802.11無線網(wǎng)絡(luò)標準詳解
誰都不容易 全面解析802.11無線技術(shù) 作者:佚名 來源:www.wlan168.cn 發(fā)布時間:2007-11-5 9:59:51 發(fā)布人:admin減小字體 增大字體 802.11無線
誰都不容易 全面解析802.11無線技術(shù) 作者:佚名 來源:www.wlan168.cn 發(fā)布時間:2007-11-5 9:59:51 發(fā)布人:admin
減小字體 增大字體 802.11無線網(wǎng)絡(luò)標準詳解
1990年,早期的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品Wireless LAN在美國出現(xiàn),1997年IEEE802.11無線網(wǎng)絡(luò)標準頒布,對無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用起到了重要的推動作用,促進了不同廠家的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的互通互聯(lián)。1999年無線網(wǎng)絡(luò)國際標準的更新及完善,進一步規(guī)范了不同頻點的產(chǎn)品及更高網(wǎng)絡(luò)速度產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。
一、1997年版無線網(wǎng)絡(luò)標準
1997年版IEEE802.11無線網(wǎng)絡(luò)標準規(guī)定了三種物理層介質(zhì)性能。其中兩種物理層介質(zhì)工作在2400——2483.5 GHz無線射頻頻段(根據(jù)各國當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)規(guī)定),另一種光波段作為其物理層,也就是利用紅外線光波傳輸數(shù)據(jù)流。而直序列擴頻技術(shù)(DSSS )則可提供1Mb/S及2Mb/S工作速率,而跳頻擴頻(FHSS )技術(shù)及紅外線技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)則可提供1Mb/S傳輸速率(2Mb/S作為可選速率,未作必須要求),受包括這一因素在內(nèi)的多種因素影響,多數(shù)FHSS 技術(shù)廠家僅能提供1Mb/S的產(chǎn)品,而符合IEEE802.11無線網(wǎng)絡(luò)標準并使用DSSS 直序列擴頻技術(shù)廠家的產(chǎn)品則全部可以提供2Mb/S的速率,因此DSSS 技術(shù)在無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。 1.介質(zhì)接入控制層功能
無線網(wǎng)絡(luò)(無線局域網(wǎng))可以無縫連接標準的以太網(wǎng)絡(luò)。標準的無線網(wǎng)絡(luò)使用的是(C SMA/CA)介質(zhì)控制信息而有線網(wǎng)絡(luò)則使用載體****訪問/沖突檢測(CSMA/CA),使用兩種不同的方法均是為了避免通信信號沖突。 2.漫游功能
IEEE802.11無線網(wǎng)絡(luò)標準允許無線網(wǎng)絡(luò)用戶可以在不同的無線網(wǎng)橋網(wǎng)段中使用相同的信道,或在不同的信道之間互相漫游,如Lucent 的WavePOINT II無線網(wǎng)橋每隔100 ms發(fā)射一個烽火信號,烽火信號包括同步時鐘、網(wǎng)絡(luò)傳輸拓撲結(jié)構(gòu)圖、傳輸速度指示及其他參數(shù)值,漫游用戶利用該烽火信號來衡量網(wǎng)絡(luò)信道信號質(zhì)量,如果質(zhì)量不好,該用戶會自動試圖連接到其他新的網(wǎng)絡(luò)接入點。
3.自動速率選擇功能
IEEE802.11無線網(wǎng)絡(luò)標準能使移動用戶(Mobile Client)設(shè)置在自動速率選擇(ARS )模式下,ARS 功能會根據(jù)信號的質(zhì)量及與網(wǎng)橋接入點的距離自動為每個傳輸路徑選擇最佳的傳輸速率,該功能還可以根據(jù)用戶的不同應(yīng)用環(huán)境設(shè)置成不同的固定應(yīng)用速率。
