802.11n：三思而后行——采用802.11n的主要考慮事項

無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)領(lǐng)域正在轉變

隨著(zhù)802.11n的到來(lái)，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（WLAN）領(lǐng)域正在發(fā)生根本性的轉變，而這場(chǎng)轉變正如無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的誕生一樣引人矚目。802.11n最終標準的極高數據速率為實(shí)現全無(wú)線(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò )奠定了堅實(shí)的基礎。豐富的多媒體應用將無(wú)縫部署于網(wǎng)絡(luò )內的各個(gè)節點(diǎn)，其卓越性能遠遠超過(guò)此前的802.11a/b/g技術(shù)。

但問(wèn)題仍然存在，“如何規劃高性能的802.11n網(wǎng)絡(luò )？”雖然802.11n的優(yōu)勢得到了WLAN設備廠(chǎng)商的持續重視，也在業(yè)界引起了大規模的討論，但至今仍沒(méi)有人能夠解釋清楚802.11n網(wǎng)絡(luò )規劃是如何發(fā)揮作用的，或者更重要的是，它會(huì )在什么情況下發(fā)生故障！“怎樣才能從徹底清除式802.11n部署實(shí)施項目中獲益？”“為了將現有網(wǎng)絡(luò )遷移至802.11n平臺，如果我只是淘汰并替換接入點(diǎn)（AP），結果會(huì )怎樣？”“怎樣才能更好地完成分階段遷移至802.11n的工作？”本文將解釋解決這些問(wèn)題所必須具備的802.11n的基本知識，并幫助您選擇適合您所在組織的最佳策略。

802.11n會(huì )對網(wǎng)絡(luò )規劃中的“3C”產(chǎn)生怎樣的影響

網(wǎng)絡(luò )規劃應注意三個(gè)方面的因素：背景（Context）、覆蓋（Coverage）與容量（Capacity），合稱(chēng)網(wǎng)絡(luò )規劃中的“3C”。802.11n標準的技術(shù)進(jìn)步使這三種因素都受到了影響。就背景而言，網(wǎng)絡(luò )規劃者必須考慮新的40MHz信道干擾以及與特定現場(chǎng)復雜情況相關(guān)的多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)對信道規劃和接入點(diǎn)設置的影響。就覆蓋范圍而言，設計者應了解802.11n與傳統系統在覆蓋上的區別，并根據網(wǎng)絡(luò )需求對覆蓋要求做出正確定義。最后，802.11n標準的數據傳輸速度和MAC層效率都得到了提高，因此網(wǎng)絡(luò )容量也會(huì )增加；但是，只有對網(wǎng)絡(luò )客戶(hù)分布進(jìn)行正確的規劃才能使增加的容量得到充分利用。

背景

部署無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的背景環(huán)境非常重要。鄰近的接入點(diǎn)或利用同一頻帶進(jìn)行傳播的其他無(wú)線(xiàn)發(fā)射器都可能會(huì )對網(wǎng)絡(luò )造成干擾。這種形式的無(wú)線(xiàn)擁塞將導致數據包丟失、網(wǎng)絡(luò )速度變慢以及網(wǎng)絡(luò )容量減少。除了傳統的同頻和近頻干擾，802.11n5GHz頻帶部署還應考慮來(lái)自雷達系統的潛在干擾。背景環(huán)境還包括與現場(chǎng)結構有關(guān)的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)環(huán)境，這種環(huán)境將對802.11n的MIMO技術(shù)性能產(chǎn)生極大的影響。

干擾與信道規劃

與傳統802.11a/b/g使用的20MHz頻帶相比，802.11n的40MHz信道的數據速度提高了兩倍以上，是高性能無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的必備技術(shù)。不過(guò)，信道規模的增加也意味著(zhù)潛在干擾的增加以及信息規劃的頻譜范圍縮小。

在美國，如果在2.4GHz頻帶使用40MHz信道，則只有一個(gè)非重疊的20MHz信道可用，導致2.4GHz頻道的鄰近信道干擾機率增加。由于僅有三個(gè)非重疊信道可用，對2.4GHz信道進(jìn)行規劃已經(jīng)非常困難，因此不推薦利用802.11n的2.4GHz部署使用40MHz信道。

幸運的是，5GHz頻帶將802.11n用戶(hù)從嚴格的2.4GHz頻帶限制中解放了出來(lái)。在美國，如果接入點(diǎn)完全兼容動(dòng)態(tài)頻率選擇（DFS）（下一節將詳細介紹DFS），5GHz頻帶便允許使用11個(gè)非重疊40MHz信道。5GHz頻帶的大量非重疊40MHz信道使802.11n部署能夠充分利用其性能優(yōu)勢，因此我們推薦高性能WLAN網(wǎng)絡(luò )使用這種部署策略。見(jiàn)表3列出的802.11n信道重疊。

雷達規避對5GHz頻帶信道規劃的影響（DFS）

如上文所述，為使5GHz頻帶上非重疊40MHz信道數量達到最大化，接入點(diǎn)必須完全兼容DFS。根據FCC（美國聯(lián)邦通信委員會(huì )）規則和規定第15節的定義（47CFR§15），這就意味著(zhù)如果設備檢測到附近雷達系統的帶內干擾，則所有在該頻帶內的傳輸活動(dòng)必須立即停止達三十分鐘，并轉至其他非干擾信道。顯然，這一聯(lián)邦規定要求接入點(diǎn)信道進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化，這必然會(huì )對5GHz信道規劃產(chǎn)生影響。

