無線局域網領域正在轉變

隨著802.11n的到來，無線局域網（WLAN）領域正在發生根本性的轉變，而這場轉變正如無線局域網的誕生一樣引人矚目。802.11n最終標準的極高數據速率為實現全無線企業網絡奠定了堅實的基礎。豐富的多媒體應用將無縫部署于網絡內的各個節點，其卓越性能遠遠超過此前的802.11a/b/g技術。

但問題仍然存在，“如何規劃高性能的802.11n網絡？”雖然802.11n的優勢得到了WLAN設備廠商的持續重視，也在業界引起了大規模的討論，但至今仍沒有人能夠解釋清楚802.11n網絡規劃是如何發揮作用的，或者更重要的是，它會在什么情況下發生故障！“怎樣才能從徹底清除式802.11n部署實施項目中獲益？”“為了將現有網絡遷移至802.11n平臺，如果我只是淘汰并替換接入點（AP），結果會怎樣？”“怎樣才能更好地完成分階段遷移至802.11n的工作？”本文將解釋解決這些問題所必須具備的802.11n的基本知識，并幫助您選擇適合您所在組織的最佳策略。

802.11n會對網絡規劃中的“3C”產生怎樣的影響

網絡規劃應注意三個方面的因素：背景（Context）、覆蓋（Coverage）與容量（Capacity），合稱網絡規劃中的“3C”。802.11n標準的技術進步使這三種因素都受到了影響。就背景而言，網絡規劃者必須考慮新的40MHz信道干擾以及與特定現場復雜情況相關的多輸入多輸出（MIMO）技術對信道規劃和接入點設置的影響。就覆蓋范圍而言，設計者應了解802.11n與傳統系統在覆蓋上的區別，并根據網絡需求對覆蓋要求做出正確定義。最后，802.11n標準的數據傳輸速度和MAC層效率都得到了提高，因此網絡容量也會增加；但是，只有對網絡客戶分布進行正確的規劃才能使增加的容量得到充分利用。

背景

部署無線局域網的背景環境非常重要。鄰近的接入點或利用同一頻帶進行傳播的其他無線發射器都可能會對網絡造成干擾。這種形式的無線擁塞將導致數據包丟失、網絡速度變慢以及網絡容量減少。除了傳統的同頻和近頻干擾，802.11n5GHz頻帶部署還應考慮來自雷達系統的潛在干擾。背景環境還包括與現場結構有關的無線局域網環境，這種環境將對802.11n的MIMO技術性能產生極大的影響。

干擾與信道規劃

與傳統802.11a/b/g使用的20MHz頻帶相比，802.11n的40MHz信道的數據速度提高了兩倍以上，是高性能無線網絡的必備技術。不過，信道規模的增加也意味著潛在干擾的增加以及信息規劃的頻譜范圍縮小。

在美國，如果在2.4GHz頻帶使用40MHz信道，則只有一個非重疊的20MHz信道可用，導致2.4GHz頻道的鄰近信道干擾機率增加。由于僅有三個非重疊信道可用，對2.4GHz信道進行規劃已經非常困難，因此不推薦利用802.11n的2.4GHz部署使用40MHz信道。

幸運的是，5GHz頻帶將802.11n用戶從嚴格的2.4GHz頻帶限制中解放了出來。在美國，如果接入點完全兼容動態頻率選擇（DFS）（下一節將詳細介紹DFS），5GHz頻帶便允許使用11個非重疊40MHz信道。5GHz頻帶的大量非重疊40MHz信道使802.11n部署能夠充分利用其性能優勢，因此我們推薦高性能WLAN網絡使用這種部署策略。見表3列出的802.11n信道重疊。

雷達規避對5GHz頻帶信道規劃的影響（DFS）

如上文所述，為使5GHz頻帶上非重疊40MHz信道數量達到最大化，接入點必須完全兼容DFS。根據FCC（美國聯邦通信委員會）規則和規定第15節的定義（47CFR§15），這就意味著如果設備檢測到附近雷達系統的帶內干擾，則所有在該頻帶內的傳輸活動必須立即停止達三十分鐘，并轉至其他非干擾信道。顯然，這一聯邦規定要求接入點信道進行動態變化，這必然會對5GHz信道規劃產生影響。

雖然將DFS包括在5GHz802.11n部署項目之內可能會產生一些問題，不過DFS頻帶（5.25-5.35GHz以及5.47-5.725GHz）的最佳規劃與非DFS頻帶規劃相比變化不大。部署流程的第一步是進行現場調查，以確定部署環境中是否存在雷達干擾。其次應制定網絡信道計劃，以避免使用已經探測到DFS的信道。最后，由于DFS標準要求運營信道在遭到干擾的情況下進行動態改變，所以應提供探測到雷達干擾的情況后使用的空信道。根據經驗，在非DFS頻帶內最好提供至少一個空閑信道。

MIMO的特定場景相關效應

MIMO本質上具有特定場景相關（site-specific）特點

在傳統系統中，傳輸信號的反射與衍射（稱為多路）造成的干擾被看作干擾系統性能的主要因素之一，為了解決這個問題，人們在系統設計中加入大量衰耗余量（fademargins），以期在多路干擾比較嚴重的區域提高信號質量。與傳統系統相反的是，在MIMO系統中，多路竟然可以作為提高系統性能的基石！利用復信號處理，MIMO系統能夠同時發送多個數據流。這就意味著僅根據接收信號強度（RSSI）已經無法有效地預測系統性能。考慮到MIMO系統與特點場景相關的特點，摩托羅拉強烈建議用戶針對802.11n網絡采用與特定場景相關的規劃與管理工具。

