概述
　　
　　过去几年，人们对无线局域网(WLAN)硬件的需求有了显著的增长，无线局域网很快从新奇的技术发展成为生活必需品。2005年WLAN芯片组出货量突破1亿套大关，比2001年不足1000万套增长了10多倍，这些数字说明WLAN市场正在快速扩张。
　　Wi-Fi普及率的提高有助于这项技术拓展到电脑以外，进入互联网电话、音乐流播、游戏、甚至照片欣赏和家庭视频传送等消费电子应用。加速这一发展趋势的还有把内容集中起来供全家欣赏的个人录像机和其他AV存储专用设备。这些新用途，再加上普通WLAN用户的增多，使现有Wi-Fi网络越来越力不从心。行业已经就802．11n的各组成部分达成了协议，802．11n是一个WLAN新标准，承诺提供更高的数据传输率和可靠性，IEEE正在敲定该标准的最后细节。虽然预计该规范要到2007年才能最后定稿，但是由于已经通过了IEEE的正式审核过程，所以这个草案已证明相当稳定。与此同时，符合802．11n草案的硬件已开始面市，消费者可抢在标准之前建立高速无线网络，既保证高速互操作性，同时又仍可支持现有WLAN硬件。
　　本文旨在介绍即将到来的802．11n标准，以及它如何助力WLAN支持新兴的多媒体应用。还将对802．11n和现有WLAN标准做详细比较，并为考虑部署高带宽替代技术的用户提出采购策略。
　　
　　Wi-Fi标准比较
　　


　　
　　第一个被市场接受的WLAN标准是802．11b，该标准采用一个叫补码键控(CCK)的调制技术提供最高llMbps的原始数据传输率，该标准还支持早期802．11规范的直接序列扩频(DSSS)。和802．11b标准差不多同时推出的802．11a标准采用了一个叫正交频分多路复用(OFDM)的更有效的传输方法。OFDM支持最高54Mbps的原始数据传输率，这正是802．11a的最高数据传输率。尽管802．11a有更高的数据传输率，但它没有成为802．11b的下一代标准技术，因为它采用了和802．11b不兼容的射频频带5GHz，802．11b采用2．4GHz。(注：所有WLAN标准都规定了多个传输速率选项，以便在通信受环境干扰的时候，网络可降速到较低的数据传输率(更容易维持)。在大多数良好环境里，802．11a和802．11b分别支持最高54Mbps和llMbps的数据传输率。)
　　2003年6月，IEEE批准了802．11g，该标准把OFDM调制技术用在了2．4GHz频带。它集合了两者的优点：在和流行的802．11b相同的射频频带上提供最高54Mbps的数据传输率。基于802．11g的WLAN硬件很快受到寻求更高带宽的消费者和企业追捧。事实上，消费者非常渴望能有一个替代802．11 b的高性能技术，以致他们在标准尚未最终定稿前一年左右就开始购买WLAN客户端和接入点硬件。
　　今天销售的绝大多数计算机网络硬件都支持802．11g。随着技术的改进，住同一芯片组中既支持2．4GHz又支持5GHz越来越容易、越来越经济，双频硬件也就越来越常见。事实上，目前可用的大量WLAN客户端硬件都支持802．11a和802．11g。
　　现存，和802．11g草案现象相似的情景又出现任了802．11n上，产业在2006年初达成了有关高速802．11n标准所包含功能的实质性协议。尽管标准可能要到2007年才能批准，但是该规范已经非常稳定，足以使草案n Wi-Fi板卡和路由器应用于各类电子产品的设计。
　　


　　
　　802．11n选项菜单
　　
　　新出现的802．11n规范和以往WLAN标准的不同之处在于它规定了具有不同最大原始数据传输率的多种可选模式和配置。这样该标准既为所有802．11n设备规定了基本性能参数，同时又允许厂商增强或调整性能，以适应不同的应用和价位。如果启用所有可选项，802．11n可能会提供最高600Mbps的原始数据传输率。不过符合该标准的WLAN硬件不必支持每一个选项。举例来说，2006年多数可用的草案nWLAN硬件有望支持最高300Mbps的原始数据传输率。
　　比较起来，每一款符合802．11b的产品必须支持最高llMbps的数据传输率，所有802．11a和802．11g硬件必须支持最高54Mbps的数据传输率。
　　
　　更好的OFDM
　　
　　802．11n草案的第一个规定是支持改进的OFDM，即用更高的最大码率和略宽的带宽改进802．11a／g标准所用的OFDM。这个改变可把可达到的最高原始数据传输率从现行标准的54Mbps提高到65Mbps。
