Кіріспе

802.11 отбасы IEEE 802.11n 2009 немесе 802.11n-дегі сымсыз желі стандарты - бұл деректер жылдамдығын арттыру үшін бірнеше антенналарды пайдаланатын сымсыз желі стандарты. Wi-Fi Alliance сонымен қатар стандартқа арналған технологияны Wi-Fi 4 деп те белгіледі. Ол бірнеше кіріс, бірнеше шығыс, кадрларды агрегациялау және қауіпсіздікті жақсарту үшін стандартталған қолдауды басқа мүмкіндіктермен қатар, 2,4 ГГц немесе 5 ГГц жиілік жолақтарында қолдануға болады. MIMO (бірнеше кіріс және бірнеше шығыс) қолдауын енгізген алғашқы Wi-Fi стандарты ретінде кейде 802.11n стандартын (немесе стандарттың жобалық нұсқасын) қолдайтын құрылғылар / жүйелер MIMO (Wi-Fi өнімдері) деп аталады, әсіресе келесі буын стандартының енгізілгеніне дейін. MIMO OFDM (ортогональді жиілікті бөлу мультиплексі) қолдану 802.11a сияқты спектрді сақтай отырып, деректерді беру жылдамдығын арттыру үшін алғаш рет Airgo Networks көрсетті. Стандарттың мақсаты - желілік өткізуді жақсарту, екі алдыңғы стандартқа қарағанда 802.11a және 802.11g, 20 МГц арнадағы бір кеңістіктік ағындылықпен ең жоғары таза дерек жылдамдығын 54 Мбит/с-тан 72 Мбит/с-қа дейін және 40 МГц арна еніндегі төрт кеңістіктік ағындыны пайдалану арқылы 600 Мбит/с (мысалы, қателерді түзету кодтарын қоса алғанда, сәл жоғары жалпы бит жылдамдығы және сәл төменгі ең жоғары өткізу) арқылы. IEEE 802.11n 2009 - бұл IEEE 802.11 2007 сымсыз желілер стандартының өзгеруі. 802.11 - бұл сымсыз желілердің тарату әдістерін реттейтін IEEE стандарттарының жиынтығы. Олар бүгінде 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ac және 802.11ax нұсқаларында үйлер мен кәсіпорындарда сымсыз қосылым жасау үшін қолданылады. 802.11n стандартын әзірлеу 2002 жылы, жарияланудан жеті жыл бұрын басталды. 802.11n протоколы енді IEEE 802.11 2012 стандартының 20-тармағы болып табылады, кейіннен ол IEEE 802.11 2020 стандартының 19-тармағы болып қайта аталды.

Сипаттама

IEEE 802.11n - IEEE 802.11 2007 стандартының IEEE 802.11k 2008, IEEE 802.11r 2008, IEEE 802.11y 2008 және IEEE 802.11w 2009 стандарттарымен өзгертілген нұсқасы. Ол алдыңғы 802.11 стандарттарына негізделіп, PHY (физикалық қабат) -ға бірнеше кіріс бірнеше шығыс (MIMO) жүйесі мен 40 МГц арналар және MAC қабатына кадрларды агрегациялауды қосу арқылы жасалады. 802.11g және 802.11a технологиясына негізделген MIMO және 40MHz арналарының бұрынғы меншік түрлері болды, бірақ бұл барлық радио өндірушілер арасында стандартталған бірінші рет болды. MIMO - бұл бірнеше антеннаны пайдаланатын технология, ол бір антеннаны қолдану арқылы мүмкіндігінше көп ақпаратты бірізді түрде шешеді. Мұны қамтамасыз етудің бір жолы - кеңістіктік бөлуді мультиплекстеу (SDM), бұл кеңістікте бірнеше тәуелсіз дерек ағындарын мультиплекстеп, бір уақытта бір спектрлік арнада таралады. MIMO SDM деректерді өткізуді айтарлықтай арттыра алады, өйткені шешілген кеңістіктік деректер ағынының саны артады. Әрбір кеңістіктік ағынды таратушы мен қабылдаушыда бөлек антеннаны қажет етеді. Сонымен қатар, MIMO технологиясы әр антенна үшін жеке радиожиілік тізбегін және аналогты цифрлық түрлендіргішті қажет етеді, сондықтан оны іске асыру MIMO емес жүйелерге қарағанда қымбат. 40 МГц кеңістікте жұмыс істейтін арналар 802.11n-ге енгізілген тағы бір ерекшелік болып табылады; бұл деректер беру үшін алдыңғы 802.11 PHY-дегі 20 МГц-тен арнаның енін екі есеге арттырады және 20 МГц-тағы бір арнада қол жетімді PHY деректерді екі есеге арттырады. Оны 5 ГГц режимінде немесе 2,4 ГГц режимінде қосуға болады, егер ол басқа 802.11 немесе 802.11 емес (мысалы, Bluetooth) жүйелерге кедергі келтірмейді деп білсек, олар бірдей жиіліктерді пайдаланады. MIMO архитектурасы кең арналармен бірге стандартты 802.11a (5 ГГц) және 802.11g (2,4 ГГц) бойынша физикалық беру жылдамдығын арттырады.

