通信界,往往喜歡使用奇數(shù)代和偶數(shù)代的字眼兒,例如蜂窩網(wǎng)絡(luò)的奇數(shù)代1G/3G/5G,偶數(shù)代2G/4G/6G;人們往往會有很多總結(jié)和評價:奇數(shù)代如何如何做鋪墊,偶數(shù)代如何如何更成功,等等。。。在Wi-Fi中也有類似的說法,相比于蜂窩網(wǎng)10年一個更新,它更新迭代的速度差不多每10年出兩個版本。也有奇數(shù)代前進一小步,偶數(shù)代跨越一大步,等等類似的說法。
第18章ERP,從數(shù)字排位看是Wi-Fi 3,奇數(shù)代,相對來說是PHY規(guī)范最少的一章,總共只有12頁,因為實質(zhì)上的它是15、16、17章內(nèi)容的一個綜合,所以很多都可以直接借鑒和參考,但仍要注意,并不是完全意義上的拿來主義,還是有一些需要注意的差別。
01
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速率的合集
ERP應(yīng)基于第15章使用的DSSS調(diào)制的1和2Mb/s的有效數(shù)據(jù)速率,以及基于第16章使用的DSSS和CCK的1、2、5.5和11Mb/s的有效數(shù)據(jù)速率,也就是11b的速率集合。同時,ERP又借鑒第17章,提供6、9、12、18、24、36、48和54 Mb/s的有效數(shù)據(jù)速率,也就是11a的速率集合。其中,1、2、5.5、6、11、12和24 Mb/s數(shù)據(jù)速率的能力是強制性的。
除此之外,如果不能夠支持所有的ERP速率,還有一個2類ERP(class 2 ERP)的定義要求如下,條件有點多,但首先是non-AP類設(shè)備:
如果一個非AP的STA滿足以下所有要求,并且不是ERP STA,那么它就是一個2類ERP STA:
1) STA應(yīng)工作在2.4GHz頻段,工作信道寬度為20MHz。
2) STA應(yīng)支持DSSS 1 Mb/s和2 Mb/s的傳輸和接收。
3) STA應(yīng)支持傳輸和接收ERP-OFDM 6 Mb/s。
4) 如果STA支持HR/DSSS 11 Mb/s,那么它應(yīng)支持HR/DSSS 5.5 Mb/s。
5) 如果STA支持ERP-OFDM 24 Mb/s,那么它應(yīng)支持ERP-OFDM 12 Mb/s。
6) 根據(jù)4)和5),每個(非DSSS)HR/DSSS、(非6Mb/s)ERP-OFDM和HT數(shù)據(jù)速率是可選的。
7) STA應(yīng)支持DSSS長preamble和短preamble的發(fā)送和接收。
8) STA應(yīng)支持短slot time。
9) 應(yīng)支持18.4.6 a)、b)中ERP-OFDM的CCA功能和19.3.19.5.4中HT的CCA功能。
10) 第15、16、18和19章的最低接收靈敏度要求應(yīng)適用于所有支持的模式。
11) 2類ERP STA應(yīng)在關(guān)聯(lián)和重新關(guān)聯(lián)期間,以及在探測請求中,表明支持或者不支持ERP強制要求的速率:1、2、5.5、11、6、12和24 Mb/s,以及支持或者不支持9、18、36、48和54 Mb/s的ERP速率集。
12) 2類ERP STA應(yīng)發(fā)送Supplemental Class 2 Capabilities的element。
13) 在所有其他方面,STA應(yīng)遵守ERP的要求。
02
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調(diào)制的合集
ERP的兩種調(diào)制方式如下:
- ERP-DSSS/CCK:PHY采用16章11b的調(diào)制方式,但有以下例外:
i) 必須支持16.2.2.3的short PPDU header format能力。
ii) CCA需要具備檢測所有強制性的18章sync symbols的機制。
iii) 接收機最大輸入信號電平的要求不同。
iv) 必須將發(fā)射中心頻率和符號時鐘頻率鎖定在同一參考振蕩器上。
- ERP-OFDM:PHY使用第17章11a的調(diào)制方式,但有以下例外:
i) 頻率仍然按照16.3.6.2和16.3.6.3 2.4G頻段要求而不能使用17.3.8.4的5G頻段。
ii) CCA需要具備檢測到所有強制性的18章sync symbols的機制。
iii) 頻率精度要求不同。
iv) 接收機最大輸入信號電平的要求不同。
v) slot time的數(shù)值不同。
