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100Mbps无线局域网技术详解
2008-04-22   天极网

阅读提示:100Mbps无线局域网技术与万兆、千兆甚至百兆有线网络还无法媲美,但对于市场化的无线网络而言,100M的突破也确实算做飞跃了。

 

如果说追求速度无止境,那么迅驰的出现无疑向我们展示了一个美妙追求无线局域网速度的开始,而随后的802.11b+的22Mbps,802.11g的54 Mbps便是追求的历程的开始。2003年12月,Atheros推出Super G技术,把标称的WLAN传输速率提升到了108Mbps。在2004年,已经合并了Intersil的GlobalspanVirata公司(最近又被Conexant收购)推出了140M的Nitro XM技术。最近,Buffalo和Linksys采用Broadcom 125M AfterBurner技术的产品,也已经问世。

了解三种无线百兆技术


(图1)

当人们还沉浸在802.11g 54Mbps的无线快感时,无线设备生产商推出了一种名为Super G型的无线网络产品,其传输速率高达令人吃惊的108Mbps,正好是802.11g标准的两倍。


(图2)

基于Atheros Super G技术,108Mbps无线产品通过多个增强性能的特性来提供高的速率,包括无线RF技术和双频捆绑。为了进一步提高性能,Super G采用的新特性包括:在动态的108M模式下,能同时连接混合环境当中的802.11b、802.11g和Super G 108Mbps设备;包突发机制(Packet bursting)、快速帧和硬件压缩/解压缩功能。Super G技术凭即使距离远达200英尺,还是能有13Mbps连接速率,完全超过了802.11b的速率和距离。当802.11b设备距离AP只有3英尺的时候,可达到5M的顶峰的速率,而Super G在300英尺的距离外仍可以以5Mbps的速度进行数据传输。在不同条件和环境下,这些增强的技术性能进行不同组合,就能够使网络吞吐量最大化。

125M  Afterburner

芯片厂商Broadcom的最新Afterburner技术可以使无线WLAN产品的速率达到125M。近期,Linksys已经采用这种技术并更名为SpeedBooster,其第一批产品已经在国外上市,而日本Buffalo公司也采用了这项技术,也于近期在上市了部分产品。

802.11的数据速率已提高到了54Mbps,但802.11无线报头仍占用同样时间。结果就是,在802.11b和802.11g混合无线环境,802.11g产品的数据速率下降了,802.11b需要更长的媒介时间。Afterburner的基本工作原理就是,减小数据在网络上传输所耗用的开销,把数据包结合在一起,延长了对无线电波的控制时间,并且减小了来自其他设备的干扰。802.11标准本身迫使STA在发送一个帧后会有延迟。新的帧突发技术(frame burst)可以让客户机的STA没有停顿地连续发送几个帧,这样其他客户机就没有机会发送。帧突发是一项基于标准的技术,它会添加到将来具有服务质量(OoS)标准的802.11e里面。

140M Nitro XM

Conexant Nitro XM则是在802.11加入了数据压缩和DirectLink技术。数据压缩技术其实就类似于我们通常使用的Winzip或Winrar压缩软件。WLAN Adapter在发送数据包之前,先通过类似Winzip的压缩算法把数据包压缩以后再进行传输,这就有效地减小了数据包的长度,在用户看来就相当于提升了网络吞吐量。不过这种做法对于已经经过了压缩处理的文件包不太有效。Nitro XM技术的关键还在于它采用了DirectLink技术。简单地说,DirectLink技术就是把原来在Infrastructure基础架构下必须经过AP转发的数据包直接递送到目的STA的技术。这样,原本需要的数据传输时间就减少到了原来的一半。

和802.11的组网方式不同,在Nitro XM网络中,DirectLink STA也必需和一个启用了NitroXM的接入点AP关联。DirectLink技术提高了两个WLAN客户端之间的传输速率,使之相当于从一个WLAN STA向连线局域网设备的传输速率。这种“单跳”的技术免除了AP的转发,但是仍然需要AP来协调数据传输。


(图3)

有优势也有缺陷

可以看出,Super G、Afterburner和Nitro XM的共同之处是都采用了包突发机制和压缩技术来减少WLAN的开销,提升传送速率,不同之处是Super G采用了频道捆绑而Nitro XM采用DirectLink技术。因为捆绑了两个频道,并且把频道锁定在Channel 6,Super G把频谱空间扩展到了802.11所规定的其他不重叠频道中,这样就有可能影响到同一区域内的其他无线局域网,无论这个网络是否采用Super G技术。我们知道802.11规定了从2.4GHz到2.4835GHz之间83.5MHz的空间,并且把这段频谱空间分隔成11个频道,因为每个频道要占用22MHz的频带,因此只有频道1(2.401GHz-2.423GHz),频道6 (2.425-2.447GHz)和频道11 (2.451-2.473GHz)是互不重叠的,采用了44MHz 两个频道宽度的Super G占用了2.414-2.458GHz的频谱,侵入到了Channel 1和Channel11中,对应用这两个频带的无线局域网设备可能会造成干扰。


(图4)

当然,对于家庭环境和小型企业等单一标准和单一AP的无线环境,这一问题也就不存在了,而且由于该技术最为成熟,产品价格快速下降,非常适用于上述场合。而在企业级应用环境中,往往需要采用多个AP覆盖一片较大区域。为了能够做到客户端在这片区域内的无缝漫游,每个相邻的AP的覆盖范围都需要有一定程度的重叠。重叠区域内的无线电信号如果频道也重叠,势必会造成冲突,影响到网络传输速率,因此,相邻AP通常采用不重叠频道的方法来避免干扰。对于需要无线覆盖的企业环境,Super G容易干扰到附近AP的应用。此外,不仅仅是Super G会对附近的AP产生干扰,事实上,只要附近存在别的AP,它们也会反过来对SuperG产生干扰,造成实际运行速率的下降。

Nitro XM的缺点也是显而易见的,一是两个无线局域网设备必须在对方的有效范围内,这缩小了能应用该技术的范围,如果两个STA分布在AP两侧,并且距离较远,这时候他们就可能不能有效进行直接沟通,还是需要AP来转发数据。其次,因为压缩解压技术以及DirectLink的协调也需要对CPU提出了更高的要求,虽然这对于应用高速CPU的客户端设备不是大问题,但是对于通常采用ARM架构的小小AP来说确是个不大不小的难题。更高性能的CPU无疑也带来了更高的成本。使得这类技术的应用代价不小。或许是DirectLink技术实现较为复杂,到现在我们也没能在市场上看到一款支持Nitro XM的产品。

由于关于Afterburner的技术细节不足,不能对它作进一步的分析,但显而易见的是,Afterburner是这三种g+技术中提升性能最少的。或许Broadcom更关注的是实际应用的效果,而非一个简单的数字上吧。

结语:

虽然与万兆、千兆甚至百兆有线网络还无法媲美,但对于市场化的无线网络而言,100M的突破也确实算做飞跃了。这种技术并非简单的信道叠加,而是采用了其他技术手段,开创出了无线局域网的新天地。

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