4.電源消耗管理功能
,IEEE802.11還定義了MAC 層的信令方式,通過電源管理軟件的控制,使得移動用戶能具有最長的電池壽命。電源管理會在無數(shù)據(jù)傳輸時使網(wǎng)絡(luò)處于休眠(低電源或斷電)狀態(tài),這樣就可能會丟失數(shù)據(jù)包。為解決這一問題,IEEE802.11規(guī)定了AP 接入點應(yīng)具有緩沖區(qū)去儲存信息,處于休眠的移動用戶會定期醒來恢復(fù)該信息。
5.保密功能
僅僅靠普通的直序列擴頻編碼調(diào)制技術(shù)不夠可靠,如使用無線寬頻掃描儀,其信息又容易被竊取。最新的無線局域網(wǎng)標準采用了一種加載保密字節(jié)的方法,使得無線網(wǎng)絡(luò)具有同有線以太網(wǎng)相同等級的保密性。此密碼編碼技術(shù)早期應(yīng)用于美國軍方無線電機密通信中,無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的另一端必須使用同樣的密碼編碼方式才可以互相通信,當(dāng)無線用戶利用AP 接入點連入有線網(wǎng)絡(luò)時還必須通過AP接入點的安全認證。該技術(shù)不但可以防止空中****,而且也是無線網(wǎng)絡(luò)認證有效移動用戶的一種方法。
二、1999版無線網(wǎng)絡(luò)標準
該版本于1999年8月頒布。除原IEEE802.11的內(nèi)容之外,增加了基于SNMP 協(xié)議的管理信息庫(MIB ),以取代原OSI 協(xié)議的管理信息庫。另外還增加了高速網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容:
1.IEEE802.11a
規(guī)定的頻點為5GHz ,用正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM )來調(diào)制數(shù)據(jù)流。OFDM 技術(shù)的最大的優(yōu)勢是其無與倫比的多途徑回聲反射,因此特別適合于室內(nèi)及移動環(huán)境。
2.IEEE802.11b
工作于2.4GHz 頻點,采用補償碼鍵控CCK 調(diào)制技術(shù)。當(dāng)工作站之間的距離過長或干擾過大,信噪比低于某個門限值時,其傳輸速率可從11Mb/s自動降至5.5Mb/s,或者再降至直序列擴頻技術(shù)的2Mb/s及1Mb/s速率。
三、無線網(wǎng)絡(luò) 前途無量
建設(shè)符合IEEE802.11標準的無線網(wǎng)絡(luò),不僅可以滿足目前的需要,而且日后網(wǎng)絡(luò)還可以平滑升級,可以有效地保護投資。目前IEEE802.11工作小組已成立了新的研究小組,對大信息流量及多工作組同時工作、流量控制及更安全的保密編碼、安全認證等技術(shù)問題進行研究,隨著無線網(wǎng)絡(luò)成本的不斷下調(diào)、配套技術(shù)的不斷完善、覆蓋范圍的不斷增大,無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用將會成為未來網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)主流。
802.11協(xié)議的重要技術(shù)指標
由于無線局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)(微波、紅外線)非“有限”的有線,客觀上存在一些全新的技術(shù)難題,為此IEEE802.11協(xié)議規(guī)定了一些至關(guān)重要的技術(shù)機制。
1。CSMA/CA協(xié)議
我們知道總線型局域網(wǎng)在MAC 層的標準協(xié)議是CSMA/CD,即載波偵聽多路存取/沖突檢
,測(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)。但由于無線產(chǎn)品的適配器不易檢測信道是否存在沖突,因此802.11全新定義了一種新的協(xié)議,即載波偵聽多路存取/沖突避免CSMA/CA(with Collision Avoidance)。一方面,載波偵聽——查看介質(zhì)是否空閑;另一方面,沖突避免——通過隨機的時間等待,使信號沖突發(fā)生的概率減到最小,當(dāng)介質(zhì)被偵聽到空閑時,優(yōu)先發(fā)送。不僅如此,為了系統(tǒng)更加穩(wěn)固,IEEE802.11還提供了帶確認幀ACK 的CSMA/CA.在一旦遭受其他噪聲干擾,或者由于偵聽失敗時,信號沖突就有可能發(fā)生,而這種工作于MAC 層的ACK 此時能夠提供快速的恢復(fù)能力。
