802.11n:下一代的無線網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)

本刊編輯部

編者按:網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)徹底改變了世界,無數(shù)的信息通過那一根根網(wǎng)線傳遞到了我們每個人。人的需求是無止境的,技術(shù)的進(jìn)步是無止境的,無線網(wǎng)絡(luò)讓我們更加輕松與便捷,從11M、54M、108M、125M再到現(xiàn)在802.11n的300M,無線即無限。

新聞背景:北京時間9月14日消息,據(jù)美國《Network World》報道,9月11日,IEEE最終正式批準(zhǔn)通過了802.11n高速WLAN標(biāo)準(zhǔn)。

IEEE并未在標(biāo)準(zhǔn)通過后發(fā)布公開聲明。不過802.11n任務(wù)組的長期主席Bruce Kraemer已向任務(wù)組的所有成員發(fā)送了專函,這些成員包括Wi-Fi芯片廠商、軟件開發(fā)商和設(shè)備制造商。這封專函是在美國東部時間9月11日上午11點過后發(fā)出的。Kraemer在函件中宣布,標(biāo)準(zhǔn)委員會已批準(zhǔn)通過了11n及其伴隨標(biāo)準(zhǔn)11w,后者是為保護(hù)802.11管理報文的數(shù)據(jù)而制定的。

802.11n任務(wù)組成立于6年前的2003年9月11日,而專題“研究小組”則成立于2002年,負(fù)責(zé)研究為至少100MbpsWLAN制定標(biāo)準(zhǔn)的可行性。現(xiàn)在已通過認(rèn)證的、基于802.11n草案標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi產(chǎn)品,其速率在兩種不同空間流上已達(dá)到了150Mbps到300Mbps。目前,絕大多數(shù)制造商都可以生產(chǎn)這一標(biāo)準(zhǔn)的無線路由器和接收器。802.11n可支持MIMO(Multiple-input Multiple-output,多入多出)天線陣列特性來提高速度和加強(qiáng)信號。

802.11n標(biāo)準(zhǔn)是802.11g Wi-Fi協(xié)議的后續(xù)版本,后者能提供最高54Mbps的連接速度。802.11n標(biāo)準(zhǔn)最重要的新增性能是MIMO,這種性能允許多天線系統(tǒng)迅速處理更多信息。

在當(dāng)今各種無線局域網(wǎng)技術(shù)交織的戰(zhàn)國時代,WLAN、藍(lán)牙、HomeRF、UWB等競相綻放,但I(xiàn)EEE802.11系列的WLAN是應(yīng)用最廣泛的。自從1997年IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)實施以來,先后有802.11b、802.11a、802.11g、802.11e、802.11f、802.11h、802.11i、802.11j等標(biāo)準(zhǔn)制定或者醞釀,但是WLAN依然面臨帶寬不足、漫游不方便、網(wǎng)管不強(qiáng)大、系統(tǒng)不安全和沒有殺手級的應(yīng)用等。就像當(dāng)今VoIP應(yīng)用中一個全新的領(lǐng)域VoWLAN那樣,雖被業(yè)內(nèi)人士看作是WLAN最有希望的殺手級應(yīng)用,卻因為這四個“不”,很難進(jìn)一步發(fā)展。為了實現(xiàn)高帶寬、高質(zhì)量的WLAN服務(wù),使無線局域網(wǎng)達(dá)到以太網(wǎng)的性能水平,802.11n應(yīng)運而生。

什么是802.11n?

我們所說的802.11n是Wi-Fi聯(lián)盟在802.11a/b/g后面的一個無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,目前的802.11n標(biāo)準(zhǔn)是下一代的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可提供支持對帶寬最為敏感的應(yīng)用所需的速率、范圍和可靠性。802.11n結(jié)合了多種技術(shù),其中包括Spatial Multiplexing MIMO (空間多路復(fù)用多入多出)、20和40MHz信道和雙頻帶(2.4GHz和5GHz),以便形成很高的速率,同時又能與以前的IEEE 802.11b/g設(shè)備通信。

多入多出(MIMO)或多發(fā)多收天線(MTMRA)技術(shù)是無線移動通信領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大突破。該技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率,是新一代移動通信系統(tǒng)必須采用的關(guān)鍵技術(shù)。

802.11n為什么那么快?

在傳輸速率方面,802.11n可以將WLAN的傳輸速率由目前802.11g所提供的54Mbps、108Mbps(802.11g+即g增強(qiáng)版)提高到300Mbps甚至高達(dá)600Mbps(理論上),取代有線網(wǎng)絡(luò)在局域網(wǎng)內(nèi)基本實現(xiàn)。這得益于802.11n將MIMO(多入多出)與OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)相結(jié)合而應(yīng)用的MIMOOFDM技術(shù),提高了無線傳輸質(zhì)量,也使傳輸速率得到極大提升。

為什么802.11n的信號質(zhì)量好?

