802.11ax又稱為「高效率無線標準」(High-Efficiency Wireless, HEW)，旨在實現一項極具挑戰性的目標：將用戶密集環境中的每位用戶平均傳輸率提升至4倍以上。這項全新標準著重于機制的實作，以期在人潮眾多的環境下，為更多使用者提供一致且穩定的數據流(平均傳輸率)。本文件將帶領各位探索可賦予常見802.11標準「高效率無線標準」美稱的各項嶄新機制。

2013年推出的802.11ac標準不僅可在單一空間串流中實現近866Mbit/s的鏈接速度，還能提供更寬的通道(160MHz)以及更高的調變階次(256-QAM)。只要使用8個空間串流(標準指定的數量上限)，此一技術將可成就高達6.97Gbit/s的理論速度值。只是，正如同法拉利只能在管制賽道上發揮實力一樣，除非您身處射頻實驗室，否則很難使用到7Gbit/s的高速無線網絡。在現實世界中，每當使用者試圖在繁忙的機場航廈中使用公共Wi-Fi查看電子郵件，往往會因牛步般的網絡速度而備感挫折。

IEEE 802.11無線LAN標準的最新修正802.11ax將能有效解決此一問題。802.11ax又稱為「高效率無線標準」(HEW)，旨在實現一項極具挑戰性的目標：將用戶密集環境中的每位用戶平均傳輸率提升至4倍以上。

強化高密度使用情境網絡表現

高效率無線標準具有下列重要功能：
．向下兼容于 802.11a/b/g/n/ac。
．將火車站、機場等高人口密度地點的每位用戶平均傳輸率提升4倍。
．數據速率和信道寬度與802.11ac相似，但可搭配1024-QAM提供新的調變和編碼組合(MCS 10和11)。
．透過MU-MIMO和正交頻分多任務存取(OFDMA)技術，進行指定的下鏈和上鏈多用戶作業。
．提供四倍大的OFDM FFT、更窄的子載波間距(密度為4倍)以及更長的符碼時間(4倍)，進而改善多路徑衰減環境以及室外的穩固性和效能。
．改善流量和通道存取情形。
．電源管理更為出色，可帶來更長效的電池續航力。

高效率無線標準也可滿足下列目標應用的需求：
．行動數據卸除：在2020年，每個月產生的Wi-Fi卸除流量將來到38.1Exabyte，并持續超越每月的行動流量(30.6EB)預估值。此一數字相當于每分鐘在這些網絡中移動超過6,000部藍光電影。
．具備眾多存取點，且有高密度用戶持有異質裝置的環境(機場Wi-Fi≠家用Wi-Fi)。
．室外或混合室外的環境。

現有Wi-Fi機制不利高密度傳輸

802.11通訊協議采用了載波感測多路存取(CSMA)方式，在此一方式中，無線基地臺(STA)會先感測通道，而且只會在感測到通道閑置時進行傳輸，藉此嘗試避免沖突(圖1)。如果任一STA聽到有其他STA存在，就會在再次收聽前等候一段時間，以待對方停止傳輸并釋放通道。當STA可進行傳輸時，將會傳輸完整的封包數據。

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圖1　空閑通道評估通訊協議

Wi-Fi STA可藉由RTS/CTS封包來調停共享媒體的存取。存取點(AP)每次只會將一個CTS封包發給一個STA，而對方則會將完整的框架送回AP。接著，STA會等候AP用來告知封包已正確接收的確認封包(ACK)。如果STA沒有及時收到ACK，就會假設封包與其他傳輸產生沖突，并進入二進制指數輪詢期間。在輪詢計數到期后，STA將試圖存取媒體并重新傳輸封包。

此空閑通道評估和沖突預防通訊協議雖有助于將信道平均分配給沖突網域中的所有參與者，但如果參與者數量過于龐大，分配效率會隨之下降；多個AP服務區域重迭，則是造成網絡效率不彰的另一原因。圖2中的某位使用者(使用者1)隸屬于左側的基本服務組(BSS，一組與AP產生關聯的無線客戶端)。使用者1會與自身BSS內的其他用戶一同競爭媒體存取權，接著再與其AP交換數據。不過，這位使用者仍然可以聽到來自右側重迭BSS的流量。

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圖2　BSS重迭所造成的媒體存取效率不彰

在這個案例中，來自OBSS的流量會觸發用戶1的輪詢程序，導致用戶必須歷經更長的等待才能得到傳輸機會，進而大幅拉低他們的平均數據傳輸率。

第三個有待考慮的因素則為較寬通道的共享。舉例來說，北美地區的802.11ac只有一個可用的160MHz通道，而歐洲則有兩個(圖3)。

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圖3　5GHz頻帶的802.11ax信道配置范例