2.RTS/CTS協(xié)議
RTS/CTS協(xié)議即請求發(fā)送/允許發(fā)送協(xié)議,相當(dāng)于一種握手協(xié)議,主要用來解決“隱藏終端”問題?!半[藏終端”(Hidden Stations)是指,基站A 向基站B 發(fā)送信息,基站C 未偵測到A 也向B 發(fā)送,故A 和C 同時將信號發(fā)送至B ,引起信號沖突,最終導(dǎo)致發(fā)送至B 的信號都丟失了。“隱藏終端”多發(fā)生在大型單元中(一般在室外環(huán)境),這將帶來效率損失,并且需要錯誤恢復(fù)機制。當(dāng)需要傳送大容量文件時,尤其需要杜絕“隱藏終端”現(xiàn)象的發(fā)生。WaveLAN802.11提供了如下解決方案。在參數(shù)配置中,若使用RTS/CTS協(xié)議,同時設(shè)置傳送上限字節(jié)數(shù)——一旦待傳送的數(shù)據(jù)大于此上限值時,即啟動RTS/CTS握手協(xié)議:首先,A 向B 發(fā)送RTS 信號,表明A 要向B 發(fā)送若干數(shù)據(jù),B 收到RTS 后,向所有基站發(fā)出CTS 信號,表明已準備就緒,A 可以發(fā)送,其余基站暫時“按兵不動”,然后,A 向B 發(fā)送數(shù)據(jù),最后,B 接收完數(shù)據(jù)后,即向所有基站廣播ACK 確認幀,這樣,所有基站又重新可以平等偵聽、競爭信道了。
3. 信道重整
當(dāng)傳送幀受到嚴重干擾時,必定要重傳。因此若一個信包越大時,所需重傳的耗費(時間、控制信號、恢復(fù)機制)也就越大;這時,若減小幀尺寸——把大信息包分割為若干小信包,即使重傳,也只是重傳一個小信包,耗費相對小得多。這樣就能大大提高WirelessLAN 產(chǎn)品在噪聲干擾地區(qū)的抗干擾能力。當(dāng)然,作為一個可選項,用戶若在一個“干凈”地區(qū),也可以關(guān)閉這項功能。
4.多信道漫游
人類是無限追求自由的,隨著移動計算設(shè)備的日益普及,我們希望出現(xiàn)一種真正無所羈絆的網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備。WaveLAN802.11就是這樣的一種設(shè)備。傳輸頻帶是在接入設(shè)備AP (Acc ess Point)上設(shè)置的,而基站不須設(shè)置固定頻帶,并且基站具有自動識別功能,基站動態(tài)調(diào)頻到AP 設(shè)定的頻帶,這個過程稱之為掃描(Scan )。IEEE802.11定義了兩種模式:被動掃描和主動掃描。被動掃描是指,基站偵聽AP 發(fā)出的指示信號,并切換到給定的頻帶;主動掃描是指,基站提出一個探視請求,接入點AP 回送一個包含頻帶信息的響應(yīng),基站就切換到給定的頻帶。WaveLAN802.11采用的是主動掃描,并且能結(jié)合天線接收靈敏度,以信號最佳的信道確定為當(dāng)前傳輸信道。這樣,當(dāng)原來位于接入點AP (A )覆蓋范圍內(nèi)的基站漫游到接入點AP (B )時,基站能自適應(yīng),重新以AP (B )為當(dāng)前接入點。
5.可靠的安全性能
WaveLAN本身的發(fā)射功率很小,小于35mV ,而且還被擴展到22MHz 帶寬。一方面,平均
,能量很低(15dBm ),另一方面,不存在頻率單一的載波,因此很難被掃描跟蹤,這也是次項技術(shù)一直用于軍事上的原因。這些是物理上的安全機制,在軟件上,還采用了域名控制、訪問權(quán)限控制和協(xié)議過濾等多重安全機制;并且在有線同等保密(WEP )方面,對于特殊用戶,可選以下附件:基于RC4加密(1988RSA 運算法則)和密碼(40位加密鑰匙)。 新一代Wi-Fi 標準
