深入了解802.11n無線標準

深入了解802.11n無線標準

從802.11b過渡到802.11g，只不過是一次升級行為，而從802.11g發(fā)展到802.11n，則是一個換代問題，這注定802.11n無線標準將會被業(yè)界熱捧。

　　事件見證篇：1.10草案通過，802.11n產(chǎn)品終師出有名

　　　802.11n標準1.0版草案早在2006年3月份被定為工作草案，而由于當時的認可率不足50％，所以802.11n無線標準被迫進一步推遲。到了2007年1月14日到19日，802.11工作組在英國倫敦舉行了第101次會議，此次會議的其中一項重要議程就是對修改后的802.11n草案1.10版本進行投票，為草案2.0版本最終定稿，同時對802.11n標準時間表作進一步的規(guī)劃。

　　　802.11n草案1.10版快速拍板后，802.11n草案（Draft）2.0版隨之也提上議程，IEEE將在3月份將通過2.0版本草案的投票，并在今年4月或5月促使Wi-Fi聯(lián)盟啟動新一輪的認證測試項目，同時，符合2.0版本標準草案的產(chǎn)品也將在2007年下半年大批涌現(xiàn)，預計在2008年10月左右802.11n產(chǎn)品就可以“出師有名”了。

　　　新的草案并沒有對1.10版本作太多的改動，其中一個較大的改動主要是圍繞在40MHz信道的實現(xiàn)問題上，針對原有的2.4GHz頻段設備增加信道帶寬時出現(xiàn)的干擾現(xiàn)象做了一些調(diào)整。新版本的標準草案要求使用兩個20MHz信道，在2.0版本中，系統(tǒng)將搜索網(wǎng)絡環(huán)境中不支持更大帶寬，而只通過一個20MHz發(fā)送數(shù)據(jù)的802.11n設備，避免降低全部數(shù)據(jù)的吞吐量；其次就是，將允許802.11n設備在發(fā)送數(shù)據(jù)前對兩個信道進行檢查；另外，將允許設備（包括藍牙設備）發(fā)送信號告知相關(guān)設備是否以40MHz模式接收數(shù)據(jù)也是改動的內(nèi)容之一。

　　　此外，工作在5GHz頻段上的802.11a設備也將能夠在40MHz信道上使用。還有就是，對于像Atheros、英特爾和蘋果等廠商以及他們的用戶來說，1.10版本與現(xiàn)有的準11n產(chǎn)品相互兼容，只需要對固件進行一個小小的升級即可實現(xiàn)產(chǎn)品對2.0版本草案的完全兼容，這個消息無疑是給相關(guān)的廠商和用戶打了一支強心針。

　　802.11n產(chǎn)品緣何“早產(chǎn)”于標準？

　　　當802.11n草案仍在風雨中搖曳，正式標準還在虛空停留之時，N系列的產(chǎn)品就早早降世了，802.11n無線網(wǎng)絡的熱潮升溫更加激烈，Atheros、Broadcom、Marvell早已各自宣布了符合802.11n規(guī)格草案的無線局域網(wǎng)絡解決方案，Belkin、Linksys、Netgear、D-Link等也已經(jīng)相繼發(fā)布了基于802.11n標準的產(chǎn)品，之所以會出現(xiàn)這種“標準難產(chǎn)，產(chǎn)品早降”的情況，最大的因素在于利益的紛爭，而非技術(shù)的不成熟或者是應用需求不足。

　　　目前，承載802.11n標準的技術(shù)陣營主要有兩個，即WWiSE（World Wide Spectrum Efficiency）聯(lián)盟和TGnSync聯(lián)盟，這兩大陣營都希望在下一代無線局域網(wǎng)標準之爭中處于主導地位，而由于兩大陣營實力旗鼓相當（TGnSync組織有英特爾、Atheros、Agere、思科、高通、北電網(wǎng)絡等巨頭的支持；而WWiSE組織則幾乎由清一色的WLAN芯片制造商組成，包括TI、Broadcom、Conexant、STMicro、Airgo、Bermai，以及后來加入的Motorola和Nokia），所以彼此之間爭奪的勝負并不容易見分曉，這就造成了802.11n標準的一再“難產(chǎn)”。

