定義并改善無線 LAN 中的數(shù)據(jù)吞吐量

   能夠通過802.11接口傳輸?shù)男畔⒘砍７Q作"信號傳輸速率"、"數(shù)據(jù)速率"或"吞吐量"。這些術語具有不同的含義，彼此不可互換。我們認為，802.11b標準具備11Mbps的信號傳輸速率，而 802.11a 與 802.11g 標準則具備高達54Mbps的速率。  

       本文中，我們將對上述術語加以區(qū)別，并將指出，上述標準的信號傳輸速率分別為11Mbps與54Mbps。但實際的數(shù)據(jù)吞吐量，也就是我們真正關心的部分，則大大低于上述數(shù)值。我們將就提高數(shù)據(jù)吞吐量給出建議，特別要對家庭網(wǎng)絡消費類領域進行討論。 

       信號傳輸速率 

       802.11的信號傳輸速率定義如下： 

       信號傳輸速率=1／比特時間 

       比特時間是指傳輸一比特信息所需的時間。802.11的信號傳輸速率從1Mbps到最高為11Mbps不等，根據(jù)所用的具體傳輸技術而各不相同。802.11a標準和802.11g標準草案可提供高達54Mbps的信號傳輸速率，是802.11b的5倍。 

       數(shù)據(jù)吞吐量 

       802.11標準及其所有衍生標準（802.11b、802.11a以及802.11g草案）定義了物理層 (PHY) 以及通訊所用的協(xié)議。換言之，該標準描述了被傳輸信息應采用何種格式才能在另一端被接收和理解。這些協(xié)議包括大量開銷。開銷是所有信息以及用于非數(shù)據(jù)事項的播放時間的總稱。802.11系統(tǒng)中的開銷包括： 1,承載控制器件所需信息的協(xié)議報頭； 2,幀間隔時間，使頻帶用戶可以訪問通訊介質（空氣）； 3,錯誤和流程控制，可確保傳輸?shù)耐暾裕?,確認接收的消息，因為使用無線介質很可能出現(xiàn)錯誤消息和消息沖突。 

       考慮到802.11b包括上述論及的數(shù)據(jù)和開銷，我們可以預計，數(shù)據(jù)吞吐量會接近5.5Mbps，而不是11Mbps，而802.11a或802.11g產(chǎn)品的吞吐量將接近30Mbps，而不是54Mbps的信號傳輸速率。  

       目前最初的802.11標準具備三個擴展，分別為802.11b、802.11a以及802.11g草案版本。最初的802.11標準發(fā)布于1997年。802.11僅可提供高達2Mbps的數(shù)據(jù)速率。為了提高數(shù)據(jù)速率，出現(xiàn)了兩種新型的但又互不兼容的標準版本，分別為802.11b和802.11a。802.11b運行于2.4GHz工業(yè)、科學及醫(yī)療設備 (ISM) 頻帶上，能夠提供最大11Mbps的信號傳輸速率。而802.11a則運行于5GHz無需許可證的國家信息基礎設施 (U-NII) 頻帶上，并能提供高達54Mbps的信號傳輸速率。802.11a設備不具備同802.11b設備的向后兼容性，這意味著必須購買并安裝所有新設備。許多常見的家庭設備也使用2.4GHz頻帶，包括無繩電話、微波爐以及嬰兒監(jiān)視器等。這些"其他用戶"可能產(chǎn)生干擾，導致 802.11b 用戶不能訪問網(wǎng)絡。802.11b器件傳輸數(shù)據(jù)的距離可達300英尺，而802.11a器件的最大傳輸距離僅為150英尺，這是由于較高的頻率具備較高的"路徑損失"特點，在相同的空間中要求更多的接入點。此外，與運行在2.4GHz頻帶上的802.11b器件相比，802.11a器件在5GHz頻帶上要求更多的功率來傳輸信息，這是由于高頻率上的功率放大器效率較低。 

       由于802.11b和802.11a之間具備上述問題，因此IEEE于2000年開始就802.11g擴展進行工作。與 802.11b 一樣，802.11g也運行在2.4GHz頻帶上，但能以802.11a所用相同的調制技術（正交頻分復用技術）提供802.11a的信號傳輸速率。802.11g也與802.11b向后兼容，用戶不必升級即可繼續(xù)使用原有設備。由于802.11g與802.11b都運行于2.4GHz的頻帶上，因此也會遇到其他常見家庭設備的干擾問題。在802.11b向802.11g轉變的時期中，許多WLAN都支持高速信號傳輸速率作為首選項，但如果受設備或條件限制，則會降至802.11b的速度。 

       混合模式802.11g與802.11b 

       802.11b網(wǎng)絡用戶目前已達到約2000萬之多，隨著市場向802.11g的更高數(shù)據(jù)速率轉移，我們也要考慮到上述用戶的情況。IEEE 802.11g草案標準希望提高2.4GHz頻帶上的數(shù)據(jù)吞吐量。G任務組采用了一個與802.11a標準相同調制技術 (OFDM) 的草案，也具備與該標準相同的短前同步碼。但是，802.11g運行于2.4GHz頻帶上。盡管802.11g草案要求具備與802.11b標準的向后兼容性，但這種兼容性卻多少讓人生疑?？吹?向后兼容性"，人們就會希望兩種標準既然都使用2.4GHz頻帶的相同信道，那么就可以共存。但事實上，如果不具備特定條件的話，它們就不能共存。 

       不能共存的原因有兩重：首先，"傳統(tǒng)的"802.11b接收機不能解碼OFDM數(shù)據(jù)。因此，無論這些接收機是接入點還是站都不能感知 802.11g發(fā)送器在相同的信道上進行傳輸。第二，802.11g發(fā)送器傳輸?shù)?短前同步碼"不管是接入點還是站都與802.11b標準所用的不同。希望進行傳輸?shù)?02.11b器件將首先根據(jù)CSMA／CA協(xié)議性質的要求"監(jiān)聽"信道，如果不能檢測到有效傳輸?shù)脑?，就認為無線廣播是"通暢的"，并開始進行傳輸。但由于802.11b器件鑒于上述兩種原因不能檢測到802.11g客戶機傳輸，因此它做出的無線廣播通暢的判斷可能是錯誤的，并在802.11g客戶機的傳輸"之上"再進行傳輸。一般說來，兩種傳輸都會丟失，兩個器件都要求重試，這就大大降低了系統(tǒng)吞吐量。802.11g器件不會犯同樣的"錯誤"，因為根據(jù)定義，其與802.11b標準是向后兼容的，因此能夠感知802.11b器件，并避免與其同時進行傳輸。但由于第一個問題，匯聚系統(tǒng)吞吐量還是會受到影響。