802.11n協(xié)議

802.11n協(xié)議

新興的 802.11n 標準具有高達 600 Mbps 的速率，是下一代的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，可提供支持對帶寬最為敏感的應用所需的速率、范圍和可靠性。802.11n 結合了多種技術(shù)，其中包括 Spatial Multiplexing MIMO (Multi-In, Multi-Out) （空間多路復用多入多出）、20和 40MHz 信道和雙頻帶 (2.4 GHz 和5 GHz)，以便形成很高的速率，同時(shí)又能與以前的 IEEE 802.11b/g 設備通信。

多入多出(MIMO)或多發(fā)多收天線(xiàn)(MTMRA)技術(shù)是無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信領(lǐng)域智能天線(xiàn)技術(shù)的重大突破。該技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率，是新一代移動(dòng)通信系統必須采用的關(guān)鍵技術(shù)。

802.11n技術(shù)MIMO和OFDM介紹

802.11n專(zhuān)注于高吞吐量的研究，計劃將無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的傳輸速率從802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上，最高速率可達320Mbps甚至500Mbps。這樣高的速率當然要有技術(shù)支撐，而OFDM技術(shù)、MIMO（多入多出）技術(shù)正是關(guān)鍵。

OFDM技術(shù)是多載波調制（Multi-CarrierModulation，MCM）的一種，它曾經(jīng)在802.11g標準中被采用。其核心是將信道分成許多進(jìn)行窄頻調制和傳輸正交子信道，并使每個(gè)子信道上的信號頻寬小于信道的相關(guān)頻寬，用以減少各個(gè)載波之間的相互干擾，同時(shí)提高頻譜的利用率的技術(shù)。

OFDM還通過(guò)使用不同數量的子信道來(lái)實(shí)現上行和下行的非對稱(chēng)性傳輸。不過(guò)OFDM技術(shù)易受頻率偏差的影響，存在較高的峰值平均功率比（PAR），不過(guò)可以通過(guò)時(shí)空編碼、分集、干擾抑制以及智能天線(xiàn)技術(shù)，最大程度地提高物理層的可靠性，802.11g中雖也采用有相似技術(shù)，但相比802.11n中與MIMO技術(shù)的結合，自然遜色不少。

802.11n技術(shù)陣營(yíng)合作發(fā)展

802.11n標準上有兩大技術(shù)陣營(yíng)，即WWiSE（World Wide Spectrum Efficiency）聯(lián)盟和TGn Sync聯(lián)盟，目前，802.11n工作組已經(jīng)向前發(fā)展并采納了一個(gè)由擴展無(wú)線(xiàn)聯(lián)盟（EWC）整合的 組合方案，該擴展無(wú)線(xiàn)聯(lián)盟（EWC）是由Broadcom，Intel和其他Wi-Fi供應商領(lǐng)導的行業(yè)組織。802.11n 1.0版草案是兩方面的方案的有力結合 ，已經(jīng)被IEEE采納，現在正在被這個(gè)工作組為最終的采用而進(jìn)行仔細的檢查。

其中WWiSE獲得了德州儀器、Broadcom、 Conexant、 STMicro、 Airgo和Bermai的支持，而此前曾提交自有標準的摩托羅拉也加入了這一陣營(yíng) ；TGn Sync的支持者則包括英特爾、Atheros、Agere、英飛凌、思科、高通、北電網(wǎng)絡(luò )、三菱、索尼、松下、飛利浦、三星、三洋和東芝。 WWiSE以目前獲得全球采用的20 MHz通道格式為基礎，世界各地已有超過(guò)數千萬(wàn)部Wi-Fi裝置正在使用此格式，這種方法不但確?，F有Wi-Fi產(chǎn)品 獲得支持，還可以改善Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )在指定頻帶內的工作效能。除此之外，聯(lián)盟廠(chǎng)商也代表了組成Wi-Fi市場(chǎng)的半導體供應和消費領(lǐng)域重要交集， 這將在發(fā)展廠(chǎng)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(zhù)802.11實(shí)作功能的重大進(jìn)步，主要特點(diǎn)包括：

強制使用已經(jīng)核準、現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(gè)20 MHz通道的最低要求下達到135 Mbps最大數據速率、進(jìn)而降低實(shí)作成本的關(guān)鍵。這種 技術(shù)還能大幅改善簡(jiǎn)單的天線(xiàn)延伸或信道匯整技術(shù)。

利用4×4 MIMO架構和40 MHz通道寬度(只要主管單位允許)實(shí)現的540 Mbps最高數據速率，它能替未來(lái)的裝置和應用提供持續發(fā)展的藍圖。

