802.11n 詳細概述

802.11n是在802.11g和802.11a之上發展起來的一項技術，最大的特點是速率提升，理論速率最高可達600Mbps（目前業界主流為300Mbps）。802.11n可工作在2.4GHz和5GHz兩個頻段。 Wi－Fi聯盟在 802.11a/b/g後面的一個 無線傳輸标準協定， 為了實作高帶寬、高品質的WLAN服務，使 無線區域網路達到 以太網的性能水準，802.11任務組N（TGn）應運而生。802.11n标準至2009年才得到IEEE的正式準許，但采用 MIMO OFDM技術的廠商已經很多，包括華為、騰達、TP-Link、D－Link、Airgo、Ubiquiti、Bermai、Broadcom以及 傑爾系統、Atheros、思科、Intel等等，産品包括無線網卡、 無線路由器等.

中文名

802.11n

屬    性

無線傳輸标準協定

工業标準

IEEE802.11

應用行業

資訊與通信

釋出時間

2009年5月

目錄

1. 1 行業背景
2. 2 主要性能
3. ▪ 覆寫範圍

1. ▪ 相容性
2. ▪ 傳輸速率
3. 3 主要技術

1. ▪ MIMO
2. ▪ OFDM

行業背景編輯

在各種 無線區域網路技術交織的戰國時代， WLAN(即無線區域網路)、藍牙、HomeRF、UWB等競相綻放，但IEEE 802.11系列的WLAN是應用最廣泛的。自從1997年IEEE802.11标準實施以來，先後有 802.11b、 802.11a、 802.11g、 802.11e、802.11f、 802.11h、 802.11i、 802.11j、 802.11ac、802.11ad等标準制定或者醞釀，但是WLAN依然面臨帶寬不足、漫遊不友善、網管不強大、系統不安全和沒有殺手級的應用等。就像當今VoIP應用中一個全新的領域VoWLAN那樣，雖被業内人士看作是WLAN最有希望的殺手級應用，卻因為這四個“不”，很難進一步發展。 600Mbps的美妙前景，100Mbps的淨吞吐量；

主要性能編輯

覆寫範圍

802.11n采用 智能天線技術，通過多組獨立天線組成的天線陣列，可以動态調整波束，保證讓WLAN使用者接收到穩定的信号，并可以減少其它信号的幹擾。是以其覆寫範圍可以擴大到好幾平方公裡，使WLAN移動性極大提高。

相容性

802.11n采用了一種 軟體無線電技術，它是一個完全可程式設計的硬體平台，使得不同系統的基站和終端都可以通過這一平台的不同軟體實作互通和相容，這使得WLAN的相容性得到極大改善。這意味着WLAN将不但能實作802.11n向前後相容，而且可以實作WLAN與無線廣域網絡的結合，比如3G。

傳輸速率

802.11n可以将WLAN的傳輸速率由 802.11a及 802.11g提供的54Mbps，提高到300Mbps甚至高達600Mbps。得益于将MIMO（多入多出）與OFDM（正交頻分複用）技術相結合而應用的MIMO OFDM技術，提高了無線傳輸品質，也使傳輸速率得到極大提升。 表1給出了802.11n常見的實體速率（指定條件下系統提供的最高實體速率），并給出幾個基本實體速率較長的描述和解釋：

表1.802.11n常見的實體速率 65Mbps：為20Mhz模式下單條流的最大實體發送速率（沒有啟動short GI），一些早期的無線網卡和2012年左右的許多手機可能都是一條流的11gn網卡，此類網卡資料發送時使用一條流，是以隻能夠達到的最大實體速率為65Mbps； 130Mbps：主流的11gn的實體速率，由于11gn不重疊信道隻有3個，是以通常采用20Mhz模式而且不應用short GI特性，此時基本的無線用戶端使用兩條流進行資料發送，可以達到最大實體速率為130Mbps； 300Mbps：11an不重疊信道相對11gn比較多，是以在11an模式下可以選擇采用40Mhz模式并可以啟動short GI功能，這樣比較主流的11n用戶端使用兩條流發送資料，實作了300Mbps的最大實體速率。

主要技術編輯

802.11n主要是結合實體層和MAC層的優化來充分提高WLAN技術的吞吐。主要的實體層技術涉及了MIMO、MIMO-OFDM、40MHz、Short GI等技術,進而将實體層吞吐提高到600Mbps。如果僅僅提高實體層的速率，而沒有對空口通路等MAC協定層的優化，802.11n的實體層優化将無從發揮。就好比即使建了很寬的馬路，但是車流的排程管理如果跟不上，仍然會出現擁堵和低效。是以802.11n對MAC采用了Block确認、幀聚合等技術，大大提高MAC層的效率。

