浅谈无线宽带网络新技术Super G
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摘要： 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IEEE802.11g标准，也与传统有线以太网带宽相距甚远。IEEE802.11g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。
Abstract：
Key words :
1、引言
近年來，隨著無線通信技術的迅猛發(fā)展，人們對帶寬的需求日益增長，即使2004年初正式推出的IEEE802.11g標準，也與傳統(tǒng)有線以太網帶寬相距甚遠。IEEE802.11g基于2.4G頻段，理論帶寬為54Mbit/s，即使在較為理想的實際環(huán)境下，帶寬也只能達到理論數(shù)值的一半，難以滿足多媒體實時業(yè)務、IP電話（VoIP）和視頻點播（VOD）等業(yè)務的需求。為了進一步擴展帶寬，各廠商都在研發(fā)和制定下一代標準和技術。
Atheros公司針對當前的技術標準，推出了SuperG技術，改善了IEEE802.11g的網絡性能。SuperG能為帶寬需求提供驚人的數(shù)據(jù)吞吐量（理論值為108Mbit/s，實際可達60Mbit/s），同時還增強了覆蓋范圍。
2、技術特征
SuperG是通過增強網絡性能特性來提高傳輸速率的。在保持現(xiàn)有標準的基礎上，通過對相應技術進行改進，可以大大提高物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網絡層的傳輸速度。SuperG具有動態(tài)包突發(fā)機制、硬件壓縮、快速幀及動態(tài)Turbo雙頻捆綁等特性，這些特性都能各自獨立運作，為無線傳輸提供更大的網絡吞吐量。
2.1動態(tài)包突發(fā)機制
突發(fā)機制利用IEEE802.1le服務質量（QoS）草案，自動調整數(shù)據(jù)包和傳輸時間，以適應不同的連接速度和協(xié)議，增強同時具有 IEEE802.11a、IEEE802.11b和IEEE 802.11g接入設備的整個系統(tǒng)的性能和網絡處理能力，提高在相同或混合環(huán)境中的數(shù)據(jù)吞吐量。突發(fā)機制如圖1所示。IEEE 802.11系列協(xié)議規(guī)定，在標準傳輸過程中，相鄰數(shù)據(jù)包之間需要有一定的時間間隔，這種時間間隔稱作幀間間隙（DIFS）。突發(fā)機制就是為了取消 DIFS，以盡量連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包，達到提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?。通過一次發(fā)送多個數(shù)據(jù)包等手段，可以減少DIFS，提高發(fā)送效率。在發(fā)送數(shù)據(jù)包的短幀隙 （SIFS）中，突發(fā)機制能自動檢測是否有其他節(jié)點使用無線局域網（WLAN），這樣就充分縮短了發(fā)送時間，提高了數(shù)據(jù)吞吐量。Super G技術在適時加速上支持突發(fā)傳送機制，并能接收所有突發(fā)的傳送。如果連接上了一個確認突發(fā)機制失敗的設備，Super G技術會返回至非突發(fā)模式（即基本鏈路模式）。
SuperG技術中的動態(tài)包機制基于IEEE802.11e標準草案，是支持增強分布式協(xié)調功能（eDCF）和無線多媒體擴展（WME）QoS的一種加速手段。這項性能可使更多的網絡用戶享受到網絡吞吐量的最大化。例如，動態(tài)機制在多節(jié)點的網絡系統(tǒng)中顯得尤為重要。如果在一個接入點（AP）附近或遠程有至少兩個節(jié)點，那么遠程節(jié)點會以低速傳輸數(shù)據(jù)包，這樣就比附近的節(jié)點消耗更多的傳輸時間，而速度本應更快的附近節(jié)點卻因缺乏空間傳輸時間而失去與AP連接的機會。動態(tài)機制是在SuperG突發(fā)幀技術中的每幀發(fā)射時間上作了限制。由于發(fā)射每幀的時間縮短了，附近節(jié)點可以比遠程節(jié)點突發(fā)更多的幀，在消耗更少傳輸時間的基礎上，傳輸了更多的幀數(shù)據(jù)。整個網絡中數(shù)據(jù)包傳輸不是固定的，速度快的設備比速度慢的設備在網絡中獲得更多的突發(fā)幀。動態(tài)突發(fā)包機制結合了動態(tài)機制和突發(fā)機制，兩種機制相互作用、相互協(xié)作，以實現(xiàn)其特有的功能。Super G動態(tài)突發(fā)機制最大的優(yōu)點是增強了整個系統(tǒng)性能和網絡處理能力。
2.2硬件壓縮
硬件壓縮原理是在所有采用SuperG技術的硬件中嵌入壓縮機制，在不影響任何數(shù)據(jù)傳輸和幀的情況下進行硬件壓縮和解壓，從而大大提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝俊?/div>
