802.11n 基础知识解析
802 11n技术详解
目录
一、802.11n标准的提出及技术优势 二、关键技术－物理层
三、关键技术－MAC层
四、802.11n中的电源管理 五、802.11n中的AP运行模式
六、802.11n的速率
七、配置命令及网卡
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11n的提出
（1）1997年制定的IEEE802.11标准定义了单一的MAC层和多样的物理
五、802.11n中的AP运行模式
六、802.11n的速率
七、配置命令及网卡
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802.11n的关键技术
11nAP 的运行模式(operating mode) 4种运行模式
Set to 0 under the following conditions: — all STAs in the BSS are 20/40 MHz HT, or — in a 20/40 MHz BSS, or — if all STAs in the BSS are 20 MHz HT STAs in a 20 MHz BSS
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802.11n的关键技术
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802.11n的关键技术
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802.11n的关键技术
2.4G/5G 40MHz信道绑定列表 注:日本不允许使用 40MHz
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802.11n
一、802.11n标准的提出及技术优势 二、关键技术－物理层
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11n的技术优势
Throughput：802.11n带来的最大好处。但是要注意Throughput的具体
情况和802.11n的实际部署也有关。在Greenfield（后面有介绍）部署情况
下，Throughput能达到更大的值。
802.11n技术详解
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802.11n的关键技术
Spatial multiplexing补充
MIMO技术运用了多径效应的正面
影响，使用多天线来实现多通道，传 输信息流经过空时编码形成多个信息 子流经过多个天线发射出去，多天线 接收机使用先进的空时编码处理能够 分开并解码这些数据子流，从而实现 最佳的处理。
SIFS的时间间隔是16usec
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802.11n的关键技术
Block Acknowledgements
按照11ｎ协议，对于MSDU聚合帧的确认，可以作为一个帧来确认。对于
MPDU聚合帧，需要对构成该聚合帧的每个帧进行分别确认。 为了提高MAC层效率，协议定义了block acknowledgement机制，可以通 过一个frame来实现对整个MPDU聚合帧的确认。 据了解：Block Acknowledgements+Frame Aggregation可以将文件传输 等流量的吞吐提高100％。 在AC上可以通过display wlan client verbose 查看已经建立的BLACK ACK
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802.11n的关键技术
Reduced Interframe Spacing (RIFS)
按照11协议，在收到确认帧和发送下一帧之间需要一个时间间隔 （IFS）。较11协议，11n定义了更短的IFS并称之为RIFS，提高了发送 效率。但是该模式只能应用于greenfield模式，即纯ｎ的设备。 RIFS将两个帧间的时间间隔缩短到2usec
层，随后几年IEEE相继提出了802.11b、802.11a和802.11g的物理层标 准。
