802.11n与WLAN无线比较

2011-08-30 14:23:56来源: 互联网

  在WLAN网络广泛应用的同时,802.11技术也没有停止发展的脚步,2009年802.11n协议正式标准化,再一次实现了物理速率的提升,最高物理速率可以达到了300Mbps。而且,802.11n的A-MPDU(报文聚合)功能充分提高空间媒介的信道利用率,同时带来了WLAN网络的信道承载性能的成倍提升。加上未来随着新的802.11n芯片和技术的发展,450Mbps物理速率的设备也将被普遍应用,WLAN网络还会将迎来新一轮的腾飞。

  一、 物理速率的提升

  从宏观角度,802.11协议可以分为两个主要部分:链路层业务和物理层传输。链路层业务主要制定了WLAN链路协商的规则,以及针对WLAN接入服务而设计的系列功能,例如报文重传和确认、重复报文检测、密钥协商、加密保护、漫游等等。而物理层传输则实现WLAN设备之间的能够完成信号的发送和接收,并致力于不断提高数据传输的物理速率。

  802.11协议族所逐步实现的物理速率:

  ·1999年,802.11的基础协议完成了WLAN的基本架构定义,并定义了两种调制模式和速率,为WLAN提供了1Mbps和2Mbps的物理接入速率;

  ·1999年,802.11b协议直接致力于物理速率的提升,在802.11的基础上提出了"High Rate"的概念,通过调试模式CCK,将WLAN的最大物理接入速率从2Mbps直接提升到11Mbps;

  ·1999年,802.11a的问世一方面跳出了原来2.4GHz频段的限制为WLAN应用争取了更多的空间媒介资源(5GHz的三段频点,可以提供多达13个不重叠的工作信道),另外一方面则通过OFDM调制模式又一次将物理速率提升到了54Mbps。如果单单从数据的传输速率角度,该物理速率已经是一个骄人的成绩,在当时一定程度上可以和以太网网络进行比较和抗衡;

  ·2003年,OFDM调制模式引入到2.4GHz推出了802.11g协议,该协议在802.11b的基础上扩充支持了OFDM调制模式,使得WLAN在2.4GHz上也能够实现54Mbps的物理传输速率。802.11g并没有为WLAN协议的物理速率的提升,而只是对于已有技术的扩展应用;

  ·2009年,长达10年的沉默后802.11n协议的推出重新对WLAN物理速率进行了一次洗牌,从调制模式开始、引入了MIMO技术、实现了2个信道的捆绑使用,甚至对信号间隔调整,将WLAN的物理传输速率推到了300Mbps,特别在3条流的基础上可以达到450Mbps的物理速率。

  通过图1可以看出,802.11n时代实现了WLAN的高速无线接入,从物理速率上已经超出了其他无线网络,为WLAN无线网络的广泛应用带来了无限的前景和希望,为WLAN的长远发展奠定了坚实的基础。

  

 

  图1 802.11的速率增长示意

  到底哪些技术促成了此次802.11物理传输速率质的飞跃?

  首先,通过调制方式的变化,将基本的物理速率从802.11a和802.11g的最高54Mbps提高到了65Mbps,该速率也是单条流20Mhz频宽默认情况下的最大物理速率。

  其次,802.11n提出了MIMO技术,通过多条流同时发送数据,实现了相同时间内发送成倍的数据,最终将802.11n的物理传输速率成倍的提升。例如,在20Mhz频宽采用800ns GI条件下,两条流发送可以将物理速率从65Mbps提升到130Mbps,三条流可以将物理速率从65Mbps提升到195Mbps(如表1所示);

  再次,传统802.11a/g使用的频宽为20MHz,而802.11n协议可以支持将相邻两个频宽绑定为40MHz来一起使用。就是40MHz绑定技术有效地提高所用频谱的宽度,将原来的52个有效子载波扩展到了108个,将802.11的物理速率提升了2.077倍左右。例如,在一条流800ns GI条件下,信道捆绑可以将物理速率从65Mbps提升到135Mbps(如表1所示);

  最后,通过深层里的挖掘,可以将物理发送信号之间的GI从800ns调整到400ns,802.11n又为物理速率找到了大约1.11倍的提升。

  表1给出了802.11n常见的物理速率(指定条件下系统提供的最高物理速率),并给出几个基本物理速率详细描述和解释:

  

 

  表1. 802.11n常见的物理速率

  ·65Mbps:为20Mhz模式下单条流的最大物理发送速率(没有启动short GI),一些早期的无线网卡可能都是一条流的11gn网卡,此类网卡数据发送时使用一条流,所以能够达到的最大物理速率为65Mbps;

  ·130Mbps:目前主流的11gn的物理速率,由于11gn不重叠信道只有3个,所以通常采用20Mhz模式而且不应用short GI特性,此时基本的无线客户端使用两条流进行数据发送,可以达到最大物理速率为130Mbps;

  ·300Mbps:11an不重叠信道相对11gn比较多,所以在11an模式下可以选择采用40Mhz模式并可以启动short GI功能,这样比较主流的11n客户端使用两条流发送数据,实现了300Mbps的最大物理速率。

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关键字:802.11n  WLAN无线

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0830/article_6507.html
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