802.11新標準夯實(shí)WLAN應用

    ——WLAN標準規范新解

   ;  距離WLAN的普及應用還有距離，但業(yè)界正在努力，802.11標準就像豐盛的大餐，不斷地奉獻到鐘情于它的用戶(hù)面前，一步步地拉近應用的距離。

    先有802.11b、802.11a和802.11g，近來(lái)802.11e、802.11h和802.11n這三道最新的“大餐”又呈上桌前。對于802.11b、802.11a和802.11g，我們報道的已經(jīng)很多，現在讓我們品嘗一下802.11e、802.11h和802.11n的美味，體會(huì )一下它們是如何夯實(shí)應用的。

    802.11e：支持QoS

    802.11e是IEEE推出的無(wú)線(xiàn)通用標準，它使企業(yè)、家庭和公共場(chǎng)所（如機場(chǎng)、飯店等）之間真正實(shí)現互通，而同時(shí)具有滿(mǎn)足不同行業(yè)特殊需求的特性。與其他無(wú)線(xiàn)標準所不同的是，該標準在MAC物理層增加了服務(wù)質(zhì)量（QoS）和對現有的802.11b和802.11a無(wú)線(xiàn)標準提供多媒體支持，同時(shí)完全與這些標準向后兼容。

    QoS和支持多媒體是提供話(huà)音、視頻和音頻業(yè)務(wù)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵特性。寬帶服務(wù)提供商把QoS和多媒體支持視為對用戶(hù)提供視頻點(diǎn)播、音頻點(diǎn)播、IP話(huà)音和高速I(mǎi)nternet接入的重要部分。因此，IEEE在802.11e正式生效之前，為其制定了QoS基準，并成為802.11e的核心構件。

    QoS基準的主要機制在于能更好地控制多媒體應用的時(shí)間敏感信息。當無(wú)信號發(fā)送，即無(wú)爭用期間（CFP），QoS基準接納時(shí)間調度和輪詢(xún)通信，改善輪詢(xún)的效能，并通過(guò)前向糾錯（FEC）提高信道穩定性和有選擇的重發(fā)。在無(wú)爭用期間，還能改善信道存取，并能保持對向后兼容的輪詢(xún)。這些機制為高帶寬多媒體流、功率管理以及各種速率和突發(fā)信息流的輪流接入提供最大效能。

    即使是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的密集部署，如企業(yè)無(wú)線(xiàn)環(huán)境，802.11e標準也能增強QoS支持。在這樣的環(huán)境中，多個(gè)802.11e子網(wǎng)可配置在互相能通信的范圍內，而不受通信期間不同子網(wǎng)中無(wú)線(xiàn)設備可能產(chǎn)生的干擾。

    802.11h：除去相互干擾之憂(yōu)

    鐘愛(ài)802.11標準大餐的朋友，也許對802.11h感興趣。原因在于它能克服現有的其他802.11標準的缺陷。我們知道，802.11a無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )工作在5GHz頻段，支持多達24個(gè)不重疊的信道，對干擾的敏感性也比802.11g低，但因國家不同，利用5GHz頻段的環(huán)境會(huì )發(fā)生改變，同樣會(huì )遇到與其他系統相互干擾的問(wèn)題。802.11h針對這個(gè)問(wèn)題所定義的機制能使基于802.11a的無(wú)線(xiàn)系統避免與雷達和其他同類(lèi)系統中的寬帶技術(shù)相干擾，保障無(wú)線(xiàn)通信的暢通。

    802.11h克服上述缺陷，引入了兩項關(guān)鍵技術(shù)，即動(dòng)態(tài)頻率選擇(DFS)和發(fā)射功率控制(TPC)。

    ● DFS。DFS定義了一種檢測機制，但當檢測到有使用相同無(wú)線(xiàn)信道的其他裝置存在時(shí)，可根據需要轉換到其他信道，以避免相互干擾，并協(xié)調對信道的利用。即某個(gè)無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)利用WLAN裝置的DFS查找其他接入點(diǎn)。當WLAN裝置連接到某個(gè)接入點(diǎn)時(shí)，無(wú)線(xiàn)裝置列出它能夠支持的信道。當需要轉換到新的信道時(shí)，接入點(diǎn)利用列出信道數據確定最佳信道。

    ● TPC。TPC旨在通過(guò)降低WLAN裝置的無(wú)線(xiàn)發(fā)射功率，減少WLAN與衛星通信的相互干擾。TPC還能用于管理無(wú)線(xiàn)裝置的功耗和接入點(diǎn)與無(wú)線(xiàn)裝置之間的距離。

