淺談無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)SuperG

　　近年來(lái)，隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)帶寬的需求日益增長(zhǎng)，即使2004年初正式推出的IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)，也與傳統(tǒng)有線以太網(wǎng)帶寬相距甚遠(yuǎn)。IEEE802.11g基于2.4G頻段，理論帶寬為54Mbit/s，即使在較為理想的實(shí)際環(huán)境下，帶寬也只能達(dá)到理論數(shù)值的一半，難以滿足多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、IP電話(VoIP)和視頻點(diǎn)播(VOD)等業(yè)務(wù)的需求。為了進(jìn)一步擴(kuò)展帶寬，各廠商都在研發(fā)和制定下一代標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。

　　Atheros公司針對(duì)當(dāng)前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推出了SuperG技術(shù)，改善了IEEE802.11g的網(wǎng)絡(luò)性能。SuperG能為帶寬需求提供驚人的數(shù)據(jù)吞吐量(理論值為108Mbit/s，實(shí)際可達(dá)60Mbit/s)，同時(shí)還增強(qiáng)了覆蓋范圍。

　　2、技術(shù)特征

　　SuperG是通過(guò)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)性能特性來(lái)提高傳輸速率的。在保持現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，可以大大提高物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的傳輸速度。SuperG具有動(dòng)態(tài)包突發(fā)機(jī)制、硬件壓縮、快速幀及動(dòng)態(tài)Turbo雙頻捆綁等特性，這些特性都能各自獨(dú)立運(yùn)作，為無(wú)線傳輸提供更大的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

　　2.1動(dòng)態(tài)

　　突發(fā)機(jī)制利用IEEE802.1le服務(wù)質(zhì)量(QoS)草案，自動(dòng)調(diào)整數(shù)據(jù)包和傳輸時(shí)間，以適應(yīng)不同的連接速度和協(xié)議，增強(qiáng)同時(shí)具有 IEEE802.11a、IEEE802.11b和IEEE 802.11g接入設(shè)備的整個(gè)系統(tǒng)的性能和網(wǎng)絡(luò)處理能力，提高在相同或混合環(huán)境中的數(shù)據(jù)吞吐量。突發(fā)機(jī)制如圖1所示。IEEE 802.11系列協(xié)議規(guī)定，在標(biāo)準(zhǔn)傳輸過(guò)程中，相鄰數(shù)據(jù)包之間需要有一定的時(shí)間間隔，這種時(shí)間間隔稱作幀間間隙(DIFS)。突發(fā)機(jī)制就是為了取消 DIFS，以盡量連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包，達(dá)到提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?。通過(guò)一次發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)包等手段，可以減少DIFS，提高發(fā)送效率。在發(fā)送數(shù)據(jù)包的短幀隙 (SIFS)中，突發(fā)機(jī)制能自動(dòng)檢測(cè)是否有其他節(jié)點(diǎn)使用無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)，這樣就充分縮短了發(fā)送時(shí)間，提高了數(shù)據(jù)吞吐量。Super G技術(shù)在適時(shí)加速上支持突發(fā)傳送機(jī)制，并能接收所有突發(fā)的傳送。如果連接上了一個(gè)確認(rèn)突發(fā)機(jī)制失敗的設(shè)備，Super G技術(shù)會(huì)返回至非突發(fā)模式(即基本鏈路模式)。

