看板 uefacool
作者 標題 [WiFi] 802.11 a/b/g与802.11n 的比较
時間 2011年12月23日 Fri. PM 02:12:01
http://blog.sina.com.cn/s/blog_65c514060100miwx.html
802.11a ：理论连接速度为54Mbps，最大数据的吞吐量为25Mbit/s。802.11a使用5GHz的高频载波来传送信号，802.11a的有效使用范围比较小.
802.11b ：802.11b的最大连接速率为11Mbps，它使用2.4GHz的载波信号，这个频率正好是微波炉和移动电话的工作频率的范围，这些设备都会对802.11b的实际使用产生影响，但是它的传输距离比802.11a长.
802.11g ：集合了802.11a与802.11b的多数优点。采用2.4GHz载波频段。在信号的编码方面却使用了802.11a的OFDM（直交频率分割复用技术），这使得802.11g的最大连接速度达到了54Mbps。虽然802.11g与802.11b使用了相同的频段，但OFDM技术足可以保证传输信号在受到微波炉和手机微波的干扰时，仍然能够持续的传输数据信号。
802.11n ：比802.11a/g规范的传输速率快上一倍，达到108Mbps，甚至数据传输速率将达到540Mbps。802.11n将把MIMO（多入多出）技术和OFDM技术优势相结合，组成先进的MIMO OFDM技术，可以加强信号的质量,提高数据传输的速度。
另外802.11n支持2.4GHz和5GHz频带，兼容早期的各个版本。这样让802.11n成为了一种纽带，使得基于不同技术规范所建立起来的基站可以实现完全兼容互访。
OFDM、MIMO、Smart Antenna等是802.11n的关键加速技术。
此外，既然已经确定802.11n会更动MAC层，那么也运用此次机会来强化MAC中的编码设计，如降低实质数据之外的讯框（Frame）占用量，增加传输效益，另外也强化管理性或其它相关机制，毕竟802.11a/b/g都使用1997年就大致底定的MAC设计（于初始的802.11规范中），后续的制订多仅为小幅增修，时至今日确实该有较大的提升，以免阻碍日后更多的先进发展。不过，整个802.11n的制订主要还是为了加速传输，其次是拓展覆盖面积。
具体比较：
1. 传输速率，带宽等指标的异同
几个标准一些基本指标比较：
指标 802.11a 802.11b 802.11g 802.11n
制定时间 1999 1999 2003 未定
无线下载（OTA）评估 54Mbps 11Mbps 54Mbps 200+Mbps
媒体接入控制层.服务集接入点 25Mbps 5Mbps 25Mbps 100Mbps
RF band 5G 2.4G 2.4G 2.4G/5G
调制方式 OFDM DSSS or CCK DSSS /CCK DSSS/CCK
/OFDM /OFDM
Spatial Streams数目 1 1 1 1/2/3/4
通道带宽 20Mhz 20Mhz 20Mhz 20Mhz/40Mhz
正在制定的802.11n为横跨MAC与PHY两层的标准。增加原IEEE 802.11标准的MAC及PHY层的传输输出率性能，预计将使带宽达到108Mbps，最高速率或可达到320Mbps。
2. 802.11n使用1－4个天线同时传输的空间多工模式(MIMO)
现在的802.11a/g/b采用的都是单一天线，MIMO的多天线则是各天线都有自主运作的能力，各天线用自己的调变方式发送电波，用自己的解调变方式接收电波。
MIMO的优点是可以同时处理很多信号，MIMO技术就能够利用空间不同的接收天线，从而解析来自多条信号路径的信息。另外MIMO还可能带来空分复用（SDM），这样的话每个空间都拥有自己的一对发送接收天线。比如说过去只用时间轴、频率轴（含振幅、相位因素）所构成的2D平面式路径来收送电波，如今运用传递空间上增辟更多传送路径，升级成3D立体式传送，获得更大的携行传量潜力。
SDM可以对多个独立数据流进行空间多路传输，在同一频谱信道里面进行传输。MIMO SDM能大大提高数据速率，因为解析的空间数据流数量增加了。每个空间数据流需要在传输两端都要有各自的一对发射/接收天线。MIMO技术需要每根MIMO天线都使用单独的射频链和模拟数字转换器（ADC）。
