无线新技术1:同步双频 RSDB(Real Simultaneous Dual Band)

无线新技术1:同步双频 RSDB(Real Simultaneous Dual Band)

这篇文章的起因是看到一个挺有趣的问题,其实笔者关注RSDB技术已经有一段时间了,之前是和无线讨论群里面朋友讨论LTE的载波聚合技术讨论到这个问题,当时问题是”LTE怎么能够做到带外载波聚合?WiFi为什么做不到带外载波聚合“,这个问题有点细节,因为802.11ac里面有支持160MHz带宽,这个带宽初始是只能够连续两个80MHz带宽才可以工作的,落实到802.11ac里面,160MHz带宽模式和80MHz+80MHz带宽模式实际上是两个模式,不过其带宽是近似相同的。当时就是讨论这个问题的时候,笔者已经关注到RSDB技术,那么今天因为是有人正好提出了”并发双频和同步双频什么区别?“这样的问题,所以正好笔者总结一下,作为一个记录。

又因为目前专栏中好像没有一个专题适合描述这个题目,因为这项技术实际上是IC厂家开发的,并不是802.11相关的具体技术,所以笔者新开启一个无线新技术的专题,同样的,笔者日后也会记录一些关于看到的无线新技术和新场景。

基本概念

我们先把概念理一理,由于WiFi设备被允许工作在2.4GHz和5GHz两个频段上,根据路由器支持的频段个并发方法,可以分成以下几种类型:

  • 单频单发(Single Band Single Concurrent,SBSC)
  • 双频单发(Dual Band Single Concurrent,DBSC)
  • 双频双发(Dual Band Dual Concurrent,DBDC)
  • 双频自适应并发(Dual Band Adaptive Concurrent,DBAC)

这些类型本质上都是看我的设备中包含的通路情况,我们这里说的通路包含了两个部分:

  • 基带处理模块(主要是PHY+MAC的处理部分)
  • RF前端(包含天线,PA,LNA等等)

那么比如说SBSC,其包含了1套完整的通路(1个完整的基带处理+1个完整的RF前端),那么SBSC可以工作在单个频段上(比如说2.4GHz频段)。DBSC,其包含了2个完整的基带处理模块+1个RF前端,这个RF前端可以选择工作在2.4GHz频段上,也可以选择工作在5GHz频段上。虽然DBSC基带分别是支持2.4GHz和5GHz的,但是由于其RF前端只能稳定选择一个频段进行工作,所以DBSC只能够做到单发。DBSC有时候也被称为虚拟同步双频段(Virtual Simultaneous Dual Band, VSDB)

那么DBDC是集成了2套完整的通路,包含了2个完整的基带处理+2个RF前端。由于其有两套独立的通路,那么意味着DBDC可以同时支持2.4GHz和5GHz两个频段工作。那么现在具体而言,DBDC两套完整的通路还有两种实现方法,一种实现方法是用两块IC做DBDC(这个就是并发双频),一种实现方法是在一块IC内部做到DBDC(这个就是同步双频)

Remark:DBSC和DBDC其实在我们实际场景都有用处,我们通常终端侧用的是DBSC(单发),而路由器侧用的是DBDC(双发)。也就是说,我们一般的网卡之类支持的双频模式,通常都是只支持一个频段工作,而路由器支持的双频,一般都是两个频段可以同时支持。

并发双频(SDB)和同步双频(RSDB)

  • 并发双频(Simultaneous Dual Band,SDB),也有写成Dual-band concurrent (5GHz/2.4GHz),其是一种具体的双频工作模式,代表路由器可以同时产生两个独立的无线网络,分别对应2.4GHz和5GHz频段,这两个独立的无线网络可以采用不同的SSID,也可以采用相同的SSID。两个网络是独立运行的,所以可以做到并发执行。

Remark: 为了对比,我们称呼并发双频为SDB,来源可以参考:Why choose Simultaneous Dual Band?

并发双频的实现:并发双频通常是用两块IC,或者其射频前端的主要模块是两块IC构成的。可以参考下图(路由为WNDR3800),在PCB板上,我们可以明显的发现,其具有两块独立的RF区域。

WNDR3800的主板图

其中1号区域和2号区域分别为AR9223和AR9220两块芯片,可以保证2.4GHz频段和5GHz频段可以同时工作。请注意,我们这里说的同时工作指的是两块芯片可以同时独立的工作。也就是两个无线网络可以完全无关联的。

所以我们在很多产品上可以看到其计算支持最大速率的时候,实际上是把每个频段的速率直接累加的,如下图RT-AC5300的介绍。

由于国内5G频段分成两个子频段,包含5GHz-1和5GHz-2,所以实际上这款产品不止双频,已经是三频并发了。支持的总速率等于三个频率同时加到一起,1000 Mbps+2167 Mbps+2167 Mbps。