（2）802.11b提供了最大11Mbit/s的传输速率，802.11a和802.11g提
802.11n 基础知识
控制帧介绍
2.2 RTS
对于比较大的帧，为了防止重传引起网络性能 下降。采用 RTS 取得媒介的控制权。帧的大 小采用驱动程序中 RTS threshold（阀值）来 定义。注意，RTS/CTS机制只用于单播帧，组
控制帧介绍
2.3 CTS
控制帧介绍
CTS仅仅用于回复 RTS。 CTS的duration采用RTS的duration值减去传送 SIFS和CTS所需要的时间。
1.1.5 帧主体
Frame Body用于 STA之间传递有效载荷。 Frame Body最小长度为 0。 Frame Body最大长度为(MSDU + ICV + IV)的 最大长度，其中 MSDU 最大长度为 2304。 ICV + IV长度 8 字节（用于 wep） 。因此 Frame Body最大长度为 2312。 数据帧类型
管理帧介绍
三． 管理帧
3.1 管理帧结构
管理帧 mac 基本结构都相同，与帧的子类无关。管理 帧使用固定字段或信息元素与其他系统交换信息。
管理帧介绍
固定字段因长度与次序固定，不需要以字段标头来界定。标准列 出了 10 种固定字段： 1、Authentication Algorithm Number 身份验证算法编号，用来区分是开放系统身份验证还是共享密钥 身份验证。 2、Authentication Transaction Sequence Number 身份验证处理序列号，用以追踪身份验证的进度。 3、 Beacon interval 信标间隔用来设定 Beacon信号之间相隔多少时间单位。
802 11n技术及应用介绍
附件7：802.11n技术及应用介绍一、802.11n简介802.11n是基于IEEE 802.11系列WLAN标准的后续演进技术，致力于高吞吐量研究，正式标准已于2009年9月发布。
在传输速率方面，802.11n可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g 提供的54Mbps，提升到300Mbps甚至高达600Mbps。
在工作频段及带宽方面，802.11n可以工作在双频模式，即2.4GHz和5GHz两个工作频段，支持20MHz和40MHz两种信道带宽。
在兼容性方面，802.11n 产品可以支持对802.11a/b/g的兼容。
二、802.11n关键技术（一）物理层关键技术同802.11a/b/g相比，802.11n物理层引入的关键技术主要包括MIMO、信道绑定、更多子载波、短GI等，下面将逐一对这些关键技术进行详细介绍。
1、 MIMOMIMO技术已成为下一代无线通信中最核心的关键技术之一。
同其他系统一样，802.11n也通过使用MIMO（多入多出）技术实现性能改进。
MIMO无线传输同时发送多个无线信号，并且利用多径效应，形成多个空间流。
每个空间流都利用独立的天线发送，使用单独的发射器。
多个发射机的应用体现了MIMO的优势：即采用不同的空间信息流分别承载各自的信息，从而大大提高了数据传输速度。
在802.11n标准中定义了1~4空间流的MIMO技术，如采用2空间流可以将802.11的速率提升2倍，采用4空间流可以将802.11的速率提升四倍，达到600Mbps。
从目前产品实现角度来看，目前的11n产品普遍支持到2空间流，即理论峰值速率可达300Mbps。
2、信道绑定频带宽度是影响传输速率的一个重要因素，传统的802.11标准空口都工作在20MHz频宽，802.11n技术通过将相邻的两个20MHz 信道绑定成40MHz，使传输速率成倍提高。
3、更多子载波与802.11a/g 一样，802.11n继续采用OFDM调制技术。
802.11n中用来提高吞吐量的机制
802.11n是一种无线局域网（WLAN）技术标准，旨在提高无线网络的速度和稳定性。
在802.11n标准中，有几种机制被用来提高吞吐量，从而改善无线网络的性能。
本文将介绍802.11n中用来提高吞吐量的机制，并对其原理和实际应用进行详细阐述。
一、MIMO技术MIMO是Multiple-Input Multiple-Output的缩写，即多输入多输出技术。
802.11n标准采用了MIMO技术，通过同时使用多个天线进行数据传输和接收，从而提高了无线网络的吞吐量。
MIMO技术能够在不增加频谱带宽的情况下，通过空间复用的方式提高数据传输速率，增强了信号的抗干扰性和覆盖范围。
