802.11n 協議淺析

物理層的改進:

1、MIMO,傳說中的空分複用,頻點相同。AP和client成對出現。


利用多天線傳輸,將串行映射爲並行

各天線獨立處理,自主運行

各天線用各自的調製方式發送電波

各天線用各自的解調方式接收電波

 

MIMO變態版:

1)、diversity(分集)

天線數量多於空間流數量,使用兩根天線的輸出組合來接收一個空間流,獲得更遠的傳輸距離。

2)、Beam-forming(聚束)

通過調整發送信號的相位來實現,提高了接收端的靈敏度。

 

2、OFDM(正交頻分複用)

傳說中的在頻域串轉並的方法,不同的頻點,一個頻點叫一個信道。

 

3、帶寬

Channelbonding(40MHz)

4、基頻

中國規定2.4GHz 頻段範圍是2.4~2.4835GHz, 1-13信道(1信道爲2.412GHz,每兩個相鄰信道間隔爲5MHz);5GHz頻段範圍是5.725~5.825GHz, 149/153/157/161/165信道(149信道爲5.745GHz)

5、速率和吞吐量

DateRate

DataRate指物理層傳輸速率,是傳輸信號的速度,不管這是數據幀還是其他的控制幀。11N提供最高達600M的物理層傳輸速率
吞吐量
吞吐量指的是真正的數據載荷部分傳輸的速率。一般測試結果大致爲總傳輸速率的一半左右它是不計算諸如:TCP負載,MAC頭負載,和PHY負載,以及控制幀管理幀,和空閒時間,衝突造成的負載等

速率的計算方法:



舉例如MCS5,20MHz,精簡幀間間隔,1空間流時:DataRate=52*(2/3)*6bit*1*(10/9)/4us=57.8Mbit/s

MAC層改進:

1、TXOP(對稱的傳輸機會)

當站點需要傳輸MSDU時,並不會在獲得接入機會的同時接入信道,而是等待一段時間後再進行發送。一個節點從其獲取接入信道的機會到其開始傳輸的時間叫做一個TXOP。通過輪詢或者競爭的機制可以調整不同站點TXOP的大小,使得信道可以得到更好的應用。

2、BlockACK(塊確認)

1)通過ADDBA Request/Response報文協商建立Block ACK協定。

2)協商完成後,發送方可以發送有限多個QoS數據報文,接收方會保留這些數據報文的接收狀態,待收到發送方的BlockAckReq報文後,接收方則迴應以BlockAck報文來對之前接收到的多個數據報文做一次性回覆。

3)通過DELBA Request報文來撤消一個已經建立的Block Ack協定。

3、幀格式改變

傳統的802.11幀格式:



802.11n幀格式:



4、Frame Aggregation

 

802.11n 引入聚合幀的概念,當然不是所有的幀都能聚合,廣播幀和多播幀不會被聚合,只有單播幀且接收地址相同和優先級相同的幀纔會被聚合。聚合之後的幀減少了幀非數據負載,使MAC層傳輸數據的有效率有了一定的提高。

傳統的幀結構:

PPDU的形成:


說明:

1)、上圖的MAC頭是傳統的802.11的協議頭

2)、在單播幀的情況下,當MSDU或MPDU的長度超過門限值時(2346字節),被要求分段,並且每個分段要求單獨進行ACK響應。

802.11n聚合幀結構:

1)、由A-MSDU來組成MPDU

 


2)、多個MPDU組成A-MPDU,加上PLCP Preamble 和 PLCP Header 之後行成PPDU(物理層)

3)、由此我們也能看出A-MSDU的區別

A-MSDU只有一個802.11n的頭,而組成A-MPDU每個MPDU都有一個802.11n的頭



附錄:

MIMO:Multiple-Input Multiple-Out-put(多入多出)
OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing(正交頻分複用)
STBC: Space-time Block Code(空時分組碼)
A-MPDU: Aggregate MAC Protocol data unit(聚合MAC協議數據單元)
A-MSDU: Aggregate MAC Service data unit (聚合MAC服務數據單元)
HT:High Throughput(高吞吐量)
PLCP:Physical Layer Convergence Procedure(物理層會聚協議)
PSDU:PLCP Service Data Unit(PLCP子層業務數據單元)
PPDU:PLCP Protocol Data Unit(PLCP子層協議數據單元)

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