802.11g技术与802.11n技术探讨
1、WLAN技术概述
通信网络随着INTERNET的飞速发展,从传统的布线网络发展到了无线网络，作为无线网络之一的无线局域网WLAN（WirelessLocalAreaNetwork），满足了人们实现移动办公的梦想，为我们创造了一个丰富多彩的自由天空。
1.1．WLAN的概念
WLAN是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网LAN（LocalAreaNetwork）的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。 1.2．WLAN的特点
WLAN开始是作为有线局域网络地延伸而存在的，各团体、企事业单位广泛地采用了WLAN技术来构建其办公网络。但随着应用的进一步发展，WLAN正逐渐从传统意义上的局域网技术发展成为\公共无线局域网\，成为国际互联网INTERNET宽带接入手段。WLAN具有易安装、易扩展、易管理、易维护、高移动性、保密性强、抗干扰等特点。
1.3．WLAN的标准
由于WLAN是基于计算机网络与无线通信技术，在计算机网络结构中，逻辑链路控制（LLC）层及其之上的应用层对不同的物理层的要求可以是相同的，也可以是不同的，因此，WLAN标准主要是针对物理层和媒质访问控制层(MAC)，涉及到所使用的无线频率范围、空中接口通信协议等技术规范与技术标准。
1.4 WLAN是高速有线接入技术的补充
目前，有线接入技术主要包括以太网、xDSL等。WLAN技术作为高速有线接
入技术的补充，具有为可移动性、价格低廉的优点。WLAN技术广泛应用于有线接入需无线延伸的领域，如临时会场等。由于数据速率、覆盖范围和可靠性的差异，WLAN技术在宽带应用上将作为高速有线接入技术的补充。 而关键技术无疑决定着WLAN的补充力度。现在OFDM、MIMO（多入多出）、智能天线和软件无线电等，都开始应用到无线局域网中以提升WLAN性能，比如说802.11n计划采用MIMO与OFDM相结合，使数据速率成倍提高。另外，天线及传输技术的改进使得无线局域网的传输距离大大增加，可以达到几公里。
1．5 WLAN是蜂窝移动通信的补充
WLAN技术的次要定位——蜂窝移动通信的补充。蜂窝移动通信可以提供广
覆盖、高移动性和中低等数据传输速率，它可以利用WLAN高速数据传输的特点弥补自己数据传输速率受限的不足。而WLAN不仅可利用蜂窝移动通信网络完善
的鉴权与计费机制，而且可结合蜂窝移动通信网络广覆盖的特点进行多接入切换功能。这样就可实现WLAN与蜂窝移动通信的融合，使蜂窝移动通信的运营锦上添花，进一步扩大其业务量。
WLAN是现有通信系统的补充，可看作是3G的一种补充
无线接入技术则主要包括IEEE的802．11、802．15、802．16和802．20标准，分别指WLAN、无线城域网WPAN、无线城域网WMAN、WIMAX和宽带移动接入WBMA等。一般地说WPAN提供超近距离的无线高数据传输速率连接；WMAN提供城域覆盖和高数据传输速率；WBMA提供广覆盖、高移动性和高数据传输速率；WLAN则可以提供热点覆盖、低移动性和高数据传输速率。
对于电信运营商来说，WLAN技术的定位主要是作为高速有线接入技术的补充，逐渐也会成为蜂窝移动通信的补充。当然WLAN与蜂窝移动通信也存在少量竞争。一方面，用于WLAN的IP话音终端已经进入市场，这对蜂窝移动通信有一部分替代作用。另一方面，随着蜂窝移动通信技术的发展，热点地区的WLAN公共应用也可能被蜂窝移动通信系统部分取代。但是总的来说，他们是共存的关系，比如一些特殊场合的高速数据传输必须借助于WLAN，像波音公司提出的飞机内部无线局域网；而在另外一些场合使用WLAN可以较为经济，像实现高速列车内部的无线局域网等。
另外目前公共接入服务的应用，除了上网、接收Email等既有应用之外，并未出现对使用者而言具有独占性、迫切性、必要性之应用服务，可使消费者产生另一种新的使用需求，这也是它难以大量吸引用户族群的原因。百年来通信发展的历史证明，使用一种包办所有功能的通信系统是不可取的，各种接入手段的混合使用才能带来经济性、可靠性和有效性的同时提高。毫无疑问，第三代蜂窝移动通信（3G）技术是一个比较完美的系统，它有较高的技术先进性、较强的业务能力和广泛的应用。但是WLAN可以在特定的区域和范围内发挥对3G的重要补充作用，WLAN技术与3G技术相结合会有广阔的发展前景。
2、802.11ｇ与802.11n技术比较
2.1 802.11ｇ技术
IEEE802.11工作组近年来开始定义新的物理层标准IEEE802.11g。与以前的IEEE802.11a协议标准相比，IEEE802.11g草案有以下两个特点：在2．4GHz频段使用正交频分复用（OFDM）调制技术，使数据传输速率提高到20Mbit/s以上；能够与IEEE802.11b的WLAN系统互联互通，可共存于同一AP的网络里，从而保障了后向兼容性。这样原有的WLAN系统可以平滑地向高速WLAN过渡，延长了IEEE802．11b产品的使用寿命，降低了用户的投资。2003年7月IEEE802.11工作组批准了IEEE802.11g草案，该标准成为人们关注的新焦点。
