802.11新標準夯實WLAN應(yīng)用

    ——WLAN標準規(guī)范新解

   ;  距離WLAN的普及應(yīng)用還有距離，但業(yè)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(yīng)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(jīng)很多，現(xiàn)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(yīng)用的。

    802.11e：支持QoS

    802.11e是IEEE推出的無線通用標準，它使企業(yè)、家庭和公共場所（如機場、飯店等）之間真正實現(xiàn)互通，而同時具有滿足不同行業(yè)特殊需求的特性。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(wù)質(zhì)量（QoS）和對現(xiàn)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(yè)務(wù)的無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵特性。寬帶服務(wù)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(gòu)件。

    QoS基準的主要機制在于能更好地控制多媒體應(yīng)用的時間敏感信息。當無信號發(fā)送，即無爭用期間（CFP），QoS基準接納時間調(diào)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(wěn)定性和有選擇的重發(fā)。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、功率管理以及各種速率和突發(fā)信息流的輪流接入提供最大效能。

    即使是無線網(wǎng)絡(luò)的密集部署，如企業(yè)無線環(huán)境，802.11e標準也能增強QoS支持。在這樣的環(huán)境中，多個802.11e子網(wǎng)可配置在互相能通信的范圍內(nèi)，而不受通信期間不同子網(wǎng)中無線設(shè)備可能產(chǎn)生的干擾。

    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感興趣。原因在于它能克服現(xiàn)有的其他802.11標準的缺陷。我們知道，802.11a無線網(wǎng)絡(luò)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(huán)境會發(fā)生改變，同樣會遇到與其他系統(tǒng)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(tǒng)避免與雷達和其他同類系統(tǒng)中的寬帶技術(shù)相干擾，保障無線通信的暢通。

    802.11h克服上述缺陷，引入了兩項關(guān)鍵技術(shù)，即動態(tài)頻率選擇(DFS)和發(fā)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(jù)需要轉(zhuǎn)換到其他信道，以避免相互干擾，并協(xié)調(diào)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(zhuǎn)換到新的信道時，接入點利用列出信道數(shù)據(jù)確定最佳信道。

    ● TPC。TPC旨在通過降低WLAN裝置的無線發(fā)射功率，減少WLAN與衛(wèi)星通信的相互干擾。TPC還能用于管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(jù)5GHz頻段的管理要求確保標準通信方式的實施，以促進802.11a無線網(wǎng)絡(luò)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(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，高性能WLAN的市場需求日趨增長。為了適應(yīng)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(shù)據(jù)率，并提高頻譜效率，為無線HDTV傳輸以及企業(yè)和零售業(yè)用戶所處的密集無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供超高速數(shù)據(jù)流；運行802.11n組網(wǎng)協(xié)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(xiàn)有的Wi-Fi標準廣泛兼容，并支持PC、消費電子設(shè)備和移動平臺等裝置。

    為實現(xiàn)上述功能，802.11n也引入了兩項關(guān)鍵技術(shù)，即多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)和寬信道帶寬技術(shù)。

    MIMO技術(shù)：這是一種對要發(fā)送的數(shù)據(jù)建立多條“空中路徑”、增加單信道數(shù)據(jù)吞吐率的無線傳輸技術(shù)。使用多個發(fā)射和接收天線，每條信道能在相同的頻率上傳送不同的數(shù)據(jù)集，并通過提高發(fā)送信號的傳輸速度來提高網(wǎng)絡(luò)容量。

    MIMO實際上是一種無線芯片技術(shù)，嵌入在芯片中MIMO通過2根或多根天線發(fā)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(shù)不僅是802.11n標準制定的基礎(chǔ)，3G通信標準機構(gòu)還在評估將這一技術(shù)用于蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)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(nèi)實現(xiàn)500Mbps的高速率，并增大數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)率提高1倍多，約為125Mbps。

    由于802.11n標準以MIMO和信道帶寬這兩項關(guān)鍵技術(shù)為支柱，因而給WLAN帶來許多新的應(yīng)用。當前，這些應(yīng)用集中體現(xiàn)在三個方面：一是在5GHz頻段內(nèi)工作，即在5GHz頻段內(nèi)，40MHz頻段容量的增大有可能使802.11n網(wǎng)絡(luò)提供更多的無線服務(wù)；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(shù)據(jù)幀合并在一個數(shù)據(jù)包里，進行包括IP無線話音和多媒體內(nèi)容的流媒體傳輸。

    感悟

    事實上，技術(shù)的發(fā)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(yīng)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(chǔ)上增添新的“美味”。如能獲得通過，它將在明碼VoIP數(shù)據(jù)包上優(yōu)化話音或多媒體業(yè)務(wù)，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(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性，由此提高企業(yè)VoIP的性能。

    新技術(shù)得到普及應(yīng)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(xiàn)在，距離普及應(yīng)用還會遠嗎？