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300M 802.11N技術(shù)分析

802.11（WLAN）技術(shù)作為成熟而廣泛應(yīng)用的無線接入技術(shù)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于家庭、企業(yè)等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2008年一年，全球銷售了3億8千多萬顆WLAN芯片。盡管802.11a/g技術(shù)已經(jīng)將物理層吞吐提高到了54Mbps，但是隨著YouTube、無線家庭媒體網(wǎng)關(guān)、企業(yè)VoIP Over WLAN等應(yīng)用對WLAN技術(shù)提出了越來越高的帶寬要求，傳統(tǒng)技術(shù)802.11a/g已經(jīng)無法支撐。用戶需求呼喚著全新一代WLAN接入技術(shù)。

OFDM調(diào)制技術(shù)是將高速率的數(shù)據(jù)流調(diào)制成多個(gè)較低速率的子數(shù)據(jù)流，再通過已劃分為多個(gè)子載體的物理信道進(jìn)行通訊，從而減少ISI（碼間干擾）機(jī)會(huì)。

MIMO（多入多出）技術(shù)是在鏈路的發(fā)送端和接收端都采用多副天線，將多徑傳播變?yōu)橛欣蛩?，從而在不增加信道帶寬的情況下，成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，以達(dá)到WLAN系統(tǒng)速率的提升。

將MIMO與OFDM技術(shù)相結(jié)合，就產(chǎn)生了MIMOOFDM技術(shù)，它通過在OFDM傳輸系統(tǒng)中采用陣列天線實(shí)現(xiàn)空間分集，提高了信號質(zhì)量，并增加了多徑的容限，使無線網(wǎng)絡(luò)的有效傳輸速率有質(zhì)的提升。

雙頻帶（20-MHz和40-MHz帶寬）

IEEE802.11n通過將兩個(gè)相鄰的20MHz帶寬捆綁在一起組成一個(gè)40MHz通訊帶寬，在實(shí)際工作時(shí)可以作為兩個(gè)20MHz的帶寬使用（一個(gè)為主帶寬，一個(gè)為次帶寬，收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)既可以40MHz的帶寬工作，也可以單個(gè)20MHz帶寬工作），這樣可將速率提高一倍。同時(shí)，對于IEEE802.11a/b/g，為了防止相鄰信道干擾，20MHz帶寬的信道在其兩側(cè)預(yù)留了一小部分的帶寬邊界。而通過頻帶綁定技術(shù)，這些預(yù)留的帶寬也可以用來通訊，從而進(jìn)一步提高了吞吐量。

ShortGI（GuardInterval）是802.11n針對802.11a/g所做的改進(jìn)。射頻芯片在使用OFDM調(diào)制方式發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，整個(gè)幀是被劃分成不同的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行發(fā)送的，為了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，?shù)據(jù)塊之間會(huì)有GI，用以保證接收側(cè)能夠正確的解析出各個(gè)數(shù)據(jù)塊。無線信號在空間傳輸會(huì)因多徑等因素在接收側(cè)形成時(shí)延，如果后續(xù)數(shù)據(jù)塊發(fā)送過快，會(huì)和前一個(gè)數(shù)據(jù)塊形成干擾，而GI就是用來規(guī)避這個(gè)干擾的。11a/g的GI時(shí)長為800us，而ShortGI時(shí)長為400us，在使用ShortGI的情況下，可提高10%的速率。另外，ShortGI與帶寬無關(guān)，支持20MHz、40MHz帶寬。

兼容a/b/g

WLAN標(biāo)準(zhǔn)從802.11a/b發(fā)展到802.11g，再到現(xiàn)在的802.11n，提供良好的向后兼容性顯得尤為重要。802.11g提供了一套保護(hù)機(jī)制來允許802.11b的無線用戶接入802.11g網(wǎng)絡(luò)。同樣的，802.11n協(xié)議提供相似的機(jī)制來允許802.11a/b/g用戶的接入。

802.11n設(shè)備發(fā)送的信號可能無法被802.11a/b/g的設(shè)備解析到，造成802.11a/b/g設(shè)備無法探測到802.11n設(shè)備，從而往空中直接發(fā)送信號，導(dǎo)致信道使用上的沖突。為解決這個(gè)問題，當(dāng)802.11n運(yùn)行在混合模式（即同時(shí)有802.11a/b/g設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中）時(shí)，會(huì)在發(fā)送的報(bào)文頭前添加能夠被802.11a或802.11b/g設(shè)備正確解析的前導(dǎo)碼。從而保證802.11a/b/g設(shè)備能夠偵聽到802.11n信號，并啟用沖突避免機(jī)制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)802.11n的設(shè)備與802.11a/b/g設(shè)備的互通。

結(jié)論

MIMO是802.11n物理層的核心，通過結(jié)合40MHz綁定、MIMO-OFDM等多項(xiàng)技術(shù)，可以將物理層速率提高到600Mbps。為了充分發(fā)揮物理層的能力，802.11n對MAC層采用了幀聚合、Block ACK等多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。802.11n給我們帶來吞吐、覆蓋等提高的同時(shí)，也增加了更多的技術(shù)挑戰(zhàn)。了解這些技術(shù)，將幫助我們更好地應(yīng)用802.11n和解決應(yīng)用所面臨的實(shí)際問題。

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