您需要了解的有关WiFi 4 (IEEE 802.11n) 的信息

2009 年 9 月 11 日,IEEE(电气和电子工程师协会)批准了用于 Wi-Fi 网络的 Wi-Fi 4 (802.11n) 标准。

802.11n标准的基础:

  • 提高数据传输率;
  • 增加网络覆盖;
  • 提高信号传输的可靠性;
  • 增加信道带宽。

802.11n 概念

802.11n 包括对 802.11g 设备的许多改进。
802.11n 设备可以在 2.4 或 5.0 GHz 频段中运行。
高级信号处理和调制在物理层 (PHY) 实现,增加了通过四根天线同时传输的能力。
已在媒体访问控制 (MAC) 子层中更有效地使用可用带宽。这些改进共同使最大理论数据传输速率提高到 600 Mbps——比 54 Mbps 802.11a/g 标准提高了十倍以上(这些设备现在被认为已过时)。

实际上,无线局域网的性能取决于许多因素,例如传输环境、射频、设备放置和配置。使用 802.11n 设备时,准确了解此标准中实施了哪些增强功能、它们会产生什么影响以及它们如何与传统 802.11a/b/g 无线网络结合和共存至关重要。了解新无线设备实施和支持的 802.11n 的哪些附加功能非常重要。

多通道 I/O (MIMO)

802.11n 标准的亮点之一是支持 MIMO(多输入多输出)技术。

MIMO 技术可以通过多个天线而不是单个天线同时接收/传输多个数据流。

802.11n 标准定义了从“1×1”到“4×4”的不同“MxN”天线配置(当今最常见的是“3×3”或“2×3”配置)。第一个数字 (M) 定义发射天线的数量 (T),第二个数字 (N) 定义接收天线的数量 (R)。例如,具有两个发射天线和三个接收天线的接入点是“2×3”(或 2T3R)MIMO 设备。

802.11n 设备用于同时传输/接收操作的天线越多,最大数据速率就越高。然而,单独使用多个天线并不会增加数据速率或范围扩展。802.11n 设备中的主要内容是它们实现了改进的信号处理方法,这决定了 MIMO 设备在使用多天线时的算法。

使用 64-QAM 调制的“4×4”配置可提供高达 600 Mbps 的速度,使用 64-QAM 调制的“3×3”配置可提供高达 450 Mbps 的速度,而“2×3”和“1×2”配置可提供高达 300 Mbps 的速度。

借助 MIMO“2×2”并支持 2.4 GHz 频段的 256-QAM (TurboQAM) 调制,802.11n 的最大连接速度可达 400 Mbps。

借助 2.4 GHz 频段中的 MIMO“4×4”和 256-QAM (TurboQAM) 调制支持,802.11n 的最大连接速度已经达到 800 Mbps(在Keenetic Titan中实现)。

通道带宽 40 MHz

802.11n 的另一个附加特性是通道宽度从 20 MHz 增加到 40 MHz。

无线网络使用两个频段,2.4 GHz 和 5 GHz。802.11b/g 无线网络以 2.4 GHz 运行,802.11a 网络以 5 GHz 运行,802.11n 网络可以以 2.4 GHz 和 5 GHz 运行。

在 2.4 GHz 频段中,无线网络有 13 个信道(某些国家/地区为 11 个信道)可用,信道之间的间隔为 5 MHz。无线 802.11b/g 设备使用 20 MHz 信道进行信号传输。802.11b/g 无线设备使用 2.4 GHz 频率内 20 MHz 频带的 13 个信道之一,但实际上使用 5 个重叠信道。

例如,如果接入点使用信道 6,它会严重干扰信道 5 和 7,并干扰信道 4 和 8。当设备传输数据时,无线信号偏离信道的中心频率 +/- 11 MHz。在某些情况下,射频能量与中央通道的偏差高达 30 MHz。为了消除信道之间的相互干扰,它们的频带之间必须至少相隔 25 MHz。这在 20 MHz 频带上只留下 3 个非交叉信道:1、6 和 11。信道宽度为 40 MHz 时,信道 3 和 11 是非交叉的。

在同一服务区域内工作在 2.4 GHz 频段的无线接入点必须避免信道重叠,以确保无线网络质量。

要点之一是 802.11n 无线设备与 802.11a/b/g 设备的兼容性。

大多数 802.11n 无线局域网仅在 5 GHz 频段使用 40 MHz 信道。在使用 5 GHz 频段(802.11n)的网络中,不存在信道重叠的问题。
802.11n 设备可以在任一频率范围(2.4 或 5 GHz)中使用 20 或 40 MHz 的信道宽度。使用 40 MHz 信道宽度(802.11n 设备)可使带宽翻倍,超过 20 MHz 信道宽度(802.11b/g 设备)。
5 GHz 频段中有 19 个非交叉信道可用,更适合提供最高数据速率的 802.11n 设备。信号以 40 MHz 的带宽在信道之间没有相互重叠的情况下进行分配。

