《IEEE 80211n技术交流.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《IEEE 80211n技术交流.ppt（46页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、IEEE 802.11n技术交流,WLAN 网络质量衡量指标,信号强度 无线适配器接收到的最强信号的值，单位：dBm。 信噪比（SNR） 狭义来讲是指信号强度与噪声强度的比值，常用分贝数表示。 同频干扰 指无用信号的载频与有用信号的载频相同，对接收有用信号的接收机造成的干扰。 网络丢包率、网络时延（PING 测试） 丢包率：即在单位时间内发送的数据包和未收到的数据包的比。 网络时延：是指结点在发送数据时数据块从结点进入到传输媒体所需的时间 下载速率 速率测试使用的是 FTP 协议，从用户的电脑向测试平台发起 FTP 连接，对网络资源进行 下载这一过程中的下载速率，它以“KB/S”的形式来表达。
2、 （注：kbps数值除以8等于KB/s的数值）,第一印象,树立概念,11n是一个解决方案，而不单单是一个AP在战斗！,11n,AP,交流提纲,IEEE 802.11n概述 IEEE 802.11n关键技术 IEEE 802.11n产业现状 IEEE 802.11n部署策略,您将能够了解：,第一部分,IEEE 802.11n概述,别名及称呼,从无线模式分类 AN：5.8GHz的11n GN：2.4GHz的11n AGN：2.4GHz/5.8GHz的11n 也有人常用MIMO+空间流的方式来表达 11：1 12：1 22：2 23：2 33：2 44：4,11n,你们是在喊我吗？！,成长历程,20
3、02年9月：IEEE高吞吐量研究组成立，专门探讨提升WLAN速度的可行性 2003年9月：IEEE成立802.11n任务组，负责创设100+MbpsWLAN标准。 2004年10月：贝尔金（Belkin）公司发布“前11n”接入点，采用了Airgo网络（后被高通收购）研制的首个商用MIMO芯片组。 2005年7月：11n草案1获通过 2006年7月：戴尔为其最新推出的笔记本电脑发布了草案-11nWi-Fi网卡，采用的是Broadcom芯片 2006年8月：Wi-Fi联盟调整了其正式标准不出不测试WLAN设备的立场，开始进行测试。 2007年3月：11n草案2获通过。 2007年6月：Wi-Fi
4、联盟发布了11n互操作性测试及认证程序。 2007年9月：Burton集团分析师Paul Debeasi在一份颇有争议的报告中提出了802.11n是否意味着“接入以太网终结”的观点。思科也发布了它的首款11n接入点。 2008年3月：国内首款企业级11n产品由H3C发布。 2008年8月：英国电信北美公司的调查发现，226家企业中有三分之一将在未来12个月内迁移到11n，另有20%的企业会在24个月实施迁移。 2008年9月：IEEE成立了两个千兆无线任务组，一个研究6GHz频段，另一个研究60GHz频段。 2009年9月11日：IEEE标准委员会终于批准通过802.11n成为正式标准,最高速
5、率可达600Mbps。,家庭背景,特长及爱好,使用11n设备，吞吐量大于140Mbps,高带宽,同等情况下11n产品的覆盖距离至少可达到11g产品的两倍,广覆盖,同等接入体验下11n AP的并发接入数为11g AP的5倍以上,密接入,由于MIMO的多天线特征，使得终端接收信号质量提升，尤其在一些较为复杂的环境下，多天线的绕射能力和对多信号的接收能力可以得到有效发挥。,易穿透,还是MIMO天线的作用，信号质量在环境复杂情况下会更加稳定。,高稳定,全面兼容11a/b/g，终端与网卡间兼容性有Wi-Fi认证作保证。,易兼容,第二部分,IEEE 802.11n关键技术,身体素质,物理层关键技术,MAC
6、层关键技术,MIMO MIMO-OFDM 信道捆绑 更多子载波 Short GI 更高调制速率,帧聚合 Block ACK 缩小帧间间隔 增强的节能模式,身体素质,物理层关键技术,MAC层关键技术,MIMO MIMO-OFDM 信道捆绑 更多子载波 Short GI 更高调制速率,帧聚合 Block ACK 缩小帧间间隔 增强的节能模式,“锁定技”MIMO,MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put）读作maimou，多入多出。 MIMO技术是在链路的发送端和接收端都采用多副天线，将多径传播变为有利因素，从而在不增加信道带宽的情况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱
