802.11n的美妙前景

王 培

為了實現高帶寬、高質量的WLAN服務,使無線局域網達到有線以太網的性能水平,802.11n應運而生。自從802.11n問世以來,它就成為了一個熱點,因為它目前的帶寬已經能夠達到300Mbps,未來還可以達到450Mbps。但是,你知道802.11n產品究竟能夠帶給我們怎樣的應用呢?

MIMO技術的力量

首先我們需要了解一些背景知識。802.11n之所以能夠大幅度地提升性能并改善傳輸質量,MIMO(多輸入、多輸出)是功不可沒的。MIMO是無線領域的一個重要突破,它在處理無線信號時,物理上使用了一種名為多路徑的無線電波技術。在無線電波的傳輸過程中,由于發送者和接收者之間有一定的距離,使得信號會逐漸衰減。另外,信號在遇到墻、門或者其他障礙物之后,會被反射和/或被吸收,從而形成更弱的原始無線電信號副本。

802.11a/b/g網絡使用的都是SISO(單輸入、單輸出)技術,只能接收和解碼其中一個無線電信號,通常被選中的是信號最強的信號。而802.11n網絡由于使用了MIMO技術,就允許多個天線同時接收同一信號的多個副本,從而更好地重構出原始信號。而且,接收到并處理的信號越多,重構的信號和原始信號的相似度就越高。因此,MIMO相比SISO至少能夠將可接收的范圍擴大兩倍。

另外,MIMO還可以使用多個天線同時傳輸多個數據流(或者稱為空間流)。這樣,使用多個天線傳輸數據,AP(接入點)的性能或帶寬就能有效地提高,目前提升到大約5倍,也就是300Mbps,未來還可以達到8倍,即450Mbps;而SISO技術只能使用一個天線進行發射數據流,其理論極限速度僅僅是54Mbps。打個比方來說,SISO就像一個單行的鄉間小道;而MIMO則是具有多個通道的高速公路,其通道越多,在給定時間內能夠承載的交通工具也就更多。

另外一個有趣的地方是,MIMO支持不同的天線配置。1×2的配置意思是這個無線設備具有1個發射端天線和2個接收端天線,其接收數據的最大數據率就是300Mbps。同樣地,3×3配置的無線設備則具有3個發射端天線和3個接收端天線,它能夠達到450Mbps的數據率,當然其前提條件是使用一個450Mbps的接入點。這在目前300Mbps的基礎上,又將數據率提升了50%。

當然,這些數字都是理論上的原始數據率的值,而任何的有線或者無線網絡的性能都會受到各種各樣因素的影響而大幅衰減,這些因素包括:筆記本電腦的配置、網絡包頭、用戶擁塞控制、距離、障礙物及接口類型等。

在現有的無線設備中,Intel WiFi Link 5300適配器是針對Intel Centrino 2平臺的,它能夠在網絡客戶端發揮3×3天線的最大威力。盡管目前還沒有支持3×3的AP,但實現這樣的性能只是時間問題。另外,使用802.11n的無線AP,還能夠訪問現在的各種符合802.11規范的網絡。在我買下一部筆記本電腦時,我希望Intel WiFi Link 5300適配器已經實現批量生產了。這樣的性能對于現在和未來的應用程序,如高清視頻流,高像素照片,在線游戲,GB級別的音樂收藏、備份等,都將具有非常重要的意義。

基于無線的視頻應用

隨著家庭網絡的日益普及,以及從互聯網獲得的視頻內容越來越豐富,很多消費電子產品廠商正在他們的視頻產品中添加Wi-Fi功能,以便在整個家庭內可以方便地獲得數字內容,不過這也使得消費電子產品廠商必須從事很多復雜的系統集成工作。不過不久前,Broadcom公司已經成功實現了Wi-Fi與視頻平臺的結合,用戶可以方便地利用Wi-Fi傳輸技術把諸如iTunes、 BD-Live 和 Netflix之類的娛樂應用帶到用戶的視頻設備上。

802.11n是當前唯一的能夠為多媒體應用提供足夠的帶寬、覆蓋區域及服務質量(QoS)的無線技術。Broadcom已經對其802.11n技術和video over Wi-Fi設計進行了優化,以便克服采用無線協議實現IP電視面臨的技術難題。采用了Wi-Fi功能的設備再組合進DLNA功能以后,就能夠為消費者提供一種透明的方法,在整個家庭內實現電視、個人電腦、手機和其他設備之間的媒體內容訪問及共享。

