OFDMA 是什麼?

OFDMA(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access,正交頻分多址)是 OFDM 調制的多用戶版本:把無線頻道的子載波分組成多個資源單位,同一時刻分配給不同裝置,令多部裝置可以並行收發。它是 Wi-Fi 6(802.11ax)在高密度環境下提升效率的核心技術。本頁講解 OFDMA 的原理、與 OFDM 及 MU-MIMO 的分別,以及實際部署效益。

由 OFDM 到 OFDMA:從獨佔到共享

OFDM(正交頻分複用)把頻道分割成大量互相正交的子載波並行傳輸數據,是 Wi-Fi 4/Wi-Fi 5 以至許多現代通訊系統的基礎調制方式。但在 Wi-Fi 5 及之前,每一個傳輸時刻整個頻道只服務一個用戶——即使該用戶只需傳送一個很小的數據包,也要獨佔全部子載波,其他裝置只能排隊等候。

OFDMA 的革新,是把子載波「分組派發」:透過把子載波的子集分配給個別用戶,多個用戶得以在同一時刻各佔一部分頻譜同時傳輸。行業常以行車線比喻:OFDM 是一次只准一輛車用整條公路,OFDMA 則把公路劃成多條行車線,多輛車並行——公路總闊度不變,運載效率大增。Wi-Fi 6 的整體介紹可參考Wi-Fi 6 是什麼

資源單位(RU):頻譜分配的基本單位

Wi-Fi 6 中,AP 以資源單位(Resource Unit)為單位分配頻譜。運作流程如下:

  1. 頻道劃分——AP 把頻道的子載波劃分成大小不同的 RU,可以整個頻道作一個大 RU,亦可細分成多個小 RU。
  2. 需求評估——AP 按各裝置待傳流量的大小與優先次序,決定 RU 的劃分與分配組合。
  3. 下行並行傳送——AP 在同一傳輸機會內,把不同裝置的數據放在各自的 RU 上同時發送。
  4. 上行觸發調度——AP 發出觸發幀(Trigger Frame),指定各裝置使用的 RU 與時間,多部裝置同步上傳,互不碰撞。

整個調度由 AP 動態進行,裝置無需人手設定;流量特性每時每刻不同,RU 組合亦隨之改變。

OFDMA、OFDM 與 MU-MIMO 的比較

比較項目OFDM(單用戶)OFDMAMU-MIMO
分割維度不分割,整頻道獨佔頻率維度(子載波分組)空間維度(多天線波束)
同時服務用戶1 個多個,各佔部分頻譜多個,各佔獨立空間流
擅長場景單一裝置大流量多裝置小數據包、低延遲多裝置大流量下載
Wi-Fi 世代Wi-Fi 4/5 的基礎Wi-Fi 6 引入Wi-Fi 5 下行、Wi-Fi 6 上下行

OFDMA 與 MU-MIMO 並非二選一,而是互補:Wi-Fi 6 AP 會按流量特性同時運用兩者。MU-MIMO 的詳細原理見MU-MIMO 是什麼

實際效益:高密度環境的效率革命

① 高密度環境吞吐提升

辦公室、商場、學校等大量裝置同時上網的環境,OFDMA 減少逐個輪流競爭頻道的開銷,802.11ax 標準的設計目標正是在擠迫環境下大幅提升實際吞吐量。

② 延遲明顯下降

小數據包無需等待整個頻道空閒即可搭載於小 RU 傳送,對視像會議、網絡電話、雲端應用等對延遲敏感的服務尤其有利。

③ IoT 裝置更省電

物聯網感應器流量小而頻繁,OFDMA 配合 Wi-Fi 6 的目標喚醒時間(TWT)機制,裝置可在指定 RU 快速完成收發後休眠。

④ 上行效率改善

上行 OFDMA 由 AP 觸發調度,多部裝置同步上傳互不碰撞,對閉路電視回傳、雲端備份等上行為主的應用有實質幫助。

權威資料依據

本文核對資料:IEEE 802.11IEEE 802.11ax

常見問題

OFDMA 與 OFDM 有什麼分別?
OFDM 把頻道分成大量正交子載波傳輸數據,但每個傳輸時刻整個頻道只服務一個用戶,多用戶只能輪流傳送;OFDMA 是 OFDM 的多用戶版本——把子載波再分組成多個資源單位,同一時刻分配給不同用戶,多部裝置得以並行收發。簡單而言:OFDM 是「一次一人用全條路」,OFDMA 是「一條路分成多條行車線,多人同時行」。
什麼是資源單位(Resource Unit,RU)?
資源單位是 Wi-Fi 6 中 OFDMA 分配頻譜的基本單位:AP 把頻道的子載波劃分成大小不同的 RU,按各裝置的流量需求分配——小數據包分小 RU、大流量分大 RU,一個傳輸機會內可同時服務多部裝置。RU 的劃分由 AP 動態調度,裝置無需感知細節。
OFDMA 會令 Wi-Fi 速度變快嗎?
OFDMA 的主要貢獻是效率與延遲,而非單一裝置的最高速度。單部裝置測速時,OFDMA 分別不大;但在多裝置同時上網的高密度環境,OFDMA 減少了逐個輪流競爭頻道的開銷,大量小數據包可以並行傳送,整體吞吐量與反應速度明顯改善——這正是 Wi-Fi 6 標稱在擠迫環境下實際吞吐量大幅提升的關鍵之一。
OFDMA 與 MU-MIMO 有什麼分別?
兩者都是多用戶技術但維度不同:OFDMA 在頻率維度分割——把頻道分成多個資源單位分配給不同用戶,擅長處理多裝置的小數據包;MU-MIMO 在空間維度分割——利用多天線波束向不同方向的用戶同時傳送完整頻寬的數據流,擅長多裝置的大流量傳輸。Wi-Fi 6 同時支援兩者,由 AP 按流量特性調度使用。
要用到 OFDMA,路由器與裝置有什麼要求?
OFDMA 由 Wi-Fi 6(802.11ax)引入,AP 與終端裝置都必須支援 802.11ax 或更新標準才可使用;舊的 Wi-Fi 5 裝置接入 Wi-Fi 6 網絡時,仍以傳統方式逐個傳輸。此外,上行 OFDMA(多裝置同時上傳)需要 AP 調度觸發,部分設備需在管理介面確認相關功能已啟用。

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