頻段交錯技術加快向下一代WLAN演進

　　802.11a網絡大大提高了可用帶寬
　　為了解決這些問題，用戶必須轉向IEEE 802.11a標準定義的下一代WLAN。這個標準要求在5 GHz頻段建立無線電信令系統，允許在一個給定的服務區內最多有8個非重疊信道。盡管每個信道的數據容量與802.11g標準WLAN相同，但是每個用戶的可用帶寬卻提高了兩倍。另一個優點是，使用5 GHz頻段的其他服務種類數量很少，只有雷達和衛星等服務，它們不會對普通的WLAN用戶產生干擾。
　　把客戶機節點升級到802.11a標準，同時兼容現有的802.11b/g標準相對來說比較容易，用戶只需安裝一個雙頻通信設備即可。當雙頻設備想要把用戶連接到WLAN時，它只掃描無線電頻譜，確定哪個頻率正在使用中，然后將射頻切換到相應的頻率即可。
　　不幸的是，網絡升級不是件容易的事情。客戶機節點可以選擇要使用的頻段，所以它兼容兩種網絡類型中的任何一種。然而，如果網絡同時兼容以前的2.4 GHz 和新的 5 GHz，網絡的接入點則必須能夠在雙頻段內同時通信。

　　雙頻接入點成本昂貴
　　這種雙頻接入節點如圖1所示，雙頻接入節點的實現成本相對較昂貴，這是因為它們必須集成兩個獨立的射頻電路，而射頻電路又是節點中成本最昂貴的元件之一。處理數據流量的CPU的成本也會增加，因為它必須處理兩個同步數據流。所以，與單頻設備相比，雙頻接入節點通常需要一個處理速度更快的CPU，結果雙信道方法比單頻方法提高接入節點的成本近一倍，典型材料單（bill of materials）的成本至少增加了20美元，這一成本負擔阻礙了網絡運營商采用802.11a標準的步伐。
　　意法半導體（STMicroelectronics）公司率先推出了另一個可以選擇的解決方案，這個新方案叫做頻段交錯技術，它幾乎可以免去這一成本負擔。采用頻段交錯技術的接入點在兩個頻段之間交替工作，而不是同時工作在兩個頻段內。采用一個“零中頻”無線電設計，頻段交錯方案允許兩個無線電頻段共用從頻率合成器直至上變頻混頻器的所有元件。共享元件使射頻設計占用的芯片面積僅僅稍大于1mm2，使雙頻射頻的成本比單頻略高一點，從而使采用頻段交錯方案的雙頻接入節點比普通的單頻接入節點的成本僅略高一些，典型設計的材料單成本只增加了不到5美元。
　　頻段交錯對于用戶是透明的，它使用現有的協議管理獨立的雙頻段信道，所以用戶節點無需安裝特殊的軟件。當接入節點與客戶機節點不在同一個頻段信道時，頻段交錯方法禁止客戶機節點試圖發射信號。頻段交錯技術使用頻段轉換速度十分快（不到20ms）的射頻芯片，而且轉換對于TCP和802.11信令協議是隱蔽的。
　　頻段交錯方案通過管理兩個頻道之間的交替轉換來確保數據傳輸的透明性。這樣，信道不會顯得只得到半個預期帶寬。管理頻率交替操作有兩種方法，其中一種是靜態方法：接入點在每個頻率上工作固定間隔。另一種是動態方法：接入點根據某一時刻頻段內的數據流量給每個頻段分配時間。頻段交錯方案在每個頻段使用動態時間分配方法，以最大限度提高帶寬的利用率。

　　競爭協議是共享的關鍵
　　實現這一透明水平的關鍵是以創新的方式利用802.11競爭協議，這個協議規定在發送數據前節點要檢查信道的數據流量。如果一個節點檢查到數據流量，它就會等候直到信道發送請求被清除時才會嘗試發送數據。兩個節點如果同時發送數據，就會檢查到沖突，然后撤消發送請求，稍后再嘗試發送操作。
　　為了防止沖突重復發生，節點中含有一個可以按照固定速率遞減的計數器。當計數器含有一個非零數時，節點就不能發送數據。當兩個節點沖突時，計數器內就會增加一個隨機數，以降低下次嘗試發送數據時兩個節點沖突的可能性。網絡控制器還可以通過網絡分配矢量（NAV）來設置計數器，以確保某些節點享有優先接入網絡的權限。