【IT168 评论】目前由802.11ac掀起的第二波技术浪潮——即802.11ac Wave 2——已经来临，而新的MU-MIMO技术(即多用户、多输入多输出)则开始受到业界的广泛关注。作为迄今为止Wi-Fi技术革新当中的最重要组成部分之一，它无疑蕴藏着能够极大提升无线网络数据吞吐能力的潜能，且极有可能催生出密度远优于当前的高容量网络体系。
我们是在最近高通公司召开的一次会议上首次目睹MU-MIMO技术的。相较于提升单一Wi-Fi客户端的传输速度，MU-MIMO旨在将整个网络体系推向新的高峰，甚至能够为不支持该机制的设备提供更理想的访问效果。
上一代无线标准及技术方案在数据传输速率方面实现显著提升，但直到目前其仍然只适用于单一用户在单一时刻的访问操作。举例来说，802.11n的SU-MIMO(即单用户MIMO)最高可支持单一用户与接入点之间进行四数据流并行发送与接收。
然而802.11ac的MU-MIMO则允许接入点同时向多位用户发送多数据流，这对整体网络的使用感受显然更具积极意义。
▲上图所示为SU-MIMO如何与客户端之间进行单独通信，相比之下MU-MIMO则能够同时与多个客户端进行并发通信。
▲上图所示为MU-MIMO如何在同一段时间内发送出三倍于SU-MIMO的数据问题，其中每台设备接收到的数据量达到两倍以上。
以可视化方式了解MIMO如何运作
我们可以想象自己正排队等待进入一次拥有四个入口的会议厅或者剧场。排起的队伍就像是一个接入点，等待的人们就像是数据，而会议厅或者剧场的门也像是接收器——也就是Wi-Fi客户端设备。
没有MIMO机制的存在，就会有随机数量的人群(数据)获准同时冲入一道门(即Wi-Fi设备)。这时该门会被迫关闭，而下一队群众则会涌向另一个入口(其它Wi-Fi设备)。这当然不是最理想的解决方案，因为每次只有一道门(Wi-Fi设备)会开启，这就延长了人群(数据)在队伍(接入点)中等待的时间。
在MIMO机制的支持下，通往会议厅的入口可同时排起四条队伍(即四条数据流)，而且这些队伍各自拥有自己指向的入口或者门户。每条队伍代表着一条数据流，而所有队伍的集合体构成了整个接入点。再次强调，四道门户代表的是数据的接收装置，也就是Wi-Fi客户端。
如果大家运行SU-MIMO，那么通向每道门户(即Wi-Fi客户端)的四条队伍(数据流)之一容纳着随机数量的观众(数据)，而且各门户始终保持在开启状态。虽然这能在很大程度上加快队伍进入会议厅的实际速度，但四道门户仍然没有得到充分利用。
而在MU-MIMO的帮助下，身处四条队伍(数据流)中的人们(数据)能够以并行方式通过全部门户。由于每支队伍都能走过不同的门户，因此人们的入场速度也要比以往更快。
请记住，就目前而言MU-MIMO还仅仅适用于下行连接：举例来说，从接入点指向用户的手机、笔记本电脑以及其它Wi-Fi设备。这些设备仍然需要彼此争抢与接入点间的连接通道。这类似于允许来自各条队伍(数据流)的人们(数据)同时进入各道门户(Wi-Fi设备)，但会交替使用当前各道门户(发送回接入点)。
有助于提升用户密度及传输容量
Wi-Fi方案一直面临着密度与容量两大难题，特别是在更为有限且拥挤的2.4GHz频段之下。使用802.11n或者802.11ac的5GHz频段能够提供更多信道并保证数据传输速率更高。不过MU-MIMO的出现则让并发设备容纳能力得到了进一步提升。通过这种方式，数据吞吐能力将迈上新的台阶，腾出更多非占用时间并允许接入点服务数量更为庞大的联网设备。