　　　802.11n陣營融合

　　　802.11n標準的兩大技術(shù)陣營的爭斗充分凸現(xiàn)了802.11n在將來無線世界的舉足輕重，而且隨著WLAN技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)通信廠商面對著IT技術(shù)向通信領域滲透無法無動于衷，所以也加入到WLAN標準化制定工作中爭奪話語權(quán)，這更加讓人們清晰地看到802.11n的美好未來。

　　　更可喜的是，802.11n工作組已經(jīng)向前發(fā)展并采納了一個由擴展無線聯(lián)盟（EWC）整合的組合方案，該擴展無線聯(lián)盟（EWC）是由Broadcom，Intel和其他Wi-Fi供應商領導的行業(yè)組織，802.11n 1.0版草案是兩方面方案的有力結(jié)合；而且現(xiàn)在兩大陣營的技術(shù)構(gòu)架已經(jīng)越來越相似，相信此次802.11n草案1.10版的順利破曉，兩大陣營之間的不計前嫌、和平停戰(zhàn)是功不可沒的。

　技術(shù)解密篇：

　　802.11n這種“標準滯后于產(chǎn)品”的現(xiàn)象并不罕見，千兆、萬兆產(chǎn)品的推出走的也是這種路線，這是廠商為搶占市場優(yōu)勢的慣用招式，廠商們之所以會不顧一切地提前拼搶市場，足見802.11n的誘人之處確實不可小覷。

　　競爭力：強勁的多項實力派技術(shù)

　　新興的802.11n在高吞吐量上有比較大的突破，是下一代的無線網(wǎng)絡技術(shù)的標準，可提供支持對帶寬最為敏感的應用所需的速率、范圍和可靠性。802.11n 結(jié)合了多種技術(shù)，其中包括 Spatial Multiplexing MIMO（Multi-In， Multi-Out）（空間多路復用多入多出）、20和 40MHz 信道和雙頻帶（2.4 GHz 和5 GHz），以便形成很高的速率，同時又能與以前的 IEEE 802.11b/g 設備兼容。

　　其中，MIMO（多入多出）或MTMRA（多發(fā)多收天線）技術(shù)是無線移動通信領域智能天線技術(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)。MIMO系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線（或陣列天線）和多通道。傳輸信息流S（k）經(jīng)過空時編碼形成N個信息子流Ci（k），i=1，……，N。這N個子流由N個天線發(fā)射出去，經(jīng)空間信道后由M個接收天線接收，多天線接收機利用先進的空時編碼處理能夠分開并解碼這些數(shù)據(jù)子流。這樣，MIMO系統(tǒng)可以創(chuàng)造多個并行空間信道，解決了帶寬共享的問題。802.11n天線數(shù)量可以支持到3×3，比802.11g的3增加了3倍。

     　而802.11n可以實現(xiàn)高達320Mbps甚至500Mbps速率有賴于MIMO技術(shù)支撐的同時，更少不了OFDM技術(shù)的功勞，OFDM技術(shù)是多載波調(diào)制（Multi-CarrierModulation，MCM）的一種，它曾經(jīng)效勞于802.11g標準，但相比802.11n中與MIMO技術(shù)的結(jié)合，昔日的表現(xiàn)自然遜色不少。該技術(shù)的核心是將信道分成許多進行窄頻調(diào)制和傳輸正交子信道，并使每個子信道上的信號頻寬小于信道的相關(guān)頻寬，用以減少各個載波之間的相互干擾，同時提高頻譜的利用率的技術(shù)。

   　 將MIMO與OFDM技術(shù)相結(jié)合，就產(chǎn)生了MIMO OFDM技術(shù)，該技術(shù)通過在OFDM傳輸系統(tǒng)中采用陣列天線實現(xiàn)空間分集，提高了信號質(zhì)量，并增加了多徑的容限，使無線網(wǎng)絡的有效傳輸速率有質(zhì)的提升。得益于將MIMO與OFDM技術(shù)相結(jié)合而應用的MIMO－OFDM技術(shù)，802.11n在支持2.4GHz頻段和5GHz頻段的基礎上，使無線傳輸?shù)馁|(zhì)量和速度得到極大提升。 而為了提升整個網(wǎng)絡的吞吐量，802.11n還對802.11標準的單一MAC層協(xié)議進行了優(yōu)化，改變了數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，增加了凈負載所占的比重，減少管理檢錯所占的字節(jié)數(shù)大大提升了網(wǎng)絡的吞吐量。

