分类： 系统运维
2008-03-21 17:41:22
我爱MIMO——MIMO可大大提高WLAN的性能
当前的WLAN技术正在面临着一些限制，如有限的带宽与发射功率、干扰、信号衰减以及多径效应（造成干扰的回波与反射）。幸运的是，现在出现了一种新的无线电设计和实现技术，这项技术将成为解决问题的有效手段。这项技术叫做MIMO：即多输入、多输出。MIMO可以改进WLAN的吞吐量、传输距离和可靠性，它是目前无线领 域中一项最重要的技术。
下一代IEEE 802.11物理层标准802.11n的单信道传输速率将达到100Mbps，也是建立在MIMO技术基础之上。我们甚至预测MIMO未来将应用于蜂窝和无线系统。不过目前，还是让我们看一看MIMO将如何在WLAN世界一显身手的吧。
三维空间
802.11a/b/g技术使用一个发射天线和两个接收天线，而MIMO在两端使用多个发射天线、多个接收天线以及很多的信号处理功能来建立复杂的3维射频传输。
MIMO增加了第三个“空间”维数，事实上是依靠以前被认为不利因素的多径效应来正常运行。如果这听起来与我们的直觉相悖，不妨将MIMO想像为3维计算机图像：一种比2维图像内容更丰富、传递更多信息内容的通信形式。这就是它的核心概念。请注意，单输入、多输出与多输入、单输出方法也是可以的，但是必须在通信的两端都实现真正的MIMO，才能取得最佳的效果。
比信道绑定技术更好
由于MIMO是改进WLAN性能最有效的方法，因此它对于WLAN的未来非常重要。改善WLAN性能的另一种选择是利用更多的带宽，如已经实现的802.11a和802.11g技术中使用的专有信道绑定技术。但是，信道绑定技术在频谱效率上不如MIMO，而且并不是一种好的长期选择，因为数据负载和信道占用比率肯定会随着时间的增加而增长。
我们还可以采用更复杂的调制方案，尝试将更多的比特压缩在可供使用的频率和时间中。但是我们可能最后得到的是更复杂的调制信号，其复杂性使得无线电在传播过程中正常发生的损耗导致接收到的信号无法使用。
MIMO与UWB的比较
MIMO实现起来非常复杂，而大多数WLAN芯片厂商则刚刚开始学习这项技术。在802.11n上达成一致所需要的时间（最早也许在2005年年底）为厂商提供了完成MIMO产品的时间，不过我们仍将在标准得到批准前看到大量的准n产品。
那么，目前什么应用适合准n产品呢？人们对许多可能的应用已经表现出越来越大的兴趣，特别是家庭中的多媒体相关应用。
住宅已经导致了WLAN革命，其原因正是拥有多台计算机家庭的增加而突显了大多数家庭布线时的困难。住宅WLAN没有公司需要的漫游、管理、负载均衡、吞吐量或可靠的安全性要求，但是至少在性能方面，住宅WLAN正在发生迅速的变化。家庭剧院正在普及，而有线电缆、宽带或卫星连接还没有真正意义上的普及。此外，将媒体数据传送到特定位置的愿望正在变为一种需求，从而使无线技术又一次成为显然的选择。基于MIMO的WLAN提供了实现的可能性。
不过，目前有一种反对将WLAN用于这种应用的观点，这种反对观点来自正在开发的802.15.3a标准的超带宽（UWB）社区。具有480Mbps吞吐量的UWB常常被形容为“无线USB”。
但是，UWB存在的功率限制使它更适于构建室域（room-area）网络，而不是构建楼宇范围的LAN。UWB在部件互联、玩具与游戏以及其他许多消费级应用中大获成功，而且它可以用于企业环境中的无线USB。但是，UWB在任何环境下都不可能取代WLAN。简而言之，基于MIMO的WLAN覆盖范围仍然可以达到LAN的要求，而基于UWB的解决方案则不是。
全无线，满足未来的需要
展望未来，全无线公司的设想（即我们十年前认为不可能实现的设想）现在非常可能成为现实。让我们考虑以下两个问题：
