802.11n，打造高速WLAN网络

前言

WLAN作为运营商分担2/3G移动数据流量的主要手段，已经在全国得到了大规模的部署和应用，用户可以随时随地的在机场、咖啡厅、宾馆等有Wi-Fi信号覆盖的场所享受无线网络带来的方便和快捷。但现阶段的WLAN接入设备仍然以802.11b/g为主，普遍存在着带宽不足，用户体验差等种种问题。为了实现高带宽、高质量的WLAN服务，802.11n应运而生。

WLAN 802.11a/b/g/n

802.11n发展历程

实际上802.11n并不是近期才出现的新技术，早在2003年，IEEE便开始了11n标准的制定，2006年，支持11n草案的产品面世，但由于标准的很多技术细节无法统一，这个阶段的11n产品一直处于“产品早产、标准滞后”的尴尬境地，无法得到大规模普及应用。直到2009年9月11日，802.11n标准终于正式获得了IEEE标准委员会的批准通过，整个标准的制定过程历时七年，可谓漫长而艰难。

2010年以后，随着iphone、Android平台为主的智能手机以及ipad为代表的平板电脑市场的快速发展，用户对无线接入速率的要求也越来越高，而具备更高速率、更广覆盖范围等诸多优势的802.11n产品也自然受到国内外各大设备厂商和终端厂商的重视。接入设备方面，国内设备厂商如中兴、华为、H3C等都相继推出了支持11n的AP、AC产品，国内各大运营商也都于2010年进行了WLAN 11n 设备的集采；终端方面，截止2010年底，全球已有1800多种采用802.11n技术的设备获得Wi-Fi联盟产品认证。2010年出厂的多数Wi-Fi产品采用了802.11n技术，802.11n产品出货超过4.5亿部，预计到2012年有望超过10亿部，占Wi-Fi产品总数的86%，其中笔记本、Wi-Fi手机是Wi-Fi产品的中坚力量。由此可见，WLAN无线网络即将全面进入11n时代。

802.11n关键技术

802.11n通过结合物理层和MAC层的优化来提升WLAN的吞吐性能，主要物理层涉及MIMO-OFDM、信道捆绑技术、Short GI、MRC等技术，MAC层包括帧聚合、块确认等技术。

MIMO-OFDM
MIMO是802.11n的核心技术，主要指一个WLAN系统同时采用多根天线进行收发，在空间形成多条不同的空间流，从而成倍的提高系统吞吐量。802.11n标准定义了最多4*4:4模式，利用4根天线同时收发，形成4个空间流。目前业界的AP普遍采用1X1 或2X2的模式。

 MIMO 3X3模式

OFDM调制技术是将一个物理信道划分为多个子载体，将高速率的数据流调制成多个低速的子数据流，通过子载体的通讯减少子信道间的互相干扰（ICI），提高物理层速率。OFDM在802.11a/g时代已经成熟使用，在802.11n中，它将MIMO支持的子载体从52个提高到56个，通过MIMO与OFDM的结合可以有效地利用空间资源，提升抗多径衰减能力，最终提升整个WLAN系统的速率和可靠性。[!--empirenews.page--]

信道捆绑技术
传统的802.11a/g采用20MHz频宽来进行无线通讯，而802.11n支持将相邻的两个频带绑定为40MHz，从而将系统传输性能提升一倍。这就好比将原先窄的马路拓宽一倍，车辆的通行能力也自然提升一倍。

 信道捆绑技术

Short GI
由于多径效应的影响，信息符号(Information Symbol)将通过多条路径传递，可能会发生彼此碰撞，导致ISI干扰。为此，802.11a/g标准要求在发送信息符号时，必须保证在信息符号之间存在800 ns的时间间隔，这个间隔被称为Guard Interval (GI)。

802.11n仍然使用缺省使用800 ns GI。当多径效应不是很严重时，用户可以将该间隔配置为400，对于一条空间流，可以将吞吐提高近10%。对于多径效应较明显的环境，不建议使用Short Guard Interval (GI)。