vi) 根據(jù)16.3.3的規(guī)定,SIFS(short interframe space)為10μs。
總結(jié)一下11g ERP的速率和調(diào)制組合就是:
ERP-DSSS: 1 and 2Mb/s ERP-CCK: 5.5 and 11Mb/s ERP-OFDM: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, and 54Mb/s
后續(xù)我們還會專門來學(xué)習(xí)ERP的射頻指標,與11b和11a的區(qū)別。
03
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11g的向后兼容問題
我們都知道Wi-Fi允許向后兼容前幾代產(chǎn)品。這是Wi-Fi技術(shù)的一個優(yōu)勢,但實際上,也正是由于這一點,使得Wi-Fi往往無法達到理想的高速率或高性能。一個ERP的Base service set能夠以任何可用的模式,包括18章以及15章、16章的PHY的組合來運行,例如,它可以是純ERP-OFDM模式的、ERP-OFDM和ERP-DSSS/CCK混合模式的,或ERP-DSSS/CCK和非ERP的混合模式的。
所以當(dāng)802.11g技術(shù)在2006年首次亮相時,必須為DSSS和OFDM技術(shù)提供一種在同一2.4GHz射頻環(huán)境中共存的方法。一個ERP(11g)設(shè)備可以使用OFDM或HR-DSSS進行通信,然而舊的802.11或802.11b設(shè)備只能使用DSSS或HR-DSSS進行通信。因此,定義了一個 "保護機制",這些保護機制(如RTS/CTS或CTS-to-self)使作為潛在干擾者的STA在一個已知的時間段內(nèi)推遲發(fā)送。當(dāng)使用這些機制時,非ERP STA不會干擾ERP STA之間使用ERP PPDU的幀交換,非HT STA不會干擾HT STA之間使用HT PPDU的幀交換。當(dāng)兩個11g設(shè)備使用OFDM通信時,DSSS或HR-DSSS傳輸就不會發(fā)生。由于保護機制幀使用的是強制性的第15或16章速率之一并使用強制性的第15或16章的調(diào)制波形來發(fā)送,因此當(dāng)前區(qū)域中所有STA都能夠了解交換的持續(xù)時間,即使它們不能檢測出ERP-OFDM調(diào)制的信號。采用了這樣的保護機制,雖然共存和向后兼容性得到了保證,但也同時付出了代價:由于RTS/CTS管理幀的開銷甚至將11g的實際總吞吐量降低了一半以上。
上面只是11g的例子,對于其他制式的Wi-Fi也是一樣的,總之在一個更新的Wi-Fi環(huán)境中,傳統(tǒng)客戶端的存在會降低Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的整體性能。
自802.11b/g以來,Wi-Fi已經(jīng)走過了很長一段路。2009年,802.11n(Wi-Fi 4)被引入到2.4和5GHz頻段。2013年,5GHz頻段的802.11ac(Wi-Fi 5)出現(xiàn)。然后是802.11ax(Wi-Fi 6),已經(jīng)伴隨我們四年了。每當(dāng)新一代Wi-Fi推出,都需要RTS/CTS保護機制來實現(xiàn)向后兼容。雖然說802.11n/ac/ax更高的數(shù)據(jù)速率掩蓋了許多由RTS/CTS引起的開銷,但開銷仍然存在。
傳統(tǒng)客戶端以較低的數(shù)據(jù)速率傳輸,消耗了寶貴的Wi-Fi資源。這一點是很好計算的,比如一個AP以6Mbps的速度與幾個客戶端進行通信,同時以150Mbps的數(shù)據(jù)速率與一個單獨的客戶端進行通信。假設(shè)以150 Mbps傳輸一組數(shù)據(jù)幀占用的頻譜資源時間為10us,那么以6 Mbps傳輸同樣的數(shù)據(jù)幀,就需要25倍即250us。本來可以更加高效的網(wǎng)絡(luò),就被幾個低端客戶端設(shè)備給拉垮了。低端客戶存在的數(shù)量越多,網(wǎng)絡(luò)效率就被拉跨的越嚴重。這也是實際的Wi-Fi吞吐量并無法像宣稱的那么高的原因之一。
所以說6GHz的頻譜對Wi-Fi來說確實是一個提高效率的好方式,因為Wi-Fi對6GHz來說是全新的,沒有遺留的客戶端,不需要向后兼容。當(dāng)然我們不得不繼續(xù)向前看,到達Wi-Fi 7、Wi-Fi 8和Wi-Fi 9時,是否又會回到最初呢。。。
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