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1、802.11n技术交流,内容提要,4,5,2003年，2.4GHz802.11g标准正式诞生,2009年9月，802.11n标准正式发布，无线正式进入百兆时代,2003年，IEEE成立802.11n任务组,1999年，802.11b、802.11a标准相继发布,2007年，802.11n draft 2.0草案获通过, 802.11n进入试商用,2009年全年，全球Wi-Fi芯片发货量达到5.3亿，全球WLAN用户突破6亿,2010年6月，苹果发布第四代iPhone，率先在移动终端上支持802.11n,2010年1月， Android/IPad等平板终端逐渐普及促使无线取代有线接口,2010年
2、全年，802.11n芯片的出货量将超过802.11g芯片的出货量,第一阶段,第二阶段,第三阶段。,WLAN历史,过去,未来,现在,WLAN标准不断完善，可运营可管理性稳步增强，802.11n已成主流,802.11ac802.11ad,IEEE推出的第一代WLAN 标准 - 2.4G频段 -传输速率1M,-11b 2.4G频段，传输速率提高到5.5M和11M -11a 5.8G频段传输速率提高到54M,-传输速率提高到54M - 2.4G频段 -兼容11b,- 2.4G频段和5.8G频段 -传输速率提高到300M -兼容11a/11b/11g,6G以下频段和60G频段传输速率不小于1Gbit/s
3、协议正在制定和完善之中,2012年,11n到底有多快？,普通的11g传输文件测试，只能达到23Mbps左右，而11n能达到多少呢？,150Mbps,整整是11g网络速率的6倍！,802.11n技术优势,高带宽,广覆盖,易兼容,高稳定,易穿透,密接入,OFDM+MIMO,IEEE802.11n,6大特点的解释,普通54M的11G产品，实际用户层吞吐率一般在20-25Mbps，而11n的产品，可以实现300-600M的物理带宽，数据吞吐率至少在百兆以上，和百兆有线的速率相当，完全可以满足一些高带宽的应用需求，比如高清的在线教学、IPTV等。,高带宽,802.11n采用智能天线技术，通过多组独立天线
4、组成的天线阵列，可以动态调整波束，保证让WLAN用户接收到稳定的信号，并可以减少其它信号的干扰，使覆盖范围能达到11G的6倍以上。,广覆盖,一般情况下，基于11G的设备可以同时接入20个左右的客户端，而11n的设备可以让更的用户接入，并提供更高的带宽，更适合于用户量比较大的密集接入的场景，比如象今天的媒体发布会之类的场合下的应用。,密接入,由于采用了多路收发的技术，将对于11G而言，信号穿透性更好，在空间较为复杂的环境中应用，更容易消除盲点，从而简化工程前期的勘测、设计工作，减少设备布放数量，降低建网成本,易穿透,在11G模式下，如果有多个用户同时接入网络，可能会因为QoS得不到良好的保障，影
5、响实时业务。11n在这方面则有很大的改善，由于采用了MIMO技术，无线信号是多路收发，有效地解决了多径干扰问题，信号稳定性及抗干扰能力等方面比11G产品大大提高，可以支持wifi语音等实时业务。,高稳定,802.11n在设计之初就保证了后向的兼容性，以前的11a/11b/11G的终端设备仍可以接入11n的网络，充分保护了用户已有的投资。,易兼容,11n技术一览,OFDM,MIMO,40MHz,Short GI,帧聚合,块应答,802.11n,车道宽一倍，车流量就大一倍。2.4GHz下慎用。,帧与帧之间的间距更短了。,多个帧并成一个帧来发。,多个帧只用一个应答来搞定。,11n核心技术，多天线同时
6、发射接收。,11g核心技术，速度达到54Mbps的原因。,11n的核心技术，MIMO,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,t,普通天线,MIMO天线,MIMO技术利用空间的分集，使得每个码片在时域上更加高效。,22、23和33有何性能差异？,22性能最弱，是11n的低成本解决方案，通常为SOHO级设备使用技术。,22、33（2、3条流）示意图,450Mbps,300Mbps,300Mbps,同样是2条流的情况，33比22多了一条辅助流，所以实际性能更高！,11n信道的选择，20MHz or 40MHz？,和11g类似，在2.4GHz频段可以有三个不重叠的信道，但是对于11n来说，使
7、用20MHz就意味着只能达到150Mbps的速率。,使用20MHz：,使用40MHz：,和11g的Turbo模式类似，一旦使用40MHz带宽，在2.4GHz频段只有一个信道可用，基本上无法规模部署，解决方法是使用5GHz频段，带宽资源丰富。,内容提要,4,5,802.11协议比较,802.11n采用的关键技术,802.11n物理层采用的关键技术有MIMO、MIMO-OFDM、40MHz信道、Short GI、FEC、MRC等。802.11n MAC层采用的关键技术有Block确认、帧聚合等。,802.11n关键技术MIMO,利用多天线传输将串行映射为并行各天线独立处理自主运行各天线用各自的调制
8、方式发送电波各天线用各自的解调方式接收电波,802.11n关键技术MIMO,N个子空间流同时发送到信道，各发射信号占用同一频带,不增加带宽,各发射接收天线间的通道独立相应,多入多出系统可以创造多个并行空间信道,通过并行空间信道独立传输信息,速率提高,最多可分割4个空间流支持天线数量为44空间流越多，功耗越大802.11n协议包含MIMO省电模式需要更高性能时才使用多路径，以降低功耗,802.11n关键技术OFDM（正交频分复用）技术,802.11n关键技术MIMO-OFDM,802.11n关键技术FEC（Forward Error Correction）,FEC (Forward Error
