OFDM:802.11g室内组网凸现优势

兴宁528 · 发表于 2012/3/2 17:35

经过两年多的开发，IEEE 802.11g标准终于拨云见日，并有相关产品面市。IEEE 802.11g的最大优势是覆盖地域和吞吐率，它采用工作于2.4GHz频段的OFDM（正交频分多路复用）技术，与如今广为配置的802.11b设备保持了后向兼容性。OFDM最初是作为IEEE 802.11a标准的一部分应用于WLAN；802.11g工作于2.4GHz频段，对室内WLAN环境来说，低频率具备更好的传播特性，因而地域覆盖要比802.11a设备广。 尽管业界对IEEE 802.11g协议技术仍存在纷争，但相对于目前其它WLAN技术而言，其高数据率和远距离传输能力是毋庸置疑的。工作于2.4GHz频段的OFDM波形技术具备的有效组合能力和极强的穿透能力，令其他WLAN技术望尘莫及。可以预见，802.11g设备在室内组网方面将独占鳌头，因为它能以单一AP实现整个室内环境下的高吞吐率覆盖。 在企业和公众接入网应用领域，802.11g与802.11a各有千秋。802.11a工作于5GHz频段，具备更多信道，因而能提供可伸缩性访问。在企业和公众接入网应用方面，可通过安装更多AP，来补偿地域覆盖方面的不足。但在室内组网方面不符合成本效益；而且很多情形下企业网对传输距离要求很高，这种情况下802.11g基础架构必然成为首选。理想的方案是低成本的双模式（同时支持802.11a和802.11g协议）客户端，这样企业用户就能在802.11a与802.11g AP间实现无缝漫游。 尽管在实际应用方面仍存在诸多争议，但IEEE 802.11g在现行WLAN技术中的优势还是相当明显的。OFDM技术具备的高数据率和极强的多路径冗余能力，使得遵循802.11g协议技术的无线设备能够实现高数据率传输和远距离地域覆盖。 OFDM缓解信号衰耗 在当今WLAN应用中，OFDM被认为是最佳波形技术。众所周知，对WLAN设备设计者来说，要解决的最大难题是多路径传输中的信号衰耗问题。在室内环境，信号可从多个方向抵达天线。由于每条传输路径的距离不一样——最大可达数百英尺（近百米），因而不同信号从发送器到接收器会有特定的时间延迟和相移，这会造成信号严重失真。信号带宽中一些频率干涉使信号增强；而有些频率产生相消干涉，使得特定频率的信号减弱，甚至有可能消失。 在室内环境下，载波经由不同延迟路径到达接收天线会导致信号“溢出”。多路径引发的信号间冲突（ISI）会引发严重的信号失真；更有甚者，在单一信号周期内失真情况会不一样。IEEE 802.11b协议技术采用波形称为补充代码键控（CCK），调制实质是单载波正交相移键控（QPSK），因而也存在多路径延迟问题。802.11b 采用信道均衡技术解决多路径引发的ISI问题，但要增加信号中继，而且其中复杂的均衡器设计会影响到系统性能。 相对于单载波系统，OFDM系统不采用补偿办法来消除多路径引发的ISI问题。OFDM脉冲具备保护间隔，可将其视为包含冗余信息的信号前缀，在接收器一方可丢弃而不影响正常的信号解码。设置此保护间隔为OFDM系统的最重要特性。保护间隔比一般延迟路径的时间都要长，802.11 a/g为800纳秒，接收器很容易在信号内容中识别并将其舍弃。而且，OFDM原来应用于802.11a系统中，“移植”到2.4GHz频段将有利于保持与传统802.11b设备间的兼容性。 802.11 WLAN系统采用的主要信道共享机制为CSMA/CA（载波监听多路接入/冲突检测），即“会话前监听”机制。其中每个节点负责监听传输，它处于基本服务集（BSS）中，服务集包含一个接入点（AP）和所有相关客户端。这就引发一个问题，802.11b无线信号将无法监听到采用OFDM的802.11g信号。 802.11g采用所有802.11信号都能识别的传统RTS/CTS（请求发送/允许发送）应答方式解决了这一问题。在802.11网中，所有节点应在AP接收范围内，但有可能无法相互识别，这时采用RTS-CTS机制能明显减少冲突。802.11g正是采用这类机制实现与802.11b间的互操作。运用RTS/CTS机制，802.11g AP能对传统无线设备进行监控，如果没有发现传统802.11b设备，则舍弃RTS/CTS信号，吞吐率随之提高。 远距离地域覆盖 如上所述，OFDM波形技术特别适合于室内WLAN应用。从物理学角度来说，传输距离跟波长是成正比的，因而采用工作于2.4GHz频段（波长较长）的OFDM技术，传输距离比工作于5GHz（波长较短）频段的类似系统要远。当然这是在自由空间的情形，在应用于室内如家庭或办公室时，情况会略有不同，但低频率仍有传输距离优势。 从无线频率传输角度看，可将任何物体量化为具备特定波长。但在多数室内WLAN应用系统中，大部分无线信号得穿透墙壁，并绕过家具或其它障碍物。 业界纷纷响应 正是由于其各种优越的性能，使得各大厂商争相推出自己的产品，在标准被正式批准之前，依照各种版本草案开发的产品已经上市六个多月，足见802.11g强大的市场召唤力和用户对产品需求的迫切性。随着标准的正式批准，各家厂商即将掀起802.11g产品生产的高潮。 据IEEE表示，旨在检测无线LAN产品兼容性的业界团体——Wi-Fi联盟执行理事Frank Hanzlik表示，欢迎IEEE802.11g规格正式获得批准。“由于该规格已获批准，因此联盟不久即将发表支持该规格的首款Wi-Fi Certified 802.11g产品