正交频分多址 (OFDMA) 是什么?

WiFi标准不断发展,以满足我们对更快、更可靠的无线连接不断增长的需求。最新的功能之一是正交频分多址 (OFDMA)。

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让我们一起解开这个绕口令的含义,解释它的工作原理,以及为什么购买支持OFDMA的路由器是一个好主意。

什么是Wi-Fi中的OFDMA?

OFDMA,即正交频分多址,是WiFi 6(802.11ax)和WiFi 7(802.11be)中的一项技术。该技术的目的是使单个支持OFDMA的路由器能够同时与多个设备进行通信。

为了更好地理解为什么会有OFDMA WiFi技术,你可以想象一个只有一条车道的道路,每次只能通过一辆车。道路上的任何障碍物都会导致当前在该道路上行驶的车辆减速或停止,这将延迟同一条道路上的所有其他车辆。考虑到如今通常有多少用户连接到同一个路由器,这显然不是理想的情况。不幸的是,这正是旧路由器的工作方式。

什么是OFDMA

当你在WiFi 6或WiFi 7路由器上启用OFDMA时,你实际上增加了可用车道的数量,允许多个设备同时与路由器通信,而不必担心一个设备会拖慢所有其他设备的速度。

OFDM 和 OFDMA 有什么区别?

在OFDMA之前是OFDM(正交频分复用)这两种WiFi技术都是为了提高无线通信的效率和可靠性,但OFDMA通过允许多个设备同时传输数据,将事情提升到了一个新的层次。

OFDMA是如何工作的?

上面的类比为OFDMA在WiFi中的作用创造了一个有用的心理模型,但它并没有真正解释其工作原理。所以让我们打开它快速看一看,好吗?

如你所知,WiFi频段(如2.4 GHz和5 GHz)被划分为多个通道,以防止信号干扰。OFDMA路由器将一个WiFi通道划分为多个子通道。然后它将这些子通道(称为子载波)专门分配给特定设备,使它们能够同时与路由器通信。

OFDMA 如何工作
MU-MIMO如何工作

当MU-MIMO和OFDMA一起使用时最为有效。这是因为对于诸如高清视频流和在线游戏等高带宽应用,MU-MIMO由于可以增加网络容量而更加有效,而OFDMA的延迟降低能力使其非常适合低带宽应用,如连接物联网设备。

  OFDMA MU-MIMO
全称 正交频分多址 多用户多输入多输出
操作原理 子划分通道 使用不同的空间流
天线使用 不基于天线 主要基于天线
优点 更好的频率复用,降低延迟,提高效率 增加容量和效率
应用 低带宽应用 高带宽应用
首次实施 WiFi 6 (802.11ax) WiFi 6 (802.11ax)

OFDMA的优点和缺点

OFDMA 通常被认为是 WiFi 6 中引入的最重要的技术改进,因为它提供了许多有用的好处。尽管如此,该技术也有一些你应该知道的缺点。

优势

  • 较低的延迟:可以说,OFDMA 路由器最大的优势就是减少了延迟,在物联网、在线游戏或音视频会议等实时应用中特别重要。
  • 更高的吞吐量:通过将单个信道划分为多个子载波并将它们分配给不同的用户,OFDMA 可以增加网络的总体最大吞吐量。
  • 增加的网络容量:通过允许多个用户同时传输和接收数据,OFDMA 可以增加网络容量,使更多设备能够连接到网络而不影响性能。
  • 改进的电源效率:OFDMA 可以通过更高效地传输和接收数据来帮助减少移动设备的电源消耗,从而延长电池寿命。
  • 向后兼容:启用无线路由器上的 OFDMA 时,不会阻止不支持 WiFi 6 或 WiFi 7 的传统设备连接到网络。

缺点

  • 需要 WiFi 6 或更高版本的路由器:OFDMA 是 WiFi 6 (802.11ax) 标准的一项功能,旧路由器不支持。因此,你可能需要购买新路由器以利用其优势。
  • 更高的 CPU 使用率:与 OFDM 相比,OFDMA 的复杂性增加意味着支持 OFDMA 的路由器需要更强大的 CPU 来处理相同数量的数据。

当然,只有你的无线网络设计和实现正确,OFDMA 的优势才能体现出来。因此,你应该始终使用像NetSpot 这样易于使用的 WiFi 分析应用程序进行无线网络评估。

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借助 NetSpot,您可以进行站点调查,以确定路由器的最佳位置,还可以分析您所在区域的其他网络,以便调整网络设置从而减少信号干扰

OFDMA 用于哪里?