雖然將DFS包括在5GHz802.11n部署項目之內可能會(huì )產(chǎn)生一些問(wèn)題，不過(guò)DFS頻帶（5.25-5.35GHz以及5.47-5.725GHz）的最佳規劃與非DFS頻帶規劃相比變化不大。部署流程的第一步是進(jìn)行現場(chǎng)調查，以確定部署環(huán)境中是否存在雷達干擾。其次應制定網(wǎng)絡(luò )信道計劃，以避免使用已經(jīng)探測到DFS的信道。最后，由于DFS標準要求運營(yíng)信道在遭到干擾的情況下進(jìn)行動(dòng)態(tài)改變，所以應提供探測到雷達干擾的情況后使用的空信道。根據經(jīng)驗，在非DFS頻帶內最好提供至少一個(gè)空閑信道。

MIMO的特定場(chǎng)景相關(guān)效應

MIMO本質(zhì)上具有特定場(chǎng)景相關(guān)（site-specific）特點(diǎn)

在傳統系統中，傳輸信號的反射與衍射（稱(chēng)為多路）造成的干擾被看作干擾系統性能的主要因素之一，為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們在系統設計中加入大量衰耗余量（fademargins），以期在多路干擾比較嚴重的區域提高信號質(zhì)量。與傳統系統相反的是，在MIMO系統中，多路竟然可以作為提高系統性能的基石！利用復信號處理，MIMO系統能夠同時(shí)發(fā)送多個(gè)數據流。這就意味著(zhù)僅根據接收信號強度（RSSI）已經(jīng)無(wú)法有效地預測系統性能?？紤]到MIMO系統與特點(diǎn)場(chǎng)景相關(guān)的特點(diǎn)，摩托羅拉強烈建議用戶(hù)針對802.11n網(wǎng)絡(luò )采用與特定場(chǎng)景相關(guān)的規劃與管理工具。

MIMO在密集辦公（denseoffice）與長(cháng)廊（longhallway）環(huán)境下的性能對比

MIMO在什么樣的環(huán)境下才能發(fā)揮最佳性能？用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述，多路豐富環(huán)境（multipathrichenvironments）是取得最佳MIMO性能的理想環(huán)境。在多路豐富環(huán)境下，接收到的信號被平均分配到從發(fā)射器到接收器之間的多個(gè)不同路徑中。個(gè)體路徑的差異數量是多路豐富程度的基本度量標準。為了更好地理解這個(gè)概念，摩托羅拉建議考慮兩種常見(jiàn)的部署場(chǎng)景，即一座綜合性辦公大樓和一條又長(cháng)又直的走廊。

在辦公大樓中，接入點(diǎn)通常集中部署于規劃的覆蓋區域。帶有接入點(diǎn)的房間通常被其他房間所包圍，彼此通過(guò)比較短的回廊相連。在一般情況下，這種環(huán)境充滿(mǎn)了干擾信號通路的阻礙（一般為墻壁），而且，除了安裝接入點(diǎn)的房間之外，其他區域很少有或基本沒(méi)有視距（LOS）接收路徑。這種環(huán)境的復雜性產(chǎn)生了許多不同的信號發(fā)射路徑，因此MIMO系統的性能將得到較好發(fā)揮，堪稱(chēng)理想的MIMO部署場(chǎng)景。

在長(cháng)直走廊的場(chǎng)景中，接收信號的主要路徑大多為視距（LOS）路徑，多路主要來(lái)自信息沿走廊墻壁的反射。網(wǎng)絡(luò )設計者可以預見(jiàn)，在這種環(huán)境下，MIMO系統的性能將顯著(zhù)下降，因為接入點(diǎn)和接收器之間的距離沿走廊不斷延長(cháng)。這種場(chǎng)景中的多路構成都極為相似，因此不屬于多路豐富環(huán)境，其MIMO性能增益（如果仍然存在）也要遜于綜合性辦公場(chǎng)景。此時(shí)可利用傳統硬件，在走廊中增加一個(gè)接入點(diǎn)，以擴大視距的覆蓋范圍；不過(guò)，這樣做會(huì )削弱802.11n的性能，因此不推薦使用這種部署場(chǎng)景。

傳統網(wǎng)絡(luò )與802.11n網(wǎng)絡(luò )的覆蓋變化

表1：802.11n網(wǎng)絡(luò )較之802.11a/b/g網(wǎng)絡(luò )在覆蓋范圍上的改進(jìn)

覆蓋

對于傳統的802.11a/b/g系統與新型802.11n部署之間的覆蓋差異，目前仍存在許多認識上的誤區。為了正確評估802.11a/b/g和802.11n硬件在覆蓋上的差異，必須對覆蓋（coverage）這個(gè)術(shù)語(yǔ)有明確的定義。本文對“覆蓋”的定義是“在特定地點(diǎn)以指定的最小傳統速率所進(jìn)行的通信(Communicationataspecified minimum transmit data rate at a given location)”。“范圍”（Range）一詞的定義是“在指定地點(diǎn)以支持的最小接入點(diǎn)傳輸速率進(jìn)行的通信”(Communication at the minimum supported transmit data rate for an AP at a given location)。下文討論了802.11n覆蓋的實(shí)質(zhì)差異，并在表1中作了總結。