从技术角度上看，802.11g的高速来源于“正交频分多路复用（OFDM）技术的模块设计，这个技术与802.11a所使用的技术相同。事实上早在1999年，OFDM技术就曾被提出应用在802.11b标准中，由于当时FCC禁止在2.4GHz频段中使用OFDM，因此802.11b转向使用了“互补码移位键”（CCK）的模块设计。直至2001年5月FCC解除此限令，OFDM才得以在802.11g标准中大显身手，从而实现2.4GHz频段WLAN的高速传输率。
OFDM技术实质上是MCM（Multi Carrier Modulation，多载波调制）的一种，其原理是：将无线信道分成若干正交子信道，然后将高速的数据信号，转换成并行的低速子数据流，并调制到每个子信道上进行传输。同时在接收端，OFDM也采用了类似的方法，将正交信号分开，从而减少子信道之间的相互干扰，信道的均衡性也更加容易实现。由于OFDM允许每个频带可以有不同的调制方法，因而可以增加子载波的数目，从而大大提高数据的传输速率。
WLAN产品设计者经常面临的问题是由多路径引起的信号质量降低。例如在室内环境中，无线信号可能会以不同路径抵达接收端，但每个路径的距离有很大差别，有时相差可能高达百米。由于从发射端到接收端的每个信号路径都具有独特的时间延迟及与之相关的位移，所以，经过不同路径到达接收端的无线信号则可能产生较大的误差。因为信号带宽可能出现频率相加，使信号强度增强的现象；也可能出现相互抵消，在某些频率处降低信号强度，极端情况下甚至还会出现信号为零的情况。然而OFDM技术则很好地解决了这个问题，它能给WLAN应用中提供最佳的信号波形，从而有效解决人们对早期802.11b网络经常抱怨的“信号不稳”的问题。
2.2 802.11n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：MIMO
MIMO（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。所以目前11n最为主流的还是2×3和3×3两类MIMO技术。
MIMO作为目前无线最热门的技术，还应用在很多其他的无线协议中，比如802.16以及4G的LTE等等。
图 2×2MIMO和3×3MIMO的区别
关键技术二：40MHz
40MHz比传统的20MHz提升了一倍，由于传输速率基本和占用带宽成正比，所以40MHz带来的速率增强效果是不言而喻的。其实这种技术早在802.11a和802.11g的时代就已经有了所谓Turbo a/g技术，但当时并未形成正式标准，各个厂家实现方式也不尽相同，出现了108Mbps和125Mbps两个版本。
目前，40MHz在802.11n中已经成为了正式统一标准的一部分，若要达到300Mbps的速率，必须使用40MHz的信道技术。但由于2.4GHz频谱的资源并不丰富，最多只能承载一个40MHz的频带，使得批量部署AP成为几乎是无法完成的任务，所以目前在2.4GHz这个频段，通常还是使用20MHz的频谱带宽，以保证3个不相干扰的信道，当然速率也会随之减半。那么如何才能获取300Mbps的高带宽呢？无疑我们要使用5GHz频段，不过5GHz覆盖范围较小，且支持的客户端相对较少，不足以独自担当重任。所以目前在室内环境部署802.11n系列AP之时，通常会选用同时支持2.4GHz和5GHz的双频AP。
其他技术诸如Short GI、A-MPDU和Block ACK，在11n当中也起到了不小的作用，其中Short GI是利用802.11n多天线接收的优势，减小了帧间隙，从而提高了11n的速率；A-MPDU和Block ACK则是在MAC层做了优化，减小了WLAN报文交互的无效开销，提升了802.11n的实际传输性能。
3、802.11g和802.11n对用户下载速率的影响分析：
802.11g采用2.4GHz工作频谱，当传输速率在20Mbps以下时，在物理层采用802.11b相同的DSSS技术和CCK技术，当传输速率超过20Mbps时，在物理层使用802.11a相同的OFDM技术。
802.11n将MIMO（多入多出）与OFDM（正交频分复用）技术相结合而应用的MIMO OFDM技术，提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升，由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps，提供到300Mbps甚至高达600Mbps。
在覆盖范围方面，802.11n采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的天线阵列，可以动态调整波束，覆盖范围更大。
在兼容性方面，802.11n采用了一种软件无线电技术，它是一个完全可编程的硬件平台，使得不同系统的基站和终端都可以通过这一平台的不同软件实现互通和兼容，因此，802.11n可以向前后兼容，而且可以实现WLAN与无线广域网络的结合，比如3G。
理论上802.11g协商速率可以达到54Mbps，用户所得到的理论下载速率约为26 Mbps，但是802.11n协商速率可以达到300Mbps或者是更高。如下图所示：
802.11g协商速率
802.11g与802.11n技术探讨
