802.11n 协议浅析

物理层的改进：

1、MIMO，传说中的空分复用，频点相同。AP和client成对出现。

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利用多天线传输,将串行映射为并行
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各天线独立处理,自主运行
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各天线用各自的调制方式发送电波
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各天线用各自的解调方式接收电波

 

MIMO变态版：

1）、diversity（分集）

天线数量多于空间流数量，使用两根天线的输出组合来接收一个空间流，获得更远的传输距离。

2）、Beam-forming（聚束）

通过调整发送信号的相位来实现，提高了接收端的灵敏度。

 

2、OFDM（正交频分复用）

传说中的在频域串转并的方法，不同的频点，一个频点叫一个信道。

 

3、带宽

Channelbonding(40MHz)

4、基频

中国规定2.4GHz 频段范围是2.4~2.4835GHz, 1-13信道(1信道为2.412GHz，每两个相邻信道间隔为5MHz);5GHz频段范围是5.725~5.825GHz, 149/153/157/161/165信道(149信道为5.745GHz)

5、速率和吞吐量

DateRate

DataRate指物理层传输速率，是传输信号的速度，不管这是数据帧还是其他的控制帧。11N提供最高达600M的物理层传输速率
吞吐量
吞吐量指的是真正的数据载荷部分传输的速率。一般测试结果大致为总传输速率的一半左右它是不计算诸如：TCP负载，MAC头负载，和PHY负载，以及控制帧管理帧，和空闲时间，冲突造成的负载等

速率的计算方法：

举例如MCS5,20MHz,精简帧间间隔,1空间流时:DataRate=52*(2/3)*6bit*1*(10/9)/4us=57.8Mbit/s

MAC层改进：

1、TXOP(对称的传输机会)

当站点需要传输MSDU时，并不会在获得接入机会的同时接入信道，而是等待一段时间后再进行发送。一个节点从其获取接入信道的机会到其开始传输的时间叫做一个TXOP。通过轮询或者竞争的机制可以调整不同站点TXOP的大小，使得信道可以得到更好的应用。

2、BlockACK(块确认)

1）通过ADDBA Request/Response报文协商建立Block ACK协定。

2）协商完成后，发送方可以发送有限多个QoS数据报文，接收方会保留这些数据报文的接收状态，待收到发送方的BlockAckReq报文后，接收方则回应以BlockAck报文来对之前接收到的多个数据报文做一次性回复。

3）通过DELBA Request报文来撤消一个已经建立的Block Ack协定。

3、帧格式改变

传统的802.11帧格式：

802.11n帧格式：

4、Frame Aggregation

 

802.11n 引入聚合帧的概念，当然不是所有的帧都能聚合，广播帧和多播帧不会被聚合，只有单播帧且接收地址相同和优先级相同的帧才会被聚合。聚合之后的帧减少了帧非数据负载，使MAC层传输数据的有效率有了一定的提高。

传统的帧结构：

PPDU的形成：

说明：

1）、上图的MAC头是传统的802.11的协议头

2）、在单播帧的情况下，当MSDU或MPDU的长度超过门限值时(2346字节)，被要求分段，并且每个分段要求单独进行ACK响应。

802.11n聚合帧结构：

1）、由A-MSDU来组成MPDU

 

2）、多个MPDU组成A-MPDU，加上PLCP Preamble 和 PLCP Header 之后行成PPDU（物理层）

3）、由此我们也能看出A-MSDU的区别

A-MSDU只有一个802.11n的头，而组成A-MPDU每个MPDU都有一个802.11n的头

附录：

MIMO:Multiple-Input Multiple-Out-put(多入多出)
OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing(正交频分复用)
STBC: Space-time Block Code(空时分组码)
A-MPDU: Aggregate MAC Protocol data unit(聚合MAC协议数据单元)
A-MSDU: Aggregate MAC Service data unit (聚合MAC服务数据单元)
HT：High Throughput(高吞吐量)
PLCP:Physical Layer Convergence Procedure(物理层会聚协议)
PSDU:PLCP Service Data Unit(PLCP子层业务数据单元)
PPDU:PLCP Protocol Data Unit(PLCP子层协议数据单元)