    　其次，為了提升整個網(wǎng)絡的吞吐量，802.11n還對802.11標準的單一MAC層協(xié)議進行了優(yōu)化，改變了數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，增加了凈負載所占的比重，減少管理檢錯所占的字節(jié)數(shù)，使得網(wǎng)絡的吞吐量得到大大提升。而在天線方面，智能天線技術(shù)的應用也解決了802.11n的傳輸覆蓋范圍問題，通過多組獨立天線組成的天線陣列系統(tǒng)，動態(tài)地調(diào)整波束的方向，使得802.11n能保證用戶能接收到穩(wěn)定的信號，同時也能有效減少其它噪音信號的干擾，使無線網(wǎng)絡的傳輸距離能夠增加到幾公里，移動性大大增強。

    　第三，在兼容性方面，802.11n通過采用軟件無線電技術(shù)解決不同標準采用不同的工作頻段、不同的調(diào)制方式，造成系統(tǒng)間難以互通，移動性差等問題。這種軟件無線電技術(shù)是一個完全可編程的硬件平臺，所有的應用都通過在該平臺上的軟件編程實現(xiàn)，也就是說，不同系統(tǒng)的基站和移動終端都可以通過這一平臺的不同軟件實現(xiàn)互通和兼容，這使得WLAN的兼容性得到極大改善。軟件無線電技術(shù)將根本改變網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)無線局域網(wǎng)與無線廣域網(wǎng)融合并能容納各種標準、協(xié)議，提供更為開放的接口，最終大大增加網(wǎng)絡的靈活性，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)絡的結(jié)合，比如3G。

　　　較量：對802.11b/g技術(shù)的革命？

　　　WLAN市場的發(fā)展可以說是日新月異，自1999年IEEE正式頒布IEEE 802.11a、11b標準后，到2004年11b產(chǎn)品成為WLAN的市場主流，經(jīng)過了近5年的時間；而2006年11g產(chǎn)品成為主流，只用了不到2年的時間。由此可見，11n的產(chǎn)品替代11g的歷時將會更短?？梢赃@么說，從11b過渡到11g，只不過是一次升級行為，而從11g發(fā)展到11n，則是一個換代問題，11n在802.11b/g的基礎上已經(jīng)實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

　　　傳輸速率提升10倍

　　　802.11n可以將WLAN的傳輸速率由目前802.11g提供的54Mbps提高到108Mbps，甚至高達600Mbps。即在理想狀況下，802.11n將可使WLAN傳輸速率達到目前傳輸速率的10倍左右，拷貝需要30分鐘時間的視頻文件，在最高數(shù)據(jù)傳輸率上，用802.11b拷貝文件需要耗時42分鐘，用雙天線草案802.11n客戶端只需要不到一分鐘。

　　　覆蓋范圍到幾平方公里

         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系統(tǒng)，動態(tài)地調(diào)整波束的方向，802.11n保證讓用戶接收到穩(wěn)定的信號，并減少其它噪音信號的干擾，覆蓋范圍可擴大到好幾平方公里，這使得原來需要多臺11g設備的地方，只需要一臺11n產(chǎn)品就可以了，不僅方便了使用，還減少了原來多臺11g產(chǎn)品互聯(lián)通時可能出現(xiàn)的信號盲點，移動性大大增強。

　　　全面兼容各標準

　　　802.11n采用軟件無線電技術(shù)解決了不同標準采用不同的工作頻段、不同的調(diào)制方式造成系統(tǒng)間難以互通、移動性差的問題，這樣，不但保障了與以往的802.11a、11b、11g標準的兼容，而且還可以實現(xiàn)與無線廣域網(wǎng)絡的結(jié)合，極大的保護了用戶的投資。

　　　紐帶：連接Wi-Fi與WiMAX

　　　隨著人們對網(wǎng)絡的使用越來越廣泛，現(xiàn)有的Wi-Fi技術(shù)根本滿足不了人們不斷變化的使用需求，人們渴望一種具有更高帶寬、更高傳輸速度、覆蓋面更廣的無線傳輸技術(shù)，802.11n的出現(xiàn)，彌補了Wi-Fi不足的同時，也成為了WiMAX實現(xiàn)市場飛躍的跳板。