Деректерді кодтау

Бергіш пен қабылдағыш MIMO сілтемелерінің сыйымдылығын қамтамасыз ету үшін сәйкесінше прекодинг және посткодинг әдістерін қолданады. Алдын ала кодтау кеңістіктік сәуле қалыптастыруды және кеңістіктік кодтауды қамтиды, мұнда кеңістіктік сәуле қалыптастыру кодтау кезеңінде алынған сигнал сапасын жақсартады. Ғарыштық кодтау кеңістіктік мультиплекс арқылы деректерді өткізуді арттыра алады және кеңістіктік әртүрлілікті пайдаланып, Аламути кодтау сияқты әдістер арқылы ауқымды арттыра алады.

Антенналар мен дерек ағынының саны

Бір мезгілде берілетін деректер ағынының саны байланыс желісінің екі жағында қолданылатын антенналардың ең аз санымен шектеледі. Алайда, жеке радио жиі ерекше деректерді алып жүретін кеңістіктік ағымдардың санын шектейді. Бұл белгілер белгілі бір радионың қандай мүмкіндіктерге ие екенін анықтауға көмектеседі. Бірінші сан (а) - радиомен пайдалануға болатын ең көп сандағы тарату антенналары немесе TF тарату тізбектері. Екінші сан (b) - радиомен пайдалануға болатын қабылдау антенналарының немесе қабылдау RF тізбектерінің ең көп саны. Үшінші сан (с) - радио пайдалана алатын кеңістіктік дерек ағынының ең көп саны. Мысалы, екі антенна арқылы хабар тарата алатын, ал үш антенна арқылы қабылдай алатын, бірақ екі ғана дерек ағынын жібере алатын немесе қабылдай алатын радио 2 × 3: 2 болады. 802.11n жобасында 4 × 4 / 4 дейін рұқсат етіледі. 11n құрылғыларының жалпы конфигурациялары 2 × 2 : 2, 2 × 3 : 2 және 3 × 2 : 2 болып табылады. Барлық үш конфигурация бірдей максималды шығындар мен ерекшеліктерге ие және тек антенна жүйелері ұсынатын әртүрліліктің мөлшерінде ғана ерекшеленеді. Сонымен қатар, қосымша дерек ағыны арқасында жоғары өткізу қабілеті бар 3 × 3: 3 төртінші конфигурациясы кең таралуда.