MIMO在密集辦公（denseoffice）與長廊（longhallway）環境下的性能對比

MIMO在什么樣的環境下才能發揮最佳性能？用專業術語來描述，多路豐富環境（multipathrichenvironments）是取得最佳MIMO性能的理想環境。在多路豐富環境下，接收到的信號被平均分配到從發射器到接收器之間的多個不同路徑中。個體路徑的差異數量是多路豐富程度的基本度量標準。為了更好地理解這個概念，摩托羅拉建議考慮兩種常見的部署場景，即一座綜合性辦公大樓和一條又長又直的走廊。

在辦公大樓中，接入點通常集中部署于規劃的覆蓋區域。帶有接入點的房間通常被其他房間所包圍，彼此通過比較短的回廊相連。在一般情況下，這種環境充滿了干擾信號通路的阻礙（一般為墻壁），而且，除了安裝接入點的房間之外，其他區域很少有或基本沒有視距（LOS）接收路徑。這種環境的復雜性產生了許多不同的信號發射路徑，因此MIMO系統的性能將得到較好發揮，堪稱理想的MIMO部署場景。

在長直走廊的場景中，接收信號的主要路徑大多為視距（LOS）路徑，多路主要來自信息沿走廊墻壁的反射。網絡設計者可以預見，在這種環境下，MIMO系統的性能將顯著下降，因為接入點和接收器之間的距離沿走廊不斷延長。這種場景中的多路構成都極為相似，因此不屬于多路豐富環境，其MIMO性能增益（如果仍然存在）也要遜于綜合性辦公場景。此時可利用傳統硬件，在走廊中增加一個接入點，以擴大視距的覆蓋范圍；不過，這樣做會削弱802.11n的性能，因此不推薦使用這種部署場景。

傳統網絡與802.11n網絡的覆蓋變化

表1：802.11n網絡較之802.11a/b/g網絡在覆蓋范圍上的改進

覆蓋

對于傳統的802.11a/b/g系統與新型802.11n部署之間的覆蓋差異，目前仍存在許多認識上的誤區。為了正確評估802.11a/b/g和802.11n硬件在覆蓋上的差異，必須對覆蓋（coverage）這個術語有明確的定義。本文對“覆蓋”的定義是“在特定地點以指定的最小傳統速率所進行的通信（Communicationataspecified minimum transmit data rate at a given location）”。“范圍”（Range）一詞的定義是“在指定地點以支持的最小接入點傳輸速率進行的通信”（Communication at the minimum supported transmit data rate for an AP at a given location）。下文討論了802.11n覆蓋的實質差異，并在表1中作了總結。

從根本上說，802.11n無線通信仍受與802.11a/b/g標準相同的功率輸出方面的政府規定（有效等向輻射功率，即EIRP）限制。這就意味著，如果進行對等比較，802.11n接入點發射的信號并不比傳統硬件發射的信號傳輸得更遠。雖然范圍并未擴展，但802.11n實施仍可利用802.11n接入點增加的天線分極來擴大增益（diversitygains）。這樣，接入點就能接收到微弱的信號并有效擴大“可見”覆蓋范圍，從而減少隱藏節點問題。

802.11n接入點發射信號與傳統接入點發射信號的傳輸范圍相同，因此給定RSSI的數據傳輸速率會成為造成802.11n和傳統網絡覆蓋差異的關鍵因素。傳輸數據速率代表個體數據包的無線傳輸速度。談到802.11n和傳統網絡的覆蓋差異，應該注意的是802.11n在54Mpbs傳輸速率下的覆蓋區域大于802.11a/g在54Mbps傳輸速率下的覆蓋區域。注意到這一差別，再考慮到802.11n的范圍并無實質性改進，可以基本概括出802.11n與802.11a/b/g在覆蓋上的真正區別。特別要注意的是，數據傳輸速率越高，覆蓋改進程度越大；傳輸速率越低，改進程度越小。此外，還應注意到，使用40MHz信道將進一步增加802.11n接入點在高數據速率下的覆蓋區域，但仍不會增加802.11n設備的傳輸范圍。

容量

由于802.11n標準的數據傳輸速率增加，因此802.11n接入點的容量可能大于傳統接入點。但是，這種改進只有在11n客戶連接至11n接入點、且位于802.11n標準的數據傳輸速率覆蓋區域之內時才能夠實現。由于網絡中的傳統客戶有可能使總體系統性能下降，因此客戶分布規劃就成為實現高性能802.11n部署的關鍵因素。

混合網絡

802.11n完全向后兼容802.11a/b/g網絡及設備，這是802.11n最重要的特性之一。利用這個特性，用戶能夠將現有的無線網絡順利遷移至802.11n平臺，但這也意味著當傳統設備在網絡中發射信號時，802.11n網絡必須犧牲部分性能。表2列出了客戶分布及其對網絡性能的影響。

為減少傳統客戶對高性能802.11n網絡的影響，必須注意到802.11n能夠在2.4GHz和5GHz頻帶下工作的特點。由于802.11a網絡使用率不高，因此5GHz頻帶長期以來較為空閑，可以用作新802.11n標準的理想環境。由于5GHz頻帶僅有少量802.11a用戶，在此空間內可以較為輕松地實現“僅限n”的部署環境，且無需擔心網絡性能因傳統客戶的存在而削弱。因此我們推薦在5GHz頻帶部署“僅限802.11n”的高性能無線局域網。

各種客戶分布情況下的802.11n網絡性能

表2：802.11n網絡在各種客戶分布情況下的相對流量性能

11n中使用20或40MHz信道帶寬的非重疊信道數量

表3：802.11n信道重疊