    802.11h定義的DFS和TPC機制的新奇之處，在于根據5GHz頻段的管理要求確保標準通信方式的實(shí)施，以促進(jìn)802.11a無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的推廣使用，并提高WLAN的部署和運行性能。

    802.11n：支持高速率

    隨著(zhù)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，高性能WLAN的市場(chǎng)需求日趨增長(cháng)。為了適應這一需求，IEEE于2003年組建了802.11 TGn工作組來(lái)制訂802.11n標準。802.11n的主要機制在于通過(guò)MAC接口，支持高數據率，并提高頻譜效率，為無(wú)線(xiàn)HDTV傳輸以及企業(yè)和零售業(yè)用戶(hù)所處的密集無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境提供超高速數據流；運行802.11n組網(wǎng)協(xié)議將為WLAN提供500Mbps的速率，這一速率約比目前的WLAN快10倍，而且能與現有的Wi-Fi標準廣泛兼容，并支持PC、消費電子設備和移動(dòng)平臺等裝置。

    為實(shí)現上述功能，802.11n也引入了兩項關(guān)鍵技術(shù)，即多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)和寬信道帶寬技術(shù)。

    MIMO技術(shù)：這是一種對要發(fā)送的數據建立多條“空中路徑”、增加單信道數據吞吐率的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)。使用多個(gè)發(fā)射和接收天線(xiàn)，每條信道能在相同的頻率上傳送不同的數據集，并通過(guò)提高發(fā)送信號的傳輸速度來(lái)提高網(wǎng)絡(luò )容量。

    MIMO實(shí)際上是一種無(wú)線(xiàn)芯片技術(shù)，嵌入在芯片中MIMO通過(guò)2根或多根天線(xiàn)發(fā)送信號。在接收端，通過(guò)多MIMO算法將信息重新組合，增強傳輸性能。因此，MIMO技術(shù)不僅是802.11n標準制定的基礎，3G通信標準機構還在評估將這一技術(shù)用于蜂窩通信網(wǎng)絡(luò )的可能性。

    20/40MHz信道帶寬：802.11n標準支持20/40MHz信道帶寬，從而有可能在全球范圍內實(shí)現500Mbps的高速率，并增大數據傳輸容量。40MHz信道由2個(gè)20MHz的相鄰信道組成，利用兩個(gè)信道之間未被利用的象限頻段，可使每次傳輸能比目前54Mbps的WLAN數據率提高1倍多，約為125Mbps。

    由于802.11n標準以MIMO和信道帶寬這兩項關(guān)鍵技術(shù)為支柱，因而給WLAN帶來(lái)許多新的應用。當前，這些應用集中體現在三個(gè)方面：一是在5GHz頻段內工作，即在5GHz頻段內，40MHz頻段容量的增大有可能使802.11n網(wǎng)絡(luò )提供更多的無(wú)線(xiàn)服務(wù)；二是與802.11b、11a和11g共存并向后兼容，支持今年剛完成的802.11e QoS標準；三是單個(gè)和多個(gè)目的幀聚合，即把幾個(gè)數據幀合并在一個(gè)數據包里，進(jìn)行包括IP無(wú)線(xiàn)話(huà)音和多媒體內容的流媒體傳輸。

    感悟

    事實(shí)上，技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求不斷誕生出802.11新標準。除了上述三個(gè)新標準，IEEE應WLAN VoIP主流廠(chǎng)商SpectraLink的要求，于今年初組建了新的802.11工作組（IEEE 802.11 TGr“快速漫游”工作組），制訂在接入點(diǎn)之間快速、安全漫游的標準。該標準將在802.11e QoS機制的基礎上增添新的“美味”。如能獲得通過(guò)，它將在明碼VoIP數據包上優(yōu)化話(huà)音或多媒體業(yè)務(wù)，當用戶(hù)在安全接入點(diǎn)之間移動(dòng)而同時(shí)憑借移動(dòng)WLAN手機通信時(shí)，還能減少呼叫掉線(xiàn)和網(wǎng)絡(luò )的不穩定性，由此提高企業(yè)VoIP的性能。

    新技術(shù)得到普及應用需要解決若干個(gè)實(shí)際問(wèn)題，WLAN也一樣，若干個(gè)新標準正在把問(wèn)題一一擺平，QoS解決了，干擾去除了，帶寬更高了，802.11i也把安全搞定了，現在，距離普及應用還會(huì )遠嗎？