IEEE 802.11新標準夯實WLAN應用

2019-11-05 02:36:16

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供稿：網友

　　距離WLAN的普及應用還有距離，但業界正在努力，802.11標準就像豐盛的大餐，不斷地奉獻到鐘情于它的用戶面前，一步步地拉近應用的距離。
　　
　　先有802.11b、802.11a和802.11g，近來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，我們報道的已經很多，現在讓我們品嘗一下802.11e、802.11h和802.11n的美味，體會一下它們是如何夯實應用的。
　　
　　802.11e：支持QoS
　　802.11e是IEEE推出的無線通用標準，它使企業、家庭和公共場所（如機場、飯店等）之間真正實現互通，而同時具有滿足不同行業非凡需求的特性。與其他無線標準所不同的是，該標準在MAC物理層增加了服務質量（QoS）和對現有的802.11b和802.11a無線標準提供多媒體支持，同時完全與這些標準向后兼容。
　　
　　QoS和支持多媒體是提供話音、視頻和音頻業務的無線網絡的要害特性。寬帶服務提供商把QoS和多媒體支持視為對用戶提供視頻點播、音頻點播、ip話音和高速Internet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間敏感信息。當無信號發送，即無爭用期間（CFP），QoS基準接納時間調度和輪詢通信，改善輪詢的效能，并通過前向糾錯（FEC）提高信道穩定性和有選擇的重發。在無爭用期間，還能改善信道存取，并能保持對向后兼容的輪詢。這些機制為高帶寬多媒體流、功率治理以及各種速率和突發信息流的輪流接入提供最大效能。
　　
　　即使是無線網絡的密集部署，如企業無線環境，802.11e標準也能增強QoS支持。在這樣的環境中，多個802.11e子網可配置在互相能通信的范圍內，而不受通信期間不同子網中無線設備可能產生的干擾。
　　　 IEEE 802.11新標準夯實WLAN應用（圖一）

　　802.11h：除去相互干擾之憂
　　鐘愛802.11標準大餐的朋友，也許對802.11h感愛好。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無線網絡工作在5GHz頻段，支持多達24個不重疊的信道，對干擾的敏感性也比802.11g低，但因國家不同，利用5GHz頻段的環境會發生改變，同樣會碰到與其他系統相互干擾的問題。802.11h針對這個問題所定義的機制能使基于802.11a的無線系統避免與雷達和其他同類系統中的寬帶技術相干擾，保障無線通信的暢通。
　　
　　802.11h克服上述缺陷，引入了兩項要害技術，即動態頻率選擇(DFS)和發射功率控制(TPC)。
　　
　　● DFS。DFS定義了一種檢測機制，但當檢測到有使用相同無線信道的其他裝置存在時，可根據需要轉換到其他信道，以避免相互干擾，并協調對信道的利用。即某個無線接入點利用WLAN裝置的DFS查找其他接入點。當WLAN裝置連接到某個接入點時，無線裝置列出它能夠支持的信道。當需要轉換到新的信道時，接入點利用列出信道數據確定最佳信道。
　　
　　● TPC。TPC旨在通過降低WLAN裝置的無線發射功率，減少WLAN與衛星通信的相互干擾。TPC還能用于治理無線裝置的功耗和接入點與無線裝置之間的距離。
　　
　　802.11h定義的DFS和TPC機制的新奇之處，在于根據5GHz頻段的治理要求確保標準通信方式的實施，以促進802.11a無線網絡的推廣使用，并提高WLAN的部署和運行性能。
　　
　　802.11n：支持高速率
　　隨著移動通信業務的迅速發展，高性能WLAN的市場需求日趨增長。為了適應這一需求，IEEE于2003年組建了802.11 TGn工作組來制訂802.11n標準。802.11n的主要機制在于通過MAC接口，支持高數據率，并提高頻譜效率，為無線HDTV傳輸以及企業和零售業用戶所處的密集無線網絡環境提供超高速數據流；運行802.11n組網協議將為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平臺等裝置。
　　 IEEE 802.11新標準夯實WLAN應用（圖二）

　　為實現上述功能，802.11n也引入了兩項要害技術，即多輸入多輸出(MIMO)技術和寬信道帶寬技術。
　　
　　MIMO技術：這是一種對要發送的數據建立多條“空中路徑”、增加單信道數據吞吐率的無線傳輸技術。使用多個發射和接收天線，每條信道能在相同的頻率上傳送不同的數據集，并通過提高發送信號的傳輸速度來提高網絡容量。
　　
　　MIMO實際上是一種無線芯片技術，嵌入在芯片中MIMO通過2根或多根天線發送信號。在接收端，通過多MIMO算法將信息重新組合，增強傳輸性能。因此，MIMO技術不僅是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用于蜂窩通信網絡的可能性。
　　
　　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現500Mbps的高速率，并增大數據傳輸容量。40MHz信道由2個20MHz的相鄰信道組成，利用兩個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和信道帶寬這兩項要害技術為支柱，因而給WLAN帶來許多新的應用。當前，這些應用集中體現在三個方面：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網絡提供更多的無線服務；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；三是單個和多個目的幀聚合，即把幾個數據幀合并在一個數據包里，進行包括IP無線話音和多媒體內容的流媒體傳輸。
　　
　　感悟
　　事實上，技術的發展和市場需求不斷誕生出802.11新標準。除了上述三個新標準，IEEE應WLAN VoIP主流廠商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，它將在明碼VoIP數據包上優化話音或多媒體業務，當用戶在安全接入點之間移動而同時憑借移動WLAN手機通信時，還能減少呼叫掉線和網絡的不穩定性，由此提高企業VoIP的性能。
　　
　　新技術得到普及應用需要解決若干個實際問題，WLAN也一樣，若干個新標準正在把問題一一擺平，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，距離普及應用還會遠嗎？

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