什么是波束成形？ 它如何提高 Wi-Fi 速度？

已发表: 2022-12-21

了解所有可以加快 Wi-Fi 速度的知识是有意义的，对吧？

我们都在寻找覆盖整个房子并提供我们的 ISP 保证的互联网速度的理想 Wi-Fi。 然而，为了实现这个梦想，Wi-Fi 技术对于将信号直接传送到我们的小工具而没有任何衰减是必不可少的。

这就是波束成形的用武之地——但它到底是什么，它能让您的 Wi-Fi 速度更快吗？ 那我们就来一探究竟吧。

为什么需要波束成形，它是什么？

在讨论波束成形及其优势之前，了解传统 Wi-Fi 路由器如何传输数据至关重要。

你看，传统的路由器通过无线电波发送数据。 这些波由路由器使用多个天线生成并发送到您的设备。 这些天线可能隐藏在路由器内部，也可能从路由器的各个方向伸出，使路由器看起来像一个变压器。

Beamforming with wifi router

大多数时候，这些天线向各个方向均匀地传播波，产生的波类似于石头撞击水面的图案。 由于路由器的电波，您的小工具可以连接到互联网。 然而，这些波的强度随着距离的增加而减弱。 由于波强度下降，您设备的互联网速度会下降，而波束成形可以帮助您解决这个问题。

你看，全向波是由不提供波束成形的 Wi-Fi 路由器发送的。 相比之下，波束成形将无线电波引向您的设备，而不是分散它们。 这种集中策略允许波传播得更远，因为能量不会分散在整个空气中，从而提高信号强度和更快的数据速率。

但是这些能量束是如何被路由器聚焦的呢？ 它怎么知道你的小工具在哪里？

波束成形的作用

如前所述，您的路由器使用天线产生无线电波。 这些天线通常可以以一致的方式发射能量。 因此，路由器采用干涉的概念来产生导波束。

当两个或多个波发生碰撞时，干扰就是由此产生的波幅的变化。 根据波的相位，波幅的这种波动可能是正的也可能是负的。 因此，当两个波发生碰撞时，它们会产生两个区域：一个信号强，另一个信号弱。

wave intensities makes beamforming possible

波强的这种变化使波束成形成为可能。

因此，当路由器希望向您的设备发送一束无线电能量时，它会在不同的时间或阶段通过每个天线发送无线电波。 由于时间和相位的差异，波被引导到您的设备，从而增强了 Wi-Fi。

这就引出了第二个问题：您的路由器如何知道您设备的位置？ 我们需要检查各种波束形成类型以理解它们。

波束形成方法

在了解 Wi-Fi 路由器如何发送无线电波后，我们现在可以检查它如何确定其位置。 您的 Wi-Fi 有两个选项来处理当前任务。

1. 显式波束成形

路由器与您的设备连接，以确定其在这种波束成形中的空间位置。 因此，路由器和您的设备都必须支持显式波束成形才能发挥作用。 否则，您的设备和路由器将无法交换波束成形数据，这将禁用它。

wifi network

显式波束成形通过向您的设备发送独特的波束成形数据包来运行。 小工具使用此信息来计算转向矩阵。 路由器使用此数据通过采用上述干扰思想来产生波束。

2. 隐式波束成形

隐式波束成形与显式波束成形相反，即使您的设备不支持它，它仍然可以正常工作。 路由器向设备发送波束成形数据包以启用这种波束成形，但设备不会向路由器发送控制矩阵。 相反，路由器使用确认数据包来分析设备接收到的信号模式。

您会看到，每当连接到 Wi-Fi 网络的设备收到数据包时，它都会发送一个确认包以表明它已经这样做了。 如果没有收到数据，确认帧请求路由器再次发送它。 基于这些请求，路由器可以确定设备的位置并使用波束成形来修改无线电波并提高传输效率。

由于设备会将精确的设备位置传达给路由器，因此显式波束成形比隐式波束成形更有效。

MIMO 波束成形和 MU-MIMO

如前所述，波束成形通过增强到达您设备的无线电信号来增强无线连接。 尽管如此，它也使 MIMO 技术成为可能。 MIMO 代表多个输入和多个输出，使您的路由器能够同时向您的设备传送多个数据流。

数据包通过传统路由器在全向波上传输，因此无法同时向设备发送多个波。 波束成形则相反，因为路由器可以使用多个波束成形波广播多个数据流。

您的 Wi-Fi 可以使用哪些技术？

就技术而言，Wi-Fi 是无与伦比的。 您可能很难理解您所获得的 Wi-Fi 的功能，因为每年都会发布如此多的协议和技术进步。

下面列出了各种 Wi-Fi 协议支持的 Wi-Fi 技术并进行了简要说明：

  • 802.11a/b/g ：这些 Wi-Fi 协议 802.11a/b/g 不提供波束成形。 因此，如果您当前的路由器正在破坏这些协议，则您必须获得支持更新协议的路由器。
  • 802.21n： MIMO 和波束成形在 802.11n 标准中首次引入。 但是，由于该协议提供了两种实现显式波束成形的方法，因此大多数 Wi-Fi 路由器制造商选择使用隐式波束成形。 因此，大多数 802.11n 路由器都支持隐式波束成形。 波束成形和 MIMO 是 802.11n 协议的可选功能，并且由于计算上实现它们的难度很大，因此大多数制造商没有将它们包含在他们的路由器中。
  • 802.11ac wave 1 ：该协议仅指定了一种执行显式波束成形的方法，并进一步改进了波束成形。 这使制造商不必使用单独的实施技术，而这使得波束成形和 MIMO 变得普遍。
  • 802.11ac wave 2： MU-MIMO 最初是在 802.11ac wave 2 规范中引入的。
  • 802.11ax： 802.11ax 协议（有时称为 Wi-Fi 6）使 MU-MIMO 变得更好，它同时支持上行链路和下行链路。

波束成形会加速您的 WiFi 吗？

通过波束成形增强信号强度，这也使 MIMO 和 MU-MIMO 成为可能。 这些选项通过提高数据传输速率使您的路由器更快。 该技术的影响在距离谱的中心最为明显，因此波束成形并不是可以让 Wi-Fi 覆盖极远距离的魔杖。