8、802.11協議介紹
8.1 802.11標準
802.11：工作在2.4G（2.4000—2.4835GHz 頻段，提供了每秒1M或2M的傳輸速率
802.11a：工作在5G頻段，提供每秒54M的傳輸速率，平均吞吐量20—36M/s,平均範圍10—100米。
802.11b:工作在2.4G頻段，提供每秒11M速率，平均範圍50多米。
802.11g:工作在2.4G頻段，每秒大於20M帶寬，平均每秒20—30M，平均範圍50多米。
802.11e：QoS
802.11i：WLAN安全標準
802.11r：WLAN漫遊標準
802.11s：802.11 Mesh
802.11n：工作在2.4/5G頻段，採用MIMO技術。
802.11ac：工作在5G頻段。信道綁定可達160MHz，最高速率可達3.47G
8.2 細講802.11a/802.11b/802.11g/802.11n/802.11ac：
802.11a
54Mbps 吞吐能力，採用正交頻分複用技術（OFDM），6,9,12,18,24,36,48&54Mbps數據速率。
工作在無需許可證的5G頻段UNII頻段，支持23個非重疊信道，在中國支持5個非重疊信道（149/153/157/161/165）
802.11a在1999年成爲標準，但是經過很長一段時間後相關產品纔開始出現；802.11a的硬件最早出現在2001年底。
802.11b
11Mbps吞吐能力，採用直接序列（DSSS），支持1,2,5.5&11Mbps數據速率；
工作在2.4G非許可頻段ISM頻段，支持14個信道，3個信道不重疊；（日本支持14信道僅僅是802.1b使用，其他國家不支持）
- 802.11g
- 54Mbps吞吐能力，採用正交頻分複用（OFDM），支持6,9,12,18,24,36,48&54Mbps數據速率以及802.11b速率；
- 兼容802.11b終端；
- 工作在2.4G非許可頻段ISM頻段，支持13信道，3個信道不重疊；
802.11n
最高速率可達600Mbps，採用MIMO與OFDM相結合,是傳輸速率成倍提高；
802.11n協議爲雙頻工作模式，支持2.4G和5G；
傳輸距離增加，提供網絡吞吐性能;
天線技術及傳輸技術，使得無線局域網的傳輸距離大大增加，可以達到幾公里(並且能夠保障100Mbps的傳輸速率）。
IEEE802.11n標準全面改進了802.11標準，不僅涉及物理層標準，同時也採用新的高性能無線傳輸技術提升MAC層的性能，優化數據幀結構，提高網絡的吞吐量性能.
8.3 如何提升速率？？
1、 更多的子載波
802.11a/g在20MHz模式下有52個子載波，可用的子載波有48個，速度可達54M；
802.11n在20MHz模式下有56個子載波，可用的子載波有52個，速率可達58.5M
802.11g/n 使用OFDM技術的特性就是會有多個子載波可供彈性調變運用，子載波數愈多整體傳輸速度越高。
802.11n即便也是SISO的單天線收發，也會比802.11g的單天線收發表現更爲快。
2、 編碼率
無線收發數據附前向錯誤更錯碼（Forward Error Correction-FEC），當實質傳遞數據在傳遞過程中因衰減、干擾等因素而導致數據錯誤時，透過更錯碼可將數據更正、還原成正確數據。
802.11n更錯碼不會太耗佔頻寬，但卻能維持相同的錯誤更正能力，而這個比例就稱爲編碼比率碼率（Code Rate）
3、 Short GI（更短的幀間保護間隔）
在無線收發過程中/髮間或多次傳發過程中，需要若干間隔時間，而這個間隔時間就成爲Guard Interval，簡稱GI
802.11a/b/g標準要求在發送數據時，必須要保證在數據之間存在800 ns的時間間隔，這個間隔被稱爲Guard Interval (GI)。
802.11n仍然缺省使用800ns。當多徑效應不嚴重時，可以將該間隔配置爲400ns，可以將吞吐提高近10%，此技術稱爲Short GI。
使用場景： Short GI使用於多徑情況較少、射頻環境較好的應用場景。
在多徑效應影響較大的時候，應該關閉Short GI功能。
如圖所示，在多徑環境中，前一個數據塊還沒有發送完成，後一個數據塊可能通過不同的路徑先到達，合理的GI長度能夠避免相互干擾（如圖所示）。如果GI時長不合理，會降低鏈路的有效SNR（信噪比）
採用40MHZ頻寬模式，可以成倍增加無線網絡的支持速率，但是2.4G網絡和5G網絡支持的40M頻寬的信道數量不同。
在2.4G模式上最多可以有一個40M信道，在5G模式上40M信道數目因國家不同而不同，理論上最多有11個40M信道。
8.3 MIMO技術介紹
SISO： Single Input Single Output。