　　
　　MIMO改善性能
　　
　　该草案规范最广为人知的一部分叫多人多出(MIMO)。MIMO利用了一个叫多径(multipath)的无线电波现象：被发送的信息从墙壁、门和其他物体反射回，通过不同路径在略有不同的时间内多次到达接收天线。不受控制的多径使原始信号失真，难以译解，降低了Wi-Fi的性能。MIMO用一个叫空分多路复用(space—divisionmultiplexing)的技术来利用“多径”。发送信息的WLAN设备实际上把数据流分割成叫空间流(spatial streams)的多个部分，每个空间流通过不同的天线被发送到接收端的相应天线。目前的802．11n草案规定最多分割四个空间流，但并不要求相容硬件支持这么多。
　　把空间流从一个加倍到两个可有效地使原始数据传输率提高一倍。小过也要做一些权衡，比如功耗会增加，成本也会少量增加。草案n规范包含一个MIMO省电模式，只有在网络通信确实需要更高性能时才利用多路径，以此降低功耗。MIMO省电模式是草案n规范的一个必备功能。
　　
　　MIMO增强
　　
　　草案n规范有两个功能是为改善MIMO性能设计的，一个叫聚束(beam-forming)，一个叫分集(diversity)。聚束是一个把无线电信号直接聚向目标天线，从而降低干扰，改善覆盖范围和性能的技术。
　　分集利用多单元天线，如果天线在数量上多于接收空间流所需的天线，则把多个天线的输出组合在一起或者选择天线的最佳子集。这个功能非常重要，因为草案n规范最多支持四个天线，所以设备可能会遇到装有不同数量天线的其他设备。举例来说，带两个天线的笔记本电脑可能会连接到带三个天线的接入点。在这个例子中，即使接入点能支持三个空间流，也只能用两个空间流。
　　有了分集，就可以很好地利用多余的天线。天线较多的设备可利用多余的天线覆盖更大的范围。举例来说， 两个天线的输出可以组合起来接收一个空间流，获得更远的传输距离。这个概念也可以扩展到把三个天线的输出组合起来接收两个空间流，获得更高的数据传输率和覆盖范围。
　　分集并不局限于802．11n甚至WLAN。它可用于改善任何无线电通信。事实上，分集已用在一些现有的802．11a、802．11b和802．11g硬件里，用于选择两个天线中最好的。
　　
　　提高吞吐率和数据传输率
　　
　　


　　802．11n草案的另一个可选模式是把WLAN信道带宽从20MHz加倍到40MHz，从而有效地把数据传输率提高一倍。这里需要权衡的主要是供其他设备使用的信道会减少。2．4GHz频带有足够的空间容纳三个不重叠的20MHz信道。不用说，40MHz信道没有为在同样频带加入网络或发送信息的其他设备留出多少空间。这意味着智能动态管理非常重要，为了保证40MHz信道选项能改善整个WLAN性能，就要在其他客户端需要保持网络连接的情况下权衡某些客户端的高带宽需求。
　　本文包含802．11n草案规范的众多主要的强制性或可选功能，当然，不会事无巨细都涵盖。举例来说，草案n硬件的其他可选功能还有高吞吐率复制模式(high-throughput duplicate mode)和短保护区间(short guard interval)，高吞吐率复制模式有助于扩大网络覆盖范围，短保护区间进一步降低系统管理开销，以此改善效率。
　　有了所有可选模式和回馈(back—off)的选项，功能和相应数据传输率的可能组合多得令人吃惊。确切地说，目前的802．11n草案规定了576个可能的数据传输率配置。比较起来，802．11g规定了12个可能的数据传输率，802．11a和802．11b分别规定了8个和4个。
　　和已有WLAN共存802．11n草案规范是在以前标准的基础上制定的，旨在保证和目前在用的2亿多件Wi-Fi设备兼容。草案n接入点将用5GHz频带和802．11a设备通信，用2．4GHz频带和802．11b、802．11g硬件通信。除了设备之间的基本互操作性外，802．11n还为混合模式提供了高于802．11g所提供的网络效率。网络效率基本上和发送数据的可用带宽成正比，和管理网络通信的系统开销(overhead)或协议成反比。无线环境比有线网络更难协调组织，因此通常需要更多的系统开销，以保证发送的数据确实被收到，保证其他客户端在发送数据期间让信道开放。