　　　其中，Wi-Fi全稱為WirelessFidelity，又稱802.11b標準，傳輸速度為11Mbps，是在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術(shù)，其目前可使用的標準有兩個。而WiMAX是IEEE802.16標準的代名詞，全稱為World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作性，為了推廣IEEE 802.16無線寬帶接入技術(shù)，促進和認證符合IEEE802.16標準的寬帶無線接入設備的兼容性和互操作性，由Intel和Nokia在2001年發(fā)起并成立了WiMAX論壇組織。WiMAX的基本目標是提供一種在城域網(wǎng)接入多廠商環(huán)境下，確保不同廠商的無線設備互連互通；主要用于為家庭、企業(yè)以及移動通信網(wǎng)絡提供最后一公里的高速寬帶接入，以及將來的個人移動通訊業(yè)務。

　　　Wi－Fi早已發(fā)展得如火如荼，WiMAX是Wi-Fi的延續(xù)，目前還沒有進入到實質(zhì)性的應用之中，而且其發(fā)展也受到一些實際的問題的制約與挑戰(zhàn)，802.11n作為WiMAX的前奏，它的出現(xiàn)為WiMAX滿足無線世界對帶寬、速度和便捷性的應用需求提供了保證，即將出爐的802.11n標準，將以其優(yōu)勢把WiMAX推向新的發(fā)展高度。而且，WiMAX還可以利用目前至近九成的移動網(wǎng)絡設備內(nèi)置了Wi-Fi的現(xiàn)成優(yōu)勢，在市場應用中加速騰飛。

產(chǎn)品業(yè)篇：

　　　802.11n的出現(xiàn)對于高質(zhì)量的語音、視頻傳輸應用來說是個再好不過的消息，在802.11n光環(huán)下人們不久便可以在寫字樓中用Wi-Fi手機來撥打IP電話和可視電話，VoIP電話可從802.11n接入點增強的覆蓋范圍和可靠性中獲益。另外，個人NAS（網(wǎng)絡附加存儲）等令人興奮的新應用也會因802.11n而興起，比如通過可靠的高帶寬連接的視頻存儲中心，家里的電視、電腦可以流播預先錄制的電視節(jié)目、音樂視頻和整部故事片。

　　　實際應用需求呼喚802.11n

　　　由于標準的空缺，802.11n的產(chǎn)品尚未能擺脫草案產(chǎn)品之名，而價格方面與目前主流的802.11g產(chǎn)品相比起來，足可以倍數(shù)計，所以其使用范圍局限性比較強，就目前而言，11n產(chǎn)品主要面向的用戶群還是高檔寫字樓、酒店、高收入家庭或是無線發(fā)燒友。但是，從目前市場發(fā)展的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示以及802.11n的發(fā)展態(tài)勢來看，802.11n的使用范圍絕對不會局限與目前的少部分人，其市場占有率井噴式發(fā)展將指日可待。

　　　據(jù)Forrester Research 2006年9月數(shù)據(jù)顯示，已經(jīng)有超過60%的企業(yè)部署了無線局域網(wǎng)，而這些無線局域網(wǎng)的規(guī)模正在逐漸擴大，11n技術(shù)的成熟將推動流媒體、數(shù)字家庭、移動辦公等應用的向前發(fā)展，反之，這些應用的迫切需求也更將進一步推動整個市場的前行。

　　　11n在技術(shù)上的優(yōu)勢是勿庸置疑的，然而它可以帶給我們什么樣的應用呢？據(jù)有關(guān)人士預測，在11n的世界里，在辦公室里我們可以不再使用手機、不再使用桌面電話，而是使用Wi-Fi手機，筆記本電腦不必中斷網(wǎng)絡就可以在各個辦公室、會議室中移動辦公；在家里我們可以享受到各種寬帶的無線應用，從IPTV到視頻電話都可以通過11n實現(xiàn)，各種智能家電等也都可以通過11n實現(xiàn)連接。鑒于目前種種因素的限制，包括數(shù)字家庭和流媒體等應用還并沒有在中國的家庭中普及，多媒體應用環(huán)境也還并未完全成熟，所以，在國內(nèi)要實現(xiàn)上述的應用尚需時日。

