深入了解802.11n无线标准

802.11n标准1.0版草案早在2006年3月份被定为工作草案,而由于当时的认 可 率不足50%,所以802.11n无线标准被迫进一步推迟。到了2007年1月14日到19日,802.11工作组在英国伦敦举行了第101次会议,此次 会议的其中一项重要议程就是对修改后的802.11n草案1.10版本进行投票,为草案2.0版本最终定稿,同时对802.11n标准时间表作进一步的规 划。
  802.11n草案1.10版快速拍板后,802.11n草案(Draft)2.0版随之也提上议程,IEEE将在3月份将通过2.0版本草 案的投票,并在今年4月或5月促使Wi-Fi联盟启动新一轮的认证测试项目,同时,符合2.0版本标准草案的产品也将在2007年下半年大批涌现,预计在 2008年10月左右802.11n产品就可以“出师有名”了。
  新的草案并没有对1.10版本作太多的改动,其中一个较大的改动主要是围绕在40MHz信道的实现问题上,针对原有的2.4GHz频段设备增 加信道带宽时出现的干扰现象做了一些调整。新版本的标准草案要求使用两个20MHz信道,在2.0版本中,系统将搜索网络环境中不支持更大带宽,而只通过 一个20MHz发送数据的802.11n设备,避免降低全部数据的吞吐量;其次就是,将允许802.11n设备在发送数据前对两个信道进行检查;另外,将 允许设备(包括蓝牙设备)发送信号告知相关设备是否以40MHz模式接收数据也是改动的内容之一。
  此外,工作在5GHz频段上的802.11a设备也将能够在40MHz信道上使用。还有就是,对于像Atheros、英特尔和苹果等厂商以及 他们的用户来说,1.10版本与现有的准11n产品相互兼容,只需要对固件进行一个小小的升级即可实现产品对2.0版本草案的完全兼容,这个消息无疑是给 相关的厂商和用户打了一支强心针。
802.11n产品缘何“早产”于标准?
  当802.11n草案仍在风雨中摇曳,正式标准还在虚空停留之时,N系列的产品就早早降世了,802.11n无线网络的热潮升温更加激烈, Atheros、Broadcom、Marvell早已各自宣布了符合802.11n规格草案的无线局域网络解决方案,Belkin、Linksys、 Netgear、D-Link等也已经相继发布了基于802.11n标准的产品,之所以会出现这种“标准难产,产品早降”的情况,最大的因素在于利益的纷 争,而非技术的不成熟或者是应用需求不足。
  目前,承载802.11n标准的技术阵营主要有两个,即WWiSE(World Wide Spectrum Efficiency)联盟和TGnSync联盟,这两大阵营都希望在下一代无线局域网标准之争中处于主导地位,而由于两大阵营实力旗鼓相当 (TGnSync组织有英特尔、Atheros、Agere、思科、高通、北电网络等巨头的支持;而WWiSE组织则几乎由清一的WLAN芯片制造商组
成,包括TI、Broadcom、Conexant、STMicro、Airgo、Bermai,以及后来加入的Motorola和Nokia),所以彼 此之间争夺的胜负并不容易见分晓,这就造成了802.11n标准的一再“难产”。
  802.11n阵营融合
  802.11n标准的两大技术阵营的争斗充分凸现了802.11n在将来无线世界的举足轻重,而且随着WLAN技术的发展,传统通信厂商面对 着IT技术向通信领域渗透无法无动于衷,所以也加入到WLAN标准化制定工作中争夺话语权,这更加让人们清晰地看到802.11n的美好未来。
  更可喜的是,802.11n工作组已经向前发展并采纳了一个由扩展无线联盟(EWC)整合的组合方案,该扩展无线联盟(EWC)是由 Broadcom,Intel和其他Wi-Fi供应商领导的行业组织,802.11n 1.0版草案是两方面方案的有力结合;而且现在两大阵营的技术构架已经越来越相似,相信此次802.11n草案1.10版的顺利破晓,两大阵营之间的不计 前嫌、和平停战是功不可没的。
技术解密篇:
投票箱制作  802.11n这种“标准滞后于产品”的现象并不罕见,千兆、万兆产品的推出走的也是这种路线,这是厂商为抢占市场优势的惯用招式,厂商们之所以会不顾一切地提前拼抢市场,足见802.11n的诱人之处确实不可小觑。
  竞争力:强劲的多项实力派技术
  新兴的802.11n在高吞吐量上有比较大的突破,是下一代的无线网络技术的标准,可提供支持对带宽最为敏感的应用所需的速率、范围和可靠性。 802.11n 结合了多种技术,其中包括 Spatial Multiplexing MIMO(Multi-In, Multi-Out)(空间多路复用多入多出)、20和 40MHz 信道和双频带(2.4 GHz 和5 GHz),以便形成很高的速率,同时又能与以前的 IEEE 802.11b/g 设备兼容。
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热电堆  其中,MIMO(多入多出)或MTMRA(多发多收天线)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破,该技术能在不增加带宽的情况下成倍地 提高通信系统的容量和频谱利用率,是新一代移动通信系统必须采用的关键技术。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵列天线)和多通道。传输信息 流S(k)经过空时编码形成N个信息子流Ci(k),i=1,……,N。这N个子流由N个天线发射出去,经空间信道后由M个接收天线接
