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應(yīng)對5G WiFi新一代無線測試的挑戰(zhàn)

作者: 時間:2012-02-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

被業(yè)界認(rèn)為是第五代的802.11ac正在呼之欲出,它與之前的標(biāo)準(zhǔn)制式有哪些方面的不同,為什么會被業(yè)界如此看好,讓我們先來了解一下和WLAN的歷史。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/194438.htm

無線局域網(wǎng)(WLAN)推行之初被普遍認(rèn)可的兩個國際標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.11a和802.11b。最初設(shè)計這些標(biāo)準(zhǔn)的目的是為滿足便攜式電腦在家和辦公室環(huán)境中可隨意移動的要求。隨后,在一些機場、酒店、咖啡屋和購物廣場也開始允許通過無線接入(商業(yè)命名為Wi-Fi),隨時隨地上網(wǎng)、查詢電子郵件等,擴展了無線寬帶的功能。雖然無線寬帶連接的數(shù)據(jù)速度曾經(jīng)很有限,例如,802.11a在5 GHz頻段可提供的最高速率是54 Mbps,而 802.11b在2.4 GHz只有11 Mbps,但這兩個頻段都是免費的,即不需要授權(quán)的。為了盡量減少來自其它同頻設(shè)備的干擾,這兩個標(biāo)準(zhǔn)都采用了擴頻傳輸技術(shù)和比較復(fù)雜的編碼技術(shù)。2003年, IEEE(美國電氣及電子工程師學(xué)會)頒布了802.11g,依舊工作在2.4 GHz頻段,但是數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到54 Mbps。與此同時,一種新的應(yīng)用模式即在家庭和小型辦公室里可連接多個設(shè)備并在設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享,對無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率提出更高要求,從而使得一個新的研究項目應(yīng)運而生,這就是于2009公布的802.11n的由來。為了使單信道的數(shù)據(jù)速率最高可以超過100 Mbps,在802.11n標(biāo)準(zhǔn)中引入的MIMO (即多輸入-多輸出,或空間數(shù)據(jù)流)技術(shù),利用物理上完全分離的最多4個發(fā)射和4個接收天線,對不同數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的調(diào)制/解調(diào),來達(dá)到傳輸較高的數(shù)據(jù)容量的目的。

在表1中例舉出了當(dāng)前一些比較超前的應(yīng)用模式,這些模式需要更高的數(shù)據(jù)傳輸量來支持“無線辦公”的要求。
表1,新型WLAN應(yīng)用模式

種類

使用模式

無線顯示

·臺式機的存儲和顯示

·會議室或禮堂電視或投影儀連接

·室內(nèi)游戲

·攝像機到顯示器的媒體播放

·專業(yè)高清電視播放顯示

分布式高清電視

·家庭內(nèi)視頻傳播

·大型運輸設(shè)備內(nèi)部應(yīng)用(如飛機,輪船等)

·辦公室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)

·遠(yuǎn)程醫(yī)療

快速上傳和下載

·快速文件傳輸/同步

·圖像瀏覽

·飛機??繒r相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸(如旅客名單,油量,餐食等等)

·向移動設(shè)備下載電影

·警用監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸

回程(Backhaul)

·多媒體網(wǎng)絡(luò)回程傳輸

·點對點的回程傳輸

室外廣場或室內(nèi)禮堂

·室外的視頻演示/室內(nèi)禮堂的遠(yuǎn)程視頻(遠(yuǎn)地視頻)傳輸

·公共安全網(wǎng)絡(luò)

