无线网络

802.11n 无线技术

下载

介绍

在不到十年的时间里,无线局域网已经从一个有趣的设想变成了今天数以百万计的企业和消费者所必不可少的技术。这项技术还在演变:基于美国电气电子工程师协会(IEEE)标准草案的802.11n—新一代的高速无线局域网解决方案已经出现。

802.11n标准具备了几项以前无线局域网技术所没有的优势。其中最显著的一点是它能够提供充分的可靠性并显著地提高应用数据的吞吐量。然而,在决定是否部署802.11n无线解决方案之前,企业机构应该研究清楚几个问题:802.11n无线技术和以往的无线技术有什么区别?802.11n的标准化状态是什么?802.11n无线技术能和现有的无线用户端和接入点兼容吗?什么因素促使我们去部署802.11n无线技术呢?

为了帮助你能够作出决策,这篇概述提供了关于上述问题和其他方面问题的解答。这篇概述同时也提供了802.11n无线技术的一些细节以及为什么思科公司要致力于从事802.11n无线新标准的工作。最后,本篇概述介绍了思科模块化企业级无线接入点Aironet 1250系列产品-它是第一个通过WiFi 802.11n草案2.0认证的产品,并且提供了最大的投资保护性来支持未来高速无线局域网技术。

802.11n的诞生

今天的802.11a/b/g无线网络已经成为了促进用户移动性和生产效率的一项有力的工具,而且打开了下一代无线应用的大门。然而,当无线应用变得日益普遍的时候,对网络可靠性和带宽的需求变得更加紧迫。

为此,IEEE工作组n(TG n)已经致力于开发一种新的无线局域网标准,提供比现有的802.11a/b/g技术能够提供的数据吞吐量更高的数据吞吐量。802.11n标准能够提供高达300Mbps的无线传输(今天802.11a和802.11g的最高传输速度是54Mbps,而更早的802.11b 只能提供最高为11Mbps的传输速度)。

自2003年9月以来,TG n一直在平稳的推动802.11n标准化工作,但是,和其他复杂的技术一样,标准化工作需要几年的时间来完成。由于对于提高无线网络性能和容量的关注大量存在,在开始的时侯有32个不同的建议被提出,工作组一直对达成一致,建立一个单一的建议,以及对之标准化而努力。

在2005年10月,思科和其他几家公司成立了增强无线联盟(EWC),旨在帮助工作组打破僵局并加速802.11n的标准化工作。EWC创立了一个新的建议,IEEE在2006年一月投票接受了这个建议作为标准。工业界的技术提供厂商都在争相推出基于802.11n技术的新产品,目前,关于标准化第二份草案建议的相关产品已经大量进入到市场中。

802.11n技术的现状

下一代无线局域网技术已经向前迈进,但是机构投资者必须清楚802.11n仍然是一个标准草案。最终的标准细则还在制定当中,而且TGn预计要到2008的下半年才能够最终通过802.11n的标准。自从2007年6月以来,无线联盟(Wi-Fi Alliance)目前采用的是过渡的802.11n 草案2.0来作为第一轮Wi-Fi认证和兼容性测试的基准。商业用户如果采用802.11n的话应该考虑是否需要等到标准化最终落实再进行部署工作。目前市场上的802.11n产品都是基于标准化的草案,而不是最终真正确立的标准。现在工业界都在致力于能够让目前基于草案的产品能够通过软件升级的办法来满足以后802.11n的标准。然而,这种情况是没有绝对保证的。然而,思科的模块化设计能够保证即使是需要硬件升级,也只是影响到无线发射模块部分,而不必担心替换整个无线接入点系统。

802.11n如何工作

目前的无线解决方案运行在2.4-GHz的频段(802.11g和802.11b)或者5-GHz的频段上(802.11a)。802.11n将会工作在2.4-GHz或5-GHz,或者同时两个频段上,从而提供了对802.11a/b/g的向下兼容性。目前市场上绝大多数的Wi-Fi设备和无线接入点都是支持双频段(2.4-GHz和5-GHz)。利用5-GHz的802.11n将能够为商业级用户提供更大的接入容量和更不易受干扰的频段。

基于802.11n的无线解决方案利用如下几项技术来提供网络高性能,高可靠性和高可预言性,他们是:

  • 多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,常简称MIMO)技术
  • 数据包聚合(Packet aggregation)技术
  • 通道绑定(Channel bonding)技术