7、利用率，以达到WLAN系统速率的提升。,Radio,Radio,Tx,Radio,Radio,Radio,Radio,Rx,3 x 3,物理层关键技术MIMO的优势,提高吞吐量 通过多条通道，并发传递多条空间流，可以成倍提高系统吞吐量。 改善SNR 通过多条通道，无线信号通过多条路径从发射端到达接收端多个接收天线。由于经过多条路径传播，每条路径一般不会同时衰减严重，采用优化算法把这些多个信号进行综合计算，可以改善接收端的SNR。 利用多径传播 在室内环境下通过存在的多条路径（通道）来同时传播多条流。有意思的事情出现了：一直以来，无线技术(如OFDM)总是企图克服多径效应的影响，而MIMO恰恰是
8、在利用多径来传输数据。,物理层关键技术：MIMO-OFDM,MIMO-OFDM技术： 将高速码流拆分成多个低速码流，每个低速码流在相同的频点上分别由不同的天线同时发送 码流在接收端进行整合。 空间流： 在802.11n中，空间流指的是发射的信号的数量。 空间流的数量是由发射天线的数量决定的。例如，2x3 MIMO最多只能有2个空间流。 从发射/接收单元分类，MIMO系统可分为： 11：一发一收，单流 12：一发两收，单流 22：两发两收，双流 23：两发三收，双流 33：三发三收，三流 44：四发四收，四流,关于”流“的概念,物理层关键技术：MRC,多径传播： 当一个信号通过不同的路径传输，被
9、一个接收器接收，最短路径的信号最先到达，其次是副本或是从不同路径来的略有时延的回波信号。这种情况称为多径传播。当客户端、人员、物体在网络无线接入点间移动时，多路径传播的环境是不断变化的。 通常情况下，多径传播带来了干扰衰减。 MRC技术：最大合并比（Maximal Ratio Combining） 802.11n技术可以将这些副本信号与原信号组合在一起进行强化，使信号强度更高，增强了信噪比，从而提升了传输速率，或者在同样的传输速率下，可以延伸传输距离。,每个天线看到的多径信号,Radio选择一个较强的信号接收,原始信号的多径反射,关于分集接收：三路多径反射到一个接收器,三路多径反射到一个MIM
10、O AP:MRC技术,DSP对信号进行加权处理提升接收信号强度,获得的信号得到了有效的增强,原始信号的多径反射,MRC技术使传统客户端受益,虽然传统客户端只有1根天线，但11n AP的多天线可以通过MRC技术提高信号强度、提高灵敏度，从而更容易接收到微弱信号，覆盖范围、传输速率得到一定提高。,Radio,Tx,Radio,Radio,Radio,Rx,物理层关键技术：信道捆绑,传统802.11标准，空口都工作在20MHz频宽，802.11n通过将两个相邻的20MHz带宽捆绑在一起组成一个40MHz通讯带宽，在实际工作时可以作为两个20MHz的带宽使用（一个为主带宽，一个为次带宽，收发数据时既可
11、以40MHz的带宽工作，也可以单个20MHz带宽工作），这样可将速率提高一倍。,物理层关键技术：更多的子载波,20MHz：802.11a/g 52子载波（48数据子载波），接入速率为54Mbps。 20MHz：802.11n 56子载波（52数据子载波），单流速率提升至58.5Mbps，双流速率提升至117Mbps。 40MHz：802.11n 114子载波（108数据子载波），单流速率提升至121.5Mbps，双流速率提升至243Mbps。,物理层关键技术：Short 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，在接收侧形成时延，如果后续数据
12、块发送过快，会和前一个数据块形成干扰，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)。 Short GI是802.11n针对802.11a/g所做的改进，用以保证接收侧能够正确的解析出各个数据块。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400ns，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)。另外
13、，Short GI与带宽无关，支持20MHz、40MHz带宽。,物理层关键技术：更高调制速率,在802.11a/g中规定了7个速率：6，12，18，24，36，48和54Mbps 802.11n时代，由于物理速率依赖于调制方法、编码率、空间流数量、是否40MHz绑定等多个因素。这些影响吞吐的因素组合在一起，将产生非常多的物理速率供选择使用。比如基于Short GI,40MHz绑定等技术，在4条空间流的条件下，物理速率最大可以达到600Mbps(即4*150)。为此，802.11n提出了MCS的概念。MCS可以理解为这些影响速率因素的完整组合，每种组合用整数来唯一标示。对于AP，MCS普遍支持的