但是,当 802.11n 设备使用 40 MHz 频段时,它们的操作可能会干扰现有的 802.11b/g 接入点,从而导致整个网段的性能下降。

802.11n 操作模式

802.11n 有三种操作模式:HT、Non-HT 和 HT Mixed。

让我们仔细看看每种模式。

高吞吐量 HT 模式

802.11n 接入点使用高吞吐量 (HT) 模式,也称为“干净”模式(绿地模式),它假设附近(覆盖区域)没有使用相同带宽的 802.11b/g 设备在运行。如果此类设备存在于覆盖范围内,它们将不会与 802.11n 接入点通信。因此,在此模式下仅允许 802.11n 客户端利用 802.11n 提供的增加的速度和范围。

低容量模式非 HT

使用非 HT 模式(也称为传统模式)的 802.11n 接入点以 802.11b/g 格式发送所有帧,以便传统站点可以理解它们。在此模式下,接入点必须使用 20 MHz 的信道宽度,并且不会利用 802.11n。所有设备都必须支持此模式以确保向后兼容。请注意,使用非 HT 模式的 802.11n 接入点不会提供高性能。在这种模式下,数据以最慢设备支持的速度传输。

高吞吐量 HT 混合模式

在这种模式下,802.11n 标准的增强功能可以与现有的 802.11b/g 站同时使用。HT 混合模式将提供设备之间的向后兼容性,但 802.11n 设备的吞吐量会降低。在此模式下,802.11n 接入点将识别旧客户端并在旧设备发送和接收时使用较低的数据速率。

因此,在 802.11n 改进的实际应用中,只有在没有 802.11b/g 客户端并且无线网络以“纯”HT 模式运行的情况下才能充分发挥优势。

调制和编码方案 (MCS) 索引

接入点和 802.11n 站点需要协商空间流和信道宽度。根据天线的数量,会出现多个空间流。只有四个发射天线和四个接收天线(4×4 或 4T4R 配置)才能实现 802.11n 600 Mbit/s 的完整理论带宽。

802.11n 标准定义了 MCS 索引(调制和编码方案)。MCS 是分配给每个调制变体的简单整数(总共可能有 77 个变体)。每个选项确定射频调制类型、编码率、短保护间隔和数据速率值。所有这些因素的组合决定了实​​际的物理 (PHY) 或信道数据速率,范围从 6.5 Mbps 到 600 Mbps(这个速率可以通过使用所有可能的 802.11n 选项来实现)。

调制类型和编码率决定了数据将如何通过无线电波传输。例如,BPSK(Binary Phase Shift Keying)调制包含在最初的802.11标准中,而QAM(Quadrature Amplitude Modulation)则是在802.11a中加入的。较新的调制方法 (64-QAM) 和编码通常更高效并支持更高的数据速率,但仍支持较旧的方法和速率以实现向后兼容性。

例如,要达到 300 Mbit/s 的最大连接速度,接入点和无线适配器都必须支持两个空间流和 40 MHz 的双通道宽度。根据从上表获得的连接速度,您可以准确确定使用了多少流和哪些通道宽度。例如,65 或 130 Mbit/s 的连接速度表示其中一个接入点设备或适配器使用单个 20 MHz 信道宽度。

SGI(Short Guard Interval)定义了传输符号之间的时间间隔(一次传输的最小数据单位)。此间隔有助于数据接收避免由于符号间干扰 (ISI) 造成的延迟并克服回声(声波的反射)。802.11b/g 设备使用 800 ns 的保护间隔,而 802.11n 设备可以选择使用仅 400 ns 的暂停。较短的间隔会导致更多的干扰和降低的吞吐量,而较长的间隔会导致无线环境中不必要的停机时间。短保护间隔 (SGI) 最多可将数据速率提高 11%。

MCS 值 0 到 31 定义了用于所有流的调制和编码方案的类型。MCS 值 32 到 77 描述了可用于调制两个到四个空间流的混合组合。

802.11n 接入点必须支持从 0 到 15 的 MCS 值,而 802.11n 站必须支持从 0 到 7 的 MCS 值。所有其他 MCS 值,包括与 40 MHz 宽、短保护间隔 (SGI) 信道相关的值,都是可选的。确定所有 802.11n 设备的 MCS 和 SGI 值是确定无线网络可以使用的数据速率集的好方法。

安全

性 802.11n 标准使用以前用于 802.11a/g 设备的相同 802.11i (WPA2) 安全措施。VPN 可用于保护 802.11n 帧,即使 VPN 网关需要支持更高的带宽来提供保护。

无线网络中的新入侵防御系统 (IPS) 像以前一样工作,可以检测和响应不安全的(流氓 AP)802.11n 接入点。请注意,只能检测在非 HT 或混合 HT 模式下运行的 802.11n 设备,而不是“纯”HT(绿地)模式。

赞(0)
未经允许不得转载:回忆主机 » 您需要了解的有关WiFi 4 (IEEE 802.11n) 的信息

登录

找回密码

注册