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浅谈当前无线宽带网络新技术Super G
作者:姚宇江 鲍雅丹 于昕
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网络/安全/存储产品展厅
无线上网卡, 光纤设备, 网络布线产品, 计算机干扰器, 网关, ...
摘要:随着IEEE 802.11g无线网络标准的推出,WAPI标准在中国延缓实施,针对目前IEEE 802.11g标准在实际应用中的不足,一种基于IEEE 802.11g增强型的无线网络技术及设备又出现在国人面前。文中讲述了Super G的技术概况、特点及性能,并对该技术的未来作了展望。
关键词:带宽 Super G 突发 动态包 快速帧

1、引言

近年来,随着无线通信技术的迅猛发展,人们对带宽的需求日益增长,即使2004年初正式推出的IEEE 802.11g标准,也与传统有线以太网带宽相距甚远。IEEE 802.11g基于2.4G频段,理论带宽为54Mbit/s,即使在较为理想的实际环境下,带宽也只能达到理论数值的一半,难以满足多媒体实时业务、IP电话(VoIP)和视频点播(VOD)等业务的需求。为了进一步扩展带宽,各厂商都在研发和制定下一代标准和技术。

Atheros公司针对当前的技术标准,推出了Super G技术,改善了IEEE 802.11g的网络性能。Super G能为带宽需求提供惊人的数据吞吐量(理论值为108Mbit/s,实际可达60Mbit/s),同时还增强了覆盖范围。

2、技术特征

Super G是通过增强网络性能特性来提高传输速率的。在保持现有标准的基础上,通过对相应技术进行改进,可以大大提高物理层、数据链路层和网络层的传输速度。Super G具有动态包突发机制、硬件压缩、快速帧及动态Turbo双频捆绑等特性,这些特性都能各自独立运作,为无线传输提供更大的网络吞吐量。

2.1 动态包突发机制

突发机制利用IEEE 802.1le服务质量(QoS)草案,自动调整数据包和传输时间,以适应不同的连接速度和协议,增强同时具有IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g接入设备的整个系统的性能和网络处理能力,提高在相同或混合环境中的数据吞吐量。突发机制如图1所示。IEEE 802.11系列协议规定,在标准传输过程中,相邻数据包之间需要有一定的时间间隔,这种时间间隔称作帧间间隙(DIFS)。突发机制就是为了取消DIFS,以尽量连续地发送数据包,达到提高数据传输的目的。通过一次发送多个数据包等手段,可以减少DIFS,提高发送效率。在发送数据包的短帧隙(SIFS)中,突发机制能自动检测是否有其他节点使用无线局域网(WLAN),这样就充分缩短了发送时间,提高了数据吞吐量。Super G技术在适时加速上支持突发传送机制,并能接收所有突发的传送。如果连接上了一个确认突发机制失败的设备,Super G技术会返回至非突发模式(即基本链路模式)。

Super G技术中的动态包机制基于IEEE 802.11e标准草案,是支持增强分布式协调功能(eDCF)和无线多媒体扩展(WME)QoS的一种加速手段。这项性能可使更多的网络用户享受到网络吞吐量的最大化。例如,动态机制在多节点的网络系统中显得尤为重要。如果在一个接入点(AP)附近或远程有至少两个节点,那么远程节点会以低速传输数据包,这样就比附近的节点消耗更多的传输时间,而速度本应更快的附近节点却因缺乏空间传输时间而失去与AP连接的机会。动态机制是在Super G突发帧技术中的每帧发射时间上作了限制。由于发射每帧的时间缩短了,附近节点可以比远程节点突发更多的帧,在消耗更少传输时间的基础上,传输了更多的帧数据。整个网络中数据包传输不是固定的,速度快的设备比速度慢的设备在网络中获得更多的突发帧。动态突发包机制结合了动态机制和突发机制,两种机制相互作用、相互协作,以实现其特有的功能。Super G动态突发机制最大的优点是增强了整个系统性能和网络处理能力。

2.2 硬件压缩

硬件压缩原理是在所有采用Super G技术的硬件中嵌入压缩机制,在不影响任何数据传输和帧的情况下进行硬件压缩和解压,从而大大提高数据传输的吞吐量。

如同流行的压缩软件WinZip一样,Super G采用硬件压缩执行标准的Lempel Ziv标准算法。在数据发送前,进行硬件压缩;在数据到达无线接收端后,进行解压还原。压缩后数据变小,减少了数据的传输时间,以便释放更多的传输时间,满足更多无线设备的传输要求。