那么并发双频在实际上生活中,通常是三类用处:

  • 家庭场景使用:并发双频在家里面使用的时候,基本我们是把两个频段都使用相同的SSID,也就是仅仅当作一台无线路由器的角色使用。这个时候,我们通常是根据终端所开启的频谱导航技术,自适应的选择一个信号最好,连接速率最快的频段使用,在默认情况下,频谱导航会优先为终端选择5GHz频段进行接入。
  • 商业场景使用:在商业场景中,我们会将无线网络细化分成多个SSID,每个SSID可能对应的不同的用户群,无线侧是用SSID划分,backbone侧是用VLAN进行划分。在无线侧这一块,比如2.4GHz频段可能会划分到一些IoT的设备,那么用一个独立的SSID在2.4GHz做划分,然后给用户接入的无线网络仅仅在5GHz网络上激活,这样通过一个简单的规划,避免网络的过于拥堵。而且由于将不同类型或者不同用户群划分到不同的频段上,那么可以发挥去并发工作的优势。
  • 中继/Mesh场景使用:在Repeater场景下,并发双频有一个非常典型的应用,早期被叫做“伪全双工”。实际上就是利用2.4GHz给用户使用,用5GHz频段做backhaul的回传。这样也可以充分利用2.4GHz和5GHz的并发效果。如下图:
Repeater场景 - 参考思科CCNA无线PPT

这项技术可以应用在Mesh网络场景下,如下图:

Mesh场景 - 参考思科CCNA无线PPT

那么上述都是并发双频的一些技术特征。

  • 同步双频(Real Simultaneous Dual Band,RSDB):这个中文翻译其实和它英文代表的意思有点区别,,如果直接翻译的话,应该是即时同步双频。在英文表述中,同步双频多了一个Real,Real我们可以理解成“即时”的意思,也可以直接理解成“真”的意思。很明显我们发现,同步双频相比双频并发的英文,实际上就是多了一个“Real"。RSDB目前都是在一块IC内部集成的两个完整的通路。

RSDB是一项新的技术,其可以同时在5GHz和2.4GHz频段上工作,这个"Real"强调的就是这种工作时并发同步执行的。不过由于RSDB的具体工作机制是由APP所设定的,从硬件角度上,IC厂家仅仅是提供了单块IC集成了两个独立通路,可以通过上层程序调度一块IC,同时工作在两个频段上。IC厂家提供了这种功能,那么这种功能具体要怎么用,目前还是要看APP是否支持,然后看具体的用法了。我们需要强调的是,RSDB实际上是改善了终端侧的应用感觉,也就是其提升的是传统双频单发DBSC的设计,而对于路由侧而言,其改善的并不多。

我们可以举例两种RDSB的使用场景:

  • 终端比如同时工作在视频流播放和玩游戏这两个状态时,那么通过RSDB,可以将视频流放到一个频段上进行工作,将游戏放到另外一个频段上,这样将流量进行分流,可以获得更高的吞吐量和更低的延迟。
  • 终端可以采用MPTCP(Multi-Path TCP)的类似技术,将2.4GHz和5GHz频段进行合并同时工作,这样能够明显提升吞吐量,而且综合两个信道的性能,一定程度上,我们可以认为这是一种不严格的“频率分集”的工作模式。

我们再次对比下双频单发DBSC(或者称为VSDB)和RSDB。

  • 双频单发DBSC(VSDB):我们可以看到,在下图芯片结构中,由两个独立的RF前端,一个基带处理部分,然后对应到一个上层接口(WLAN Host Interface),因此只可以做到单发。
  • RSDB:在下图芯片结构中,由两个独立的RF前端,这两个独立的RF前端对应到两个独立的基带处理,然后对应到一个上层接口(WLAN Host Interface),因此RSDB可以在一块IC内部,做到两个频段同时连接。

目前还没有看到落实到终端用户侧的RSDB技术,联想到前段时间vivo手机的新功能,"双WiFi加速"技术,有一定可能性是通过RSDB技术实现的,不过目前笔者还没有考证过,目前这个是一个猜想。比如下图,vivo手机可以同时连接到两个WiFi上。不过再次声明,这仅仅是猜想,没有去考证过。

不过在知友补充下,这个新闻可能是验证我们这种说法:告别卡顿,Qualcomm推出双Wi-Fi技术

以上我们阐述了无线设备的双频工作模式,以及具体的并发双频和同步双频,那么看完本文的,可以用更专业点的属于,SDB和RSDB来做区分。那么这项技术再往后发展就是所谓的DBAC,双频自适应连接了,我们可以继续关注这些技术的后续发展。

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编辑于 2019-11-12

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