在覆蓋范圍方面,802.11n采用智能天線技術(shù),通過多組獨立天線組成的天線陣列,可以動態(tài)調(diào)整波束,保證讓W(xué)LAN用戶接收到穩(wěn)定的信號,并可以減少其它信號的干擾。因此其覆蓋范圍可以擴(kuò)大到好幾平方公里,使WLAN移動性極大提高。

在兼容性方面,802.11n采用了一種軟件無線電技術(shù),它是一個完全可編程的硬件平臺,使得不同系統(tǒng)的基站和終端都可以通過這一平臺的不同軟件實現(xiàn)互通和兼容,使得WLAN的兼容性得到極大改善。802.11n工作模式包含2.4GHz和5.8GHz兩個工作頻段,保障了與以往的802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)兼容,極大的保護(hù)了用戶的投資。這意味著WLAN將不但能實現(xiàn)802.11n向前后兼容,而且可以實現(xiàn)WLAN與無線廣域網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合,比如3G。

802.11n的技術(shù)優(yōu)勢

802.11n的技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在傳輸速度和信號范圍上。在傳輸速率方面,802.11n得益于將MIMO(多入多出)與OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)使傳輸速率得了到極大提升;在覆蓋范圍方面,802.11n采用智能天線技術(shù),通過多組獨立天線組成的天線陣列,可以動態(tài)調(diào)整波束,保證讓W(xué)LAN用戶接收到穩(wěn)定的信號,并可以減少其它信號的干擾,使WLAN移動性極大提高。

應(yīng)用一:高質(zhì)量語音通

我們知道,支持Wi-Fi的手機(jī)只要下載個軟件就可以打網(wǎng)絡(luò)電話了,但是由于受到無線路由器速度上的限制,通話質(zhì)量并不理想。但是802.11n無線路由器可以很好的解決這一問題。11n理論稱速度為300Mbps,但是從實際使用和測試來看,在正常環(huán)境中大多數(shù)11n產(chǎn)品的傳輸速度都在百兆左右,但即使是這樣的速度也意味著人們可以在寫字樓中用Wi-Fi手機(jī)來撥打IP電話,而且享受更高質(zhì)量的語音通話。

應(yīng)用二:高清視頻傳輸

高清視頻是802.11n產(chǎn)品在應(yīng)用上的一個亮點。我們曾經(jīng)做過關(guān)于這方面的測試,從測試結(jié)果上看傳統(tǒng)的54M無線路由器與802.11n路由相比差距明顯,對于家庭用戶來說無線設(shè)備支持下的高清視頻播放可能是一種趨勢。對于企業(yè)用戶來說,寫字樓內(nèi)利用無線網(wǎng)絡(luò)撥打可視電話、酒店內(nèi)的無線點播服務(wù)將使用戶真正體驗移動辦公和移動娛樂帶來的便捷。

應(yīng)用三:移動便攜性

802.11n采用獨特的天線技術(shù),最大程度上降低了信號干擾,從而使信號覆蓋范圍得到提升,這使得使用筆記本電腦和PDA等設(shè)備的用戶可以在更大的范圍內(nèi)移動上網(wǎng)。目前,包括北大、清華在內(nèi)的很多國內(nèi)高等學(xué)府內(nèi)都采用了無線網(wǎng)絡(luò),而802.11n技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步完善這樣的網(wǎng)絡(luò)。我們可以想象隨著迅馳筆記本和其他移動通訊設(shè)備的普及,在整個校園范圍內(nèi),以前必須依靠有線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的功能將都可以通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn),只要帶著筆記本電腦甚至是手機(jī)就可以輕松的訪問學(xué)校網(wǎng)站或者進(jìn)行學(xué)習(xí)。

應(yīng)用四:與無線廣域網(wǎng)絡(luò)結(jié)合

關(guān)于802.11n在兼容性方面的表現(xiàn)我們之前做過多次測試,主要針對向前后兼容,結(jié)果表明在多個無線模式的環(huán)境中802.11n產(chǎn)品的表現(xiàn)比較穩(wěn)定。這將為企業(yè)用戶從802.11g過渡到802.11n提供幫助。技術(shù)角度上看,802.11n采用了一種軟件無線電技術(shù),它是一個完全可編程的硬件平臺,使得不同系統(tǒng)的基站和終端都可以通過這一平臺的不同軟件實現(xiàn)互通和兼容,這使WLAN的兼容性得到極大改善,意味著WLAN將不但能實現(xiàn)11n向前后兼容,而且可以實現(xiàn)WLAN與無線廣域網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合,比如3G。

802.11n面臨的挑戰(zhàn)

