筆記型電腦的無線網卡,經常都標有802.11a/b/g、或者802.11a/g/n,可能很多初識筆記型電腦的網友看的一頭霧水,今天我們就來介紹一下。

802.11a/b/g/n,其實指的是無線網路通訊協定,細分為802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等。這幾種不同的無線協議都是由802.11演變而來的。

802.11a工作在5.4G頻段,最高速率54兆。主要用在遠距離的無線連接。
802.11b工作在2.4G頻段,最高速率11兆。逐步被淘汰。
802.11g工作在2.4G頻段,最高速率54兆。
802.11n是最新無線標準,目前還不成熟。最高速率能到300兆。

協定 頻率 信號 最大數據傳輸率

傳統802.11 2.4 GHz FHSS 或 DSSS 2 Mbps

802.11a 5 GHz OFDM 54 Mbps

802.11b 2.4 GHz HR-DSSS 11 Mbps

802.11g 2.4 GHz OFDM 54 Mbps

802.11n 2.4 或5GHz OFDM 540 Mbps(理論值)

  1. 傳統 802.11
  1997 發佈
  兩個原始數據率,1 Mbps 和 2 Mbps
  跳頻展頻(FHSS)或直接序列展頻(DSSS)
  工業、科技和醫療(ISM)領域內的 3 個 2.4 GHz 互不重疊頻帶
  最初定義的載波偵聽多點接入/避免衝撞(CSMA-CA)

  2. 802.11a
  1999 發佈
  各種調製類型的數據傳輸率: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 和 54 Mbps
  帶 52 個子載波頻道的正交頻分複用(OFDM)技術
  不需要許可證的國家資訊基礎設施(UNII)頻道內的 12 個 5 GHz 互不重疊頻帶

  3. 802.11b
  1999 發佈
  各種調製類型的數據傳輸率: 1, 2, 5.5 和 11 Mbps
  高速直接序列展頻(HR-DSSS)
  工業、科技和醫療(ISM)領域內的 3 個 2.4 GHz 互不重疊頻帶

  4. 802.11g
  2003 發佈
  各種調製類型的數據傳輸率: 6、9、12、18、24、36、48 和 54 Mbps;
  可以使用 DSSS 和 CCK 進一步轉換為 1、2、5.5 和 11 Mbps
  帶 52 個子載波頻道的正交頻分複用(OFDM)技術;使用 DSSS 和 CCK 向下兼容 802.11b
  工業、科技和醫療(ISM)領域內的 3 個 2.4 GHz 互不重疊頻帶

  5. 802.11n
  計畫在 2008 年第二季度進行IEEE 認證;但是現在已經出現了早於11n 的接入點(AP)和無線網卡
  各種調製類型的數據傳輸率:1、2、5.5、6、9、11、12、18、24、36、48 和54 Mbps
  採用多輸入多輸出(MIMO)和頻道綁定(CB)的正交頻分複用(OFDM)技術
  工業、科技和醫療(ISM)領域內的 3 個 2.4 GHz 互不重疊頻帶
  無論有無 CB,均為不需要許可證的國家資訊基礎設施(UNII)頻道內的12 個5 GHz 互不重疊頻帶

802.11n技術的真正含義是什麼?

802.11n當中嚇人的專有名詞包括像多進多出(MIMO)、空間流和空間複用這些會迅速讓網路管理者迷惑的術語。在真實的802.11n無線網路環境中,這些規範的真正含義是什麼呢?

MIMO和空間流

一般而言,MIMO和空間流的數字共用,來表示給定距離上的輸送量潛力。接收天線的數量越多,可以保持一定數據傳輸速度的傳輸距離就越長。

當然,同大多數無線技術一樣,你在使用802.11n時體驗到的實際輸送量和距離取決於你的環境。比如樓層平面佈局是開放的,還是隔開的;建築和窗戶的建 築材料是什麼;參與傳輸的用戶端設備的配置等。因此,請在這種背景下,綜合考慮出現在廠商數據表中的MIMO和空間流的數字。

實際上,MIMO只是這個等式的一部分。它指的是在傳播通道(“傳播通道”是一個用於表示信號在空中所走的無線路徑的奇特單詞)中參與交換無線信號的發射 和接收天線的數量。例如,2×2 MIMO表示發射端兩根天線,接收端兩根天線,是802.11n標準草案的最低要求。2×3 MIMO則表示兩根發射天線和三根接收天線,如此類推。

空間複用是強制性元件

空間複用是802.11n標準的強制性元件,而MIMO則是實現空間複用所必須的。因此,兩者是攜手合作的關係。

那麼,什麼是空間複用呢?它實際上是一種技術,在使用這種技術時,多根天線獨立地並行發送由單獨編碼的信號組成的不同的流(所謂的空間流)。實際上,重用 無線媒介或“複用”信號,是為了在給定通道中傳送更多的數據。在接收端,每根天線都看到信號流的不同組合。為了準確地對它們進行解碼,接收設備必須分離這 些信號(即“解複用”)。

注意,可無線複用的空間流的數量取決於發射天線的數量。因此,雖然與2×2 MIMO相比,2×3 MIMO多了一根接收天線,但在兩種配置中都只能支援兩條空間流。那麼,為什麼接收端要配置三根天線呢?