正交频分多址接入(OFDMA)由于其在处理高速数据率和支持多个用户方面的效率,被应用于各种通信系统和技术。以下是一些OFDMA应用的主要领域:

  1. 4G LTE和5G网络:OFDMA是4G LTE(长期演进)和5G网络中使用的关键调制和多址技术。它使这些蜂窝网络能够提供高速互联网,并通过将频谱划分为不同频率的窄带信道,支持同时多个用户。
  2. Wi-Fi:从Wi-Fi 6(802.11ax)标准开始,OFDMA被采用以提高效率和容量,尤其是在对带宽需求高和多用户的环境中。它通过允许多个用户共享同一信道,从而更高效地使用可用频谱,提高吞吐量并减少延迟。
  3. 宽带无线接入(BWA)OFDMA被用于各种宽带无线接入技术,包括WiMAX(全球微波互联接入)基于IEEE 802.16标准的WiMAX使用OFDMA技术提供覆盖广泛地区的高速互联网服务,是最后一公里宽带连接的高效选择。
  4. 数字广播:OFDMA还用于一些数字广播系统。在需要通过同一信道传输多个信号而不干扰的情况下,它特别有利,因为它可以有效地管理可用频谱并提高服务质量。
  5. 军事和安全通信:OFDMA对干扰的鲁棒性及其高效的频谱利用使其适用于军事和安全通信系统。它被用于确保在各种条件下(包括干扰环境中)的可靠通信。

OFDMA能高效地分配带宽给多个用户,支持高速数据率并抗干扰,成为现代无线通信系统的基础技术。

哪些蜂窝网络使用OFDMA和OFDM?

正交频分多址 (OFDMA) 和正交频分复用 (OFDM) 是现代蜂窝网络中使用的密切相关的技术。OFDM 将数字信号调制到多个信道上以减少干扰,而 OFDMA 是 OFDM 的一种变体,通过将子载波的子集分配给每个用户,允许多个用户同时访问网络。它们在蜂窝网络中的使用如下:

  1. 4G LTE (长期演进):
    • OFDMA 在下行链路(基站到设备)中使用,通过将可用频谱分成更小的频段或子载波,允许多个设备同时访问网络。这样可以提高效率和容量。
    • 单载波频分多址 (SC-FDMA),一种 OFDM 变体,在上行链路(设备到基站)中使用。由于其与 OFDM 相比具有较低的峰均功率比 (PAPR),SC-FDMA 被选择用于上行链路目的,这使其对于电池供电设备更节能。
  2. 5G NR (新无线电):
    • OFDMA 在 5G NR 中用于上行链路和下行链路,提供比 4G LTE 更大的灵活性和效率。这对于支持下一代移动网络所需的大量数据速率和大量连接是必不可少的。
    • OFDM 作为 OFDMA 建立的基本调制方案,确保 5G 网络能够支持广泛的服务,从高吞吐量应用如视频流到对低延迟至关重要的应用如自动驾驶和工业物联网。

OFDM 和 OFDMA 是现代蜂窝网络运作的基础,使其能够满足不断增长的移动数据和连接需求。选择这些技术反映了在高频谱效率、容量、能够服务大量用户和设备之间,以及优化功耗和最小化干扰之间的平衡。

结语

WiFi标准的演变与我们无线需求的演变紧密相连。即使是普通家庭路由器现在也经常将几十个设备连接到互联网,包括电脑、移动设备、视频游戏机和智能家电。

OFDMA通过为每个连接设备分配专用子信道来帮助消除性能瓶颈。这使得OFDMA路由器值得额外花费,对所有追求最佳在线体验的用户来说都是如此。

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正交频分多址接入 (OFDMA) — 常见问题解答

OFDMA 是什么意思?

OFDMA表示正交频分多址。

我应该在我的路由器上开启OFDMA吗?

如果您打算购买新的 WiFi 路由器,那么您应该优先考虑支持 OFDMA 技术的型号,因为这项技术可以显著提高您的 WiFi 网络的效率。

OFDMA 是否有差异?

是的,OFDMA 确实带来了巨大的实际效果,特别是在网络延迟方面。事实上,这项技术已被证明可以减少多达 99% 的延迟。

我应该启用 OFDMA 吗?

绝对可以!如果您的WiFi路由器支持OFDMA,我们强烈建议您启用它,以利用其降低延迟和提高效率的优点。

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