MIMO： Multiple Input and Multiple Output。
802.11n網絡融合了基於MIMO的接入點和無線客戶端，從而能夠提供極高的可靠性和數據吞吐量。即使只部署支持MIMO技術的無線接入點，而終端不支持MIMO技術，這項技術也能夠提供高出802.11a/b/g 網絡百分之三十的性能。
這種性能的提升是採用MIMO智能天線的結果，它能夠允許無線接入點能在更長的距離間更可靠的接受數據，並且與標準的分集天線工作方式相比能夠爲客戶端提供更高的數據傳輸率。
例如在同樣距離上802.11a/b/g客戶端和傳統接入點通信，數據通常會從54Mbps降到48Mbps或者36Mbps，而相同的客戶端同支持MIMO技術的802.11n無線接入點通信，還能夠維持在54Mbps不變。
在無線通信系統中，在發射機和/或接收機上使用多個天線開闢了一個新的維度空間。如果能夠正確利用這一技術，可以極大地提高性能，它現在被廣泛地稱爲 MIMO（多路輸入多路輸出）系統（“輸入”和“輸出”指的是無線信道）。
發射機的多個天線意味着有多個信號輸入到無線信道中；
接收機的多個天線是指有多個信號從無線信道輸出，多天線接收機利用先進的空時編碼處理能夠分開並解碼這些數據子流，從而實現最佳處理，並有效地抵抗空間選擇性衰落。
MIMO命名：
MIMO的天線通常表示層M*N，其中M和N均爲整數。
M：表示傳輸天線的數量；
N:表示接受天線的數量；
如圖：在這裏插入圖片描述
例如： MIMO 22，即兩組傳輸鏈路，兩組接收鏈路以及兩條經過多任務處理的以無線鏈路傳送的空間信息流， AP可以通過不同的空間信息流來承載不同的信息，從而提高了數據傳輸速度。從MIMO 21到MIMO 4*4， AP每增加一個發射天線和接收天線都會提高AP的信噪比SNR。
8.4 801.11nMAC層改進技術
801.11 MAC層協議耗費了相當多效率用作 鏈路的維護，從而大大降低了系統的吞吐量，802.11n 通過改善MAC層來減少固定開銷及擁塞造成的損失。
幀聚合技術：
塊確認技術：
例如： 802.11g理論傳輸速率爲54Mbps，實際上卻只有22Mbps，將近有一半多的速率浪費了。
幀聚合技術：
802.11n引入幀聚合技術，提高MAC層效率，報文幀聚合技術包括：
MAC服務數據單元聚合（A-MSDU）
MAC協議數據單元聚合（A-MPDU）
兩種不同的幀聚合技術會有不同的效率提升。
MSDU和MPDU兩種聚合的共同點：
MSDU聚合：（MAC服務數據單元）
- 收集以太網幀匯聚；
- 轉成802.11無線幀
MAC服務數據單元聚合全稱是“Aggregate MAC Service Data Unit”，縮寫A-MSDU”；
A-MSDU 允許對目的地及應用都相同的多個包進行聚合，聚合後的多個包只有一個共同的MAC幀頭。當多個幀聚合到一起後，報頭的負載、傳播的時間及確認包都會相應減少，從而提高無線傳輸效率。
A-MSDU最大的大小是7935字節。
MPDU聚合：（MAC協議數據單元）
轉成802.11 無線幀
將802.11無線幀匯聚；
MAC協議數據單元聚合全稱是“Aggregate MAC Protocol Data Unit”，縮寫爲“A MPDU”。
A-MPDU 允許對目的地相同但是應用不同的多個包進行聚合，其效率不如A-MSDU，但是還是會減少報頭負載及空氣傳播時間。
A-MPDU的最大的包爲65535字節。
爲保證數據傳輸的可靠性， 802.11協議規定每收到一個單播數據幀，都必須立即迴應ACK幀。
A-MPDU的接收端在收到A-MPDU後，需要對其中的每一個MPDU進行處理，因此同樣需要對每一個MPDU發送應答幀。
塊確認機制通過使用一個ACK幀來完成對多個MPDU的應答，以降低這種情況下的ACK幀的數量。
僅僅對沒有收到確認的成分幀進行選擇性重發。在高錯幀的環境下， MPDU匯聚的選擇重傳機制能夠提供比MSDU匯聚更高效WLAN利用率，因爲只有出錯的成分幀會被重傳，而不是重傳整個匯聚幀，從而大大減少了需要重傳的數據。
802.11ac
工作在5G頻段；
保存與舊的協議的兼容性，改進了物理層幀結構，考慮的不同信道帶寬共存時的信道管理等；
安全性方面，將完全遵守802.11i標準內容；
802.11AC將實現無縫漫遊
優勢：
802.11ac wave2最大支持3.47G的速率；
主流的承載頻率是5G頻段；
提供了更大的吞吐量多用戶MIMO在客觀上提高了更多用戶的接入能力
802.11ac wave1和802.11ac wave2 特性比較：
信道帶寬：
802.11ac引入了80MHz和160MHz的帶寬：
802.11a/b/g/n/ac對比：