14、范围为0-15（300Mbps）。802.11n的速率可多达300个可选速率，但是基准速率只有8种：6.5，13，19.5，26，39，52，58.5，65Mbps。这一基准速率相比以802.11a/g，提高了大约8%（如1819.5），其他的速率一般都来源于此8个基本速率。,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)，
15、在每种带宽下它存在24种速率(记为MCS0-MCS23);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
16、，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,身体素质,物理层关键技术,MAC层关键技术,MIMO MIMO-OFDM MRC 信道捆绑 更多子载
17、波 Short GI 更高调制速率,帧聚合 Block ACK 缩小帧间间隔 增强的节能模式,MAC关键技术：帧聚合（1）,帧聚合（ Frame Aggregation ）技术原理： 将要传送到同一个地方的封包结合，共同使用一个frame来传送。 帧聚合技术降低了报文头的数量，提高了有效载荷，充分提高了数据传输效率。,MAC关键技术：帧聚合（2）,帧聚合技术包含针对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(MS
18、DU)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- MSDU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802.11MAC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。,MAC关键技术：帧聚合（3）,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
19、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。,MAC关键技术： Block ACK,Block ACK，块确认 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。,MAC关键技术：缩小帧间间隔,当客户端或接入点有大量的
20、帧需要连续发送时，必须在帧间暂停，这些暂停构成了整个网络的开销。在802.11n 之前，同一客户端或接入点发射的帧间暂停设置为SIFS（短帧间间隔），为16 微秒。 802.11n 定义了一种更小的间隔，即RIFS（减少的帧间间隔），为2微秒。 RIFS 不能用于不同基站发送的帧间暂停，并且只能出现在两个连续的HT帧之间。,MAC关键技术：增强的节能模式,空间多路节能（SM节能） 空间多路节能特性能够让802.11n客户端只保留一个无线信号，而关掉其他所有无线信号。空间多路节能有两种运行模式。 静态模式下：客户端只保留一个无线信号，无线接入点将只发送单个空间信号，直到客户端声明其启用了多个无线
21、信号为止。 动态模式同样只保留一个无线信号，无线接入点在发送数据前，先发送一个RTS信号唤醒客户端。客户端收到RTS信号后，马上启用无线信道，这时所有的无线信道都准备好接受从接入点发出的数据。 节能多轮询（PS Multi-Poll ） 客户端计划帧的发送，通知接入点在收到下一个通知之前客户端将停止接收帧。当客户端希望通信时，它会向接入点发送一个触发帧，然后双方传输所有排队的数据。,物理层、MAC层关键技术简要回顾,OFDM,MIMO,40MHz,Short GI,帧聚合,块应答,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
22、应答来搞定。,11n核心技术，多天线同时发射接收，牛的很。,11g核心技术，速度达到54Mbps的原因。,关键技术：兼容性,与802.11a/b/g的兼容性 802.11n采用软件无线电 NG完全兼容802.11b/g NA完全兼容802.11a 混合模式 当802.11n运行在混合模式（即同时有802.11a/b/g设备在网络中）时，会在发送的报文头前添加能够被802.11a或802.11b/g设备正确解析的前导码。从而保证802.11a/b/g设备能够侦听到802.11n信号，并启用冲突避免机制，进而实现802.11n的设备与802.11a/b/g设备的互通。,第三部分,IEEE 802.
