802.11n與WLAN無線比較

　　802.11n技術(shù)帶來了物理速率的成倍提高，但是單單依靠物理速率的提高能夠同時(shí)帶來WLAN網(wǎng)絡(luò)性能和吞吐的成倍提升嗎?

　　802.11協(xié)議定義每發(fā)送一個(gè)報(bào)文都必然進(jìn)行信道競(jìng)爭(zhēng)，都需要根據(jù)模式添加物理層報(bào)文頭，對(duì)于單播報(bào)文還需要等待物理層的ACK確認(rèn)，等等這些和實(shí)際發(fā)送的報(bào)文一樣都需要消耗信道資源。

　　在表2中假設(shè)持續(xù)發(fā)送1538bytes大小的單播報(bào)文，在不考慮重傳和錯(cuò)包情況下，來對(duì)比一下54Mbps、130Mbps和300Mbps物理速率能為WLAN帶來的理論性能：

　　表2. 持續(xù)發(fā)送1538字節(jié)報(bào)文的理論性能對(duì)比

　　通過表2可以看到，雖然物理速率實(shí)現(xiàn)近6倍的提升，但性能并沒有同比上升。因此如果802.11n僅僅滿足于物理速率，估計(jì)最終只能成為實(shí)驗(yàn)室的擺設(shè)。為了擺脫這個(gè)困境，802.11n協(xié)議必須實(shí)現(xiàn)WLAN網(wǎng)絡(luò)性能的同步提升，為WLAN應(yīng)用制造出足夠的誘惑力，這個(gè)歷史重任交給了報(bào)文聚合A-MPDU功能。

　　802.11的任何一個(gè)報(bào)文在物理發(fā)送時(shí)會(huì)被作為一個(gè)MDPU發(fā)送，每一次發(fā)送都必然需要信道競(jìng)爭(zhēng)和避讓，從而消耗信道資源。而報(bào)文聚合A-MPDU通過將多個(gè)MPDU聚合為一個(gè)物理層報(bào)文，只需要進(jìn)行一次信道競(jìng)爭(zhēng)或避讓，就可完成N個(gè)MPDU的同時(shí)發(fā)送，從而減少了發(fā)送N-1個(gè)MPDU報(bào)文所帶來的信道資源消耗。通過報(bào)文聚合特性，充分提高了信道資源的利用率，極大地實(shí)現(xiàn)了802.11網(wǎng)絡(luò)性能的提升。

　　下圖為A-MPDU的結(jié)構(gòu)圖，其中MPDU Delimiter是為了A-MPDU而專門定義，另外A-MPDU技術(shù)只會(huì)聚合同一個(gè)客戶端的MPDU：

　　圖2 報(bào)文聚合結(jié)構(gòu)

　　在A-MPDU報(bào)文聚合特性，得到了Block ACK功能的強(qiáng)大支持。通常的802.11網(wǎng)絡(luò)中，任何一個(gè)單播報(bào)文都需要得到目的設(shè)備的ACK確認(rèn)，每一個(gè)ACK都是一個(gè)802.11報(bào)文，都需要消耗信道資源。而Block ACK可以配合A-MDPU特性，對(duì)于整個(gè)A-MDPU中所有的802.11報(bào)文只需要一個(gè)Block ACK報(bào)文，充分減少了信道資源的消耗。

　　通過下面WLAN性能的理論分析(如圖3、4、5、6)，可以看出802.11的A-MPDU報(bào)文聚合為WLAN網(wǎng)絡(luò)帶來了極大的性能提升(分析中，假設(shè)每一個(gè)802.11報(bào)文都為1534bytes)：

　　圖3 20MHZ聚合報(bào)文數(shù)和性能關(guān)系

　　圖4 20MHZ聚合報(bào)文數(shù)和信道利用率關(guān)系

　　圖5 40MHZ聚合報(bào)文數(shù)和性能關(guān)系

　　圖6 40MHZ聚合報(bào)文數(shù)和信道利用率關(guān)系

　　至此可以了解，雖然802.11n的物理速率實(shí)現(xiàn)了接近6倍的提升，卻沒有為WLAN性能帶來大的提升，但是卻通過A-MPDU報(bào)文聚合將WLAN性能提升了6倍多，最終實(shí)現(xiàn)了WLAN網(wǎng)絡(luò)物理傳輸速率和性能的同步提升，將WLAN應(yīng)用帶到了一個(gè)高速接入的時(shí)代。