一、標(biāo)準(zhǔn)未動草案先行

雖然官方尚未表態(tài),但很多廠商為了利潤已經(jīng)開發(fā)出這樣或那樣的基于11n的無線設(shè)備,按照廠商的說法現(xiàn)在的草案標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)升級為2.0,是改進(jìn)版本,從標(biāo)準(zhǔn)上看接近最終結(jié)果,完全可以兼容以后的正式版,就算正式版有所改動也僅僅是軟件方面的,廠商可以通過網(wǎng)上升級或刷新驅(qū)動等方式來完成草案到正式版的轉(zhuǎn)變。然而在正式版出來之前沒有人能夠針對上述的說法和操作打包票,目前這些802.11n設(shè)備是否能夠完成過度升級到正式版還難說。不過既然已經(jīng)發(fā)展到了草案2.0而且如此多的廠商都開始發(fā)布11n產(chǎn)品,那么這方面的擔(dān)憂應(yīng)該可以減少,畢竟廠商自身會在日后提供解決辦法。

二、11n先行其他標(biāo)準(zhǔn)拖后腿

一般在11n設(shè)備的設(shè)置界面中可以指定工作模式是單獨11n還是與11g或11b的混合。選擇單獨11n將只容許802.11n高速產(chǎn)品的接入,而11g產(chǎn)品想連接該設(shè)備時訪問將被拒絕。因此當(dāng)我們希望多個11n設(shè)備可以滿速度運轉(zhuǎn)時可以通過設(shè)置單模式方法來解決。另外即使在實際通訊過程中一端產(chǎn)品沒有達(dá)到11n標(biāo)準(zhǔn),他們之間的通訊也要比單獨使用11g標(biāo)準(zhǔn)效果好得多,在老式的(802.11a/b/g)客戶端上使用11n產(chǎn)品也能提供一種可以衡量的性能優(yōu)勢。對于無線局域網(wǎng)上的a/b/g語音電話來說,11n所具備的更大可靠性意味著更高質(zhì)量的電話和更少的布線死區(qū)。

三、客戶端可支持11n的設(shè)備少

目前來說不管是企業(yè)端應(yīng)用還是在家庭中建立11n無線網(wǎng)絡(luò),對應(yīng)的11n產(chǎn)品價格也是高高在上的,同時日常使用的諸如PSP、PDA、手機(jī)、筆記本內(nèi)置無線網(wǎng)卡等設(shè)備基本上都屬于54M 802.11g范疇,所以說在客戶端上支持11n的設(shè)備比較少。企業(yè)內(nèi)的筆記本電腦大規(guī)模升級到11n標(biāo)準(zhǔn)也許還要2、3年的時間,手機(jī)和掃描儀也許時間更長。不過隨著11n相關(guān)應(yīng)用的推廣以及良好的兼容性,越來越多的用戶開始嘗試使用相應(yīng)的產(chǎn)品。同時Intel公司也在致力于推廣11n無線應(yīng)用。

四、無線信號頻段選擇讓人頭疼

要想發(fā)揮802.11n產(chǎn)品的優(yōu)勢就必須讓其工作在5GHz下,因為與更流行的2.4GHz頻段相比,5GHz頻率的利用率一直很低,這樣可以大大減少信號沖突的問題。目前的802.11n產(chǎn)品絕大部分使用的是2.4GHz頻段,目前各個廠商所推出的11n產(chǎn)品如果僅僅只能夠使用2.4GHz頻段而無法使用5GHz頻段的話,對性能的改善相當(dāng)有限,遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法實現(xiàn)300M甚至更好速度的無線通訊。開啟11n設(shè)備支持5GHz頻段功能才能夠更有效的解決無線信號頻段選擇以及信號沖突的難題。

802.11n更適合中小企業(yè)

作為目前最受關(guān)注的無線技術(shù),802.11n給業(yè)界帶來了太多的驚喜。通過Wi-Fi聯(lián)盟認(rèn)證的802.11n產(chǎn)品達(dá)到325種。2008年第一季度無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出貨量環(huán)比增長,802.11n產(chǎn)品比重明顯加大,預(yù)計今年將占無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品出貨份額的40%。

802.11n市場的高速增長并非偶然,近年來,廠商加大了對802.11n市場的投入,大量的設(shè)備囤積市場,加之產(chǎn)品價格的快速下調(diào),進(jìn)一步刺激了消費者的購買欲望。當(dāng)然,這也意味著用戶對802.11n的熱點高漲將成為現(xiàn)實。然而盡管如此,802.11n能否在中小企業(yè)中得到快速普及也成為業(yè)界最為關(guān)心的問題。

在零售、房地產(chǎn)、倉儲和運輸?shù)戎行⌒推髽I(yè)細(xì)分市場,如果廠商可以找到合適的渠道來接近這些目標(biāo),這些地方可以被證明是802.11n設(shè)備被采用的肥沃的土壤。

