提到的外部因素都不再是測試結果中的影響因素。

此測試中，我們使用的測試室由octoscope公司製造，作為其octoBox產品線的一部分，如下圖所示：

▲Farpoint Group

在本次測試中使用的其他來自octoscope組件是PalTM 2夥伴設備設備模擬器，我們用作DUT來模擬客戶端和802.11ac Wave
2接入點。Pal
2是基於高通WiFi晶元組，具有定製驅動程序、固件和相關軟體，所有這些定製都可實現高度可配置性，並通過方便的基於瀏覽器的用戶界面來實現。我們使用一個Pal
2來模擬單個四流AP，測試之間配置的唯一變化是啟用和禁用MU-MIMO。

另外三個Pal
2設備模擬單流客戶端，被放置在第二個octoBox，同時，我們分別對啟用兩個和三個客戶端進行單獨測試，每次都啟用和禁用MU-MIMO。我們使用單流是因為我們認為大多數客戶端都將這樣配置，以最大限度發揮MU-MIMO優勢。下面是測試配置的框圖：

我們認為這一策略足以證明MU-MIMO對提高性能和系統容量的貢獻。

我們使用octoScope新的octoBox軟體套件(下面是屏幕截圖)beta版，它可統一所有octoScope產品的控制，包括可編程模擬器、通道模擬器以及相關產品，均顯示在基於瀏覽器的界面。

這使得非常容易指定、設計、部署和執行所需的測試，所需時間和精力要比露天空間少得多，而且更加準確。

octoBox Software
Suite包括流行的iperf3基準測試工具，對於此測試，我們使用了80MHz通道，TCP和UDP都作為傳輸層，指定無限帶寬，在每次測試中一分鐘發送128KB數據包。每次運行中，RSSI保持在-41
dBm(通過調整quaAtten單元)，這是隔離測試環境的另一個主要優勢。

測試結果

每次測試的前十秒的數據被丟棄，以允許當相關客戶端開始接收流量而發生的任何速率調整。下圖顯示了給定測試的輸出，在這種情況下，啟用MU-MIMO的三個客戶端。

下圖包含使用TCP和UDP分別進行四次測試的解僱偶：

▲Network World / IDG

我們可以看出，在每種情況下，啟用MU-MIMO都可帶來非常顯著的性能提升，在測試中沒有對設置或配置進行其他更改。

討論和結論

當然，我們並不說任何商業AP和客戶端組合都可實現上述結果。在特定環境中特定組合的端點會產生一組特定吞吐量結果，這可能會隨著時間、特定物理環境等因素而變化。

我們這裡的測試目標是僅檢查MU-MIMO的潛力，我們可以肯定的說，MU-MIMO可最大限度提高給定Wi-Fi安裝的價值，它作出了非常重要的貢獻。此外，MU-MIMO可能會消除對WiFi基礎設施進行額外投資的必要。

隨著MU-MIMO逐漸得到部署—這個過程可能需要2到4年時間，802.11ac Wave
2基礎設施的投資價值將得到最大化。雖然802.11ax可能向後兼容802.11ac wave
2，在很多情況下，由於WLAN容量限制立即升級到該技術的壓力可能會得到緩解，從而延長802.11ac Wave 2的使用壽命，並最大化投資回報率。

我們預計802.11ax的MU-MIMO部署將帶來再次提升，因此，隨著時間的推移，對這種新技術的分階段升級也可能會看到很好的投資回報。

這裡測試的結論是，MU-MIMO可幫助在WiFi網路帶來非常顯著優勢，也許實現這一願景的最大推動因素是將基礎設施升級到802.11ac Wave
2。

即使對於我們這裡使用的複雜測試環境，仍然需要考慮可能進一步影響性能的廣泛的現實世界場景。這些包括漫遊、額外的客戶端載入、供應商特定流量優先順序以及服務能力等級。儘管如此，我們預計MU-MIMO實際將在每個場景都可帶來優勢。

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