这三项关键技术结合起来能够让802.11n提供5倍于802.11a/b/g的网络性能。

MIMO技术

802.11a/b/g无线接入点和客户端是通过单个天线单个空间信道来实现数据传送的。802.11n接入点和客户端能够利用两个或者更多的空分信道同时传输数据,并且能够采用多个接收天线和高级信号处理技术来重建从多个信道发送过来的数据。基于MIMO的接入点使用空间复用技术在不同的天线上传送不同比特的信息,从而能够提供更高的数据吞吐量和可靠性。先前的无线技术在处理反射信号的时候存在问题,而MIMO技术则可以有效的利用这种反射来消除“盲区”,从而增加了无线服务的覆盖范围。

总而言之,802.11n网络融合了基于MIMO的接入点和无线客户端,从而能够提供极高的可靠性和数据吞吐量。然而,即使只部署支持MIMO技术的无线接入点,和不支持MIMO技术的传统客户端通信,这项技术仍然能够提供高出802.11a/b/g 网络百分之三十的性能。

这种性能的提升是采用MIMO智能天线的结果,它能够允许无线接入点能在更长的距离间更可靠的接受数据,并且与标准的分集天线工作方式相比能够为客户端提供更高的数据传输率。例如在同样距离上802.11a/b/g客户端和传统接入点通信,数据通常会从54Mbps降到48Mbps或者36Mbps,而相同的客户端同支持MIMO技术的802.11n无线接入点通信,还能够维持在54Mbps不变。

通道绑定

最直接的增加网络容量的办法是增加通信带宽。然而传统的无线技术只能局限在几个20-MHz频宽信道中的一个上传送数据。802.11n网络利用一种叫做通道绑定的技术来结合两个相邻的20-MHz信道,从而通信带宽增加了一倍。由于可以利用的信道数量较多,通道绑定在5GHz频率上最有效果。由于2.4GHz只有三个不重叠的20-MHz信道,通道绑定两个20-MHz的信道将会占用三分之二的频率资源。因此,IEEE制定了在何种情况下才能在2.4GHz使用通道绑定技术的规则,从而保证最优的性能。思科预见了采用通道绑定的好处并且在5GHz上加以支持。

数据包聚合技术

在传统的无线传输技术中,传送每一个数据包所需要的信道开销量是固定的,而不是取决于数据包本身的大小。当传输率提高时,传送每一个包的时间要求就要缩短,但是开销始终保持不变――这样就会带来一个潜在的问题:在高速802.11n网络中需要传送的开销将变得比数据包本身还要大。

802.11n技术通过汇聚应用数据中的多个数据包成为一个传输帧来提高效率。在这种情况下,802.11n网络能够通过仅仅一个有固定开销的帧来传送多个数据包。这种数据包聚合技术对于某些特定的应用程序如文件传输有极大的好处。然而,实时应用如语音通话并不能从中获益,这是因为实时流的数据包需要固定的传输间隔而数据包聚合将会带来不必要的延迟。当然,语音和其他多媒体应用仍然可以从MIMO技术中获益。

802.11n的优点

采用802.11n这种创新性的技术可以为无线局域网带来以前无线解决方案所不具备的几项优点:

  • 高可靠性 — 采用MIMO技术能够使得802.11n网络提供更可靠的无线服务和更多的并发连接。通过在多个天线的并行通信,802.11n能够有效的消除盲区和提供更远的传输距离(即使是和传统的802.11a/b/g客户端通信)。802.11n能够为用户带来包括语音和视频应用的全新体验。MIMO技术所带来的增强的信号收发特性能够减少数据包重传,从而能够提供更可靠更稳定的高数据吞吐量。
  • 高吞吐量 — 结合MIMO技术、数据包汇聚技术和通道绑定技术,802.11n网络(包括802.11n无线接入点和802.11n客户端)能够达到每个无线频段(2.4GHz或者5GHz)300Mbps的传输率—5倍于802.11a/g的最大传输率。而且,802.11n接入点增强了对基于以前无线标准的客户端的支持:即使是802.11a/b/g客户端和802.11n接入点通信,它也能够在同样的距离间获得更好的带宽。
  • 大覆盖范围 — 企业用户在设计无线网络的性能时,MIMO技术能够为各种设备提供更加可预测的网络覆盖范围和吞吐量。这种覆盖范围的提高不但适用于802.11n客户端并且支持802.11a/b/g客户端。在任何一个地点,用户连接802.11n接入点都会得到比连接802.11a/b/g无线接入点更高的数据传输速度。因此较之以前的无线技术,802.11n能够为更多的用户提供更高的数据服务。