2.3 快速帧

快速帧将一个以上的数据包放置于一个无线LAN的数据帧。快速帧功能是通过将多个原始帧组装成大帧,增加发送帧的长度,减少帧间间隔时间损失,达到提高连续发送效率的目的。快速帧机制如图2所示。经典的数据帧通过无线网络桥接到以太网,通常最大只能限制在1500byte内。而改良后的快速帧经过变化控制算法,根据网络情况确定实际的数据包结构,产生的效果可叠加在突发机制上。一旦通过特殊的AP-节点链路完成协商,双方可以相互发送不大于3000byte的快速帧包。大多数突发设备并不提供快速帧服务,因而Super G在这方面就更显优势了。

快速帧技术同样是由IEEE 802.11e草案支持的。与突发机制一样,也许不是所有其他硬件都支持快速帧,但它是基于IEEE 802.11e草案的一种具体化技术。快速帧仅对基本链路的现存周期参数起作用,并不涉及帧间距、帧周期或连接窗口参数,这项技术比单独的突发机制来说,最突出的优势就是能对更多网络进行更好的定标。

2.4 动态Turbo双频捆绑

动态Turbo双频捆绑模式是使用两个无线频道,绑定后的双频看上去像在一个单独的信道里接收和发送,不仅可以获得双倍的数据速率,同时也增加了网络的有效覆盖范围。正如1O/100/1000M以太网主干通过绑定多条物理链路来增加带宽一样,利用多无线频道达到双倍的数据传输速率是双频捆绑的显著优点,同时可增大网络覆盖范围。通常,用户距离无线路由器越远,数据速率就越低,直到特定距离内的用户不再拥有足够的带宽。例如,只有距离比18Mbit/s的连接点近很多的地方才能达到36Mbit/s的连接速度。而采用绑定技术后,在任何特定距离内的数据传输速率都是加倍的。例如,原本只有18Mbit/s连接的地方,现在可以提供36Mbit/s的传送带宽;6Mbit/s连接的地方,可以连接12Mbit/s。Super G能同时提供多个无线信道供用户选择,这样不仅可以使单信道传输加倍,而且增加了网络的有效覆盖范围。

Super G可以根据网络需要和不同的环境条件,预先设定动态Turbo。当连接用户需要持续的、大吞吐量的带宽时,AP会转换到动态高性能模式。系统会周期性地自动返回到普通模式,以使另外的用户接入网络。如果有其他用户连接到AP,它不会进入高性能模式,AP会自动重新设置多信道和单信道模式,为在线用户排除一切干扰。

在标准使用条件下,动态Turbo对外来无线网络或设备没有太大影响。此外,如果网络检测到有邻近通道试图接入正在运行中的动态Turbo模式时,AP会自动转换到单信道模式,同时保持Super G的其他特性不变,以使邻近的网络运行不受影响。

动态Turbo只在授权运行时可以有更大带宽的设备。在2.4GHz频段,2437MHz载波中心频率处有1个Turbo信道。对于5GHz频段,在频带低端带,有3个Turbo信道;在频带高端带,还有2个Turbo信道的载波中心频率(5756MHz和5805MHz)。

3、结束语

随着WLAN带宽应用的飞速发展,现存标准一经推出,就已明显不能满足实际需求,Super G能在IEEE 802.11b/g/a(Super AG)设备上提供超过60Mbit/s的TCP/IP吞吐量,在较为复杂的接入情况下,为同一AP提供最佳带宽解决方案,并向下兼容IEEE 802.11b/g/a(Super AG)设备,同时也更大更广地优化网络结构。

此外,Super G增强型技术在符合目前IEEE和Wi-Fi联合协议外,也为未来的IEEE 802.11n标准作了扩展准备。

Super G在双频工作中,表面上看是占用了两条通信信道作为一个双频Turbo信道,但实际上是以挪用另外一条空闲信道作为己用,而且基于Super G技术的AP也只提供了一个单元的Turbo信道(Super AG因在5G载波上,可以提供5个单元的Turbo信道)。但它目前的局限是,如果在IEEE 802.11b/g中11条信道都有设备占用,或者各接入设备都处于繁忙段,Super G的4大特性将不能完全发挥。在这些条件的限制下,其高带宽就成了突发的、暂时性的。

Super G只是在目前标准下的一种增强技术,仅仅是基于IEEE 802.11g标准的技术补充和提高,其高带宽是在特定条件下才能达到的,真正达到要完全解决带宽的需求,我们只能期待下一代的无线网络标准IEEE 802.11n了。
(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (8/3/2005)
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