利用MIMO技术，802.11n标准支持了1x1、2x2、3x3甚至4x4等不同数量的天线配置，能够实现更多数据的并行传输，提高了网络的整体性能。
MIMO技术还能够通过空间复用和波束成形等手段来提高信号的覆盖范围和可靠性，从而进一步提高了网络的吞吐量和稳定性。
二、帧聚合技术802.11n标准引入了帧聚合技术，通过将多个数据帧合并成一个更大的帧进行传输，从而提高了数据传输的效率和吞吐量。
在传统的802.11a/g标准中，每个数据帧都需要经过一定的信道竞争和保护间隔，从而导致了较为低效的信道利用率和较低的吞吐量。
而在802.11n标准中，通过帧聚合技术，可以将多个数据帧合并成一个更大的帧进行传输，减少了信道竞争的次数，提高了信道的利用效率，进而提高了网络的吞吐量。
帧聚合技术的引入显著改善了无线网络的性能，使得802.11n能够更好地满足多媒体数据传输等高吞吐量的应用需求。
三、频谱聚合技术802.11n标准还引入了频谱聚合技术，通过同时使用多个频段来传输数据，从而提高了无线网络的吞吐量。
在传统的802.11a/g标准中，无线网络只能使用2.4GHz或5GHz的某一个频段进行数据传输，因此受到了频谱资源的限制，无法充分利用现有的频谱资源来提高网络的吞吐量。
802.11n技术简介
802.11n技术简介IEEE-802.11n 整合了早期802.11 协议的所有修订和增补内容，其中包括实现QoS 的802.11e 增强MAC技术以及省电技术。
IEEE-802.11n 设计目标就是为了实现高吞吐量。
目前宣称的最高速率可达300Mbps（两个独立数据流/40MHz 信道宽度）。
如果以IEEE-802.11a/g的最高速率54Mbps 作为比较，802.11n 通过使用下文所述的技术，可以实现高达300Mbps 的数据吞吐量。
技术优势相对传统802.11技术，802.11n具备以下技术优势：ν 更高的有效数据吞吐能力802.11n采用了一系列新机制以增加可用带宽。
基于802.11a/g的无线局域网在物理层可提供最高54Mbps数据率（毛速率，非净速率），但网络层的实际速率只有22-26Mbps。
而802.11n 吞吐量目前已经达到300Mbps的毛速率，实际速率可达120-130Mbps。
理论上说，由802.11n 标准定义的速率在四个空分数据流模式下高达600Mbps。
这是首次无线速率超过有线快速以太网络速率。
ν 更可靠的无线覆盖新的802.11n技术不仅提高了数据吞吐量，而且，还缩减了无意义的接收区域，这将为有效使用无线网络带来更好的信号覆盖和更高的稳定性，特别是对那些专业环境中特殊用户。
ν 更远的距离一般来说，数据吞吐量随收/发信机的距离增加而减少。
但802.11n的整体性能提高确保了AP发出的信号经过给定距离到达接收端后，明显比802.11a/b/g强。
兼容性802.11n是一个向后兼容IEEE-802.11a/b/g的新标准，但是，新标准的优势只有支持802.11n 的AP或客户端才能享受。
为了允许基于802.11a/b/g标准的无线局域网客户端（也称为传统客户端）能够在802.11n 网络中共存，802.11n的无线接入点（AP）必须提供特殊的模式用于混合操作，在这种情况下，系统性能并不会有实质性提升。
无线WiFi-802.11N技术
802.11n技术802.11n是在802.11g和802.11a之上发展起来的一项技术，最大的特点是速率提升，理论速率最高可达600Mbps（目前业界主流为300Mbps）。
802.11n可工作在2.4GHz和5GHz两个频段，分别向下兼容802.11g 和802.11a。
2009年9月11日这天，802.11n正式成为标准，整个WLAN产业链也为之一振，随后各种支持802.11n 的终端变得越来越普遍，802.11n在未来的物联网背景下显得举足轻重。
关键技术一：MIMOMIMO（音maimou），即多输入多输出，主要原理是通过多根天线发射和接收多条空间流。
传统方式只能发射和接收一条空间流，所以从理论上通过MIMO可以成倍的增加无线传输的速率，而不需要增加实际的频谱资源开销。
802.11n协议规定最大为4条空间流，理论速率为600Mbps。
而目前由于产业链也在发展当中，最为普及的是300Mbps的速率，即采用2条空间流的方式进行。
