关于802.11n规划所遭遇的种种障碍进行分析与讨论

无线局域网领域正在转变

随着802.11n的到来，无线局域网（WLAN）领域正在发生根本性的转变，而这场转变正如无线局域网的诞生一样引人瞩目。802.11n最终标准的极高数据速率为实现全无线企业网络奠定了坚实的基础。丰富的多媒体应用将无缝部署于网络内的各个节点，其卓越性能远远超过此前的802.11a/b/g技术。

但问题仍然存在，“如何规划高性能的802.11n网络？”虽然802.11n的优势得到了WLAN设备厂商的持续重视，也在业界引起了大规模的讨论，但至今仍没有人能够解释清楚802.11n网络规划是如何发挥作用的，或者更重要的是，它会在什么情况下发生故障！“怎样才能从彻底清除式802.11n部署实施项目中获益？”“为了将现有网络迁移至802.11n平台，如果我只是淘汰并替换接入点（AP），结果会怎样？”“怎样才能更好地完成分阶段迁移至802.11n的工作？”本文将解释解决这些问题所必须具备的802.11n的基本知识，并帮助您选择适合您所在组织的最佳策略。

802.11n会对网络规划中的“3C”产生怎样的影响

网络规划应注意三个方面的因素：背景（Context）、覆盖（Coverage）与容量（Capacity），合称网络规划中的“3C”。802.11n标准的技术进步使这三种因素都受到了影响。就背景而言，网络规划者必须考虑新的40MHz信道干扰以及与特定现场复杂情况相关的多输入多输出（MIMO）技术对信道规划和接入点设置的影响。就覆盖范围而言，设计者应了解802.11n与传统系统在覆盖上的区别，并根据网络需求对覆盖要求做出正确定义。最后，802.11n标准的数据传输速度和MAC层效率都得到了提高，因此网络容量也会增加；但是，只有对网络客户分布进行正确的规划才能使增加的容量得到充分利用。

背景

部署无线局域网的背景环境非常重要。邻近的接入点或利用同一频带进行传播的其他无线发射器都可能会对网络造成干扰。这种形式的无线拥塞将导致数据包丢失、网络速度变慢以及网络容量减少。除了传统的同频和近频干扰，802.11n5GHz频带部署还应考虑来自雷达系统的潜在干扰。背景环境还包括与现场结构有关的无线局域网环境，这种环境将对802.11n的MIMO技术性能产生极大的影响。

干扰与信道规划

与传统802.11a/b/g使用的20MHz频带相比，802.11n的40MHz信道的数据速度提高了两倍以上，是高性能无线网络的必备技术。不过，信道规模的增加也意味着潜在干扰的增加以及信息规划的频谱范围缩小。

在美国，如果在2.4GHz频带使用40MHz信道，则只有一个非重叠的20MHz信道可用，导致2.4GHz频道的邻近信道干扰机率增加。由于仅有三个非重叠信道可用，对2.4GHz信道进行规划已经非常困难，因此不推荐利用802.11n的2.4GHz部署使用40MHz信道。

幸运的是，5GHz频带将802.11n用户从严格的2.4GHz频带限制中解放了出来。在美国，如果接入点完全兼容动态频率选择（DFS）（下一节将详细介绍DFS），5GHz频带便允许使用11个非重叠40MHz信道。5GHz频带的大量非重叠40MHz信道使802.11n部署能够充分利用其性能优势，因此我们推荐高性能WLAN网络使用这种部署策略。见表3列出的802.11n信道重叠。

雷达规避对5GHz频带信道规划的影响（DFS）

如上文所述，为使5GHz频带上非重叠40MHz信道数量达到最大化，接入点必须完全兼容DFS。根据FCC（美国联邦通信委员会）规则和规定第15节的定义（47CFR§15），这就意味着如果设备检测到附近雷达系统的带内干扰，则所有在该频带内的传输活动必须立即停止达三十分钟，并转至其他非干扰信道。显然，这一联邦规定要求接入点信道进行动态变化，这必然会对5GHz信道规划产生影响。

虽然将DFS包括在5GHz802.11n部署项目之内可能会产生一些问题，不过DFS频带（5.25-5.35GHz以及5.47-5.725GHz）的最佳规划与非DFS频带规划相比变化不大。部署流程的第一步是进行现场调查，以确定部署环境中是否存在雷达干扰。其次应制定网络信道计划，以避免使用已经探测到DFS的信道。最后，由于DFS标准要求运营信道在遭到干扰的情况下进行动态改变，所以应提供探测到雷达干扰的情况后使用的空信道。根据经验，在非DFS频带内最好提供至少一个空闲信道。

MIMO的特定场景相关效应

MIMO本质上具有特定场景相关（site-specific）特点

在传统系统中，传输信号的反射与衍射（称为多路）造成的干扰被看作干扰系统性能的主要因素之一，为了解决这个问题，人们在系统设计中加入大量衰耗余量（fademargins），以期在多路干扰比较严重的区域提高信号质量。与传统系统相反的是，在MIMO系统中，多路竟然可以作为提高系统性能的基石！利用复信号处理，MIMO系统能够同时发送多个数据流。这就意味着仅根据接收信号强度（RSSI）已经无法有效地预测系统性能。考虑到MIMO系统与特点场景相关的特点，摩托罗拉强烈建议用户针对802.11n网络采用与特定场景相关的规划与管理工具。