　　由于存在802．11b节点，所以在2．4GHz频带下通信有些困难，因为这个较早的标准不认识802．11g和草案n所用的OFDM。这意味着OFDM客户端如果想在存在802．11b客户端的环境通信，就至少需要使用这个老标准的通信协议，才能保护更高速率的OFDM数据传送。这会大大降低网络效率，因为用802．11g和草案n发送数据包所用的时间远远短于在802．11b标准下发送的时间。 一些WLAN芯片组供应商，如博通公司(Broadcom)，设计了改善802．11b／g混合网络效率的创新方案。幸运的是，这个问题在草案n规范里被完全解决了。
　　草案n规范改善混合模式性能的一个最重要的功能是汇聚(aggregation)。发送数据的客户端不是发送单个数据帧，而是把几个数据帧捆绑在一起。因此，汇聚通过提高发送数据的时间百分比而改善效率，如图l所示。
　　草案n设备和802．11g、802．11a硬件共存要容易得多，因为它们都采用OFDM。虽然如此，规范仍有一些功能用于提高纯OFDM网络的效率。精简帧间间隔(RIFS)就是这样一个功能，可缩短数据传输间的延迟。
　　为获得优良性能，草案n规范规定了一个叫绿场(greenfield)模式的模式，在这个模式，网络可被设置成忽略所有的早期标准。在802．11n最终草案里绿场模式是成为强制功能还是可选功能目前还不明朗，但是很可能会成为可选功能。
　　在现实中，一段时间内，用电池供电的WLAN硬件仍将继续以802．11g甚至802．11b为基础。不过，草案n规范尽管加入了改善的效率，也难以消除802．11b的所有障碍。这意味着期待优良网络性能的消费者可能要考虑更新他们网络中的802．11bWLAN硬件。
　　消费类应用需要802．11n
　　


　　因为802．11n承诺更高的带宽、更大的覆盖范围和更好的可靠性，所以适合多种网络配置。而且随着新兴的网络应用进入家庭，越来越多的消费者最终会认为802．11n不仅是对现有网络的增强，而且是必不可少的。
　　由于多数互联网连接速度低于5Mbps，所以只是通过WLAN上网的消费者不会不满意现有网络，至少是在短距离使用时。不过，即使这类消费者也会对升级到草案n WLAN硬件所带来的覆盖范围和可靠性提高感到惊喜。一些推动802．11n需求的当前和新兴应用包括JP电话(VoIP)、流式视频与音乐、游戏和网络附加存储等。
　　VolP正在快速发展，消费者和企业都清楚：用互联网代替传统电话业务可以在打长途时省钱。一个日益流行的拨打互联网电话的方式是用VoIP电话，这是用电池供电的话机，一般靠内置的802．11b或802．11g连接互联网。虽然电话通信需要可靠的网络连接，但是并不需要高带宽。802．11b和802．11g的功耗都低于MIMO模式的802 11n，而单流802．11n也许会在VoIP电话中流行。今天，VoIP电话可从草案n接入点增强的覆盖范围和可靠性中获益。和IP电话的情况一样，流式音乐也是一个能够进入家庭的需要高可靠连接的应用。成千上万的消费者通过拷贝CD唱片和在互联网上购买数字录音，在他们的个人电脑里建立了数字音乐库。此外，越来越多的流式音乐是从互联网上直接下载的。
　　随着数字音乐收藏的增多，越来越多的消费者发现他们希望能通过起居室的立体声音响或其他房间的音乐播放器来听音乐。虽然更高带宽并非绝对必要，但是草案n提供的更大覆盖范围和更高的可靠性可能比上一代WLAN硬件更适合流式音乐。
　　游戏是一个日益用到家庭WLAN的应用，无论用户是用电脑或便携式游戏机无线连接互联网，还是用WLAN网络和家人打游戏。
　　一个需要802．11n所能提供的一切——高数据传输率、覆盖范围和可靠性——的发展中的应用是网络附加存储(NAS)。NAS作为一种经济、易用的数据备份替代方法受到企业欢迎。近来，随着用户希望保护他们越来越多的数字相册不致因硬盘损坏而丢失，以及随着整套NAS备份系统售价下降到远远低于1000美元，NAS正在进入 小型办公室甚至一些家庭。NAS令人兴奋的新应用正在出现，比如需要可靠的高带宽连接的视频存储中心，可向家里的电视、电脑流播预先录制的电视节目、音乐视频和整部故事片。
　　为了方便出门时观看，需要把个人录像机预先录制的电视节目等大文件拷贝到笔记本电脑或便携式媒体播放机中，而通过较早的WLAN做这件事需要提早准备和耐心。图2比较了拷贝30分钟视频文件需要的时间。在最高数据传输率，用802．11b拷贝文件需要42分钟，用双天线草案n客户端只需要不到一分钟。
