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100Mbps無線局域網技術詳解
2008-04-22   天極網

閱讀提示:100Mbps無線局域網技術與萬兆、千兆甚至百兆有線網絡還無法媲美,但對于市場化的無線網絡而言,100M的突破也確實算做飛躍了。

 

如果說追求速度無止境,那么迅馳的出現無疑向我們展示了一個美妙追求無線局域網速度的開始,而隨后的802.11b+的22Mbps,802.11g的54 Mbps便是追求的歷程的開始。2003年12月,Atheros推出Super G技術,把標稱的WLAN傳輸速率提升到了108Mbps。在2004年,已經合并了Intersil的GlobalspanVirata公司(最近又被Conexant收購)推出了140M的Nitro XM技術。最近,Buffalo和Linksys采用Broadcom 125M AfterBurner技術的產品,也已經問世。

了解三種無線百兆技術


(圖1)

當人們還沉浸在802.11g 54Mbps的無線快感時,無線設備生產商推出了一種名為Super G型的無線網絡產品,其傳輸速率高達令人吃驚的108Mbps,正好是802.11g標準的兩倍。


(圖2)

基于Atheros Super G技術,108Mbps無線產品通過多個增強性能的特性來提供高的速率,包括無線RF技術和雙頻捆綁。為了進一步提高性能,Super G采用的新特性包括:在動態的108M模式下,能同時連接混合環境當中的802.11b、802.11g和Super G 108Mbps設備;包突發機制(Packet bursting)、快速幀和硬件壓縮/解壓縮功能。Super G技術憑即使距離遠達200英尺,還是能有13Mbps連接速率,完全超過了802.11b的速率和距離。當802.11b設備距離AP只有3英尺的時候,可達到5M的頂峰的速率,而Super G在300英尺的距離外仍可以以5Mbps的速度進行數據傳輸。在不同條件和環境下,這些增強的技術性能進行不同組合,就能夠使網絡吞吐量最大化。

125M  Afterburner

芯片廠商Broadcom的最新Afterburner技術可以使無線WLAN產品的速率達到125M。近期,Linksys已經采用這種技術并更名為SpeedBooster,其第一批產品已經在國外上市,而日本Buffalo公司也采用了這項技術,也于近期在上市了部分產品。

802.11的數據速率已提高到了54Mbps,但802.11無線報頭仍占用同樣時間。結果就是,在802.11b和802.11g混合無線環境,802.11g產品的數據速率下降了,802.11b需要更長的媒介時間。Afterburner的基本工作原理就是,減小數據在網絡上傳輸所耗用的開銷,把數據包結合在一起,延長了對無線電波的控制時間,并且減小了來自其他設備的干擾。802.11標準本身迫使STA在發送一個幀后會有延遲。新的幀突發技術(frame burst)可以讓客戶機的STA沒有停頓地連續發送幾個幀,這樣其他客戶機就沒有機會發送。幀突發是一項基于標準的技術,它會添加到將來具有服務質量(OoS)標準的802.11e里面。

140M Nitro XM

Conexant Nitro XM則是在802.11加入了數據壓縮和DirectLink技術。數據壓縮技術其實就類似于我們通常使用的Winzip或Winrar壓縮軟件。WLAN Adapter在發送數據包之前,先通過類似Winzip的壓縮算法把數據包壓縮以后再進行傳輸,這就有效地減小了數據包的長度,在用戶看來就相當于提升了網絡吞吐量。不過這種做法對于已經經過了壓縮處理的文件包不太有效。Nitro XM技術的關鍵還在于它采用了DirectLink技術。簡單地說,DirectLink技術就是把原來在Infrastructure基礎架構下必須經過AP轉發的數據包直接遞送到目的STA的技術。這樣,原本需要的數據傳輸時間就減少到了原來的一半。

和802.11的組網方式不同,在Nitro XM網絡中,DirectLink STA也必需和一個啟用了NitroXM的接入點AP關聯。DirectLink技術提高了兩個WLAN客戶端之間的傳輸速率,使之相當于從一個WLAN STA向連線局域網設備的傳輸速率。這種“單跳”的技術免除了AP的轉發,但是仍然需要AP來協調數據傳輸。


(圖3)

有優勢也有缺陷

可以看出,Super G、Afterburner和Nitro XM的共同之處是都采用了包突發機制和壓縮技術來減少WLAN的開銷,提升傳送速率,不同之處是Super G采用了頻道捆綁而Nitro XM采用DirectLink技術。因為捆綁了兩個頻道,并且把頻道鎖定在Channel 6,Super G把頻譜空間擴展到了802.11所規定的其他不重疊頻道中,這樣就有可能影響到同一區域內的其他無線局域網,無論這個網絡是否采用Super G技術。我們知道802.11規定了從2.4GHz到2.4835GHz之間83.5MHz的空間,并且把這段頻譜空間分隔成11個頻道,因為每個頻道要占用22MHz的頻帶,因此只有頻道1(2.401GHz-2.423GHz),頻道6 (2.425-2.447GHz)和頻道11 (2.451-2.473GHz)是互不重疊的,采用了44MHz 兩個頻道寬度的Super G占用了2.414-2.458GHz的頻譜,侵入到了Channel 1和Channel11中,對應用這兩個頻帶的無線局域網設備可能會造成干擾。


(圖4)

當然,對于家庭環境和小型企業等單一標準和單一AP的無線環境,這一問題也就不存在了,而且由于該技術最為成熟,產品價格快速下降,非常適用于上述場合。而在企業級應用環境中,往往需要采用多個AP覆蓋一片較大區域。為了能夠做到客戶端在這片區域內的無縫漫游,每個相鄰的AP的覆蓋范圍都需要有一定程度的重疊。重疊區域內的無線電信號如果頻道也重疊,勢必會造成沖突,影響到網絡傳輸速率,因此,相鄰AP通常采用不重疊頻道的方法來避免干擾。對于需要無線覆蓋的企業環境,Super G容易干擾到附近AP的應用。此外,不僅僅是Super G會對附近的AP產生干擾,事實上,只要附近存在別的AP,它們也會反過來對SuperG產生干擾,造成實際運行速率的下降。

Nitro XM的缺點也是顯而易見的,一是兩個無線局域網設備必須在對方的有效范圍內,這縮小了能應用該技術的范圍,如果兩個STA分布在AP兩側,并且距離較遠,這時候他們就可能不能有效進行直接溝通,還是需要AP來轉發數據。其次,因為壓縮解壓技術以及DirectLink的協調也需要對CPU提出了更高的要求,雖然這對于應用高速CPU的客戶端設備不是大問題,但是對于通常采用ARM架構的小小AP來說確是個不大不小的難題。更高性能的CPU無疑也帶來了更高的成本。使得這類技術的應用代價不小。或許是DirectLink技術實現較為復雜,到現在我們也沒能在市場上看到一款支持Nitro XM的產品。

由于關于Afterburner的技術細節不足,不能對它作進一步的分析,但顯而易見的是,Afterburner是這三種g+技術中提升性能最少的。或許Broadcom更關注的是實際應用的效果,而非一個簡單的數字上吧。

結語:

雖然與萬兆、千兆甚至百兆有線網絡還無法媲美,但對于市場化的無線網絡而言,100M的突破也確實算做飛躍了。這種技術并非簡單的信道疊加,而是采用了其他技術手段,開創出了無線局域網的新天地。

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