Деректер жылдамдығы

802.11g желісіне бірдей жұмыс параметрлерін алсақ, ол секундына 54 мегабитке жетеді (бір антеннасы бар 20 МГц арнада), 802.11n желісі секундына 72 мегабитке жетеді (бір антеннасы бар және 400 нс сақтайтын арақашықтығы бар бір 20 МГц арнада); егер көршілес аймақта Bluetooth, микротолқынды немесе Wi-Fi шығарындылары болмаса, 802.11n жылдамдығы секундына 150 мегабитке дейін жетуі мүмкін, егер 40 МГц режимінде екі 20 МГц арнаны қолданса. Егер көп антенналар пайдаланылса, онда 802.11n төрт антеннамен 20 МГц режимінде секундына 288 мегабитке дейін жетуі мүмкін, немесе төрт антеннамен және 400 нс күзет аралығымен 40 МГц режимінде секундына 600 мегабитке дейін жетуі мүмкін. 2,4 ГГц жолағы қалалардың көпшілігінде қатты толығатындықтан, 802.11n желілері әдетте 40 МГц режимінде жұмыс істеуге қарағанда 20 МГц режимінде көбірек антенналарды пайдалану арқылы дерек беру жылдамдығын көбейтуде сәтті болады, өйткені 40 МГц режимінде қалалардан алыс ауылдық жерлерде ғана қол жетімді салыстырмалы түрде еркін радиодиапазонды қажет етеді. Осылайша, 802.11n желісін орнатушы желі инженерлері мүмкіндігінше көп антеннасы бар (802.11n стандартында көрсетілгендей бір, екі, үш немесе төрт) маршрутизаторларды және сымсыз клиенттерді таңдауға тырысуы керек және желі желісінің жолақтығы 20 МГц режимінде де қанағаттанарлық болатынына көз жеткізуге тырысуы керек. 600 Мбит/с-қа дейінгі деректерді беру жылдамдығы 40 МГц кеңістіктегі бір арнаны пайдалана отырып, ең көп дегенде төрт кеңістіктік ағындымен ғана қол жеткізіледі. Стандарт әр түрлі модуляция схемалары мен кодтау жылдамдықтарын айқындайды, ол әрқайсысына кездейсоқ санды береді; бұл сан модуляция және кодтау схемасы индексі немесе MCS индексі болып табылады. Төмендегі кестеде ең жоғары деректерді беру жылдамдығын қамтамасыз ететін айнымалылар арасындағы қатынастар көрсетілген. GI (Құқық аралығы): Символдар арасындағы уақыт. 20 МГц арнасы 64 FFT пайдаланады, оның ішінде: 56 OFDM субтасымалдағышы, 52 деректерді беру үшін және 4 0.3125 МГц (20 МГц/64) (3,2 мкс) тасымалдаушы арақашықтығы бар пилоттық тондар. Бұл субәуелілердің әрқайсысы BPSK, QPSK, 16 QAM немесе 64 QAM болуы мүмкін. Жалпы жолақтың ені 20 МГц, тұтас жолақтың ені 17,8 МГц. Символдың жалпы ұзақтығы 3,6 немесе 4 микросекунд, оның ішінде 0,4 (сонымен қатар қысқа сақтайтын аралық (SGI) деп аталады) немесе 0,8 микросекунд сақтайтын аралық бар. 39 52 3 Асимметриялық модуль. 53 76 4 Асимметриялық модуль. 77 127

Артқа қарай үйлесімділік

802.11g қолданыстағы 802.11b құрылғыларымен жолақты бөлісу үшін шығарылғанда, ол мұрагерлік және кейінгі құрылғылар арасындағы артқа қарай үйлесімділікті қамтамасыз етудің жолдарын ұсынды. 802.11n қатар өмір сүруді басқаруды кеңейтеді, оның ішінде 802.11g, 802.11b және 802.11a бар мұралық құрылғылардан берілімдерін қорғайды. MAC және PHY деңгейіндегі қорғау механизмдері төмендегідей: PHY деңгейіндегі қорғау: Аралас режимдегі форматты қорғау (L SIG TXOP Protection деп те аталады): Аралас режимде әрбір 802.11n берілісі әрқашан 802.11a немесе 802.11g берілісіне кіріктіріледі. 20 МГц берілістер үшін бұл кіріктіру 802.11a және 802.11g қорғанысын қамтамасыз етеді. Алайда, 802.11b құрылғыларына CTS қорғанысы қажет. PHY деңгейіндегі қорғау: 802.11a немесе 802.11g клиенттерінің қатысуымен 40 МГц арнаны пайдаланатын хабар таратулар 40 МГц арнаның 20 МГц екі жартысында да CTS қорғанысын қолдануды талап етеді, бұл ескі құрылғыларға кедергі келтірмеу үшін. MAC деңгейіндегі қорғау: 11n-тің кейінгі берілуін қорғау үшін RTS/CTS кадр алмасуын немесе CTS кадрларын бұрынғы жылдамдықпен беруді қолдануға болады.