9、Correction)按照无线通信的基本原理，为了使信息适合在无线信道这样不可靠的媒介中传递，发射端将把信息进行编码并携带冗余信息，以提高系统的纠错能力，使接收端能够恢复原始信息。802.11n所采用的QAM-64的编码机制可以将编码率(有效信息和整个编码的比率)从3/4 提高到5/6。所以，对于一条空间流，在MIMO-OFDM基础之上，物理速率从58.5提高到了65Mbps(即58.5乘5/6除以3/4)。,802.11n关键技术Short GI,Short Guard Interval (GI)由于多径效应的影响，信息符号(Information Symbol)将通过多条路径传递，可能会发
10、生彼此碰撞，导致ISI干扰。为此，802.11a/g标准要求在发送信息符号时，必须保证在信息符号之间存在800 ns的时间间隔，这个间隔被称为Guard Interval (GI)。802.11n仍然使用缺省使用800 ns GI。当多径效应不是很严重时，用户可以将该间隔配置为400，对于一条空间流，可以将吞吐提高近10%，即从65Mbps提高到72.2 Mbps。对于多径效应较明显的环境，不建议使用Short Guard Interval (GI)。,802.11n关键技术40MHz绑定技术,40MHz绑定技术对于无线技术，提高所用频谱的宽度，可以最为直接地提高吞吐。就好比是马路变宽了，车辆
11、的通行能力自然提高。传统802.11a/g使用的频宽是20MHz，而802.11n支持将相邻两个频宽绑定为40MHz来使用，所以可以最直接地提高吞吐。需要注意的是：对于一条空间流，并不是仅仅将吞吐从72.2 Mbps提高到144.4(即72.22 )Mbps。对于20MHz频宽，为了减少相邻信道的干扰，在其两侧预留了一小部分的带宽边界。而通过40MHz绑定技术，这些预留的带宽也可以用来通讯，可以将子载体从104(522)提高到108。按照72.2*2*108/104进行计算，所得到的吞吐能力达到了150Mbps。,802.11n关键技术帧聚合（Frame Aggregation）,帧聚合技术包
12、含针对MSDU的聚合(A-MSDU)和针对MPDU的聚合(A-MPDU)：A-MSDU技术是指把多个MSDU通过一定的方式聚合成一个较大的载荷。这里的MSDU可以认为是Ethernet报文。通常，当AP或无线客户端从协议栈收到报文(MSDU)时，会打上Ethernet报文头，我们称之为A-MSDU Subframe;而在通过射频口发送出去前，需要一一将其转换成802.11报文格式。而A-MDSU技术旨在将若干个A-MSDU Subframe聚合到一起，并封装为一个802.11报文进行发送。从而减少了发送每一个802.11报文所需的PLCP Preamble，PLCP Header和802.11
13、MAC头的开销，同时减少了应答帧的数量，提高了报文发送的效率。,802.11n关键技术帧聚合（Frame Aggregation）,A-MPDU：与A-MSDU不同的是，A-MPDU聚合的是经过802.11报文封装后的MPDU，这里的MPDU是指经过802.11封装过的数据帧。通过一次性发送若干个MPDU，减少了发送每个802.11报文所需的PLCP Preamble，PLCP Header，从而提高系统吞吐量。,802.11n关键技术块确认（Block ACK）,Block ACK为保证数据传输的可靠性，802.11协议规定每收到一个单播数据帧，都必须立即回应以ACK帧。A-MPDU的接收端
14、在收到A-MPDU后，需要对其中的每一个MPDU进行处理，因此同样针对每一个MPDU发送应答帧。Block Acknowledgement通过使用一个ACK帧来完成对多个MPDU的应答，以降低这种情况下的ACK帧的数量。,802.11n速率计算方法,802.11n采用MIMO多天线技术，当存在一根天线(1X1)，在每种带宽下它存在8种速率(记为MCS0-MCS7，MCS：Modulation and coding scheme);当存在两根天线(2X2)，在每种带宽下它存在16种速率(记为MCS0-MCS15)；当存在三根天线(3X3)，在每种带宽下它存在24种速率(记为MCS0-MCS23)
15、;当存在四根天线(4X4)，在每种带宽下它存在32种速率(记为MCS0-MCS31)。802.11n采用多种调制技术，但是每一列速率对应的码率(即有效数据和发出的数据的比率)是不一样的，例如在MCS7和MCS15时，码率是5/6，而在MCS6和MCS14时，码率是3/4。802.11n采用和11a/g一样的OFDM调制方式，OFDM是将一个宽的带宽正交地分割成几个小的子载波，这些子载波并行地传输数据。对于20MHz时，其子载波的数目为56个，其中52个用于传输数据，另外4个称之为pilot carries，用于辅助传输；当40MHz时，子载波数目为114个，其中108个用于传输数据，其余为pilot carries。802.11n支持400us的Short GI。原11a/g 的Short GI 时长800us，短间隔Short GI 时长为400us无线信号在空间传输会因多径等因素在接收侧形成时延，如果后面的数据块发送的过快，会和前一个数据块的形成干扰，GI 可以用来规避这个干扰。在使用Short GI 的情况下，可提高10%的速率。802.11n速率=有效载波数编码率子载波传输数位空间流数GI,802.11n速率表,内容提要,4,5,802.11n技术分析,1,802.11n产品技术要求,2,3,3,IEEE 802.11n技术简述,802.11n技术要求EVM 要求,