● 早期的WLAN提供大大低于1Mbps的吞吐量，而目前的54Mbps和802.11n高于100Mbps的吞吐量，使大量的带宽可供用户支配。
● 在美国，有24条运行在5GHz上的非重叠WLAN信道以及3条2.4GHz信道。这27条信道，假如每条信道都具有基于MIMO的108Mbps的吞吐量，可提供近3Gbps的可用带宽。
尽管这使无线计算机和PDA可以线速运行，但是随着受时间约束的通信—特别是语音—进入WLAN基础设施，这些额外的线路带宽迟早会派上用场。
别害怕，MIMO就要来了
但是，现在有许多人认为目前不应当将重点放在不断增加的WLAN吞吐量上。他们认为，在无线系统中，距离与吞吐量存在一种反比例关系：距离越远，速度就越低，直至由于衰减而完全失去连接。
提高吞吐量和距离的MIMO在未来的设想中发挥着关键作用。因此，在802.11n到来之前，人们对MIMO的兴趣正在迅速升温，围绕MIMO的活动也十分活跃。如果MIMO具有向前与向后兼容性以及合适的应用，用户不会在802.11n正式发布前担心使用这项技术。基于MIMO的WLAN的吞吐量将在802.11n颁布之前超过200Mbps。
| 技术 | 吞吐量（Mbps） | 优点 | 缺点 |
| 802.11b | 11 | 十分普及，成本低 | 吞吐量比较低 |
| 802.11g | 54 | 吞吐量高于802.11b | 与802.11b挤在非常有限的频谱中 |
| 802.11a | 54 | 更高的吞吐量、很多可用的信道 | 5GHz，传输距离可能不如2.4GHz（11b和g） |
| 信道绑定 | 108 | 产品价格低，吞吐量高 | 非标准，缺少频谱效率，可能造成干扰 |
| 超宽带802.15.3a | 480 | 超高吞吐量 | 距离非常有限，不能构建LAN |
| 802.11n | >100 | 高吞吐量，增加了传输距离和频带效率 | 不具有广泛的可用性，目前没有标准 |
我爱MIMO——MIMO可大大提高WLAN的性能
当前的WLAN技术正在面临着一些限制，如有限的带宽与发射功率、干扰、信号衰减以及多径效应（造成干扰的回波与反射）。幸运的是，现在出现了一种新的无线电设计和实现技术，这项技术将成为解决问题的有效手段。这项技术叫做MIMO：即多输入、多输出。MIMO可以改进WLAN的吞吐量、传输距离和可靠性，它是目前无线领 域中一项最重要的技术。
下一代IEEE 802.11物理层标准802.11n的单信道传输速率将达到100Mbps，也是建立在MIMO技术基础之上。我们甚至预测MIMO未来将应用于蜂窝和无线系统。不过目前，还是让我们看一看MIMO将如何在WLAN世界一显身手的吧。
三维空间
802.11a/b/g技术使用一个发射天线和两个接收天线，而MIMO在两端使用多个发射天线、多个接收天线以及很多的信号处理功能来建立复杂的3维射频传输。
MIMO增加了第三个“空间”维数，事实上是依靠以前被认为不利因素的多径效应来正常运行。如果这听起来与我们的直觉相悖，不妨将MIMO想像为3维计算机图像：一种比2维图像内容更丰富、传递更多信息内容的通信形式。这就是它的核心概念。请注意，单输入、多输出与多输入、单输出方法也是可以的，但是必须在通信的两端都实现真正的MIMO，才能取得最佳的效果。
比信道绑定技术更好
由于MIMO是改进WLAN性能最有效的方法，因此它对于WLAN的未来非常重要。改善WLAN性能的另一种选择是利用更多的带宽，如已经实现的802.11a和802.11g技术中使用的专有信道绑定技术。但是，信道绑定技术在频谱效率上不如MIMO，而且并不是一种好的长期选择，因为数据负载和信道占用比率肯定会随着时间的增加而增长。
我们还可以采用更复杂的调制方案，尝试将更多的比特压缩在可供使用的频率和时间中。但是我们可能最后得到的是更复杂的调制信号，其复杂性使得无线电在传播过程中正常发生的损耗导致接收到的信号无法使用。