強制模式提供與5 GHz和2.4 GHz頻帶內現有Wi-Fi裝置的向后兼容性與互用性，確保已安裝的設備仍能獲得強大支持。

先進(jìn)的FEC編碼功能幫助實(shí)現最大覆蓋率和聯(lián)機距離，它適用于所有的MIMO組態(tài)和通道帶寬。

而TGn Sync聯(lián)盟主要是采用兩條MIMO天線(xiàn)，與40MHz信道協(xié)同使用，創(chuàng )造出能提供250Mbps帶寬和可用吞吐量理論值為175Mbps的器件。WWiSE的 會(huì )員則提出，這將減少可用非重疊802.11信道的數量，在一些國家屬于非法，例如日本。相反，該組織提議的技術(shù)使用四條MIMO天線(xiàn)，同時(shí)保 持目前802.11定義的20MHz信道。這種方法據稱(chēng)頻譜效率更高，而且受到的管制障礙較少。

802.11n的技術(shù)優(yōu)勢

802.11n專(zhuān)注于高吞吐量的研究，計劃將WLAN的傳輸速率從802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上，最高速率可達320Mbps甚至500Mbps。這樣高的速率當然要有技術(shù)支撐，而OFDM技術(shù)、MIMO(多入多出)技術(shù)等正是關(guān)鍵。

OFDM技術(shù)是MCM(Multi-Carrier Modulation，多載波調制)的一種，曾經(jīng)在802.11g標準中采用。其核心是將信道分成許多進(jìn)行窄帶調制和傳輸正交子信道，并使每個(gè)子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，用以減少各個(gè)載波之間的相互干擾，同時(shí)提高頻譜的利用率的技術(shù)。OFDM還通過(guò)使用不同數量的子信道來(lái)實(shí)現上行和下行的非對稱(chēng)性傳輸。不過(guò)OFDM技術(shù)易受頻率偏差的影響，存在較高的峰值平均功率比(PAR)，不過(guò)可以通過(guò)時(shí)空編碼、分集、干擾抑制以及智能天線(xiàn)技術(shù)，最大程度地提高物理層的可靠性，802.11g中雖也采用有相似技術(shù)，但相比802.11n中與MIMO技術(shù)的結合，自然遜色不少。

MIMO(多入多出)技術(shù)是無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域智能天線(xiàn)技術(shù)的重大突破，能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率。MIMO系統在發(fā)射端和接收端均采用多天線(xiàn)(或陣列天線(xiàn))和多通道。傳輸信息流S(k)經(jīng)過(guò)空時(shí)編碼形成N個(gè)信息子流Ci(k)，i=1，……，N。這N個(gè)子流由N個(gè)天線(xiàn)發(fā)射出去，經(jīng)空間信道后由M個(gè)接收天線(xiàn)接收。多天線(xiàn)接收機利用先進(jìn)的空時(shí)編碼處理能夠分開(kāi)并解碼這些數據子流，這樣，MIMO系統可以創(chuàng )造多個(gè)并行空間信道，解決了帶寬共享的問(wèn)題。802.11n天線(xiàn)數量可以支持到3*3，比802.11g的3增加了3倍。

將MIMO與OFDM技術(shù)相結合，就產(chǎn)生了MIMO OFDM技術(shù)，它通過(guò)在OFDM傳輸系統中采用陣列天線(xiàn)實(shí)現空間分集，提高了信號質(zhì)量，并增加了多徑的容限，使無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的有效傳輸速率有質(zhì)的提升。

而為了提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的吞吐量，802.11n還對802.11標準的單一MAC層協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化，改變了數據幀結構，增加了凈負載所占的比重，減少管理檢錯所占的字節數大大提升了網(wǎng)絡(luò )的吞吐量。在天線(xiàn)上，智能天線(xiàn)技術(shù)的應用也解決了802.11n的傳輸覆蓋范圍問(wèn)題。通過(guò)多組獨立天線(xiàn)組成的天線(xiàn)陣列系統，動(dòng)態(tài)地調整波束的方向，802.11n保證讓用戶(hù)接收到穩定的信號，并減少其它噪音信號的干擾，使無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的傳輸距離能夠增加到幾公里，移動(dòng)性大大增強。

兼容性方面，802.11n采用軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)解決不同標準采用不同的工作頻段、不同的調制方式，造成系統間難以互通，移動(dòng)性差的問(wèn)題。軟件無(wú)線(xiàn)電是一個(gè)完全可編程的硬件平臺，所有的應用都通過(guò)在該平臺上的軟件編程實(shí)現，換句話(huà)說(shuō)，就是不同系統的基站和移動(dòng)終端都可以由建立在相同硬件基礎上的不同軟件實(shí)現。軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)將根本改變網(wǎng)絡(luò )結構，實(shí)現無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)與無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)融合并能容納各種標準、協(xié)議，提供更為開(kāi)放的接口，最終大大增加網(wǎng)絡(luò )的靈活性。另外，802.11n工作模式包含2.4GHz和5.8GHz兩個(gè)工作頻段，保障了與以往的802.11a/b/g標準兼容，極大的保護了用戶(hù)的投資。