Қолдану стратегиясы

Максималды шығысқа жету үшін таза 802.11n 5 ГГц желісі ұсынылады. 5 ГГц жолағында 2,4 ГГц жолағына қарағанда көптеген радиоарналар бір-бірімен шағыспауы және радиошақтықтың аз болуы салдарынан үлкен сыйымдылық бар. 802.11n желісі көптеген пайдаланушылар үшін практикалық емес болуы мүмкін, өйткені олар әлі 802.11b/g ғана болып табылатын ескі жабдықтарды қолдау керек. Аралас режимдегі жүйеде оптималдық шешім - қос радио қолжетімділік нүктесін пайдалану және 802.11b/g трафигін 2,4 ГГц радиода, ал 802.11n трафигін 5 ГГц радиода орналастыру. Бұл орнату барлық 802.11n клиенттерінің 5 ГГц қабілетті екенін болжайды, бұл стандарттың талабы емес. Wi-Fi 4 желісінде 5 ГГц опционалды; Wi-Fi 4 желісіне қосылған көптеген құрылғылар тек 2,4 ГГц-ті қолдайды және оларды 5 ГГц-ті қолдау үшін жаңартудың практикалық жолы жоқ. Кейбір корпоративтік AP-тер 802.11n клиенттерін 5 ГГц жолағына жіберу үшін жолақты басқаруды қолданады, ал 2,4 ГГц жолақты мұрагерлік клиенттерге қалдырады. Жарық басқару тек 5 ГГц байланысы сұраныстарына жауап беру арқылы жұмыс істейді, ал екі жарымды клиенттердің 2,4 ГГц сұраныстарына жауап бермейді.

40 МГц 2,4 ГГц арналар

2,4 ГГц ISM жолағында өте көп адам жұмыс істейді. 802.11n арқылы арна бойынша жолақтықты 40 МГц-қа дейін (майлы арна) екі есе көбейту мүмкіндігі бар, бұл дерек беру жылдамдығын екі еседен азғана арттырады. Алайда, Солтүстік Америкада 2,4 ГГц-те бұл опцияны қосу лицензиясыз жолақтың 82% -ын алады. Мысалы, 3 SCA арнасы (жоғарыда көрсетілген екінші арна), 3 + 7 деп те аталады, 11 қол жетімді арнаның алғашқы 9-ын өзіне қалдырады. Еуропа мен 113 арналары бар басқа жерлерде 1+5 арналарын бөлу 50% -дан азды пайдаланады, бірақ 9+13 арналарымен жапсарласқандығы әдетте маңызды емес, өйткені ол жолақтың шеттерінде орналасқан, сондықтан екі 40 МГц жолақтар әдетте жұмыс істейді, егер таратушылар физикалық жағынан өте жақын орналаспаса. Анықтама бойынша бір 20 МГц негізгі арна мен ±20 МГц арақашықтықта орналасқан екінші арнаны талап ету керек. Негізгі арна 40 МГц режимінде байланыс жасай алмайтын клиенттермен байланыс үшін қолданылады. 40 МГц режимінде орталық жиілік шын мәнінде негізгі және қосымша арналардың орташасы болып табылады. Негізгі арна 20 МГц 40 МГц жоғары 40 МГц төмен 2-ші блок ch. Орталық блоктар 2 бөлім. Орталық блоктар 1 13 5 3 17 colspan=3 2 14 6 4 18 colspan=3 3 15 7 5 19 colspan=3 4 26 8 6 210 colspan=3 5 37 9 7 311 1 3 17 6 48 10 8 412 2 4 18 7 59 11 9 513 3 5 19 8 610 12 10 613 4 6 210 9 711 13 11 713 5 7 311 10 812 colspan=3 6 8 412 11 913s colpan=3 7 9 513 12 10 1013s colpan=3 8 10 613 13 1113s colpan=3 9 11 713 Жергілікті ережелер белгілі бір арналарды пайдалануды шектеуі мүмкін. Мысалы, 12 және 13 арналар Солтүстік Америкада негізгі немесе қосалқы арна ретінде пайдалануға жарамсыз. Қосымша ақпарат алу үшін WLAN арналарының тізімін қараңыз.

Wi-Fi Alliance сертификаттау бағдарламасы

Wi-Fi Alliance 2.0 нұсқасынан кейін аяқталған кейбір жақсартулар үшін үйлесімділік сынақтарын жаңартты. Сонымен қатар, ол барлық жобалық сертификатталған өнімдер түпкілікті стандарттарға сәйкес келетін өнімдермен үйлесімді болатынын растады.