收,多天线接收机利 用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流。这样,MIMO系统可以创造多个并行空间信道,解决了带宽共享的问题。802.11n天线数量可以支持 到3×3,比802.11g的3增加了3倍。
  而802.11n可以实现高达320Mbps甚至500Mbps速率有赖于MIMO技术支撑的同时,更少不了OFDM技术的功劳,OFDM技术是多载波 调制(Multi-CarrierModulation,MCM)的一种,它曾经效劳于802.11g标准,但相比802.11n中与MIMO技术的结 合,昔日的表现自然逊不少。该技术的核心是将信道分成许多进行窄频调制和传输正交子信道,并使每个子信道上的信号频宽小于信道的相关频宽,用以减少各个 载波之间的相互干扰,同时提高频谱的利用率的技术。
将MIMO与OFDM技术相结合,就产生了MIMO OFDM技术,该技术通过在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间分集,提高了信号质量,并增加了多径的容限,使无线网络的有效传输速率有质的提升。得 益于将MIMO与OFDM技术相结合而应用的MIMO-OFDM技术,802.11n在支持2.4GHz频段和5GHz频段的基础上,使无线传输的质量和 速度得到极大提升。 而为了提升整个网络的吞吐量,802.11n还对802.11标准的单一MAC层协议进行
了优化,改变了数据帧结构,增加了净负载所占的比重,减少管理检 错所占的字节数大大提升了网络的吞吐量。
  其次,为了提升整个网络的吞吐量,802.11n还对802.11标准的单一MAC层协议进行了优化,改变了数据帧结构,增加了净负载所占的比重,减少 管理检错所占的字节数,使得网络的吞吐量得到大大提升。而在天线方面,智能天线技术的应用也解决了802.11n的传输覆盖范围问题,通过多组独立天线组 成的天线阵列系统,动态地调整波束的方向,使得802.11n能保证用户能接收到稳定的信号,同时也能有效减少其它噪音信号的干扰,使无线网络的传输距离 能够增加到几公里,移动性大大增强。 311图钉
  第三,在兼容性方面,802.11n通过采用软件无线电技术解决不同标准采用不同的工作频段、不同的调制方式,造成系统间难以互通,移动性差等问题。这 种软件无线电技术是一个完全可编程的硬件平台,所有的应用都通过在该平台上的软件编程实现,也就是说,不同系统的和移动终端都可以通过这一平台的不同 软件实现互通和兼容,这使得WLAN的兼容性得到极大改善。软件无线电技术将根本改变网络结构,实现无线局域网与无线广域网融合并能容纳各种标准、协议, 提供更为开放的接口,最终大大增加网络的灵活性,
这意味着WLAN将不但能实现802.11n向前后兼容,而且可以实现WLAN与无线广域网络的结合,比 如3G。
较量:对802.11b/g技术的革命?
  WLAN市场的发展可以说是日新月异,自1999年IEEE正式颁布IEEE 802.11a、11b标准后,到2004年11b产品成为WLAN的市场主流,经过了近5年的时间;而2006年11g产品成为主流,只用了不到2年的 时间。由此可见,11n的产品替代11g的历时将会更短。可以这么说,从11b过渡到11g,只不过是一次升级行为,而从11g发展到11n,则是一个换 代问题,11n在802.11b/g的基础上已经实现了质的飞跃。
  传输速率提升10倍
  802.11n可以将WLAN的传输速率由目前802.11g提供的54Mbps提高到108Mbps,甚至高达600Mbps。即在理想状 况下,802.11n将可使WLAN传输速率达到目前传输速率的10倍左右,拷贝需要30分钟时间的视频文件,在最高数据传输率上,用802.11b拷贝 文件需要耗时42分钟,用双天线草案802.11n客户端只需要不到一分钟。
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凯膜过滤技术  覆盖范围到几平方公里
  802.11n采用智能天线技术,通过多组独立天线组成的天线阵列系统,动态地调整波束的方 向,802.11n保证让用户接收到稳定的信号,并减少其它噪音信号的干扰,覆盖范围可扩大到好几平方公里,这使得原来需要多台11g设备的地方,只需要 一台11n产品就可以了,不仅方便了使用,还减少了原来多台11g产品互联通时可能出现的信号盲点,移动性大大增强。
  全面兼容各标准
  802.11n采用软件无线电技术解决了不同标准采用不同的工作频段、不同的调制方式造成系统间难以互通、移动性差的问题,这样,不但保障了与以往的802.11a、11b、11g标准的兼容,而且还可以实现与无线广域网络的结合,极大的保护了用户的投资。
  纽带:连接Wi-Fi与WiMAX
  随着人们对网络的使用越来越广泛,现有的Wi-Fi技术根本满足不了人们不断变化的使用需求,人们渴望一种具有更高带宽、更高传输速度、覆盖面更广的无线传输技术,802.11n
的出现,弥补了Wi-Fi不足的同时,也成为了WiMAX实现市场飞跃的跳板。

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