下面的这些应用可以从802.11n无线局域网的高速率,高可靠性和可预见的覆盖范围等特点中受益:

  • 需要共享大文件的场合和应用,包括高级设计和工程应用在会议室里共享一个大尺寸微软PowerPoint演讲稿的客户;
  • 需要高质量传输的语音和视频应用,例如视频会议和需要多个高清晰视频流的IPTV服务;
  • 包括仓库、制造工场楼层以及零售店等难于控制RF特性的场合;
  • 灾难恢复、备份和存储应用场合。

同已有平台的向后兼容性

如同今天的802.11g平台一样,802.11n网络可以同之前遵循802.11a/b/g标准的客户端兼容。802.11n无线接入点可以方便的在混合环境下进行协作。802.11n接入点可以配置为同时在20MHz频段支持传统802.11a/b/g网络和在40MHz频段支持更高的带宽。然而,在802.11n网络中引入802.11a/b/g用户将会影响到网络的整体速率,并降低无线接入点的吞吐量。这种影响随着具体引入客户端方式的不同而有所不同。

802.11n网络可以在最小的性能影响代价下兼容802.11a/b/g客户端。然而,在目前的802.11g网络中,运营包括802.11b客户端在内的混合环境将会极大的影响网络的吞吐量(当802.11b客户端接入后,802.11g网络的吞吐量将会从25Mbps下降到7Mbps,802.11n网络性能也会受到相当程度的削弱)。然而,部署802.11n的企业可以选择把网络配置成为在某些频道甚至是在所有频道上排除802.11b客户端,由此实现较高的吞吐量。

那些希望获得802.11n优势但同时需要使用802.11b/g设备(或者是在可预见将来继续使用这些设备)的企业可以采用混合模式来部署802.11n网络,即同时部署11n网络在2.4GHz以及5GHz频率。如果是用户已有的802.11a客户端是少数,那么这些企业在5GHz频段上将会体验到巨大的性能提升,获得更好的频谱可用性,因为5GHz频段相对于2.4GHz频段几乎不会有什么干扰。

通向802.11n的渐进方式

802.11n的最终标准化疑问目前还没有最终解答,在这样的背景下企业对部属802.11n网络有些犹豫也是情理之中。毕竟,没有谁可以保证在今天802.11n草案下部署的网络能够通过软件升级到最终定稿的标准。然而,有一些因素使得这些企业在可预见的未来部署基于802.11n草案网络的信心增强了。Wi-Fi联盟对符合2.0草案的产品进行了认证,这有效的设置了工业标准,这一标准显示了产品的互操作性,而Wi-Fi联盟正是一直以来对互操作性进行验证的机构,而非IEEE。进一步,Cisco以及诸如Intel在内的领先客户端硬件生产商正在测试验证产品的互操作性,从而保证市场上采用802.11n草案2.0标准的设备能够给用户带来无缝的接入体验。随着围绕在802.11n草案2.0标准的市场鼎盛时刻的到来,Gartner也修改了它对企业用户的建议。之前,一份Gartner于2006年2月26日出具的报告(802.11n草案会给Wi-Fi用户带来困惑)建议企业不应当急于部署802.11n,理由是这项技术仍然在预标准阶段。报告还建议企业应该在接下来的几年内继续使用Wi-Fi所认证的802.11a/b/g产品。然而,在发布于2007年7月25日的报告(无线网络构架的发展规律周期,2007)中,Gartner建议需要更多带宽的企业用户可以考虑采用基于802.11n草案2.0标准的Wi-Fi认证设备。

正在计划未来使用高带宽无线应用,或者是正在部署无线局域网的企业希望立即部署Wi-Fi验证的基于802.11n草案2.0标准的网络,同时也需要在最终标准一旦确立后,设备能提供平滑升级的方式。为了满足这样的需求,Cisco推出了市场上第一个企业级802.11n 无线接入点-Cisco Aironet 1250系列接入点。

Cisco Aironet 1250系列接入点

Cisco Aironet 1250系列接入点是一款企业级的接入点,该设备支持802.11n草案2.0标准,通过模块化设计实现在未来提供更高速的WLAN接入(包括最终认证的802.11n标准)。该系列尤其满足高速WLAN技术诸如MIMO以及802.11n对电源、散热以及吞吐率提出的工程要求,并通过模块化设计实现了轻松的现场升级,有助于保护无线投资。Cisco Aironet 1250系列支持现有的802.11n草案2.0标准,随着技术的演进,现有的无线模块可以升级为更为先进的无线模块,从而提供给用户更高的吞吐量以及更好的可靠性。

