IEEE 802.11n和802.11ac的特性以有线系统四分之一的成本提供相同的性能

到目前为止，我们已经讨论了很多理论。本周我们将把焦点转移到讨论一些使IEEE 802.11n和最新修订802.11ac成为未来网络的有力竞争者的事情上。它们所提供的速度和可靠性优势导致了该技术的广泛部署，在许多情况下取代了有线网络。

总的来说，这些变化有几个很好的理由。有线网络的安装和配置需要相当大的资本支出，场地条件可能会使这些成本令人望而却步。长期的管理、维护和升级成本很高。无线技术可以以大约25%的成本实现相同的结果，并提供速度、可靠性和比有线系统更大的覆盖范围。灵活性也是一个经常被忽视的好处——向扩展服务集(ESS)添加一个接入点(AP)可以增加额外的覆盖范围，而无需购买新设备和媒体，以及处理电工和操作中断的麻烦和费用。

如果没有无线技术的广泛使用，诸如物联网(IoT)等更新的技术运动将不可行，甚至不可能。移动智能手机的实用性将大大降低。家庭意识和安全在第一种情况下是不现实的，在第二种情况下是昂贵和侵入性的。由于快速可靠的无线系统的发展，低成本ap的引入以及为我们的手机和电脑添加Wi-Fi功能成为可能。

一开始，有802.11质数。这基本上是一个科学项目，它很好地达到了目的。它很慢，但它显示了许多可能性。后来出现了802.11a/b修正案。不幸的是，5千兆赫的无线电技术并没有达到所需的规模，即使存在也很昂贵和困难。802.11a没有被广泛采用。2.4 GHz ISM频段更容易使用，802.11b的部署也取得了一些成功，主要是在商业领域。虽然802.11a无线电能够达到54 Mbps，但成本和复杂性不利于它。在11mbps的速度下，802.11b是有用的，即使它不能与有线系统竞争。除此之外，早期发现主要的安全方法WEP很容易被破坏。 It’s easy to see why the technology did not catch fire.

802.11g带来了正交频分复用(OFDM)和54 Mbps的速度。加上更新的WPA/WPA2安全标准，这一修正案立即被主流采用并得到广泛使用。该标准要求无线电向后兼容早期的802.11b无线电，但不兼容802.11a无线电，后者在5 GHz UNII波段工作。802.11g工作在2.4 GHz的ISM频段。正是802.11g的引入，将无线技术推向了大众，并推动了更先进、更快的技术的进一步发展。

802.11n设备的第一个版本是有问题的，没有达到驯服多径干扰的承诺。许多人没有“讲n”的客户端设备，许多消费者路由器没有得到充分利用，默认使用802.11g。这种情况正在迅速改变。

是什么让802.11n与以前的传统无线设备如此不同?802.11n的本质是它能够利用多径现象来增强接收到的信号，通过使用构造算法来组合有利信号(相对同相)和拒绝不利信号(不相)。这极大地提高了系统的可靠性并减少了重传。这种方法的天才之处在于将消极转化为积极。传统设备使用组合算法，如最大比组合(MRC)和天线分集(相隔一半波长的多个天线)来确定最佳信号，消除其他信号。

引入了将多个通道绑定到最大40 MHz的能力。这使得可用带宽和子载波数量比之前的20 MHz信道带宽增加了一倍。子载波从802.11g OFDM的56个子载波增加到802.11n的114个子载波(108数据，6导频)。

另一个概念是调制和编码方案(MCS)，它主动管理信道质量。在发射机和接收机之间根据信道条件协商一个有利的MCS。MCS是编码速率、调制技术、数据流数量和信道宽度的组合。其他方面的改进则更为神秘。

发送多帧数据并将每一帧作为一个块(而不是单独的)的能力，允许在一次突发中发送大量数据。这对于语音和视频等有标记的流量尤其有效。服务质量(QoS)增强，允许按优先级标签对流量进行分类，极大地改善了向移动设备传输音频和视频。

通过这些改进，无线局域网的数据吞吐量从820.11g的54 Mbps提高到802.11n的650 Mbps。

802.11ac将这些原则进一步发扬光大。802.11n支持4个空间流，802.11ac在AP最多支持8个空间流;客户端设备仍然限制在四个。这允许AP同时传输到多个客户端，这个概念称为Mu-MIMO，或多用户mimo。由于这些多个客户端连接，额外的空间流提高了整体网络速度。总吞吐量将接近7 GBPS。

802.11ac增加了绑定信道以创建80和160 MHz信道的能力，极大地提高了带宽和速度。使用80 MHz宽的信道，子载波的数量达到242个，其中234个可用于数据。160 MHz宽的信道使用484个子载波，其中468个子载波用于数据。与以前使用的20 MHz信道宽度相比，80和160 MHz信道将分别将容量增加4.5倍和9倍。

802.11ac的突破在于它不支持2.4 GHz频段。802.11ac只能在5 GHz频段工作。其中一个原因是通道的可用性增强了通道绑定能力;信道绑定是802.11n在2.4 GHz频谱中的一个问题，因为在ISM频段中提出40 MHz宽的信道非常麻烦。另一个原因是，从射频的角度来看，5 GHz频谱目前还没有被广泛使用，而且相对安静。

802.11ac使用了一种专门类型的波束形成，将简化和增强这一过程。802.11n要求两台设备协商最合适的波束形成选项。很少有设备支持这种称为显式波束形成的波束形成形式。隐式波束形成从传输条件推断，如重传的数量或帧的确认。802.11ac使用空数据包探测，一种广播一系列空数据包的技术。空数据包由接收器(或波束形成器)分析，然后计算反馈矩阵，将其发送回波束形成器。然后，波束形成器使用该反馈矩阵为该客户端计算转向矩阵，该客户端将以下传输导向波束形成器。

除了以前版本中使用的标准调制技术，802.11ac增加了256 QAM(正交振幅调制)。以前的技术最高只能达到每个符号6位;这个增加允许每个符号有8位。调制技术将在下一节中讨论。

虽然这一讨论并不详尽，但很明显，曾经不受信任、缓慢且昂贵的技术已经被调整为一种安全、闪电般的速度和廉价的技术，将在未来几年取代现有的有线基础设施。802.11ac是有远见和干劲的研究人员和行业专业人士辛勤工作的最终产物，他们将无线技术发展成如今的强大力量。

- Daniel E. Capano，康涅狄格州斯坦福德多元化技术服务公司的所有者和总裁，是认证无线网络管理员(CWNA)。可以在……找到他dcapano@sbcglobal.net．由CFE媒体制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程，cvavra@cfemedia.com．

网上临时演员

www.globalelove.com/blogs有其他无线教程从卡帕诺以下主题:

理解调制和编码方案

OFDM:正交频分复用

MIMO和空间多路复用

www.globalelove.com/webcasts有无线网络广播，一些为PDH信用。

控制工程有一个无线页面．

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