如同流行的壓縮軟件WinZip一樣，SuperG采用硬件壓縮執(zhí)行標準的LempelZiv標準算法。在數(shù)據(jù)發(fā)送前，進行硬件壓縮；在數(shù)據(jù)到達無線接收端后，進行解壓還原。壓縮后數(shù)據(jù)變小，減少了數(shù)據(jù)的傳輸時間，以便釋放更多的傳輸時間，滿足更多無線設備的傳輸要求。
快速幀將一個以上的數(shù)據(jù)包放置于一個無線LAN的數(shù)據(jù)幀。快速幀功能是通過將多個原始幀組裝成大幀，增加發(fā)送幀的長度，減少幀間間隔時間損失，達到提高連續(xù)發(fā)送效率的目的。快速幀機制如圖2所示。經典的數(shù)據(jù)幀通過無線網絡橋接到以太網，通常最大只能限制在1500byte內。而改良后的快速幀經過變化控制算法，根據(jù)網絡情況確定實際的數(shù)據(jù)包結構，產生的效果可疊加在突發(fā)機制上。一旦通過特殊的AP-節(jié)點鏈路完成協(xié)商，雙方可以相互發(fā)送不大于 3000byte的快速幀包。大多數(shù)突發(fā)設備并不提供快速幀服務，因而SuperG在這方面就更顯優(yōu)勢了。
快速幀技術同樣是由IEEE802.11e草案支持的。與突發(fā)機制一樣，也許不是所有其他硬件都支持快速幀，但它是基于IEEE802.11e草案的一種具體化技術?？焖賻瑑H對基本鏈路的現(xiàn)存周期參數(shù)起作用，并不涉及幀間距、幀周期或連接窗口參數(shù)，這項技術比單獨的突發(fā)機制來說，最突出的優(yōu)勢就是能對更多網絡進行更好的定標。
2.4動態(tài)Turbo雙頻捆綁
動態(tài)Turbo雙頻捆綁模式是使用兩個無線頻道，綁定后的雙頻看上去像在一個單獨的信道里接收和發(fā)送，不僅可以獲得雙倍的數(shù)據(jù)速率，同時也增加了網絡的有效覆蓋范圍。正如1O/100/1000M以太網主干通過綁定多條物理鏈路來增加帶寬一樣，利用多無線頻道達到雙倍的數(shù)據(jù)傳輸速率是雙頻捆綁的顯著優(yōu)點，同時可增大網絡覆蓋范圍。通常，用戶距離無線路由器越遠，數(shù)據(jù)速率就越低，直到特定距離內的用戶不再擁有足夠的帶寬。例如，只有距離比 18Mbit/s的連接點近很多的地方才能達到36Mbit/s的連接速度。而采用綁定技術后，在任何特定距離內的數(shù)據(jù)傳輸速率都是加倍的。例如，原本只有18Mbit/s連接的地方，現(xiàn)在可以提供36Mbit/s的傳送帶寬；6Mbit/s連接的地方，可以連接12Mbit/s.SuperG能同時提供多個無線信道供用戶選擇，這樣不僅可以使單信道傳輸加倍，而且增加了網絡的有效覆蓋范圍。
SuperG可以根據(jù)網絡需要和不同的環(huán)境條件，預先設定動態(tài)Turbo.當連接用戶需要持續(xù)的、大吞吐量的帶寬時，AP會轉換到動態(tài)高性能模式。系統(tǒng)會周期性地自動返回到普通模式，以使另外的用戶接入網絡。如果有其他用戶連接到AP，它不會進入高性能模式，AP會自動重新設置多信道和單信道模式，為在線用戶排除一切干擾。
在標準使用條件下，動態(tài)Turbo對外來無線網絡或設備沒有太大影響。此外，如果網絡檢測到有鄰近通道試圖接入正在運行中的動態(tài)Turbo模式時，AP會自動轉換到單信道模式，同時保持SuperG的其他特性不變，以使鄰近的網絡運行不受影響。
動態(tài)Turbo只在授權運行時可以有更大帶寬的設備。在2.4GHz頻段，2437MHz載波中心頻率處有1個Turbo信道。對于5GHz頻段，在頻帶低端帶，有3個Turbo信道；在頻帶高端帶，還有2個Turbo信道的載波中心頻率（5756MHz和5805MHz）。
3、結束語
隨著WLAN帶寬應用的飛速發(fā)展，現(xiàn)存標準一經推出，就已明顯不能滿足實際需求，SuperG能在IEEE802.11b/g/a（SuperAG）設備上提供超過60Mbit/s的TCP/IP吞吐量，在較為復雜的接入情況下，為同一AP提供最佳帶寬解決方案，并向下兼容IEEE 802.11b/g/a（Super AG）設備，同時也更大更廣地優(yōu)化網絡結構。
此外，SuperG增強型技術在符合目前IEEE和Wi-Fi聯(lián)合協(xié)議外，也為未來的IEEE802.11n標準作了擴展準備。
SuperG在雙頻工作中，表面上看是占用了兩條通信信道作為一個雙頻Turbo信道，但實際上是以挪用另外一條空閑信道作為己用，而且基于 SuperG技術的AP也只提供了一個單元的Turbo信道（SuperAG因在5G載波上，可以提供5個單元的Turbo信道）。但它目前的局限是，如果在IEEE 802.11b/g中11條信道都有設備占用，或者各接入設備都處于繁忙段，Super G的4大特性將不能完全發(fā)揮。在這些條件的限制下，其高帶寬就成了突發(fā)的、暫時性的。
SuperG只是在目前標準下的一種增強技術，僅僅是基于IEEE802.11g標準的技術補充和提高，其高帶寬是在特定條件下才能達到的，真正達到要完全解決帶寬的需求，我們只能期待下一代的無線網絡標準IEEE802.11n了。
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