Broadcom公司無線媒體業務部總監Bill Bunch表示:“我們推出的平臺使得我們的客戶為其消費電子產品添加基于Wi-Fi的視頻功能變得簡單,與此同時,還能利用Broadcom的數字電視、藍光光盤、機頂盒和IPTV平臺內固有的高性能處理器、3維圖形和MPEG-4高清(HD)能力?！?/p>

在Broadcom的解決方案中,對無線網絡的性能進行了特別優化,以支持包括IPTV在內的具有最苛刻要求的視頻應用。

目前已有的Wi-Fi網絡在處理全球IPTV運營商使用的特殊類型的組播數據流和協議方面仍有困難,導致經常出現令消費者感到不能接受的視頻缺陷。Broadcom對其802.11n解決方案已經進行了優化,以便能夠提供足夠的帶寬支持至少3個HD高清視頻流和4個SD標清視頻流,同時還保證其在整個家庭內進行傳輸時具有穩健的傳輸性能。為了減少吞吐量的不穩定性及數據包的差錯,Broadcom采用了一套組合的先進PHY技術,包括最大似然解碼、速率與天線選擇算法以及包誤差校正技術。Broadcom的Wi-Fi解決方案還通過利用在5 GHz頻段內可用的額外信道,減少導致傳輸性能下降的干擾?，F在,這些特有的硬件和軟件功能在Broadcom的IP/衛星/有線電視機頂盒設計以及它的數字電視和藍光平臺等5類產品中都已具備。

“在視頻顯示產品中加入Wi-Fi可以很容易地實現對家庭中各種設備內的媒體內容進行訪問,以及使消費者能充分利用寬帶連接在不靠近DSL或有線電視調制解調器的設備上觀賞IPTV?！?Parks Associates公司副總裁兼首席分析師Kurt Scherf表示,“當視頻設備制造商力圖跟上和滿足對這些無線功能的需求時,他們理所當然地會選擇將那些經過檢驗的連接性技術集成到他們現有的平臺中去的解決方案?！?/p>

企業應用已成趨勢

在多種無線網絡技術中,Wi-Fi因其能夠有效地滿足眾多企業級用戶的實際需求,較藍牙、UWB、HomeRF等更適合商用而得以迅速發展。從技術層面來看,Wi-Fi已經成為無線應用的主力。隨著802.11系列標準陸續頒布實施,Wi-Fi在網絡帶寬、網絡漫游、網絡管理、網絡安全等方面不斷升級,推動無線應用上升到更高的層次。

不過在實際應用和部署中,802.11n還有另一個難題:和以往的802.11標準不同,802.11n協議為雙頻工作模式(包含2.4GHz和5GHz兩個工作頻段),這樣保障了它與以往的802.11a/b/g標準兼容。但是實際情況是,在2.4GHz頻段,由于舊有低速率的其他標準存在,而WLAN又以最低的無線接入速率為最終速率,因此用戶為了最終達到802.11n的高速率,往往只能運行在5GHz頻段,所謂2.4GHz的兼容和投資保護形同虛設。

以上問題在目前也得到了有效解決,最新一代Wi-Fi網絡整合了多天線接入點,以建立來自同一套接入點的平行而同步的無線網絡。這些重疊的網絡能夠在信道、模式以及頻段的任意組合上運行,從而使 IT 能夠將各個無線局域網分配到具體的用戶組、應用或設備類型。這樣一來,基礎架構便使各機構: 能夠在現有環境中以適宜企業的速度逐步推出“n”設備,而不會與傳統的設備發生沖突,用戶無需進行設備升級;選擇使用 40MHz 信道捆綁在 2.4GHz 和 5GHz 中配置“n”,實現承諾的 300Mbps 數據傳輸速度,即使傳統的“g”或“a”設備仍然存在;無需重新設計無線布局就可進行配置。

當企業大規模部署輕量級AP時,以太網供電通常不能滿足大量AP的用電需求,而最新的超輕量級AP設計無需高耗電處理器,也就是說,標準的以太網供電就能夠讓四射頻AP以全速和全覆蓋運行。

對企業用戶來說,上述技術的實用性非常明顯,它使得構建全無線企業網絡成為可能。不過802.11n 的實施需要循序漸進,而不是強迫用戶完全地更換它。作為一種顛覆性的Wi-Fi技術,802.11n能否在企業應用市場取得成功將是其發展的關鍵所在。