在多个天线的后端则需集中、一致的工作，将要发送的数据进行分拆，才交给复数以上的天线来发送，接收端也用多组天线接收，然后将多组波形解调的结果重新合并回数字数据。另外收发两端也不见得要有对称的天线数目，所以不仅可以有MIMO，亦可以有SIMO（Single Input Multiple Output）、MISO、MIMO 4× 2（4个发送天线，2个接收天线）、MIMO 3× 4（3发4收）等多样组态变化，且都比既有802.11a/b/g的SISO快速。
除了多天线技术，MIMO还通过特殊的软件，实现接入点的多路输出以及客户端多路接收和解码。通过多天线以及特殊软件，数据可以在很长的距离以及存在冲突复杂的环境中实现稳定的传输。
具体来讲在WEC（增强无线联盟）提出的标准中：HT control field 被加入到除 non-Qos data frame的所有的帧中，HT Contrul Field 出现在MAC Header后面，一个包含HT Contrul Field的帧被称作 +HCT 帧
HT Contrul Field的长度是4字节，当HT Contrul Field中的Link Addaptation Control
的 MRQ=’0’,ASI=‘111’时,ASC 位有效，可以进行天线的选择（7bit）
Command Data
Bits 3 4
在不同的Command时，Data有不同的含义。
其中当Command=100时，可以对使用天线进行选择，Data=0000时，选择可用的天线，最多为4个，Data=0001时，选择剩余没有用的天线
另外还有一些其他的控制域更具体的实现对天线的管理.
802.11n标准还要求使用空分复用（SDM）支持至少两个MIMO空间数据流。这样就要求802.11n方案至少需要两根发送天线。并且最多的个数是四个。
3. IFS（InterFrame Spacing）的不同
在802.11n中还采用了一些其他的措施用来提高效率，比如减小了InterFrame Spacing (IFS),这样就减小了两个相邻的传输之间的时间间隔.
4. 更好的OFDM（orthogonal frequency division multiplexing）
虽然在802.11a/g上也采用OFDM，但是以前的是采用的单载波（Single Carrier；SC），载波间为防止干扰而保有一定的频率间隔，就是保护带，无线频段有限，不可能增加频段，而单载波作法不仅每个载波都要单独占用频段，且抗干扰的未用间隔也一样耗用频段，如此频宽难再增加。而802.11n使用的OFDM是让载波间没有间隔，而且还让多个载波在频带使用上交迭，按理论这会造成相互干扰，但实际上将多个载波的调变波形（已经过BPSK、 QPSK、16QAM、64QAM等调变法，将数字数据转成模拟波形）进行快速傅立叶转换（Fast Fourier Transform；FFT），转换成多组相位正交（因为正交，所以各波相互间少干扰）的正弦波，并将各波进行相加，形成一复杂波形，再将此复杂波形透过天线发送出去，接收端用相逆方式还原，复杂波形用反转快速傅立叶（Inverse Fast Fourier Transform；IFFT）恢复成多个正交正弦波，再回复成各载波的调变波形，最后将波形解调变回数字数据。
简单说，过去发送单载波且为简单的调变波形，现在用一个复杂波形来同时传送多个载波，近似压缩用意，以此让有限频宽获得更高的传输效益。5. 频道带宽的不同，802.11n支持20MHz和20MHZ/40MHz通道
以前的标准中使用的是20MHZ的带宽，在802.11n中采用20/40MHZ的带宽，40MHz信道提供的可用信道带宽是两条802.11遗留信道的两倍多，802.11n标准支持20MHz和40MHz信道，其中40MHz信道将是最宽的信道，由两个邻近、遗留的20MHz频谱信道组成; 当然也可以只用20MHz信道，这个是由具体的情况决定的。
在EWC的标准中:支持频宽设置20Mhz，或者40/20Mhz，支持20M,40M带宽共存的机制，接受方和发送方都是要支持这个的，工作频率可以在2.4G或5G
在EWC的 Management Frame Format中 的HT Capability element format中的HT Capabilities Info的bit 1是用来设置对20M,40M带宽是否支持的设置，
Element Length HT Capabilities Supported Extended HT TxBF AS
ID Info MCS set Capability info capabilities capabilities
1Octel 1 2 1 16 4 1