　　　價格門檻的降低是802.11n普及的關(guān)鍵。在802.11n草案產(chǎn)品向802.11n正式標準演進過程中，眾多設備提供商和芯片企業(yè)均表示在技術(shù)上已不存在問題，當802.11n標準正式頒布之后，設備提供商均表示其802.11n草案產(chǎn)品將得到順利升級。而在最為敏感的產(chǎn)品價格問題上，設備提供商和芯片企業(yè)也表示，目前的產(chǎn)品定價主要是基于市場規(guī)模，隨著802.11n產(chǎn)品市場逐漸擴大，進入量產(chǎn)階段后，11n的成本勢必會極大降低，產(chǎn)品價格的大幅下降的日子應該不會太遠。

　　　802.11n技術(shù)的前景是可喜的，各大廠商之所以早早推出商用化的產(chǎn)品，一方面當然是為了爭奪市場的有利位置，另一方面確實是對目前的11n技術(shù)充滿信心。

　　　芯片等上游廠商力爭上游

　　　在802.11n尚未浮出水面之前，一度是Draft草案的天下，而現(xiàn)在802.11n草案的解決方案有三種之多，一種是基于Broadcom芯片的Intensi-fi，一種是基于MARVELL的TOP DOG，還有一種是Atheros的XSPAN，這三種解決方案各有特色，而依最近上市的產(chǎn)品來看，采用Broadcom的產(chǎn)品似乎更為走俏。如今多家芯片廠商如Broadcom、Atheros和Marvell都已經(jīng)開始批量生產(chǎn)802.11n草案的芯片，而這些芯片已用于多種終端產(chǎn)品。

　　　盡管分析師認為目前設備廠商還不應該大舉挺進802.11n，消費者購買也為時尚早，但是各芯片廠商和設備制造商卻潛心搶占推出芯片組的先機。Broadcom稱該公司旗下符合Draft-802.11n規(guī)范的Intensi-fi系列芯片組市場勢頭不斷增強，并已為幾家業(yè)內(nèi)領先的無線網(wǎng)絡設備廠商交付了100多萬套Intensi-fi芯片組。而Intel公司于2007年1月24日發(fā)布了應用在Intel筆記本電腦上的新一代Wireless-N技術(shù)，該技術(shù)是基于IEEE802.11n無線標準草案的，業(yè)界希望該技術(shù)的推出能夠為無線設備市場注入新的活力，并且能夠提升基于802.11n標準草案的設備銷量。這樣一來不但11n產(chǎn)品成本勢必大大下降，而且也加快了802.11n鋪蓋市場的速度。

　　　路由器等下游廠商順流而下

　　　從目前的市場形勢來看，基于802.11g標準的無線路由器只賣到兩百元左右，而且價格還在一路下跌，廠商和渠道商在缺乏利潤空間的情況下，都迫切地渴望對產(chǎn)品實行更新?lián)Q代，希望通過產(chǎn)品的新舊交替來帶動市場的重新洗牌。而802.11n獨有的技術(shù)優(yōu)勢便很自然成為廠商進行產(chǎn)品更新?lián)Q代的最佳選擇，終端廠商期待著11n產(chǎn)品能盡快取代現(xiàn)有的11g產(chǎn)品，成為市場的主流。

　　　包括Linksys、Airgo、Dell、Belkin、Netgear等在內(nèi)的無線設備生產(chǎn)商紛紛推出了相關(guān)802.11n草案產(chǎn)品，而所有產(chǎn)品設備提供商也紛紛表示自身的產(chǎn)品符合未來標準規(guī)范。NETGEAR首先發(fā)布了業(yè)界首款基于802.11n 標準草案的無線網(wǎng)絡產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品可提供高達 300 Mbps 的無線速率，NETGEAR RangeMax NEXT 系列產(chǎn)品豐富，為用戶提供了一個最完整基于 802.11n 標準草案的無線產(chǎn)品系列。思科旗下的Linksys也正式推出了其首款采用802.11n草案標準的產(chǎn)品——WRT300NWireless-N無線寬帶路由器和WPC300NWireless-N無線網(wǎng)卡。D-Link公司則在中國臺灣省宣布推出了RANGEBOOSTERN650802.11ndraft無線寬帶路由器。這些在Wi-Fi領域具有影響力的國際巨頭的舉措，正在向我們宣告802.11n時代的到來。

　　小結(jié)：

　　盡管大家都知道草案版的802.11n與最終的802.11n標準會有一定的差異，而且離802.11n最終標準的頒布還有一年多的時間，但是這些并沒有讓商家們的熱情有所退卻，更不能減緩市場的步伐，相信只有在多方的共同努力和共同推動下才能讓11n的綜合條件成熟。

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