N×N有何不同

結論是,多出的接收天線增加了你可以享受到的給定輸送量的傳輸距離。或者說,它增加了給定距離上的輸送量。不過,還是讓我們從頭談起。

空間複用涉及多根天線同時獨立地發送由獨立編碼的信號組成的不同的流。通過在無線路徑上複用信號,更多的數據可以通過無線路徑傳輸。

簡單地說,N根發射天線向N根接收天線發送數據,每根接收天線檢測一個唯一的流,結果是輸送量增加了N-1倍。“N×N”數位分別代表參與基於MIMO的和空間複用傳輸的發射(Tx)天線的數量和接收(Rx)天線的數量。

到目前為止,市場上出現了使用2×2 MIMO支援兩個空間流的系統,以及使用2×3 MIMO支援兩個空間流。發射端和接收端上不同的N對傳輸有何影響呢?

WLAN晶片製造商Atheros公司架構主管Paul Petrus解釋說:“當你有更多的接收天線時,你得到了所謂的‘組合增益’。換句話說,你收到了相同信號的更多的副本,以及……更大的信噪比,而這增加了信號強度。”

一份Atheros白皮書中記錄的類比和真實性能測試顯示,當在20MHz通道的上行鏈路方向中從2×2系統遷移到2×3系統上時,平均性能提高大約 20%。這份白皮書還顯示,當在40MHz(兩個20MHz綁定的通道,這是11n標準所允許的)通道上傳輸時,2×3配置比2×2配置平均上行鏈路輸送 量的增加比例,在30到40英尺距離上多達40%,而在60到100英尺距離上也有20%的提高。

MIMO是這個標準的具體涵義是甚末?

MIMO系統通過採用天線陣列,利用空間複用技術來提高所使用頻寬的效率。

MIMO系統利用來自一個通道的多個輸入和多個輸出。這些系統是用空間分集和空間複用定義的。空間分集分為Rx和Tx分集。信號的副本從另外一個天線發送 或在多個天線處接收。採用空間複用,系統能在一個頻率上同時傳輸一個以上的空間數據流程。MIMO是在802.11n、802.16-2004和 802.16e以及3GPP中制定的。包含MIMO的更新的標準是IEEE802.20和802.22。

MIMO通道

非MIMO系統用幾個頻率通過多個通道連結。MIMO通道具有多個鏈路,工作在相同的頻率。該技術的挑戰是所有信號路徑的分離和均衡。

空間複用

通過一個以上的天線發送多組數據流程稱為空間複用。有兩種類型必須考慮。

第一種類型為V-BLAST(Vertical Bell實驗室分層空間-時間),它發送空間未編碼的數據流程,不需要考慮在接收器上對信號進行均衡處理。

第二種類型是通過空間-時間編碼實現的。與V-BLAST相比,空間時間編碼提供正交編碼方式,因此是獨立的數據流程。V-BLAST方法不能分離數據流 程,因此會出現多個數據流程的干擾(MSI)。這會使傳輸變得不穩定,而前向錯誤編碼並不總是能解決這個問題。空間-時間編碼信號的檢測基於一種簡單的線 性處理,並獲得合理的結果。空間複用的優勢是,容量的增加與發送天線的數量線性相關。

空間分集

空間複用可以提供更高的容量,但是信號品質並無改善,其實反而會使信號品質降低。空間分集能改善信號品質,並在接收端達到更高的信噪比。特別是在廣大的網路區域,空間複用技術達到了自身的極限。網路環境越大,信號強度就必須越高。

天線系統

在增加網路容量上,天線技術很關鍵。這種技術開始於分磁區天線。這些天線覆蓋60或120度,作為一個蜂窩運行。在GSM中,採用120度天線容量可以擴 大到3倍。自我調整天線陣列採用窄波束加強空間複用。智慧天線屬於自我調整天線陣列,但是在智能DoA(到達方向)估計上不同。智慧天線獨立於任何的支援 的回饋,對使用者終端是透明的,可以形成特定用戶波束。可選的回饋可以降低陣列系統的複雜性。MIMO系統通常需要回饋,並且對使用者不是透明的。波束成 形是用於創建天線陣列輻射模式的一種方法。它可以用在所有的天線陣列以及MIMO系統。

智能天線被分成下面的兩類:1. 具有有限個固定預定義模式的相位陣列系統(交換波束形成);2. 具有無數個根據情況即時調整模式的自我調整陣列系統(AAS)(自我調整波束形成)。交換波束形成器計算DoA,並接通固定的波束。如果使用者移動時跨越 這些固定的波束,信號抖動會導致中斷。換言之,用戶只能沿著波束中心才能獲得最佳的信號強度。自我調整波束成形器解決了這個問題,會根據移動終端即時調整 波束。這種系統的複雜性和成本高於第一種類型。

MIMO和OFDM

MIMO可以應用於所有的無線通訊技術。然而,MIMO和正交頻分複用(OFDM)的結合具有以下優點:1. OFDM適合於無線系統中的多徑傳播。OFDM幀的長度決定於保護間隙(GI)。這個保護間隙限制最大路徑延時,以及與延時相關的網路面積。MIMO也使 用多徑傳播。2. OFDM是一種寬頻系統,具有很多窄帶子頻段。數學MIMO通道模型基於窄帶非頻率選擇性通道。OFDM也支持後者。寬頻系統的衰落效應通常只發生在特定 的頻率,與很少的子頻帶干擾。數據擴展到所有的頻段,因此只有很少的數據位元丟失,而這些丟失的數據位元可以通過前向糾錯(FEC)進行修補。OFDM提 供穩固的多徑系統,適合於MIMO。同時OFDM提供高的頻譜效率,以及在幾個子頻段上空間-時間塊編碼在時域擴展的一定自由度。這就可以基於前面描述的 原理得到一個更穩固的系統。

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