23、11n产业现状,产业现状,WIFI芯片 50%以上是11n的产品 手机 据市场调研公司最近研究报告 2011年蜂窝/Wi-Fi双模手机出货量将远高于3亿部 国内支持WIFI的双模手机款式全面放开 资深分析师表示 2011年在上述3亿多部手机中，基于802.11n协议的手机数量将高于其它协议 笔记本 新款笔记本80%以上为11n产品,产业现状,芯片厂商 2010年后的新芯片全部支持802.11n 11n芯片价格将逐步降低 11g芯片将逐步停产 典型厂家Atheros 倡导使用HT20替代802.11a/b/g,产业现状,集团公司产品调研情况,产业现状,集团公司芯片调研情况,第四部分,IEEE 8
24、02.11n部署策略,实际部署中的一些问题,40M信道难以蜂窝组网 运营商组网主要为蜂窝组网，需要至少3个不重叠的信道； 在2.4G频段，可以提供3个不重叠的20M信道，只能提供2个不重叠的40M信道； 在5.8G频段，可以提供5个不重叠的20M信道，也只能提供2个不重叠的40M信道； 当前室分系统只支持11空间流 现有室分系统不能支持多空间流，只能支持1个空间流，最大空口速率只能达到150M 支持多空间流的室分系统，可以在新部署室分系统时综合考虑未来LTE的MIMO需求 回传网络的传输带宽 非11n的AP上行带宽需求小，回传网络压力小，末端回传以提供100M接口为主；11n的AP上行带宽需求
25、超过100M，回传网络需要升级并重新规划以应对回传带宽需求的增长,室分部署,当前室分系统只能使用2.4G信道，5.8G部署需要全面改造合路器、功分器、天线，比较困难，短期无法部署 当前室分系统应用中，按照楼层部署是较为常见的应用场景，此种场景下，可以考虑规划2个40M信道用于11n传输 40M信道结合单空间流，可以提供最大150M的空口速率，对应吞吐量为75100M 在2.4G信道上，11n可以兼容现有b/g终端，但对整个系统的吞吐量影响较大 由于只存在一套室分系统，11n部署时必须替换现有b/g系统,3,11,3,11,室内放装部署,受可用信道的限制，放装部署只能选择使用20M传输信道，在2
26、.4G频段有3个不重叠信道，在5.8G频段有5个不重叠频段 因为室内需要穿透墙壁等的应用需求较为强烈，一般优先选择2.4G信道进行部署，5.8G在开敞空间部署也可考虑 在2.4G信道上，11n可以兼容现有b/g终端，但对整个系统的吞吐量影响较大 20M信道带宽结合双空间流，可以提供最大144.44M的空口速率，对应吞吐量为75100M,室外放装部署,随着并发用户数的增多，现有b/g网络容量需要扩容 方式一：减少覆盖半径，增加b/g接入点数量。过于密集的接入点投资大，难于维护，不建议采用。 方式二：直接替换b/g设备为2.4G的11n接入点，要求11n接入点能够兼容b/g设备。前期投资浪费，且由于b/g终端的普遍存在，实际吞吐量不高，用户体验改善不大。 方式三：叠加建设一个5.8G的11n网络。b/g用于继续使用2.4G的b/g网络，支持双频的终端使用5.8G的11n网络。5.8G网络可以工作在纯11n模式下，空口速率最大，20M信道双空间流可以达到最大144M，实际吞吐量为75100M。主要面临的问题是5.8G终端相对较少。,