介于2条和4条之间，当然还有一种3条流的方式，最大速率为450Mbps。
也就是说，目前业界的11n产品也在不断发展当中，一个基本的趋势就是“300Mbps->450Mbps->600Mbps”。
MIMO的实现依赖于多天线技术。
如果把一个802.11n的AP比作一辆家用汽车，那么300Mbps相当于是1.6L 排量，450Mbps和600Mbps相当于是2.0L和2.0T的排量。
在300Mbps这档中有三种不同的MIMO实现方式，分别是2×2、2×3和3×3（前者表示发射天线的个数，后者表示接收天线的个数）。
2×2可以认为是手动低配版（天线的个数绝对不可能小于空间流的个数），而2×3和3×3则是分别属于“中等配置”和“高级配置”。
虽然这三种MIMO方式显示的理论速率均为300Mbps，但是在实际使用的感受上，802.11n的传输性能与MIMO天线的多少息息相关，天线越多，实际获得的吞吐量越高，使用当中抗干扰的能力也会更强。
802.11n无线网络技术全面解析
802.11n无线网络技术全面解析【大】【中】【小】2009-03-12 09:50:03 来源:互联网作者：互联网责任编辑：麦孔802.11n的核心----MIMO-OFDMOFDM调制技术是将高速率的数据流调制成多个较低速率的子数据流，再通过已划分为多个子载体的物理信道进行通讯，从而减少ISI（码间干扰）机会。
MIMO（多入多出）技术是在链路的发送端和接收端都采用多副天线，将多径传播变为有利因素，从而在不增加信道带宽的情况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，以达到WLAN系统速率的提升。
将MIMO与OFDM技术相结合，就产生了MIMOOFDM技术，它通过在OFDM 传输系统中采用阵列天线实现空间分集，提高了信号质量，并增加了多径的容限，使无线网络的有效传输速率有质的提升。
双频带（20-MHz和40-MHz带宽）IEEE802.11n通过将两个相邻的20MHz带宽捆绑在一起组成一个40MHz 通讯带宽，在实际工作时可以作为两个20MHz的带宽使用（一个为主带宽，一个为次带宽，收发数据时既可以40MHz的带宽工作，也可以单个20MHz带宽工作），这样可将速率提高一倍。
同时，对于 IEEE802.11a/b/g，为了防止相邻信道干扰，20MHz带宽的信道在其两侧预留了一小部分的带宽边界。
而通过频带绑定技术，这些预留的带宽也可以用来通讯，从而进一步提高了吞吐量。
ShortGI（GuardInterval）是802.11n针对802.11a/g所做的改进。
射频芯片在使用OFDM调制方式发送数据时，整个帧是被划分成不同的数据块进行发送的，为了数据传输的可靠性，数据块之间会有GI，用以保证接收侧能够正确的解析出各个数据块。
无线信号在空间传输会因多径等因素在接收侧形成时延，如果后续数据块发送过快，会和前一个数据块形成干扰，而GI就是用来规避这个干扰的。
11a/g的GI时长为800us，而 ShortGI时长为400us，在使用ShortGI的情况下，可提高10%的速率。
ieee802.11n 标准
IEEE 802.11n标准是一种无线局域网(WLAN)通信标准，旨在提供更快的数据传输速度和更大的覆盖范围。
该标准在2009年正式发布，并取代了之前的IEEE 802.11a和802.11g标准，成为当时最先进的无线网络技术之一。
IEEE 802.11n标准的出现极大地推动了无线通信技术的发展，为用户提供了更稳定、更快速的网络连接体验。
本文将从以下几个方面对IEEE 802.11n标准进行详细介绍，使读者对该标准有一个全面的了解。
一、IEEE 802.11n标准的发展历程IEEE 802.11n标准最初的研发工作可追溯至2004年，当时IEEE无线局域网工作组启动了一个名为“高速组网”(High Throughput)的项目，旨在提高无线网络的传输速度。
随着技术的发展，该项目逐渐演化成IEEE 802.11n标准，并在几年后正式发布。
IEEE 802.11n标准的发布标志着无线通信技术迈入了一个新的阶段，为用户提供了更便利的无线网络连接方式。
二、IEEE 802.11n标准的技术特点1. MIMO技术IEEE 802.11n标准采用了多输入多输出(MIMO)技术，通过在发送和接收端分别使用多个天线并利用多径效应，从而提高了信号的传输效率和可靠性。