　　SuperG技術(shù)中的動(dòng)態(tài)包機(jī)制基于IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)草案，是支持增強(qiáng)分布式協(xié)調(diào)功能(eDCF)和無(wú)線多媒體擴(kuò)展(WME)QoS 的一種加速手段。這項(xiàng)性能可使更多的網(wǎng)絡(luò)用戶享受到網(wǎng)絡(luò)吞吐量的最大化。例如，動(dòng)態(tài)機(jī)制在多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中顯得尤為重要。如果在一個(gè)接入點(diǎn)(AP)附近或遠(yuǎn)程有至少兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，那么遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)會(huì)以低速傳輸數(shù)據(jù)包，這樣就比附近的節(jié)點(diǎn)消耗更多的傳輸時(shí)間，而速度本應(yīng)更快的附近節(jié)點(diǎn)卻因缺乏空間傳輸時(shí)間而失去與 AP連接的機(jī)會(huì)。動(dòng)態(tài)機(jī)制是在SuperG突發(fā)幀技術(shù)中的每幀發(fā)射時(shí)間上作了限制。由于發(fā)射每幀的時(shí)間縮短了，附近節(jié)點(diǎn)可以比遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)突發(fā)更多的幀，在消耗更少傳輸時(shí)間的基礎(chǔ)上，傳輸了更多的幀數(shù)據(jù)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包傳輸不是固定的，速度快的設(shè)備比速度慢的設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中獲得更多的突發(fā)幀。動(dòng)態(tài)突發(fā)包機(jī)制結(jié)合了動(dòng)態(tài)機(jī)制和突發(fā)機(jī)制，兩種機(jī)制相互作用、相互協(xié)作，以實(shí)現(xiàn)其特有的功能。Super G動(dòng)態(tài)突發(fā)機(jī)制最大的優(yōu)點(diǎn)是增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)性能和網(wǎng)絡(luò)處理能力。

　　2.2硬件壓縮

　　硬件壓縮原理是在所有采用SuperG技術(shù)的硬件中嵌入壓縮機(jī)制，在不影響任何數(shù)據(jù)傳輸和幀的情況下進(jìn)行硬件壓縮和解壓，從而大大提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝俊?/P>

　　如同流行的壓縮軟件WinZip一樣，SuperG采用硬件壓縮執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的LempelZiv標(biāo)準(zhǔn)算法。在數(shù)據(jù)發(fā)送前，進(jìn)行硬件壓縮；在數(shù)據(jù)到達(dá)無(wú)線接收端后，進(jìn)行解壓還原。壓縮后數(shù)據(jù)變小，減少了數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間，以便釋放更多的傳輸時(shí)間，滿足更多無(wú)線設(shè)備的傳輸要求。

　　2.3快速幀

　　快速幀將一個(gè)以上的數(shù)據(jù)包放置于一個(gè)無(wú)線LAN的數(shù)據(jù)幀?？焖賻δ苁峭ㄟ^(guò)將多個(gè)原始幀組裝成大幀，增加發(fā)送幀的長(zhǎng)度，減少幀間間隔時(shí)間損失，達(dá)到提高連續(xù)發(fā)送效率的目的?？焖賻瑱C(jī)制如圖2所示。經(jīng)典的數(shù)據(jù)幀通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)橋接到以太網(wǎng)，通常最大只能限制在1500byte內(nèi)。而改良后的快速幀經(jīng)過(guò)變化控制算法，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況確定實(shí)際的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的效果可疊加在突發(fā)機(jī)制上。一旦通過(guò)特殊的AP-節(jié)點(diǎn)鏈路完成協(xié)商，雙方可以相互發(fā)送不大于 3000byte的快速幀包。大多數(shù)突發(fā)設(shè)備并不提供快速幀服務(wù)，因而SuperG在這方面就更顯優(yōu)勢(shì)了。

　　快速幀技術(shù)同樣是由IEEE802.11e草案支持的。與突發(fā)機(jī)制一樣，也許不是所有其他硬件都支持快速幀，但它是基于IEEE802.11e 草案的一種具體化技術(shù)。快速幀僅對(duì)基本鏈路的現(xiàn)存周期參數(shù)起作用，并不涉及幀間距、幀周期或連接窗口參數(shù)，這項(xiàng)技術(shù)比單獨(dú)的突發(fā)機(jī)制來(lái)說(shuō)，最突出的優(yōu)勢(shì)就是能對(duì)更多網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更好的定標(biāo)。