　　从草案n标准承诺的更高原始数据传输率中获益最多的可能是企业。白领员工逐渐习惯了办公室有WLAN的好处。他们可以把笔记本电脑带到会议室、同事的办公桌甚至休息区，同时仍可访问电子邮件、即时消息、互联网和企业数据。
　　但是一些日常应用，比如从集团服务器拷贝大文件、访问企业数据库和系统备份，如果通过54Mbps WLAN来做，可能会慢得令人心焦。对于这种大流量应用，许多平常不受网线羁绊的员工也不得不把他们的电脑固定到以太网线，以l00Mbps甚至1Gbps的速度连接网络。有了草案n硬件，用户就能集合两者的优点：有线以太网的速度和WLAN的移动性。
　　
　　建议
　　
　　今天，几乎所有的企业都能从更高带宽的WLAN获益。不过，预计许多大企业可能要等到802．11n被批准后才会大规模部署这个新标准。准备部署的企业以及渴望更高数据传输率、覆盖范围和可靠性的消费者和小企业应该谨慎购买。并不是所有支持MIMO、分集及其他类似802．11n功能的WEAN硬件都能号称符合这个新标准。购买者应该寻找标明“符合IEEE802．11n草案标准”的产品。
　　应用者还应记住：草案n规范有大量的可选功能。其中许多功能，比如信道化和绿场模式，是为提高原始数据传输率设计的，需要链路两端都支持该功能才可用。
　　不同设备在如何实现草案n的功能方面也有差异。例如，在为网络上的某个需要和其他用户通信的客户端平衡高带宽通信需求上，一些支持40MHz信道化的草案n硬件要比另一些硬件好。
　　对计划提升家庭WLAN的数据传输率和覆盖范围的消费者来说，一个好策略是从草案n路由器入手，在预算允许范围内购买支持最多空间流和可选功能的产品。购买个人录像机和备份存储设备等高带宽文件共享专用设备也遵循类似的策略。
　　对于不需要高数据传输率的固定客户端，例如流播数字家庭音乐库或互联网上的内容的音乐播放器，草案n可能有助于改善覆盖范围和可靠性。
　　为用电池供电的设备选择适当的草案n替代产品可能是购物清单上最棘手的项目，功耗成为和数据传输率、覆盖范围和成本一样需要考虑的重要事项。举例来说，VolP电话是低带宽设备，虽然在覆盖范围和可靠性不好的环境也能受益于MIMO技术，但是要以电池寿命为代价。
　　笔记本电脑在进行文件传输和数据备份时也可能受益于MIMO、信道化和绿场模式等高性能功能。请记住，通过信道化和MIMO省电模式——即只在需要时才支持多空间流——某些情况下性能功能也能达到省电目的，因为笔记本电脑在WLAN上处于工作状态的时间比较短。
　　图3示出选择草案nWLAN硬件时需要考虑的一些因素。
　　
　　博通公司对于草案n的支持
　　
　　博通公司的Intensi-fi系列WLAN芯片组符合802．11n草案标准。而且尽管草案n标准目前看来相当稳定，Intensi-fi的可编程程度仍非常高，这意味着它能适应规范无法预料和预料不到的改变。凭借博通公司设计的信号处理技术，Intensi-fi芯片组具有主动分集(Active Diversity)功能，使双天线设备之间的网络连接有更高的性能、覆盖范围和可靠性，而且没有因第三个天线引起的成本和功耗。
　　Intensi-fi无线电通信的保真度首屈一指，这意味着它可以在较远的距离和较不利的条件下保持较高的数据传输率。对于可选的40MHz信道模式，Intensi-fi芯片组能在性能和WLAN上的其它成员的需要之间提供良好的平衡。Intensi-fi的“好邻居”信道化方式包括频繁扫描其他网络流量，以及在其他客户端要求通信时迅速返回全20MHz信道的机制。
　　Intensi-fi芯片组支持保障WLAN安全的最新标准，包括WPA2和CCX第4版。此外，Intensi—fi支持SecureEasySetup一键安全设置，使架设安全WLAN更容易。Intensi-fi支持125High Speed Mode高速模式(又叫SpeedBooster)，这是博通公司的54g802．11g系列芯片组的专有高速模式；还支持改善Wi-Fi设备扩大覆盖能力的BroadRange信号处理技术。如果网络中所有WLAN设备都采用Intensi-fi或54g芯片组，就能启用125高速模式。另一方面，BroadRange能改善802．11g模式的网络性能，无论网络中的其他设备采用什么芯片组。