制造平臺

·自動化測試

為了滿足以上這些需要,IEEE內(nèi)部設(shè)立了兩個項目工作組,以“極高吞吐量(Very High Throughput)”為目標(biāo)進(jìn)行立項研究。其中一個工作組 (Working Group) TGac是以802.11n標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)并進(jìn)行擴展,制定出802.11ac,即在5GHz的頻段上,數(shù)據(jù)吞吐量目標(biāo)為:在單通道鏈路上的最低速率為500 Mb/s,最高可達(dá)到1Gbps。另一個工作組 TGad與無線千兆比特聯(lián)盟(Wireless Gigabit Alliance)聯(lián)合提出802.11ad的標(biāo)準(zhǔn),即在60GHz的頻段上使用大約2 GHz頻譜帶寬,這一尚未使用的頻段可以在近距離范圍內(nèi)實現(xiàn)高達(dá)7 Gbps 的傳輸速率。(60GHz頻率的載波穿透能力差,信號衰減嚴(yán)重,傳輸距離與覆蓋范圍都受到限制)。另外還有與現(xiàn)有設(shè)備的兼容性,在相同頻段上與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的后向兼容都是標(biāo)準(zhǔn)組織“必須”考慮的問題。802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)之一就是后向兼容,對于802.11ac和ad來說主要考慮媒介控制層(MAC)或數(shù)據(jù)鏈路層與之前的標(biāo)準(zhǔn)的兼容性,而不同的只能是物理層上的特性。 (如圖1)。 對于WLAN的設(shè)備可以支持三種無線制式:一般用途的使用在2.4GHz頻段,但會受到同頻干擾的問題;更穩(wěn)定和較高速率的應(yīng)用在5 GHz頻段,使用60GHz頻段用于室內(nèi)的超高速率的應(yīng)用,同時還能支持在這三種制式之間的轉(zhuǎn)換。這兩個新的標(biāo)準(zhǔn)目前都有技術(shù)草案。802.11ad的標(biāo)準(zhǔn)計劃于2012年底完成,而208.11ac于2013年底完成。不管怎樣,預(yù)計依照這些草案標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計的產(chǎn)品都會先于最終標(biāo)準(zhǔn)在市場上出現(xiàn)。

由于這兩個標(biāo)準(zhǔn)分別基于5GHz 和60 GHz,將會體現(xiàn)在物理層的屬性完全不同,所以,本片文章主要是針對802.11ac進(jìn)行介紹。
802.11ac與802.11n的技術(shù)區(qū)別

802.11ac的物理層是對802.11n標(biāo)準(zhǔn)的延續(xù),而且要滿足后向兼容。下面我們來著重探討一下在802.11ac上的變化。表2列出802.11n的物理層的主要特點,表3則列出了在802.11ac上主要擴展的方面。理論上說802.11n在使用了40MHz帶寬和4個空間流可以達(dá)到最高600 Mbps的數(shù)據(jù)速率,盡管目前很多無線設(shè)備只能支持2路空間流。對于802.11ac來說,理論上使用160 MHz帶寬,8個空間流,MCS9編碼,256QAM調(diào)制,最高速率能達(dá)到6.93 Gbps。而真正可以使用的數(shù)據(jù)速率大概是1.56 Gbps。

表2,IEEE802.11n 主要特性

特征

必選項

可選項

傳輸方式

OFDM

信道帶寬

20MHz

40MHz

FFT大小

64

128

數(shù)據(jù)子載波/導(dǎo)頻個數(shù)

52/4

108/6

子載波間隔

312.5kHz

OFDM符號持續(xù)時間

4us(800ns保護間隔)

3.6us(短保護間隔)

調(diào)制方式

BPSK,QPSK,16QAM,64QAM

前向糾錯編碼

二進(jìn)制卷積編碼(BCC)

低密度奇偶校驗編碼(LDPC)

編碼速率

1/2,2/3,3/4,5/6

MCS支持

0到7,0到15用于接入點

8到76,16到76用于接入點

空間流和

MIMO

1,2用于接入點

直接映射

3或4,

發(fā)射波束賦形,時空塊編碼

運行模式/PPDU格式

HT/non-HT(802.11a/b/g)/

MixedHT-mixed(802.11a/b/g/n)

Greenfield/HT-Greenfield(僅802.11n)

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