MIMO

所謂的MIMO，就字面上看到的意思，是Multiple Input Multiple Output的縮寫，大部分您所看到的說法，都是指 無線網絡訊号通過多重天線進行同步收發，是以可以增加資料傳輸率。然而比較正确的解釋，應該是說，網絡資源通過多重切割之後，經過多重天線進行同步傳送，由于無線訊号在傳送的過程當中，為了避免發生幹擾起見，會走不同的反射或穿透路徑，是以到達接收端的時間會不一緻。為了避免資料不一緻而無法重新組合，是以接收端會同時具備多重天線接收，然後利用DSP重新計算的方式，根據 時間差的因素，将分開的資料重新作組合，然後傳送出正确且快速的 資料流。 MIMO中有2個相對迷惑的名詞：MIMO links —描述一個無線裝置（例如：無線AP）傳輸資料到另外一個裝置（例如：筆記本電腦），決定傳輸最重要的因素就是無線AP的發送天線數量和筆記本電腦無線網卡接收天線數量：例如2X1，意思就是無線AP的2個發送天線和筆記本電腦的1個接收天線； MIMO devices—描述一個裝置自身的發送和接收天線數量，例如網絡裝置廠商的無線AP的參數中有 2X3，表示的意思是這個AP有2個發送天線和3個接收天線 （無線AP的天線是都可以收發的，并不是說一共有5根天線） 由于傳送的資料經過分割傳送，不僅單一資料流量降低，可拉高傳送距離，又增加天線接收範圍，是以MIMO技術不僅可以增加既有 無線網絡頻譜的資料傳輸速度，而且又不用額外占用頻譜範圍，更重要的是，還能增加訊号接收距離。是以不少強調資料傳輸速度與傳輸距離的無線網絡裝置，紛紛開始抛開對既有Wi-Fi聯盟的相容性要求，而采用MIMO的技術，推出高傳輸率的無線網絡産品。 MIMO技術可以簡單的認為多進多出（MIMO：Multiple Input Multiple Output）技術，是在上個世紀末美國的貝爾實驗室提出的多天線通信系統，在發射端和接收端均采用多天線（或陣列天線）和多通道。是以我們今天看到的MIMO産品多數都不隻一根天線。MIMO無線通信技術的概念是在任何一個 無線通信系統，隻要其發射端和接收端均采用了多個天線或者天線陣列，就構成了一個無線MIMO系統。MIMO無線通信技術采用空時處理技術進行信号處理，在多徑環境下，無線MIMO系統可以極大地提高頻譜使用率，增加系統的 資料傳輸速率。MIMO技術非常适用于室内環境下的 無線區域網路系統使用。采用MIMO技術的無線區域網路系統在室内環境下的頻譜效率可以達到20～40bps/Hz;而使用傳統無線通信技術在移動蜂窩中的頻譜效率僅為1～5bps/Hz，在點到點的固定微波系統中也隻有10～12bps/Hz。 “MIMO”一詞泛指任何在傳送器部分具有多重輸入，與在接收器部分具多重輸出的系統。雖然MIMO系統可能包含有線連結的裝置，但整個系統通常是無線系統，例如多重 天線系統、3G 行動電話系統(無線系統)中所使用的Code Division Multiple Access(CDMA)系統，甚至是使用多條電話線多方通話(crosstalk)的DSL系統( 有線系統)。MIMO并不是單一概念，而是由多種無線射頻技術所組成，是以我們必須充份了解MIMO的運作和效能。當應用于WLAN時，有些MIMO技術能與現時的WLAN标準（如 802.11a、 802.11b與 802.11g）相相容，因而能擴充其傳輸範圍；相反，有些MIMO技術則隻能用于與一般WLAN标準不相容的MIMO裝置。

OFDM

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即 正交頻分複用技術。是一種無線環境下的高速傳輸技術。無線 信道的頻率響應曲線大多是非平坦的，而OFDM技術的主要思想就是在頻域内将給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調制，并且各子載波并行傳輸。這樣，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的，在每個子信道上進行的是 窄帶傳輸，信号 帶寬小于信道的相關帶寬，是以就可以大大消除信号波形間的幹擾。由于在OFDM系統中各個子信道的載波互相正交，于是它們的頻譜是互相重疊的，這樣不但減小了子載波間的互相幹擾，同時又提高了頻譜使用率。