MIMO技术使得无线网络可以同时传输多条数据流，极大地提升了网络的数据传输速度和覆盖范围。
2. 40MHz信道和聚合技术与之前的802.11a和802.11g标准相比，IEEE 802.11n标准引入了40MHz信道和帧聚合技术，使得数据的传输速率得到了极大的提升。
40MHz信道可以提供更大的带宽，进而加快了数据的传输速度；而聚合技术可以将多个数据帧合并在一起发送，有效地提高了信道利用率。
3. 空间频率块调制(Spatial Frequency Block Coding，SFBC)IEEE 802.11n标准还引入了SFBC技术，通过在不同的天线上发送相位不同的信号，从而避免了多径信道的干扰，提高了数据的可靠性和稳定性。
802.11N协议基础及网络部署
802.11g
54Mbps (实际25Mbps）
带宽的大幅度提升使得每个接入点可以接入更多的客户端。
全面向下兼容a/b/g
2.4 GHz 5.8 GHz
Not support
b only
g only, b/g mix, b only
n only, b/g/n mix, g/n mix,b/g mix, g only, b only n only, a/n mix, a only
技术要求
在传输速率方面，802.11n可以将WLAN的传输速 率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps，提供 到300Mbps甚至高达600Mbps；覆盖范围可以扩 大到好几平方公里，使WLAN移动性极大提高； 兼容其他标准(包括3G) 。
802.11N技术简介
产生原因
Wi－Fi联盟在802.11a/b/g后面的一个无线传输标 准协议， 为了实现高带宽、高质量的WLAN服务， 使无线局域网达到以太网的性能水平，802.11任 务组N（TGn）应运而生。
目录
802.11n 概述 802.11n 关键技术 影响802.11n速率的关键因素 802.11n设备部署
802.11n部署——部署策略
2010年Q4-2011年Q4：
新建网络：以11n设备为主。 原有网络扩容：新增11n设备，与原有11g设备 混合部署。 利用2-3年时间逐步替换原有11g设备，实现11g 向11n的平滑升级。
IP报文长度（byte）
1*1实际速率 （无加密） Mb/s
1500
512
88
20MHz 60 40MHz 120
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MAC帧基本格式
目前有 3 种功能： 1 Bit 15 设置为 0 的，Duration/ID 字 段用来设定 NAV，此数值表示当前所进行的传 送预计使用媒介多少微秒。 2 Bit 14 设置为 0，Bit 15设置为 1，表 示无竞争周期所传送的帧。其他 Bit 都置 0。 3 Bit 14 和 Bit 15 都设置为 1，用于 PS-Poll 帧。STA 从休眠状态苏醒后，发送 PS-Poll帧，Bit0-13设置为 AID（关联标识符， association ID） ，以表示其所隶属的 BSS。
MAC帧基本格式
1.1.3 Address 字段
Address1 表示接收端的地址，Address1 为广播 或组播时候，必须同时检查 BSSID，STA只响应同 一个 BSS 内的广播或组播。 Address2 表示发送端的地址。 Address3 供接入点与分布式系统过滤用。 WDS 会使用 4 个地址，RA和 TA为 AP 地址，
MAC帧基本格式
1.1.4 Sequence Control 字段
MAC帧基本格式
Sequence Control包含 4 位的片断编号 （Fragment Number）和 12 位的顺序编号 （Sequence Number） 。该字段主要功能是重 组帧片断以及丢弃重复帧。
MAC帧基本格式
802.11n 基础知识
2011年06月20日
MAC帧的基本格式 控制帧介绍 管理帧介绍 802.11 MAC 功能介绍 802.11 物理层基础知识
MAC帧基本格式
一． 802.11 mac 帧
1.1 Mac 帧基本格式
1.1.1 Frame Control字段
MAC帧基本格式
下面是用ominipeek抓包查看到得frame control字段，可以看到，所有的字节都 会被抓出来，而且在ominipeek中也有解 释。这些值往往会很有用，比如下面这 个报文是一个重传报文，而网络中重传 报文太多，肯定会对网络质量产生影响。