由Airgo 、Bermai 、Broadcom (博科通訊)、Conexant (科勝訊)、STMicroelectro nics (意法半導(dǎo)體)及Texas Instruments (德州儀器)等業(yè)界大廠組成的WWiSE 聯(lián)盟日前宣布將把一份完整的共同建議案提交給IEEE 802.11 Task Group N (TGn ),其目標是發(fā)展新一代Wi-Fi 標準,并使它擁有100 Mbps以上的持續(xù)數(shù)據(jù)產(chǎn)出能力,MIMO-OFDM 將是這種新技術(shù)的基礎(chǔ)。IEEE 802.11n將成為無線網(wǎng)絡(luò)市場上特別重要的標準,因為它會運用和擴大這些功能,使其支持目前正在享受Wi-Fi 連接技術(shù)優(yōu)點的眾多使用者。
WWiSE代表全球頻譜效率,它是提交給Task Group N所有建議案的重要元素,就這方面而言,WWiSE 建議案的發(fā)展是以全球布署能力和向后兼容于所有其它Wi-Fi 標準為主要的宗旨和強制要求,其它考量還包括數(shù)據(jù)速率必須符合重要區(qū)域市場的全球電信法規(guī)要求,例如日本。這個建議案還包含由WWiSE 廠商提供的免權(quán)利金授權(quán)選項,主要目標是協(xié)助推動802.11n 技術(shù)在世界各地的布署應(yīng)用。
WWiSE建議案是以目前獲得全球采用的20 MHz通道格式為基礎(chǔ),世界各地已有超過數(shù)千萬部Wi-Fi 裝置正在使用此格式,這種方法不但確保現(xiàn)有Wi-Fi 產(chǎn)品獲得支持,還可以改善Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)在指定頻帶內(nèi)的工作效能。除此之外,聯(lián)盟廠商也代表了組成Wi-Fi 市場的半導(dǎo)體供應(yīng)和消費領(lǐng)域重要交集,這將在發(fā)展廠商和最終產(chǎn)品制造商之間建立起堅強的合作關(guān)系。
就技術(shù)層面而言,WWiSE 建議案標示著802.11實作功能的重大進步,主要特點包括: ● 強制使用已經(jīng)核準、現(xiàn)已存在且全球適用的20MHz Wi-Fi通道寬度,確保它在任何電信法規(guī)要求下都能立即使用和布署。
● 更強的MIMO-OFDM 技術(shù),它是在2×2組態(tài)配置和一個20 MHz通道的最低要求下達到135 Mbps最大數(shù)據(jù)速率、進而降低實作成本的關(guān)鍵。這種技術(shù)還能大幅改善簡單的天線延伸或信道匯整技術(shù)。
● 利用4×4 MIMO架構(gòu)和40 MHz通道寬度(只要主管單位允許)實現(xiàn)的540 Mbps最高數(shù)據(jù)速率,它能替未來的裝置和應(yīng)用提供持續(xù)發(fā)展的藍圖。
● 強制模式提供與5 GHz和2.4 GHz頻帶內(nèi)現(xiàn)有Wi-Fi 裝置的向后兼容性與互用性,確保已安裝的設(shè)備仍能獲得強大支持。
● 先進的FEC 編碼功能幫助實現(xiàn)最大覆蓋率和聯(lián)機距離,它適用于所有的MIMO 組態(tài)和通道帶寬。
,新無線標準802.11n
802.11n來龍去脈
在當(dāng)今各種無線局域網(wǎng)技術(shù)交織的戰(zhàn)國時代,無線局域網(wǎng)、藍牙、HomeRF 、UWB 等競相綻放,但IEEE802.11系列的無線局域網(wǎng)是應(yīng)用最廣泛的。自從1997年IEEE802.11標準實施以來,先后有802.11b 、802.11a 、802.11g 、802.11e 、802.11f 、802.11h 、802.11i 、80
2.11j 等標準制定或者醞釀,但是無線局域網(wǎng)依然面對著“四不一沒有”的問題,即帶寬不足、漫游不方便、網(wǎng)管不強大、系統(tǒng)不安全和沒有殺手級的應(yīng)用等。就像當(dāng)今VoIP 應(yīng)用中一個全新的領(lǐng)域Vo 無線局域網(wǎng)那樣,雖被業(yè)內(nèi)人士看作是無線局域網(wǎng)最有希望的殺手級應(yīng)用,卻因為這四個“不”,很難進一步發(fā)展。
為了實現(xiàn)高帶寬、高質(zhì)量的無線局域網(wǎng)服務(wù),使無線局域網(wǎng)達到以太網(wǎng)的性能水平,802.11n 應(yīng)運而生。