жоба-н

IEEE 802.11n стандартының алғашқы жобасы 2006 жылы жарияланғаннан кейін көптеген өндірушілер стандарттың жобасына сәйкес келетін "жоба n" өнімдерін шығара бастады, тіпті стандартты аяқтаудан бұрын, яғни олар стандартты жариялағаннан кейін IEEE 802.11 стандартына сәйкес шығарылған өнімдермен өзара әрекеттеспеуі мүмкін, тіпті өздері арасында да. Wi-Fi Alliance 2007 жылдың ортасында IEEE 802.11n 2.0 жобасына негізделген өнімдерді сертификаттауды бастады. Бұл сертификаттау бағдарламасы осы мүмкіндіктерді қолдайтын жеткізушілер арасында бір қатар мүмкіндіктер мен өзара іс-қимыл деңгейін белгіледі, осылайша үйлесімділік пен өзара іс-қимыл деңгейін қамтамасыз ету үшін "жоба n" бір анықтаманы ұсынады. Базалық сертификат 20 МГц және 40 МГц кең арналарды және 20 МГц үшін 144,4 Мбит/с және 40 МГц үшін 300 Мбит/с (қысқа күзет аралығымен) ең жоғары өткізу қабілеті бар екі кеңістіктік ағынды қамтиды. Тұтынушылар мен кәсіпорындардың бірқатар сатушылары осы сертификатқа ие өнімдер жасады.

Уақыт шкаласы

802.11n стандартының дамуындағы маңызды кезеңдер: 2002 жылдың 11 қыркүйегінде High Throughput Study Group (HTSG) тобының алғашқы отырысы өтті. Жыл басында Wireless Next Generation тұрақты комитеті (WNG SC) өзгерістердің не үшін қажет екендігі және өзгерістерді негіздеу үшін қандай мақсатты өткізу қабілеті қажет екендігі туралы баяндама тыңдады. 2002 жылдың мамыр айында 11G-ге 2002 жылдың шілдесіндегі сессияда негізгі жұмысты аяқтау үшін зерттеу тобының жұмысын қыркүйекке дейін кейінге қалдыру туралы келісімге қол жеткізілді. 11 қыркүйек 2003 жылы IEEE SA жаңа стандарттар комитеті (NesCom) 802.11 2007 стандартын өзгерту мақсатында жобаға рұқсат беру туралы өтінішті (PAR) мақұлдады. Жаңа 802.11 жұмыс тобы (TGn) жаңа түзетуді әзірлеуі тиіс. TGn түзетуі IEEE Std 802.11 2007, IEEE Std 802.11k 2008, IEEE Std 802.11r 2008, IEEE Std 802.11y 2008 және IEEE P802.11w өзгерістерімен негізделген. TGn - бұл 802.11 2007 стандартының бесінші түзетуі. Бұл жобаның мақсаты - 802.11 физикалық қабаттарына (PHY) және 802.11 орта кіруді басқару қабаттарына (MAC) стандартталған өзгерістерді айқындайтын түзетуді анықтау, осылайша MAC деректер қызметіне қол жеткізу нүктесінде (SAP) өлшенгендегі ең төменгі 100 Мбит/с жылдамдықпен, әлдеқайда жоғары өткізу қабілетіне ие жұмыс режимдерін іске қосуға болады. 2003 жылдың 15 қыркүйегі 802.11 жаңа жұмыс тобының (TGn) бірінші отырысы. 2004 жылдың 17 мамырында ұсыныстар қабылдау туралы шақыру жарияланды. 2004 жылғы 13 қыркүйекте ұсыныстардың бірінші кезеңі бойынша 32 өтініш тыңдалды. 2005 жылғы наурыз Ұсыныстар бір ғана ұсынысқа дейін төмендетiлдi, бірақ бір ұсыныста 75%-ға жуық консенсус жоқ. Келесі 3 сессияда бір ұсынысқа келіспей, қосымша күш-жігер жұмсалды. 2005 жылғы шілдеде TGn Sync, WWiSE және MITMOT компаниясы өздерінің ұсыныстарын жоба түрінде біріктіретіндерін мәлімдеді. Стандарттау процесі 2009 жылдың екінші тоқсанына дейін аяқталады деп күтілді. 2006 жылғы 19 қаңтарда IEEE 802.11n жұмыс тобы бірлескен ұсыныстың ЕБК-нің жобалық ерекшелігімен жетілдірілген ерекшелігін мақұлдады. 11.0-қосымшаның соңғы жобасын RevCom-қа жіберу туралы бірауыздан мақұлдау. 2009 жылғы 11 қыркүйекте RevCom/Standards Board мақұлдауы. 2009 жылдың 29 қазанында жарияланды.

Стандартты

IEEE 802.11n 2009