MAC帧基本格式
1.1.2 Duration/ID 字段
控制帧介绍
2.2 RTS
对于比较大的帧，为了防止重传引起网络性能 下降。采用 RTS 取得媒介的控制权。帧的大 小采用驱动程序中 RTS threshold（阀值）来 定义。注意，RTS/CTS机制只用于单播帧，组
控制帧介绍
2.3 CTS
控制帧介绍
CTS仅仅用于回复 RTS。 CTS的duration采用RTS的duration值减去传送 SIFS和CTS所需要的时间。
MAC帧基本格式
图1
图2
MAC帧基本格式
1.1.8 Null帧
STA使用 Null 帧通知 ap改变省电状态。
控制帧介绍
二．控制帧
2.1 控制帧的 Frame Control 字段
控制帧的 To DS、From DS、More Frag、 Retry、More Data、Protected Frame、Order 位必须为 0。
1.1.5 帧主体
Frame Body用于 STA之间传递有效载荷。 Frame Body最小长度为 0。 Frame Body最大长度为(MSDU + ICV + IV)的 最大长度，其中 MSDU 最大长度为 2304。 ICV + IV长度 8 字节（用于 wep） 。因此 Frame Body最大长度为 2312。 数据帧类型
帧控制域(Frame Control)占用 2 个字节。 Protocol Version 用显示该帧所使用的 MAC MAC 只有一个版本，编号为 0。 Type 和 Subtype 用来表示帧类型。
版本，目前 802.11
MAC帧基本格式
Retry位置 1 表示当前帧是重传的。 Pwr Mgt位置1表示发送完当前帧，STA 进 入省电模式；为 0 则表示 STA 会保持在 清醒状态。AP的这个位始终为 0。 More Data 表示是否有数据发送给待传送给 休眠中的 STA，1 表示有，0 表示没有。 Protecete Frame 设置 1 表示当前帧有加 密，0 表示没有加密。 Order设置 1 表示严格依次（strict ordering）传送。
控制帧介绍
2.4 ACK
ACK用于对收到的帧进行应答。 如果 More Fragments 位为 0，表示数据 传送已结束，duration 设定为 0。
控制帧介绍
2.5 PS-Poll STA 从省电模式苏醒后，会传送一个 PS-Poll 帧给 ap 以取得缓存帧。PS-Poll 不包含 duration 信息。但是所有收到 PS-Poll的 STA， 都会以 SIFS 加上 ACK 所需要时间来更新 NAV， 使得 AP 发送 应答不会与 STA冲突。
管理帧介绍
三． 管理帧
3.1 管理帧结构
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
管理帧 mac 基本结构都相同，与帧的子类无关。管理 帧使用固定字段或信息元素与其他系统交换信息。
管理帧介绍
固定字段因长度与次序固定，不需要以字段标头来界定。标准列 出了 10 种固定字段： 1、Authentication Algorithm Number 身份验证算法编号，用来区分是开放系统身份验证还是共享密钥 身份验证。 2、Authentication Transaction Sequence Number 身份验证处理序列号，用以追踪身份验证的进度。 3、 Beacon interval 信标间隔用来设定 Beacon信号之间相隔多少时间单位。
MAC帧基本格式
数据帧有用于竞争服务（contention-based service）的，也有用于无竞争服务 （contention-free service）的。我司现在 都是有竞争的服务 1.1.6 FCS FCS 对帧进行 CRC 校验。
MAC帧基本格式
1.1.7 数据帧 Duration 字段 数据帧 Duration字段设置遵循4个规则： 1、CFP内传递的任何帧必须将 Duration设定 为 32768。 2、目的地为广播或组播的帧，Duration设定 为0。 3、如果 Frame Control的 More Fragments为 0，表示该帧已无其余片断。该帧只要为本身 的确认预订媒介使用权。Duration设定为 1 个 SIFS 加 1 个 ACK。如下图1