如果该位被设置成0，那么只支持20Mhz的带宽，如果该位被设置成1，那么就支持20/40Mhz的带宽，另外在Additional HT Information Elements中也有一些关于channel的一些设置位。
在Extended HT Capability info中还有一些关于 antenna sounding 的一些设置位接受方和发送方都支持频道管理和频道选择功能
6. PLCP的不同
物理层分为PLCP和PMD:
PLCP是MAC子层和无线发送之间的粘合部分，它加入自己的头，这样是为了实现同步。
PMD是负责把从PLCP传来的bits通过天线发送出去。
同样物理层还有一个CCA（clear channel assessment）用来告知MAC层收到了一个信号。
在WEC的802.11标准中，PLCP中引入了两个新的格式，mixed mode 和green field，他们被称作HT formats，而在以前的PLCP中只有legacy mode
legacy mode：在802.11 a/g中传输数据用的是legacy mode
mixed mode：在这个 模式下，前导部分采用能被802.11a/g使用的L-STF,L-LTF,L-SIG
而后半部分就是新的格式，这中模式下面要求接受者能识别mixed mode packets和legacy packets。
Green field：在这种模式下面用一种与legacy不兼容的格式传输高吞吐量的包，这种模式是可选的，这中模式下面的接受者要能够识别以上三种格式。
7. MAC层对增强的PHY层的优化控制
在进行通信后MAC层要能够根据无线信道的环境来选择调制编码方案，编码速率，天线配置，信道带宽，信道选择。这样就可能给收发双方带来最高的传输速率。
要支持这种增强的PHY层，那么物理层的报头将会更长，在802.11n中引入了集合交换（aggregate exchange）,这个在以前的802.11标准中是没有的，这样就可以将多个MAC协议数据单元（MPDU）聚合成一个物理层协议数据单元（PPDU）。能够实现这个功能一个重要的原因是：接受区块确认请求（BAR）后，能够用单一区块确认BA（BLOCK ACK）来确认多个MPDU,这样就大大提高了传输效率，使得MAC SAP的100Mbps成为可能。
当然新的802.11n标准能够与以前的802.11的标准兼容。8. 利用集合结构增强效率媒体访问控制(MAC)
前面提到的一些新的功能的实现都是通过一些新的帧格式的域实现的。
在EWC提出的标准中 ：允许PSDU （含Multiple MPDU）的传输。收方收到后将传送一个ACK，这样就实现了传送多个MPDU后只要传送一个ACK，这就提高的传输效率，但是这种格式只支持单播。
集群格式MPDU：A-MPDUAggregated MPDU是由多个MPDU用分界符组成的，分界符是4个字节长度，里面包含了MPDU的长度，CRC等信息，分界符的作用是强制将一个集群中的MPDU分开，
并且在每个MPDU中的Duration都是一样的值，
集群格式MSDU: A-MSDU
A-MSDU允许多个MSDU被集合在一个MPDU中传向一个接受者，这样就能提高MAC层的效率，尤其是当有许多小的MSDU（比如TCP ACK）要传输的时候。
一个MPDU包含一个A-MSDU，A-MSDU由多个subframe组成，
9. ACK的不同
在Control Frame中采用了 Block Ack Frame
在传统的802.11中 超过长度的MSDU,MMPDU被分片产生MPDU进行传输，并且每个分片都是要得到确认的（ACK）.
ACK frame format：
Frame control Duration RA FCS
Octal 2 2 6 4
RA:刚刚收到的data,management 或PS-Poll control Frame的address 2的值。
而在EWC提出的标准中，在一组MPDU被收到后，才会发送一个ACK，被称作BLOCK
ACK(BA),在收到一个A-MPDU（PSDU）后发送一个BLOCK ACK。
Frame Duration/ RA DA BA Block Ack Starting Block Ack Fcs
Control ID Control Sequence Control bitmap
--
※ 作者: uefangsmith 時間: 2011-12-23 14:12:01
※ 看板: uefacool 文章推薦值: 0 目前人氣: 0 累積人氣: 29
回列表(←)
分享