500Mbps的美妙前景
在傳輸速率方面,802.11n 可以將無線局域網(wǎng)的傳輸速率由目前802.11a 及802.11g 提供的54Mbps 提高到108Mbps ,甚至高達500Mbps. 這得益于將MIMO (多入多出)與OFDM (正交頻分復(fù)用)技術(shù)相結(jié)合而應(yīng)用的MIMO OFDM技術(shù),這個技術(shù)不但提高了無線傳輸質(zhì)量,也使傳輸速率得到極大提升。
應(yīng)用前景:802.11n 將使無線局域網(wǎng)傳輸速率達到目前傳輸速率的10倍,而且可以支持高質(zhì)量的語音、視頻傳輸,這意味著人們可以在寫字樓中用Wi-Fi 手機來撥打IP 電話和可視電話。
在覆蓋范圍方面,802.11n 采用智能天線技術(shù),通過多組獨立天線組成的天線陣列,可以動態(tài)調(diào)整波束,保證讓無線局域網(wǎng)用戶接收到穩(wěn)定的信號,并可以減少其它信號的干擾。因此其覆蓋范圍可以擴大到好幾平方公里,使無線局域網(wǎng)移動性極大提高。
應(yīng)用前景:這使得使用筆記本電腦和PDA 可以在更大的范圍內(nèi)移動,可以讓無線局域網(wǎng)信號覆蓋到寫字樓、酒店和家庭的任何一個角落,讓我們真正體驗移動辦公和移動生活帶來的便捷和快樂。
在兼容性方面,802.11n 采用了一種軟件無線電技術(shù),它是一個完全可編程的硬件平臺,使得不同系統(tǒng)的基站和終端都可以通過這一平臺的不同軟件實現(xiàn)互通和兼容,這使得無線局域網(wǎng)的兼容性得到極大改善。這意味著無線局域網(wǎng)將不但能實現(xiàn)802.11n 向前后兼容,而且可以實現(xiàn)無線局域網(wǎng)與無線廣域網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合,比如3G.
兩個陣營在爭標準
讓人遺憾的是,802.11n 現(xiàn)在處于一種“標準滯后、產(chǎn)品早產(chǎn)”的尷尬境地。802.11n 標準還沒有得到IEEE 的正式批準,但采用MIMO OFDM技術(shù)的廠商已經(jīng)很多,包括Airgo 、B ermai 、Broadcom 以及杰爾系統(tǒng)、Atheros 、思科、Intel 等等,產(chǎn)品包括無線網(wǎng)卡、無線路
,由器等,而且已經(jīng)大量在PC 、筆記本電腦中應(yīng)用。
主導(dǎo)802.11n 標準的技術(shù)陣營有兩個,即WWiSE (World Wide Spectrum Efficiency)聯(lián)盟和TGn Sync聯(lián)盟。這兩個陣營都希望在下一代無線局域網(wǎng)標準之爭中處于優(yōu)先地位,不過兩大陣營的技術(shù)構(gòu)架已經(jīng)越來越相似,例如都是采用MIMO OFDM技術(shù),而且在8月2日有消息稱,他們已經(jīng)決定不計前嫌,共同向美國電氣電子工程師學(xué)會(IEEE )遞交了802. 11n 的無線技術(shù)版本。
在這激烈的競爭中,我們卻看不到中國的身影,讓我們不得不感到有些遺憾。這也是我們沒有核心技術(shù)的后果。標準之爭最終還是利益之爭,中國企業(yè)很難在無線局域網(wǎng)核心技術(shù)方面取得巨大效益,這是很值得人們深思的。
802.11n 具體技術(shù)解析
以前的無線傳輸技術(shù),發(fā)展瓶頸就在覆蓋范圍和傳輸速率上。如果覆蓋范圍廣,那傳輸?shù)乃俣瓤隙〞兟?;如果傳輸速度上去了,那么覆蓋范圍肯定要縮小。那么802.11n 到底是如何去解決這些問題、如何去突破這個制約無線技術(shù)的瓶頸的呢?它包含了哪些具體的新技術(shù)呢?我們在這里將一一的去分析。
OFDM 技術(shù)
OFDM 技術(shù)是MCM (Multi-Carrier Modulation,多載波調(diào)制)的一種。其核心是將信道分成許多正交子信道,在每個子信道上進行窄帶調(diào)制和傳輸,這樣減少了子信道之間的相互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬,因此每個子信道上的頻率選擇性衰落是平坦的,大大消除了符號間干擾,如圖1所示。另外,由于在OFDM 系統(tǒng)中各個子信道的載波相互正交,于是它們的頻譜是相互重疊的,這樣不但減小了子載波間的相互干擾,同時又提高了頻譜利用率。