MIMO与UWB的比较
MIMO实现起来非常复杂，而大多数WLAN芯片厂商则刚刚开始学习这项技术。在802.11n上达成一致所需要的时间（最早也许在2005年年底）为厂商提供了完成MIMO产品的时间，不过我们仍将在标准得到批准前看到大量的准n产品。
那么，目前什么应用适合准n产品呢？人们对许多可能的应用已经表现出越来越大的兴趣，特别是家庭中的多媒体相关应用。
住宅已经导致了WLAN革命，其原因正是拥有多台计算机家庭的增加而突显了大多数家庭布线时的困难。住宅WLAN没有公司需要的漫游、管理、负载均衡、吞吐量或可靠的安全性要求，但是至少在性能方面，住宅WLAN正在发生迅速的变化。家庭剧院正在普及，而有线电缆、宽带或卫星连接还没有真正意义上的普及。此外，将媒体数据传送到特定位置的愿望正在变为一种需求，从而使无线技术又一次成为显然的选择。基于MIMO的WLAN提供了实现的可能性。
不过，目前有一种反对将WLAN用于这种应用的观点，这种反对观点来自正在开发的802.15.3a标准的超带宽（UWB）社区。具有480Mbps吞吐量的UWB常常被形容为“无线USB”。
但是，UWB存在的功率限制使它更适于构建室域（room-area）网络，而不是构建楼宇范围的LAN。UWB在部件互联、玩具与游戏以及其他许多消费级应用中大获成功，而且它可以用于企业环境中的无线USB。但是，UWB在任何环境下都不可能取代WLAN。简而言之，基于MIMO的WLAN覆盖范围仍然可以达到LAN的要求，而基于UWB的解决方案则不是。
全无线，满足未来的需要
展望未来，全无线公司的设想（即我们十年前认为不可能实现的设想）现在非常可能成为现实。让我们考虑以下两个问题：
● 早期的WLAN提供大大低于1Mbps的吞吐量，而目前的54Mbps和802.11n高于100Mbps的吞吐量，使大量的带宽可供用户支配。
● 在美国，有24条运行在5GHz上的非重叠WLAN信道以及3条2.4GHz信道。这27条信道，假如每条信道都具有基于MIMO的108Mbps的吞吐量，可提供近3Gbps的可用带宽。
尽管这使无线计算机和PDA可以线速运行，但是随着受时间约束的通信—特别是语音—进入WLAN基础设施，这些额外的线路带宽迟早会派上用场。
别害怕，MIMO就要来了
但是，现在有许多人认为目前不应当将重点放在不断增加的WLAN吞吐量上。他们认为，在无线系统中，距离与吞吐量存在一种反比例关系：距离越远，速度就越低，直至由于衰减而完全失去连接。
提高吞吐量和距离的MIMO在未来的设想中发挥着关键作用。因此，在802.11n到来之前，人们对MIMO的兴趣正在迅速升温，围绕MIMO的活动也十分活跃。如果MIMO具有向前与向后兼容性以及合适的应用，用户不会在802.11n正式发布前担心使用这项技术。基于MIMO的WLAN的吞吐量将在802.11n颁布之前超过200Mbps。
| 技术 | 吞吐量（Mbps） | 优点 | 缺点 |
| 802.11b | 11 | 十分普及，成本低 | 吞吐量比较低 |
| 802.11g | 54 | 吞吐量高于802.11b | 与802.11b挤在非常有限的频谱中 |
| 802.11a | 54 | 更高的吞吐量、很多可用的信道 | 5GHz，传输距离可能不如2.4GHz（11b和g） |
| 信道绑定 | 108 | 产品价格低，吞吐量高 | 非标准，缺少频谱效率，可能造成干扰 |
| 超宽带802.15.3a | 480 | 超高吞吐量 | 距离非常有限，不能构建LAN |
| 802.11n | >100 | 高吞吐量，增加了传输距离和频带效率 | 不具有广泛的可用性，目前没有标准 |
