摘 要：WiFi從最初的802.11經(jīng)過飛速發(fā)展，現(xiàn)已到802.11n。傳輸速率也飆升到300Mbps、450Mbps甚至600Mbps。然而這里這么高的傳輸速率其實(shí)指的是物理層傳輸信號的速度，而從實(shí)際應(yīng)用角度說我們更應(yīng)該關(guān)心的是吞吐量，即真正的數(shù)據(jù)載荷部分傳輸?shù)乃俾?。那?02.11n到底吞吐量能夠達(dá)到多少，在實(shí)際應(yīng)用如何發(fā)揮其最高的性能呢？

關(guān)鍵詞：MIMO 吞吐量 終端 應(yīng)用

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（c）-0018-01

WiFi從最初的802.11經(jīng)過飛速發(fā)展，現(xiàn)已到802.11n。傳輸速率也飆升到300 Mbps、450 Mbps甚至600 Mbps。然而這里這么高的傳輸速率其實(shí)指的是物理層傳輸信號的速度，而從實(shí)際應(yīng)用角度說我們更應(yīng)該關(guān)心的是吞吐量，即真正的數(shù)據(jù)載荷部分傳輸?shù)乃俾?。那?02.11n到底吞吐量能夠達(dá)到多少，在實(shí)際應(yīng)用如何發(fā)揮其最高的性能呢？

在說這點(diǎn)前，我們先簡單了解一下802.11n的關(guān)鍵技術(shù)。

第一，MIMO（多進(jìn)多出）技術(shù)。802.11n一個重要的進(jìn)步就是將多根天線同時工作，各自進(jìn)行收發(fā)。傳輸?shù)男畔⒘鹘?jīng)過空時編碼形成多個信息子流，這些子流由多個天線發(fā)射出去，經(jīng)過空間信道由多個接收天線接收，從而成倍提高了效率。天線一收一發(fā)通常稱為MIMO 1x1，最高速率150 Mbps，兩收兩發(fā)通常稱為MIMO 2x2，最高速率300 Mbps，三收三發(fā)通常稱為MIMO 3x3，最高速率450 Mbps。第二，信道綁定技術(shù)。傳統(tǒng)的802.11空口都工作在20 MHz頻寬，但802.11 n技術(shù)將相鄰的兩個20 MHz信道綁定成40 MHz，使傳輸速率成倍提高。第三，幀聚合技術(shù)。傳統(tǒng)的802.11技術(shù)在每個數(shù)據(jù)前都添加MAC層的協(xié)議頭，開銷較大。802.11 n針對MSDU和MPDU兩種報文進(jìn)行聚合，讓多個報文共用一個MAC層的協(xié)議報頭，提高了信道利用率。第四，Short GI技術(shù)。設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時整個幀是被劃分成不同的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行發(fā)送的，為了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，?shù)據(jù)塊之間會有GI，用以保證接收側(cè)能夠正確的解析出各個數(shù)據(jù)塊。無線信號在空間傳輸會因多徑等因素在接收側(cè)形成時延，如果后續(xù)數(shù)據(jù)塊發(fā)送過快，會和前一個數(shù)據(jù)塊形成干擾，而GI就是用來規(guī)避這個干擾的。11 a/g的GI時長為800 us，而Short GI時長為400us，在使用Short GI的情況下，可提高10%的速率。

802.11n有這么多先進(jìn)的技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用該如何發(fā)揮出來呢？

首先，要購買支持802.11n的AP和終端。一般而言，我們要清楚了解到AP和終端的MIMO規(guī)格，但實(shí)際購買設(shè)備時一般都不會指明MIMO的規(guī)格，而用速率來表示。那么150 Mbps AP就是MIMO 1x1，300 Mbps AP就是MIMO 2x2，450 Mbps AP就是MIMO 3x3。需要注意的是高規(guī)格的MIMO是兼容低規(guī)格的MIMO，但實(shí)際效果以低規(guī)格的為準(zhǔn)。比如MIMO 3x3的AP和MIMO 1x1的終端搭配，那就為MIMO1x1的吞吐量，而不會到MIMO 3x3的吞吐量。目前市面上的主流的終端，手機(jī)、平板電腦大多支持MIMO 1x1，有的還不支持40 MHz頻寬。而筆記本電腦的無線網(wǎng)卡規(guī)格較高，最高可以支持MIMO 3x3，比如Intel（R） Centrino（R） Ultimate-N 6300 AGN。

其次，調(diào)整終端的配置，發(fā)揮終端的最優(yōu)性能。為了讓便攜式的設(shè)備有較長的使用時間，往往廠家在默認(rèn)設(shè)置中會開啟終端的節(jié)電功能，這樣會導(dǎo)致終端不會發(fā)揮其最高性能。關(guān)閉節(jié)電功能使其保持在最高的工作狀態(tài)，自然能夠獲得最高的吞吐量。另外終端都會有一項背景掃描的功能，這個功能的作用是允許終端在工作時進(jìn)行掃描其他AP的動作，但往往掃描時，吞吐量就會下降。所以關(guān)閉此項功能也是保持較高吞吐量的選擇。最后就是查看是否終端有一些特別的參數(shù)影響吞吐量，比如Intel終端就有與40 MHz不兼容的開關(guān)。筆者不止一次在實(shí)際應(yīng)用時發(fā)現(xiàn)由于終端的配置不準(zhǔn)確導(dǎo)致吞吐量降低的問題。

第三，終端接收到AP的信號強(qiáng)度過強(qiáng)或者過弱都會影響吞吐量。一般來說終端掃描到AP的信號強(qiáng)度在-35～-70 dBm的范圍內(nèi)吞吐量比較好，過高或者過低都會導(dǎo)致吞吐量降低的情況。終端掃描到AP的信號強(qiáng)度過高時需要將AP發(fā)射功率調(diào)低。過低時，要移除終端和AP間的遮擋或者拉近與AP的距離，也可以增強(qiáng)AP的發(fā)射功率，比如更換更高增益的天線。

第四，減少干擾。為了最高的吞吐量，通常會使用40 MHz頻寬來發(fā)送數(shù)據(jù)，在當(dāng)前的2.4 GHz波段，只有3個可用的信道（1，6，和11）是不相重疊的，這在實(shí)際應(yīng)用中遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。現(xiàn)在運(yùn)營商熱火朝天的進(jìn)行WiFi的建設(shè)，同一個區(qū)域可能有多個AP布點(diǎn)。信道資源少AP多的矛盾日益突出，所以建議考慮信道更加廣闊的5G頻段進(jìn)行使用。

802.11n提高了無線局域網(wǎng)的傳輸速率，增強(qiáng)了無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，加大了不同數(shù)據(jù)同時傳輸?shù)哪芰ΑＣ鎸χ鴚ifi日益增長高帶寬高吞吐量的需求，802.11n產(chǎn)品必將占有越來越大的比例。

參考文獻(xiàn)

[1]Wi-Fi Alliance，802.11n System Interoperability Test Plan，2010.