還有,OFDM 技術(shù)通過使用不同數(shù)量的子信道來實現(xiàn)上行和下行鏈路中不同的傳輸速率,很好地解決了無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的非對稱性傳輸問題。同時,OFDM 系統(tǒng)還在某種程度上抑制了由于窄帶干擾帶來的影響。
盡管同單載波系統(tǒng)相比,OFDM 還存在一些缺點,例如易受頻率偏差的影響,存在較高的峰值平均功率比(PAR ),但通過結(jié)合時空編碼、分集、干擾(包括符號間干擾ISI 和鄰道干擾ICI )抑制以及智能天線技術(shù),可以最大程度地提高物理層的可靠性。如再結(jié)合自適應(yīng)調(diào)制、自適應(yīng)編碼以及動態(tài)子載波分配、動態(tài)比特分配算法等技術(shù),可以使其性能進一步
,優(yōu)化。
MIMO 技術(shù)
多入多出(MIMO )技術(shù)是無線通信領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大突破。MIMO 技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。
在室內(nèi),電磁環(huán)境較為復(fù)雜,多徑效應(yīng)、頻率選擇性衰落和其他干擾源的存在使得實現(xiàn)無線信道的高速數(shù)據(jù)傳輸比有線信道困難,多徑效應(yīng)會引起衰落,因而被視為有害因素。然而研究結(jié)果表明,對于MIMO 系統(tǒng)來說,多徑效應(yīng)可以作為一個有利因素加以利用。MIMO 系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線(或陣列天線)和多通道。MIMO 的多入多出是針對多徑無線信道來說的,如圖2所示。傳輸信息流S(k)經(jīng)過空時編碼形成N 個信息子流Ci(k),i =1,??,N 。這N 個子流由N 個天線發(fā)射出去,經(jīng)空間信道后由M 個接收天線接收。多天線接收機利用先進的空時編碼處理能夠分開并解碼這些數(shù)據(jù)子流,從而實現(xiàn)最佳的處理。
特別是,這N 個子流同時發(fā)送到信道,各發(fā)射信號占用同一頻帶,因而并未增加帶寬。若各發(fā)射、接收天線間的通道響應(yīng)獨立,則MIMO 系統(tǒng)可以創(chuàng)造多個并行空間信道。MIMO 將多徑無線信道與發(fā)射、接收視為一個整體進行優(yōu)化,從而可實現(xiàn)高的通信容量和頻譜利用率,這是一種近于最優(yōu)的空域時域聯(lián)合的分集和干擾對消處理。
MIMO OFDM技術(shù)
MIMO OFDM技術(shù)是通過在OFDM 傳輸系統(tǒng)中采用陣列天線實現(xiàn)空間分集,提高了信號質(zhì)量,是聯(lián)合OFDM 和MIMO 而得到的一種新技術(shù)。它利用了時間、頻率和空間三種分集技術(shù),使無線系統(tǒng)對噪聲、干擾、多徑的容限大大增加,系統(tǒng)原理如圖3所示。MIMO OFDM主要包括以下關(guān)鍵設(shè)計: 發(fā)送分集、空間復(fù)用、接收分集、干擾消除、軟譯碼、信道估計、同步、自適應(yīng)調(diào)制和編碼等技術(shù),其中的技術(shù)細節(jié)在此不再冗述。
,MAC 層優(yōu)化技術(shù)
從網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)上來看,802.11只定義了物理層及介質(zhì)訪問控制(MAC )子層。MAC 層提供對共享無線介質(zhì)的競爭使用和無競爭使用,具有無線介質(zhì)訪問、網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)驗證和保密等功能。802.11n 標準小組為了提升整個網(wǎng)絡(luò)的吞吐量,對MAC 層協(xié)議也進行了優(yōu)化,改變數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu),增加了凈負載所占的比重,減少管理檢錯所占的字節(jié)數(shù),大大提升了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。
