802.11n是IEEE802.11协议族中的一部分,提供了MAC子层的部分修改和全新的PHY子层。
目的是在 802.11 旧有技术基础上改进射频稳定性、传输速率和覆盖范围。
技术特点更高的速率: 最大可支持 600Mbps 的传输速率:
MIMO:技术提供了空间复用能力;
OFDM 的改进允许采用更大的频宽和更高的频谱利用率;
MAC 层协议的修改减少了开销。
更强的环境适应性:与旧有标准相比,802.11n 射频覆盖范围更广;在环境复杂的场合,应用稳
定性更高。得益于 MIMO 技术的导入,提高了接收灵敏度,并显著改善了信道的多径损耗。
兼容性: 802.11n 支持 2.4G 频段或 5G 频段工作,对旧 802.11 标准设备的兼容。2.4G 频段可兼容 11b/g 设备,5G 频段可兼容 11a设备。得益于新的 PHY 保护机制。
40Mhz信道将两个相邻的20MHz信道绑定,频宽增加一倍、速率提高为两倍多;
对于20MHz频宽,为减少相邻信道的干扰,在其两侧预留了一小部分的带宽边界。而通过40MH绑定技术,这些预留的带宽也可以用来通讯,可以将子载波从104(52×2)提高到108((72.2*2)/104)*108=150Mbps。
MIMO802.11n最多定义了1、2、3路空间流,即150Mbps、300Mbps、450Mbps(1个间流150Mbps)。空间流数量可以和天线数量不一致,但必须不大于天线的数量。
MIMO指通过多天线,多输入输出,1x1就是一个输入in,一个输出out,那2x2 MIMO就是两个输入in,两个输出out,3x3MIMO就是三个输入in,三个输出out。比如:
1*2:1 一个发送 两个接收 一路空间流 150Mbps;
2*2:2 两个发送 两个接收 两路空间流 300Mbps;
2*3:2 两个发送 三个接收 两路空间流 300Mbps不变 ,进一步改善接收效果;
3*3:2 三个发送 三个接收 两路空间流 300Mbps不变 ,进一步改善接收发送效果;
2*2:2→2*3:2→3*3:2可以明显的改善接收发送效果,同时大幅提高了设备的成本和能耗,3*3:2以上对接收发送的改善效果不明显。
OFDM改进802.11n增加到 56个子载波(52个数据子载波),相比802.11ag 52个子载波(48个数据子载波)大大提升。52*(54/48)=58.5 Mbps
AM-64的编码机制可以将编码率(有效信息和整个编码的比率)从3/4 (802.11ag)提高到5/6
58.5*(5/6)/(3/4)=65Mbps
Short GI短帧间隔802.11a/g采用800ns的保护间隔,802.11n支持400ns的保护间隔,速率可以提升10%左右。
从而提升带宽: 65Mbps*(1 10%)=72.2Mbps
防护间隔是OFDM调制方式所必需的,是指在相邻的2个符号之间增加一段时间的间隔,防止出现符号间干扰。符号间干扰的原因是多径效应带来的时延扩展——前一个符号的延迟导致与后一个符号的重叠,间隔的长度与时延扩展的长度有关,实际环境的时延扩展约40~70ns,某些极端环境下可达200ns。通常选择防护间隔为时延扩展的2~4倍,802.11a和g选择800ns的防护间隔。
802.11n要求必须支持的防护间隔也为800ns,但是提供了更小防护间隔的选项——400ns,此时OFDM符号时间由4ns缩减为3.6ns,提高了传输效率。
帧聚合A-MSDU MAC服务数据单元聚合,对【网络层的数据】做合并传送。A-MSDU技术是指把多个MSDU通过一定的方式聚合成一个较大的载荷。这里的MSDU可以认为是Ethernet报文。
A-MSDU
A-MPDU MAC协议单元聚合对【802.11帧】进行合并传送,A-MPDU聚合的是经过802.11报文封装后的MPDU,这里的MPDU是指经过802.11封装过的数据帧。通过一次性发送若干个MPDU,减少了发送每个802.11报文所需的PLCPPreamble、PLCPHeader,从而提高系统吞吐量。