今天继续给大家介绍WLAN,本文主要内容是802.11n新技术,包括MIMO技术、帧聚合、块确认技术,以及这些新技术带来的速度提升。
一、MIMO技术
在802.11n协议出现以前,802.11a/b/g技术的无线接入点AP和客户端STA是通过单个天线单个空间信道来实现数据传送的,我们把这种传输方式叫做SISO(Single in,Single Out)。
802.11n支持AP和STA可以利用两个或者更多的空分信道同时传送数据,如果终端也支持MIMO技术,就可以采用多个天线和信道同时传输数据,但是如果STA不支持MIMO技术, AP支持MIMO技术,则AP可以使用MIMO的多个天线来巧妙的调整各个天线的发送电磁波的相位,使得多个天线发送的电磁波之间的电磁波可以叠加后起到增强的效果,这里使用了MIMO波束成形技术。
MIMO技术如下图所示:
MIMO波束成形技术如下图所示:
采用MIMO的AP常用M*N表示,M表示传输天线的数量,N表示接收天线的数量。
二、帧聚合技术
由于无线网络通信的不确定性,802.11MAC层协议耗费了相当多的效率用于链路的维护,从而大大降低了系统的吞吐量,802.11n通过改善MAC层来减少固定的开下以及拥塞造成的损失。802.11n使用的MAC层技术有帧聚合和块确认技术。
帧聚合有两种形式,分别是MAC服务数据单元聚合(A-MSDU,Aggregation MAC Service Data Unit)以及MAC协议数据单元聚合(A-MSPU,Aggregation MAC Service Protocol Data)。A-MSDU允许多个目的及应用都相同的数据帧进行聚合,数据包最大7935字节,而A-MSPU允许目的相同但是应用不同的多个包进行聚合,数据包最大65535字节。
A-MSDU如下图(Pi代表数据帧)所示:
A-MSPU如下图(Pi代表数据帧)所示:
三、块确认机制
在802.11协议中,为了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ACK帧。块确认机制通过使用一个ACK帧来完成对多个MPDU的应答,以降低这种情况下的ACK帧数量。块确认技术在帧聚合技术的基础上,进一步降低了无线的维护报文数量,从而变向的增大了无线的速率。
块确认机制如下图所示:
在上图过程中,如果一个工作站中部分数据帧错误,比如P2,则只需要重传出错的数据帧,而不是整个的数据帧,也减少了网络开销。
四、802.11n速度提升
802.11n由802.11g的54Mbps的速率提升到600Mbps(理论速率,实际下受多种情况影响),主要原因如下:
1、使用了更多的子载波(48—>52),速率提升8.3%。
2、使用了更好的编码方式(效率由802.11g的3/4提升到5/6),速率提升11%。
3、使用了更多的GI(Guard Internal,帧间距)(由802.11g的800ns缩减到400ns),速率提升11%。
4、使用了更宽的信道(由802.11g的20MHZ增加到40MHZ),速率提升108%。
5、使用了MIMO技术(由802.11g的SISO转换成MIMO),速率根据信道的个数分别提升200%或300%或400%。
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