MRC
MRC即最大合并比技术，它的目的是改善接收端的信号质量。对于来自发射端的同一个信号，由于在接收端使用多天线接收，该信号将会经过多条路径被接收端所接收，多路径信号质量都非常差的几率非常小，通过在接收端使用某种算法，对不同路径上的信号进行加权汇总，从而实现接收端信号的改善。

帧聚合
帧聚合技术包含针对MSDU的聚合（A-MSDU）和针对MPDU的聚合(A-MPDU)：

A-MSDU技术是指把多个MSDU通过一定的方式聚合成一个较大的载荷。这里的MSDU可以认为是Ethernet报文。通常，当AP或无线客户端从协议栈收到报文（MSDU）时，会打上Ethernet报文头，这里称之为A-MSDU Subframe，而在通过射频口发送出去前，需要逐一将其转换成802.11报文格式。而A-MSDU技术旨在将若干个A-MSDU Subframe聚合到一起，并封装为一个802.11报文进行发送，从而减少了发送每一个802.11报文所需的PLCP Preamble、PLCP Header和802.11MAC头的开销，同时减少了应答帧的数量，提高了报文发送的效率。

A-MSDU

与A-MSDU不同的是，A-MPDU聚合的是经过802.11报文封装后的MPDU，这里的MPDU是指经过802.11封装过的数据帧。通过一次性发送若干个MPDU，减少了发送每个802.11报文所需的PLCP Preamble、PLCP Header，从而提高系统吞吐量。

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A-MSDU

块确认
为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。接收端在收到A-MPDU后，需要对其中的每一个MPDU进行处理，并针对每一个MPDU发送应答帧。

块确认技术可以通过使用一个ACK帧来完成对多个MPDU的应答，以降低这种情况下ACK帧的数量。

块确认

802.11n优势

802.11n由于采用了MIMO、MRC等多项核心技术，相对802.11a/b/g在提高传输速率、增大信号覆盖范围、增强抗干扰能力以及提高网络性能等方面有了巨大的提升：

最大理论速率高达600Mbps
随着用户业务的不断丰富，对网络带宽的需求也越来越高，传统的802.11b理论速率只有11Mbps，802.11a/g也只有54M，已经逐渐不能满足用户高流量、高质量的带宽需求，802.11n由于采用了MIMO、MRC、信道捆绑技术等多项核心技术，在速率提升上有了质的飞跃，最高物理层速率可高达600Mbps，全面提升用户体验，满足用户高清视频、高速游戏等高带宽业务需求。

增大覆盖范围
802.11n采用的智能天线技术可以根据用户的位置、信号的强度自动调节天线的发射、接收角度，保证用户可以接收到稳定的信号，在增大覆盖范围的同时减小了其他信号造成的干扰，大大提升WLAN网络的性能。

支持双频段，有效降低设备间干扰
传统的WLAN设备只支持单频段，一般采用2.4GHz进行覆盖，相邻设备设置互不干扰的信道，但由于无干扰信道个数比较有限，随着部署规模的不断扩大，设备间数量的不断增多，信道干扰现象也越来越严重。而802.11n设备可支持2.4GHz和5GHz（国内为5.8GHz）两个频段，通过在两个频段上混合部署，可有效降低设备间的信道干扰现象。

全面向下兼容802.11a/b/g
802.11n全面向下兼容传统的802.11a/b/g，可实现现有网络向802.11n的平滑升级。

结语

2011年以来，国内各运营商都开始有针对性的进行了802.11n试点的部署，并且都取得了不错的效果，部分省份运营商甚至明确2011年WLAN网络的部署将全部或大部分采用11n设备，尽管目前来看11n网络的部署应用还会面临一些问题和困难，诸如手机终端大多不支持5.8GHz频段，现网的室分系统基本只支持单空间流，无法发挥11n室分设备双空间流的优势等等，但是，随着802.11n标准的正式发布、技术的不断成熟、终端的日益普及，有理由相信802.11n必将会在不久的未来全面取代802.11a/b/g，成为WLAN市场的主旋律。