深度剖析IEEE80211n无线网络技术

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1、深度剖析IEEE802.11n无线网络技术802.11n协议允许802.11a/b/g用户的接入。802.11n设备发送的信号可能无法被802.11a/b/g的设备解析到，这样造成802.11a/b/g设备直接往空屮发送信号，导致信道使用上的冲突。IEEE802.11n技术通过物理层和MAC层的技术改进实现了无线传送速率的很大提升，使带宽从54Mbps提升到300MbpSo802.11n的核心——MIMO-OFDMOFDM调制技术是将高速率的数据流调制成多个较低速率的子数据流，再通过已划分为多个了载体的物理信道进行通讯，从而减少ISI（码间干扰）机会。MlMO（多入

2、多出）技术是在链路的发送端和接收端都采川多副天线，将多径传播变为冇利因素，从而在不增加信道带宽的情况卜，成倍地提高通信系统的容量和频谱利丿IJ率，以达到WLAN系统速率的捉升。将MlMO与OFDM技术相结合，就产牛了MIMO-OFDM技术，它通过在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间分集，提高了信号质量，并增加了多径的容限，使无线网络的有效传输速率有质的提升。双频带（20-MHz和40・MHz带宽）IEEE802.11n通过将两个相邻的20MHz带宽捆绑在一起组成一个40MHz通讯带宽,在实际工作时可以作为两个20MHz的带宽使用（一个为主带宽，一个为次带宽，收发

3、数据时既可以40MHz的带宽T•作，也可以单个20MHz带宽工作），这样可将速率提高一倍。同时，对于IEEE802.Ha/b/g,为了防止相邻信道干扰，20MHz带宽的信道在其两侧预帘了一小部分的带宽边界。而通过频带绑定技术，这些预阳的带宽也可以用来通讯，从阳进一步捉高了吞吐量。20MHz信道40MHz信逍图20/40-MHz带宽的吞吐能力:ShortGuardIntervalShortGl(Guardinterval)是802.11n针对802.11a/g所做的改进。射频芯片在使用OFDM调制方式发送数据时，整个帧是被划分成不同的数据块进行发送的，为了数据传输的可

4、靠性，数据块Z间会有GI,用以保证接收侧能够正确的解析出各个数据块。无线信号在空间传输会因多径等因素在接收侧形成时延，如果后续数据块发送过快，会和前一个数据块形成干扰，而GI就是用來规避这个干扰的o11a/g的GI时长为800us,而ShortGI时长为400us,在使用ShortGI的情况下,可提高10%的速率。另外,ShortGI与带宽无关，支持20MHz、40MHz带宽。数据链路层的优化在信道的竞争屮所产生的冲突，以及为解决冲突而引入的退避机制都人人降低了系统的吞吐量。802.11n为了解决MAC层的这两个问题,采用了帧聚合(FrameAggregation)

5、技术和BlockAcknowledgement机制。帧聚合技术乂包含针对MSDU的聚合(A-MSDU)和针对MPDU的聚合(A・MPDU)：A-MSDUA-MSDU技术是指把多个MSDU通过一定的方式聚合成一个较人的载荷。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，这里我们称Z为A-MSDUSubframe;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-MSDUSubframe聚合到一起，并封装为一个802.11报文进行发送。

6、从而减少了发送每一个802.11报文所需的PLCPPreamblesPLCPHeader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-MPDU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PLCPPreamble.PLCPHeader,从而提高系统吞吐量。BlockAcknowledgement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。

7、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。ifijBlockAcknowledgement通过使川一个ACK帧來完成对多个MPDU的应答，以降低这种情况FACK帧的数量。SpatialMultiplexingPowerSave在使用802.11n服务时，由于安装了多个天线，电源容量的问题显得更为突出。因此802.11n协议在节省电源处理上做了改进,采用了SpatialMultiplexing(SM)PowerSave技术，其技术原理在于当无数据转发时，STA只有一个天线处于T作状态，其余天线均处于休眠状态，从