   2.4動(dòng)態(tài)Turbo雙頻捆綁

　　動(dòng)態(tài)Turbo雙頻捆綁模式是使用兩個(gè)無(wú)線頻道，綁定后的雙頻看上去像在一個(gè)單獨(dú)的信道里接收和發(fā)送，不僅可以獲得雙倍的數(shù)據(jù)速率，同時(shí)也增加了網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋范圍。正如1O/100/1000M以太網(wǎng)主干通過(guò)綁定多條物理鏈路來(lái)增加帶寬一樣，利用多無(wú)線頻道達(dá)到雙倍的數(shù)據(jù)傳輸速率是雙頻捆綁的顯著優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可增大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。通常，用戶距離無(wú)線路由器越遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)速率就越低，直到特定距離內(nèi)的用戶不再擁有足夠的帶寬。例如，只有距離比 18Mbit/s的連接點(diǎn)近很多的地方才能達(dá)到36Mbit/s的連接速度。而采用綁定技術(shù)后，在任何特定距離內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸速率都是加倍的。例如，原本只有18Mbit/s連接的地方，現(xiàn)在可以提供36Mbit/s的傳送帶寬；6Mbit/s連接的地方，可以連接12Mbit/s。SuperG能同時(shí)提供多個(gè)無(wú)線信道供用戶選擇，這樣不僅可以使單信道傳輸加倍，而且增加了網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋范圍。

　　SuperG可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需要和不同的環(huán)境條件，預(yù)先設(shè)定動(dòng)態(tài)Turbo。當(dāng)連接用戶需要持續(xù)的、大吞吐量

　　在標(biāo)準(zhǔn)使用條件下，動(dòng)態(tài)Turbo對(duì)外來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備沒有太大影響。此外，如果網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)到有鄰近通道試圖接入正在運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)Turbo模式時(shí)，AP會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到單信道模式，同時(shí)保持SuperG的其他特性不變，以使鄰近的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行不受影響。

　　動(dòng)態(tài)Turbo只在授權(quán)運(yùn)行時(shí)可以有更大帶寬的設(shè)備。在2.4GHz頻段，2437MHz載波中心頻率處有1個(gè)Turbo信道。對(duì)于5GHz頻段，在頻帶低端帶，有3個(gè)Turbo信道；在頻帶高端帶，還有2個(gè)Turbo信道的載波中心頻率(5756MHz和5805MHz)。

　　3、結(jié)束語(yǔ)

　　隨著WLAN帶寬應(yīng)用的飛速發(fā)展，現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)一經(jīng)推出，就已明顯不能滿足實(shí)際需求，SuperG能在IEEE802.11b/g/a (SuperAG)設(shè)備上提供超過(guò)60Mbit/s的TCP/IP吞吐量，在較為復(fù)雜的接入情況下，為同一AP提供最佳帶寬解決方案，并向下兼容IEEE 802.11b/g/a(Super AG)設(shè)備，同時(shí)也更大更廣地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

　　此外，SuperG增強(qiáng)型技術(shù)在符合目前IEEE和Wi-Fi聯(lián)合協(xié)議外，也為未來(lái)的IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)作了擴(kuò)展準(zhǔn)備。

　　SuperG在雙頻工作中，表面上看是占用了兩條通信信道作為一個(gè)雙頻Turbo信道，但實(shí)際上是以挪用另外一條空閑信道作為己用，而且基于 SuperG技術(shù)的AP也只提供了一個(gè)單元的Turbo信道(SuperAG因在5G載波上，可以提供5個(gè)單元的Turbo信道)。但它目前的局限是，如果在IEEE 802.11b/g中11條信道都有設(shè)備占用，或者各接入設(shè)備都處于繁忙段，Super G的4大特性將不能完全發(fā)揮。在這些條件的限制下，其高帶寬就成了突發(fā)的、暫時(shí)性的。

　　SuperG只是在目前標(biāo)準(zhǔn)下的一種增強(qiáng)技術(shù)，僅僅是基于IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)補(bǔ)充和提高，其高帶寬是在特定條件下才能達(dá)到的，真正達(dá)到要完全解決帶寬的需求，我們只能期待下一代的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11n了。