據(jù)BT North America公司的一項新的研究報告顯示,基于控制器的無線局域網(wǎng)正在迅速的成為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的一個標(biāo)準(zhǔn),目前已有近三分之一的企業(yè)已經(jīng)轉(zhuǎn)向802.11n標(biāo)準(zhǔn),這證明了大部分企業(yè)對于802.11n標(biāo)準(zhǔn)存在迫切需求。

ABI研究公司副總裁Stan Schatt說:“小型企業(yè)傾向于從零售商、辦公設(shè)備商店和有選擇的增值經(jīng)銷商那里購買產(chǎn)品。小型企業(yè)與大企業(yè)相比,往往購買量少,但購買次數(shù)多。與擁有專業(yè)IT人員的大企業(yè)相比,他們往往對技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的了解也比較少。這樣的結(jié)果就是小型企業(yè)有可能購買802.11n產(chǎn)品?！?/p>

在許多中小企業(yè)中,網(wǎng)絡(luò)的部署基本上都采用了Wi-Fi,所以除了更快的速度和吞吐量,還有什么能促使他們升級到“n”呢?一個觸發(fā)因素與PC的更換周期有關(guān)系:當(dāng)電腦更新時,新機(jī)型將把802.11n作為標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置功能。這種現(xiàn)象也在快速成為現(xiàn)實,隨著英特爾迅馳2移動平臺的發(fā)布,越來越多的筆記本將支持802.11n技術(shù),這也將加速802.11n的普及。

具體到零售、房地產(chǎn)、倉儲和運輸垂直市場,有幾個特點可以使他們受益于802.11n標(biāo)準(zhǔn)的新能力。倉儲運營商使用普通802.11g已經(jīng)遇到干擾問題了。802.11n的MIMO技術(shù)應(yīng)能減少干擾,使他們有可能使用基于Wi-Fi技術(shù)的實時定位系統(tǒng)軟件。

零售業(yè)的中小型企業(yè)機(jī)構(gòu)可以受益于802.11n提供的更大的覆蓋范圍,而房地產(chǎn)越來越多地使用Wi-Fi傳輸房屋圖像的功能,他們還想在視頻應(yīng)用實用化后添加視頻功能,部署802.11n將為實現(xiàn)上述功能提供足夠的帶寬。這些企業(yè)對專門服務(wù)于中小企業(yè)市場的廠商、分銷商和零售渠道來說是“唾手可得的果子”。

802.11n標(biāo)準(zhǔn)大事記

2002年9月:IEEE高吞吐量研究組成立,專門探討提升WLAN速度的可行性。

2003年9月:IEEE成立802.11n任務(wù)組,負(fù)責(zé)創(chuàng)設(shè)100+MbpsWLAN標(biāo)準(zhǔn)。

2004年10月:貝爾金(Belkin)公司發(fā)布“前11n”接入點,采用了Airgo網(wǎng)絡(luò)(后被高通收購)研制的首個商用MIMO芯片組。

2005年7月:11n草案1獲通過,引發(fā)激烈爭議,如今已被人遺忘的各種競爭性技術(shù)開始拉選票。

2006年7月:戴爾為其最新推出的筆記本電腦發(fā)布了草案-11nWi-Fi網(wǎng)卡,采用的是Broadcom芯片。

2006年8月:Wi-Fi聯(lián)盟調(diào)整了其正式標(biāo)準(zhǔn),開始進(jìn)行測試。

2007年3月:草案2獲通過。

2007年5月:在Interop展會上,Colubris、Trapeze和Ruckus無線等公司發(fā)布了企業(yè)級11n網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,最終獲得Wi-Fi聯(lián)盟的認(rèn)證。

2007年6月:Wi-Fi聯(lián)盟發(fā)布了11n互操作性測試及認(rèn)證程序。

2007年9月:Burton集團(tuán)分析師Paul Debeasi在一份頗有爭議的報告中提出了802.11n是否意味著“接入以太網(wǎng)終結(jié)”的觀點。思科也發(fā)布了它的首款11n接入點。

2007年11月:首個大規(guī)模11n網(wǎng)絡(luò)部署,即莫里斯威爾州立大學(xué)利用Meru公司W(wǎng)LAN產(chǎn)品構(gòu)建的園區(qū)網(wǎng)投入運營。

2008年1月:萬勝發(fā)布3x3 MIMO 11n芯片組,代號為TopDog 11n-450,號稱可提供450Mbps速率。

2008年8月:英國電信北美公司的調(diào)查發(fā)現(xiàn),226家企業(yè)中有三分之一將在未來12個月內(nèi)遷移到11n,另有20%的企業(yè)會在24個月實施遷移。

2008年9月:IEEE成立了兩個千兆無線任務(wù)組,一個研究6GHz頻段,另一個研究60GHz頻段。

2009年9月11日:IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會終于批準(zhǔn)通過802.11n成為正式標(biāo)準(zhǔn)。