Cisco Aironet 1250系列接入点提供如下特性:

模块化平台:Cisco Aironet 1250系列接入点提供了双无线模块支持,允许同时工作在2.4GHz以及5GHz无线网络上。这提供了更多的可用频率数量,由此带来更多的网络容量和扩展能力

完全支持动态频率选择(Dynamic Frequency Selection,DFS):Cisco Aironet 1250系列接入点提供对完整DFS需求的强大顺应功能。这使得用户可以利用整个5GHz频率,从而实现更高的频道利用率(包括5GHz UNII1以及UNII2 频段)以及更多的可用带宽。

现场升级能力:Cisco Aironet 1250系列接入点可以现场升级,允许企业在标准、应用和带宽需求的变化下对无线部分进行更改。客户可以选择高性能802.11n草案2.0标准MIMO无线模块,同时能够提供已有平台到最终802.11n标准的迁移之路(软件或者硬件)。这样的解决方案包括了64MB的闪存内存来实现未来的固件升级,允许客户采用新的网络标准并使用新的特性。

高安全:Cisco Aironet 1250系列接入点支持802.11i、WPA、WPA2,以及众多类型的EAP,保证与所有WiFi认证设备之间的互操作性。这些认证都支持IEEE 802.1X的用户认证,TKIP(WPA)加密,以及AES(WPA2)加密。在以轻量接入点协议(LWAPP)方式运行时,该方案还支持Cisco 一体化的 IDS/IPS,并且可以同网络准入控制(Network Admission Control)服务以及Cisco 自防御网络(Self-Defending Network)服务结合起来使用。

坚固耐用性:Cisco Aironet 1250系列接入点是一款坚固耐用的室内接入点,设计为天花板部署或针对工厂、仓库以及大型零售商店等对射频有较高要求的场合使用。该产品提供了多种可选类型的天线,良好坚固的金属屏蔽外壳,广泛的温度支持范围,以及合理的通风结构。

电源供电方式灵活:Cisco Aironet 1250系列接入点支持本地以及以太网供电,以太网供电方式包括思科增强型PoE(注:在Catalyst 3750E,3560E,4500,6500平台上支持)供电和IEEE 802.3af供电。Cisco为该系列接入点还提供了独立的电源注入器和本地电源支持,可以满足802.11n无线模块对电源的高要求。

企业级的可管理性:Cisco Aironet 1250产品做为思科统一无线网络(一个集成的、端到端的且包括有线和无线网络构架的解决方案)的一部分。接入点可以同Cisco无线局域网控制器以及Cisco无线控制系统一并运行,从而实现集中控制、快速部署以及网络自我修复功能。该方案也可以被配置为自治模式,并且在需求变化时升级为可集中管理的方案

投资保护

Cisco已经在业界建立了良好的交付可扩展长期运行解决方案以保护客户投资的声誉。针对Cisco Aironet 1250系列,Cisco提供了长期的满足WLAN标准演进的投资保护。Cisco Aironet 1250可以通过现场升级无线部分来实现基础设施投资保护。目前的802.1n标准2.0草案的制定带动的市场繁荣使得最终标准发生重大改变的可能性极小,从而使得要求设备通过软件升级以外的手段来更新设备的可能性很小。然而,Cisco还是提供了模块化的接入点平台,从而保护即使在硬件变更情况下的用户已有投资。现在就需要提升WLAN性能的用户可以毫无疑虑的部署已有的802.11n草案2.0解决方案,并且在最终802.11n方案一旦确立之后能顺利升级。

作为彻底地可升级802.11n无线接入点,Cisco Aironet 1250提供了到802.11n的明晰、低风险升级途径。企业可以放心部署基于802.11n草案2.0标准的Cisco Aironet 1250,从而实现更高性能,同时也可以获得投资保护。凭借Cisco Aironet 1250系列接入点,你的企业可以毫无疑虑的部署无线网络,而不用担心未来的无线技术、协议或标准的不兼容问题。

结论

未来的高速无线应用将会给人们工作和沟通的方式带来深远影响,这一影响甚至可以同无线技术出现本身相提并论。当然,众多潜在的创新也可能使得企业目前正在部署的下一代无线技术无法支持明天所广泛采用的标准。

如果您的企业已经意识到高速无线技术所带来的巨大优势,您可以认真考虑MIMO技术以及802.11n解决方案所带来的好处和新的部署选择。对于绝大部分的企业而言,渐进式的通向新标准的方法将会提供最高的灵活性,最好的性价比,以及方案的长期可用性。

联系我们