MIMO在密集办公（denseoffice）与长廊（longhallway）环境下的性能对比

MIMO在什么样的环境下才能发挥最佳性能？用专业术语来描述，多路丰富环境（multipathrichenvironments）是取得最佳MIMO性能的理想环境。在多路丰富环境下，接收到的信号被平均分配到从发射器到接收器之间的多个不同路径中。个体路径的差异数量是多路丰富程度的基本度量标准。为了更好地理解这个概念，摩托罗拉建议考虑两种常见的部署场景，即一座综合性办公大楼和一条又长又直的走廊。

在办公大楼中，接入点通常集中部署于规划的覆盖区域。带有接入点的房间通常被其他房间所包围，彼此通过比较短的回廊相连。在一般情况下，这种环境充满了干扰信号通路的阻碍（一般为墙壁），而且，除了安装接入点的房间之外，其他区域很少有或基本没有视距（LOS）接收路径。这种环境的复杂性产生了许多不同的信号发射路径，因此MIMO系统的性能将得到较好发挥，堪称理想的MIMO部署场景。

在长直走廊的场景中，接收信号的主要路径大多为视距（LOS）路径，多路主要来自信息沿走廊墙壁的反射。网络设计者可以预见，在这种环境下，MIMO系统的性能将显著下降，因为接入点和接收器之间的距离沿走廊不断延长。这种场景中的多路构成都极为相似，因此不属于多路丰富环境，其MIMO性能增益（如果仍然存在）也要逊于综合性办公场景。此时可利用传统硬件，在走廊中增加一个接入点，以扩大视距的覆盖范围；不过，这样做会削弱802.11n的性能，因此不推荐使用这种部署场景。

传统网络与802.11n网络的覆盖变化

表1：802.11n网络较之802.11a/b/g网络在覆盖范围上的改进

覆盖

对于传统的802.11a/b/g系统与新型802.11n部署之间的覆盖差异，目前仍存在许多认识上的误区。为了正确评估802.11a/b/g和802.11n硬件在覆盖上的差异，必须对覆盖（coverage）这个术语有明确的定义。本文对“覆盖”的定义是“在特定地点以指定的最小传统速率所进行的通信（Communicationataspecified minimum transmit data rate at a given location）”。“范围”（Range）一词的定义是“在指定地点以支持的最小接入点传输速率进行的通信”（Communication at the minimum supported transmit data rate for an AP at a given location）。下文讨论了802.11n覆盖的实质差异，并在表1中作了总结。

从根本上说，802.11n无线通信仍受与802.11a/b/g标准相同的功率输出方面的政府规定（有效等向辐射功率，即EIRP）限制。这就意味着，如果进行对等比较，802.11n接入点发射的信号并不比传统硬件发射的信号传输得更远。虽然范围并未扩展，但802.11n实施仍可利用802.11n接入点增加的天线分极来扩大增益（diversitygains）。这样，接入点就能接收到微弱的信号并有效扩大“可见”覆盖范围，从而减少隐藏节点问题。

802.11n接入点发射信号与传统接入点发射信号的传输范围相同，因此给定RSSI的数据传输速率会成为造成802.11n和传统网络覆盖差异的关键因素。传输数据速率代表个体数据包的无线传输速度。谈到802.11n和传统网络的覆盖差异，应该注意的是802.11n在54Mpbs传输速率下的覆盖区域大于802.11a/g在54Mbps传输速率下的覆盖区域。注意到这一差别，再考虑到802.11n的范围并无实质性改进，可以基本概括出802.11n与802.11a/b/g在覆盖上的真正区别。特别要注意的是，数据传输速率越高，覆盖改进程度越大；传输速率越低，改进程度越小。此外，还应注意到，使用40MHz信道将进一步增加802.11n接入点在高数据速率下的覆盖区域，但仍不会增加802.11n设备的传输范围。

容量

由于802.11n标准的数据传输速率增加，因此802.11n接入点的容量可能大于传统接入点。但是，这种改进只有在11n客户连接至11n接入点、且位于802.11n标准的数据传输速率覆盖区域之内时才能够实现。由于网络中的传统客户有可能使总体系统性能下降，因此客户分布规划就成为实现高性能802.11n部署的关键因素。

混合网络

802.11n完全向后兼容802.11a/b/g网络及设备，这是802.11n最重要的特性之一。利用这个特性，用户能够将现有的无线网络顺利迁移至802.11n平台，但这也意味着当传统设备在网络中发射信号时，802.11n网络必须牺牲部分性能。表2列出了客户分布及其对网络性能的影响。

为减少传统客户对高性能802.11n网络的影响，必须注意到802.11n能够在2.4GHz和5GHz频带下工作的特点。由于802.11a网络使用率不高，因此5GHz频带长期以来较为空闲，可以用作新802.11n标准的理想环境。由于5GHz频带仅有少量802.11a用户，在此空间内可以较为轻松地实现“仅限n”的部署环境，且无需担心网络性能因传统客户的存在而削弱。因此我们推荐在5GHz频带部署“仅限802.11n”的高性能无线局域网。

各种客户分布情况下的802.11n网络性能

表2：802.11n网络在各种客户分布情况下的相对流量性能

11n中使用20或40MHz信道带宽的非重叠信道数量

表3：802.11n信道重叠