智能天線技術(shù)
智能天線是一個由多組獨立天線組成的天線陣列系統(tǒng),該陣列的輸出與收發(fā)信機的多個輸入相結(jié)合,可提供一個綜合的時空信號。與單個天線不同的是,天線陣列系統(tǒng)能夠動態(tài)地調(diào)整波束的方向,以使每個用戶都獲得最大的主瓣,并減小了旁瓣干擾。這樣不僅改善了S INR (Signal-to-Interference and Noise Ratio,信號干擾和噪聲比),還提高了系統(tǒng)的容量,擴大了小區(qū)的最大覆蓋范圍,減小了移動臺的發(fā)射功率。智能天線的基本結(jié)構(gòu)如圖4所示。
智能天線技術(shù)保障了能夠以不低于108Mbps 的傳輸速率進行通信,同時可以作為蜂窩移動通信的寬帶接入部分,與無線廣域網(wǎng)更緊密地結(jié)合。一方面,802.11n 可以為用戶提供高數(shù)據(jù)率的通信服務(wù)(比如視頻點播VOD 、在線觀看HDTV );另一方面,無線廣域網(wǎng)為用戶提供了更好的移動性。
軟件無線電技術(shù)解決移動難題
目前無線局域網(wǎng)多種標準并存,不同標準采用不同的工作頻段、不同的調(diào)制方式,造成系統(tǒng)間難以互通,移動性差,而軟件無線電是一種最有希望解決這些問題的技術(shù)。
,軟件無線電是指研制出一個完全可編程的硬件平臺,所有的應(yīng)用都通過在該平臺上的軟件編程實現(xiàn)。換言之,不同系統(tǒng)的基站和移動終端都可以由建立在相同硬件基礎(chǔ)上的不同軟件實現(xiàn)。該技術(shù)將能保證各種移動臺、各種移動通信設(shè)備之間的無縫集成,并大大降低了建設(shè)成本。
基于軟件無線電的移動通信具有以下特點:
(1)在同一硬件平臺上兼容不同的系統(tǒng);
(2)具有自動漫游能力,能在不同系統(tǒng)之間進行智能切換;
(3)可以下載公用軟件并進行自身的升級;
(4)支持語音、數(shù)據(jù)、圖像和傳真等多種業(yè)務(wù),并能根據(jù)業(yè)務(wù)流量,信道質(zhì)量等情況,自動選擇合適的傳輸信道;
(5)自動選擇通信模式,采用合適的通信協(xié)議和信號格式實現(xiàn)遠端通信。
軟件無線電在802.11n 中的應(yīng)用,將根本改變其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),實現(xiàn)無線局域網(wǎng)與無線廣域網(wǎng)融合并能容納各種標準、協(xié)議,提供更為開放的接口,最終大大增加網(wǎng)絡(luò)的靈活性。
作為一個新標準,與以前的802.11協(xié)議相比,IEEE802.11n 無線局域網(wǎng)有兩方面的優(yōu)勢。一是短期的優(yōu)勢,有較高的傳輸速率,數(shù)據(jù)傳輸速率達100Mbps 以上,使無線局域網(wǎng)平滑地和有線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,全面提升了網(wǎng)絡(luò)吞吐量;二是長期的優(yōu)勢,今后無線局域網(wǎng)的產(chǎn)品可以使用雙頻方式,即在2.4GHz 和5.8GHz 兩個頻段,基于MIMO OFDM調(diào)制技術(shù),提高數(shù)據(jù)傳輸速率。同時,802.11n 的傳輸距離更遠,容易與無線廣域網(wǎng)融合。
編輯觀點
802.11n 肯定能夠給無線局域網(wǎng)帶來真正的殺手級應(yīng)用,想想在辦公室我們可以不再使用手機、不再使用桌面電話,而是使用Wi-Fi 手機,也可以使筆記本電腦不必中斷網(wǎng)絡(luò)連接而在各個辦公室、會議室中移動辦公。在家庭中,我們可以享受到各種寬帶的無線應(yīng)用,從IPTV 到可視電話都可以通過無線局域網(wǎng)實現(xiàn),更重要的是各種智能家電都可以通過無線局域網(wǎng)實現(xiàn)連接,與通信系統(tǒng)相連可以實現(xiàn)更加智能的控制。
802.11n 像迷霧中的燈塔,已經(jīng)離我們越來越近了。