淺談無線寬帶網絡新技術SuperG

　　近年來，隨著無線通信技術的迅猛發展，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境下，帶寬也只能達到理論數值的一半，難以滿足多媒體實時業務、IP電話(VoIP)和視頻點播(VOD)等業務的需求。為了進一步擴展帶寬，各廠商都在研發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據吞吐量(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、數據鏈路層和網絡層的傳輸速度。SuperG具有動態包突發機制、硬件壓縮、快速幀及動態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

　　突發機制利用IEEE802.1le服務質量(QoS)草案，自動調整數據包和傳輸時間，以適應不同的連接速度和協議，增強同時具有 IEEE802.11a、IEEE802.11b和IEEE 802.11g接入設備的整個系統的性能和網絡處理能力，提高在相同或混合環境中的數據吞吐量。突發機制如圖1所示。IEEE 802.11系列協議規定，在標準傳輸過程中，相鄰數據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)。突發機制就是為了取消 DIFS，以盡量連續地發送數據包，達到提高數據傳輸的目的。通過一次發送多個數據包等手段，可以減少DIFS，提高發送效率。在發送數據包的短幀隙 (SIFS)中，突發機制能自動檢測是否有其他節點使用無線局域網(WLAN)，這樣就充分縮短了發送時間，提高了數據吞吐量。Super G技術在適時加速上支持突發傳送機制，并能接收所有突發的傳送。如果連接上了一個確認突發機制失敗的設備，Super G技術會返回至非突發模式(即基本鏈路模式)。

　　SuperG技術中的動態包機制基于IEEE802.11e標準草案，是支持增強分布式協調功能(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，動態機制在多節點的網絡系統中顯得尤為重要。如果在一個接入點(AP)附近或遠程有至少兩個節點，那么遠程節點會以低速傳輸數據包，這樣就比附近的節點消耗更多的傳輸時間，而速度本應更快的附近節點卻因缺乏空間傳輸時間而失去與 AP連接的機會。動態機制是在SuperG突發幀技術中的每幀發射時間上作了限制。由于發射每幀的時間縮短了，附近節點可以比遠程節點突發更多的幀，在消耗更少傳輸時間的基礎上，傳輸了更多的幀數據。整個網絡中數據包傳輸不是固定的，速度快的設備比速度慢的設備在網絡中獲得更多的突發幀。動態突發包機制結合了動態機制和突發機制，兩種機制相互作用、相互協作，以實現其特有的功能。Super G動態突發機制最大的優點是增強了整個系統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，在不影響任何數據傳輸和幀的情況下進行硬件壓縮和解壓，從而大大提高數據傳輸的吞吐量。

　　如同流行的壓縮軟件WinZip一樣，SuperG采用硬件壓縮執行標準的LempelZiv標準算法。在數據發送前，進行硬件壓縮；在數據到達無線接收端后，進行解壓還原。壓縮后數據變小，減少了數據的傳輸時間，以便釋放更多的傳輸時間，滿足更多無線設備的傳輸要求。

　　2.3快速幀

　　快速幀將一個以上的數據包放置于一個無線LAN的數據幀。快速幀功能是通過將多個原始幀組裝成大幀，增加發送幀的長度，減少幀間間隔時間損失，達到提高連續發送效率的目的。快速幀機制如圖2所示。經典的數據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，根據網絡情況確定實際的數據包結構，產生的效果可疊加在突發機制上。一旦通過特殊的AP-節點鏈路完成協商，雙方可以相互發送不大于 3000byte的快速幀包。大多數突發設備并不提供快速幀服務，因而SuperG在這方面就更顯優勢了。

　　快速幀技術同樣是由IEEE802.11e草案支持的。與突發機制一樣，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。快速幀僅對基本鏈路的現存周期參數起作用，并不涉及幀間距、幀周期或連接窗口參數，這項技術比單獨的突發機制來說，最突出的優勢就是能對更多網絡進行更好的定標。

   2.4動態Turbo雙頻捆綁

　　動態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送，不僅可以獲得雙倍的數據速率，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據傳輸速率是雙頻捆綁的顯著優點，同時可增大網絡覆蓋范圍。通常，用戶距離無線路由器越遠，數據速率就越低，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據傳輸速率都是加倍的。例如，原本只有18Mbit/s連接的地方，現在可以提供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可以根據網絡需要和不同的環境條件，預先設定動態Turbo。當連接用戶需要持續的、大吞吐量

　　在標準使用條件下，動態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帶寬應用的飛速發展，現存標準一經推出，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化網絡結構。

　　此外，SuperG增強型技術在符合目前IEEE和Wi-Fi聯合協議外，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揮。在這些條件的限制下，其高帶寬就成了突發的、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。