802 11n技术及应用介绍

附件7：802.11n技术及应用介绍

一、 802.11n简介

802.11n是基于IEEE 802.11系列WLAN标准的后续演进技术，致力于高吞吐量研究，正式标准已于2009年9月发布。在传输速率方面，802.11n可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps，提升到300Mbps甚至高达600Mbps。在工作频段及带宽方面，802.11n可以工作在双频模式，即2.4GHz和5GHz两个工作频段，支持20MHz和40MHz两种信道带宽。在兼容性方面，802.11n产品可以支持对802.11a/b/g的兼容。 二、802.11n关键技术 （一）物理层关键技术

同802.11a/b/g相比，802.11n物理层引入的关键技术主要包括MIMO、信道绑定、更多子载波、短GI等，下面将逐一对这些关键技术进行详细介绍。 1、 MIMO

MIMO技术已成为下一代无线通信中最核心的关键技术之一。同其他系统一样，802.11n也通过使用MIMO（多入多出）技术实现性能改进。MIMO无线传输同时发送多个无线信号，并且利用多径效应，形成多个空间流。每个空间流都利用独立的天线发送，使用单独的发射器。多个发射机的应用体现了MIMO的优势：即采用不同的空间信息流分别承载各自的信息，从而大大提高了数据传输速度。 在802.11n标准中定义了1~4空间流的MIMO技术，如采用2空间流可以将802.11的速率提升2倍，采用4空间流可以将802.11的速率提升四倍，达到600Mbps。从目前产品实现角度来看，目前的11n产品普遍支持到2空间流，即理论峰值速率可达300Mbps。 2、信道绑定

频带宽度是影响传输速率的一个重要因素，传统的802.11标准空口都工作在20MHz频宽，802.11n技术通过将相邻的两个20MHz信道绑定成40MHz，使传输速率成倍提高。

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3、更多子载波

与802.11a/g 一样，802.11n继续采用OFDM调制技术。但与802.11a/g不同的是，802.11n把每个20MHz信道的数据子载波数由48个提高到52个。此外，由于采用了更高效率的编码方案，使得单个空间流的数据速率可以达到最大65 Mbps。 4、短GI

802.11a/g采用800ns的GI。在802.11n模式中，提供了一种Short GI特性。将GI长度减少至400ns，从而可以将数据传输速率提高10%左右。 （二） MAC层关键技术 1、 帧聚合

802.11 MAC层协议损失了相当的效率用作链路的维护，如在数据之前添加PLCP Preamble、PLCP Header、MAC头，此外，在信道的竞争中所产生的冲突、以及为解决冲突而引入的退避机制都大大降低了系统的吞吐量。为解决这些问题，802.11n引入帧聚合技术，提高MAC层效率。报文聚合技术包括针对MSDU的聚合和MPDU的聚合。

2、 Block ACK

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，都必须立即回应以ACK帧。A-MPDU的接收端在收到A-MPDU后，需要对其中的每一个MPDU进行处理，因此同样需要对每一个MPDU发送应答帧。Block Acknowledgement机制通过使用一个ACK帧来完成对多个MPDU的应答，以降低这种情况下的ACK帧的数量。 三、 各项关键技术带来的性能增益

上述各项关键技术为802.11n带来的性能增益详见下表： 吞吐量提升（为理论最大性能提值，实际值由于无线环升 境、用户模型等影响可能会有大幅度下降） 关键技术 改进之处 2

802.11a/g使用了48个OFDM更多子载从54Mbps数据子载频，而802.11n则将8%左右 频 58.5Mbps 子载波数增加到了52个 提升到802.11a/g使用了编码率为更高编码3/4的FEC编码，而802.11n10%左从58.5Mbps提高到速率 采用了编码率为5/6的FEC编右 65Mbps 码 802.11a/g使用的OFDM保护10%左从65Mbps间隔周期为800ns，而802.11n右 72.2Mbps 将保护间隔缩短为400ns 系统的吞吐量随MIMO空间流数量的增加而呈线性倍增。如果采用2个空间流，吞吐量加4倍 倍；如采用4个空间流，吞吐量将增长到4倍 提高到短GI MIMO 4个并发的72.2Mbps空间数据流将把系统的吞吐量提高到288.9Mbps 802.11a/g的信道宽度是20MHz，802.11n提供了一个可选的40MHz信道宽度模式。由信道绑定 2倍 于信道宽度加倍，其中所含的子载频数量也将从52个增加到108个，略多于倍数值。 四、 802.11n产业化情况简介

单空间流可提供150Mbps的吞吐量，如采用4空间流的MIMO，就能实现600Mbps的吞吐量 802.11n的产业化情况，从网络设备来看，目前主流的国内外WLAN设备厂商均可提供802.11n商用产品，AP产品类型遍布室内布放型、室分合路型及室外型三种。从产品架构来看，胖瘦架构均有。AP产品多采用2*3或3*3MIMO，支持2个空间数据流。

芯片方面，目前业界主流的芯片供应商可提供802.11n的网络设备芯片及终端芯片。从芯片实现来看，802.11n与11a/b/g共处理器，并向下兼容11a/b/g，单射频可同时与11a或11b/g工作，双射频可同时与11a和11b/g工作。

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五、 应用802.11n技术需考虑的问题

1）设备升级方式：目前802.11a/b/g设备不支持软件升级至802.11n，因此网络升级至802.11n需对AP设备进行更换。 2）共用室内分布系统：11n与室内分布系统合路时，MIMO将无法使用，若不改造分布系统，实际峰值速率仅能达到40-47Mbps；推荐再增加多套天馈系统以实现MIMO多流的功能。

3）供电方式：802.11n设备功耗增加明显，尤其是在2.4GHz和5GHz双频模式下工作。因此需对传统PoE供电方式进行调整，可通过PoE+供电模式或使用交流电进行供电。

4）AP至AC传输容量：目前的接口和线路多按100M传输进行设计，升级至802.11n 后需对线路及接口进行改造，同时WLAN承载网也需升级。

5）频点部署：在2.4GHz频段下，由于40MHz频宽模式下只有一个非重叠信道，因此建议使用20MHz频宽。在5.8GHz频段内，为获得最大吞吐率量，可使用40MHz频宽模式。

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