值得注意的是，MU-MIMO能够如上所述提升数据吞吐能力，但同时又不需要进行信道结合，也就是说它能够使用具备任意传输带宽的信道。回顾802.11n，两条20MHz信道能够加以结合——无论是否使用SU-MIMO，从而使得同一时段内的数据传输能力得到强化。这些40MHz信道在5GHz频段下亦可发挥作用，在这里其频率空间更大，能够具备优于拥挤的2.4GHz频段的传输余量。而在第一波802.11ac方案当中，我们能够在5GHz频段内使用80MHz信道，无论是否匹配SU-MIMO机制。现在有了Wave 2，这一数字再次实现倍增，这就让我们能够拥有160MHz信道，并将使用于实现SU-MIMO、MU-MIMO或者直接数据传输。
大家可能并不希望使用160MHz信道，因为这会大大降低5GHz频段之下的可用信道数量。不过退一步来讲，使用40或者80MHz信道已经足以将数据吞吐能力推向新的高度。
不需要配备先进客户端设备
SU-MIMO的实现要求最终用户设备与接入点双方皆能够支持该技术并包含多条天线。此外，为了保证客户端设备能够接收到多条并行数据流，其还需要执行信号处理任务。一台设备能够支持的天线以及数据流数量越高，其功耗、物理尺寸以及使用成本也就越可观，因此很多最终用户设备仍然只能支持单数据流。不过这一切对于MU-MIMO而言并不算什么问题，因为执行信号处理的任务已经不需要由客户设备来承担——而转由接入点负责完成。
尽管MU-MIMO仍然要求最终用户设备与接入点同时支持该技术，但用户设备如今只需要最少一条天线，而且各设备所将面对的也仍然只是单一数据流。
当客户设备支持的数据流数量比较有限时，我们不妨将此视为MU-MIMO与其它多数据量支持类方案的最大区别所在。举例来说，一台四数据流MU-MIMO接入点能够以与四数据流SU-MIMO接入点相同的传输速率发送数据，在这种情况下使用MU-MIMO并不能直接解决问题。换言之，接入点本身此时无法支持更多其它客户设备。
不要求客户设备拥有多天线机制也有助于MU-MIMO更好地作为公共Wi-Fi热点发挥作用。SU-MIMO目前仍未被广泛作为接入点以及热点网关使用，而我们显然更倾向于选择MU-MIMO实现这一效果，这是因为由于对天线数量要求较低、将有更多设备纳入对这项新型技术的支持。总而言之，随着更多设备将MU-MIMO引入自身，我们相信公共Wi-Fi网络的性能表现也将迎来不断改进。
陈旧客户设备亦能迎来更高数据传输速率
虽然MU-MIMO要求接入点与最终用户设备皆对其提供支持，但陈旧或者较为简陋的客户设备即使不具备支持能力、也同样能够从中获得助益，这一点类似于该技术帮助网络实现更高密度与容量水平。再次强调，当对应设备支持该项技术时，MU-MIMO能够腾出更多非占用时间用于服务其它设备。这一效果既适用于多天线设备，亦可作用于单天线设备。一般情况下，当设备的数据交付效率更高时，我们也能够获得更理想的数据传输速率。有鉴于此，不支持MU-MIMO的设备同样能够借此实现数据吞吐能力提升。
MU-MIMO还在间接层面上巩固了安全性水平。由接入点被传输至目标设备的数据会经过加密，这就预防了其它设备——甚至那些被连入同一接入点的设备——读取到数据包的确切内容，包括其中的敏感数据。任何窃听者在对MU-MIMO传输数据流进行数据包捕捉时，都只能查看到受限的识别信息，例如MU Group、所使用调制机制以及客户端MAC地址等。请大家记住，MU-MIMO只作用于下行传输。因此窃听者仍然能够查看到由MU-MIMO发往接入点的非加密数据包。不过平心而论，这样的安全性提升已经相当值得称道了。
即将全面来临
我们已经目睹到首批MU-MIMO设备正式投放市场，例如Linksys EA8500以及宏基的Aspire E系列笔记本电脑。在接下来的半年当中，我们将看到更多产品支持这项新兴技术，其中包括商业级接入点设备以及智能手机。根据全球规模最大的无线芯片组制造商之一高通公司的说法，他们从2013年就已经开始将该技术纳入移动设备，如今只需要进行软件更新即可将其激活。
