Monday, October 10, 2011

无线局域网WLAN协议(标准的演进)

无线局域网协议(802.11b协议)

•传输速率

1 , 2 , 5.5 , 11Mbps
DSSS/CKK通信技术
DSSS:Direct Sequence Spread Spectrum。直接序列扩频。一种较简单的扩频方式,指将源数据的一个位采用一组码片序列代替,达到扩展频谱的目的。
CCK:Complementary Code Keying。补码键控。补码采用的是一个复数序列,根据源数据的不同变更序列中元素的相位,使不同序列之间的相关性最小,以此带来误码率的降低。

•工作频段

2.4G

•信道数量

3个不重叠信道(1、6、11)

无线局域网协议(802.11g协议)

•最大传输速率

数据速率为 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, and 54 Mbps
也支持向下的速率 1, 2, 5.5, and 11 Mbps
OFDM调制技术
OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing。正交频分复用。将可用频带划分为若干个副载波并行传输,各副载波之间彼此正交(数学上的)互不干扰,从而提高了频谱利用效率。

•工作频段

2.4G

•信道

3个不重叠信道(1、6、11)

•协议兼容

向下兼容802.11b协议

无线局域网协议(802.11a协议)

•最大传输速率

6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps
OFDM调制技术

•工作频段

5G

•信道

12个不重叠信道

•协议兼容

不兼容其他协议

无线局域网协议(802.11n协议)

•最大传输速率

300~600Mbps
OFDM调制技术
MIMO技术(Multiple Input Multiple Output)

•工作频段

5G/2.4G

•信道

12+3个不重叠信道

•协议兼容

向下兼容802.11b/g/a协议

无线局域网协议(802.11协议)


802.11a
802.11b
802.11g
802.11n
标准发布时间
1999.7
1999.7
2003.6
2009
数据速率
54Mbps
11Mbps
54Mbps
300+Mbps
吞吐量
22Mbps
5Mbps
22Mbps (纯 g)
100+Mbps
调制方式
OFDM
DSSS和CCK
DSSS或OFDM和CCK
DSSS或OFDM和CCK
频段
5GHz
2.4GHz
2.4GHz
2.4GHz or 5GHz
不重叠信道
12
3
3
3 or 12
频宽
20MHz
20MHz
20MHz
20 or 40MHz

无线网络是共享介质的网络,冲突是不可避免的,为了更有效的实现数据传输,引入了两个概念:

CSMA/CA(载波侦听及冲突避免):载波侦听的方法有两种,一种是物理层的检测(根据能量或者信号质 量),另一种是MAC根据数据中的持续时间字段来检测,“虚拟载波侦听”机制(VCS):NAV/Duration。在其他设备占用总线的时候,本设备必 须等待。当然即使如此仍然无法保证传输是一定成功的,这时就需要MAC层的传输确认机制,也就是说源站在规定的时间内必须收到目标站点发出的ACK帧。
RTS/CTS:解决站点屏蔽带来的碰撞问题,采用握手的方式来完成信道预约是一种常用方法。使用此方式导致效率下降,但是在长包较多的情况下,还是比较合适(否则重发导致的浪费更多),短帧还是不使用比较好。

802.11n主要通过MIMO技术、增加带宽和提高信道利用率三种方式来提高通讯速率:

MIMO技术:在室内,电磁环境较为复杂,多径效应、频率选择性衰落和 其他干扰源的存在使得实现无线信道的高速数据传输更加困难。但对MIMO系统来说,多径效应却可以作为一个有利因素加以利用。MIMO系统在发射端和接收 端均采用多天线(或阵列天线)和多通道,传输信息流S(k)经过空时编码形成N个信息子流Ci(k),i=1,……,N。这N个子流由N个天线发射出去, 经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机利用空时编码处理能够分开并解码这些数据子流,从而实现最佳的处理。同时,这N个子流同时发送到信道,各发 射信号占用同一频带,并未增加带宽。
增加带宽:802.11n通过将两个20MHz的信道绑定在一起组成一个40MHz通讯带宽,在实际工作时 可以作为两个20MHz的信道使用(一个为主信道,一个为次信道,收发数据时既可以40MHz的信道工作,也可以单个20MHz信道工作),这样可将速率 提高一倍,提高无线网络的吞吐量。
提高信道利用率:
• 802.11n标准中采用A-MPDU聚合帧格式,即将多个MPDU聚合为一个A-MPDU,只保留一个PHY头,删除其余MPDU的PHY头,减少了传输每个MPDU的PHY头的附加信息,同时也减少了ACK帧的数目,从而降低了协议的负荷,有效的提高网络吞吐量。
• 802.11n协议定义了一个新的MAC特性A-MSDU,该特性实现了将多个MSDU组合成一个MSDU发送,与A-MPDU类似,通过聚合,A-MSDU减少了传输每个MSDU的MAC头的附加信息,提高了MAC层的传输效率。
• 802.11n支持在物理层的优化,提供短间隔功能。原11a/g的GI时长800us,而短间隔Short GI时长为400us,在使用Short GI的情况下,可提高10%的速率。
 
 

No comments:

Post a Comment