前言:
由于本人近日负责802.11b/g的高功率AP的开发,这类产品广泛应用于远距离传输,配合高增益天线可以达到几十公里的传输距离,且保证足够的Internet连接吞吐量(一般在20Mbps以下);调查这类产品过程中有客户甚至我们经理都曾考虑过是否可以用802.11n来增加传输的吞吐量。业界对这一说法有很多不同看法,就此发表下本人的看法。
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近期,Ruckus公布了其最新的企业级11n产品

这款产品的不同之处在于,其内置了BeamFlex技术,即Cisco早期开发的Beamforming,中文名叫波束成型技术。该技术其实很早就已经被应用在了雷达天线领域,后来广泛用于现有蜂窝网络的移动基站上,也就是我们熟知的智能天线。什么是智能天线呢?就是天线可以受无线设备或其自身控制发射的波形,指向用户。比较权威的解释为,智能天线是一种安装在基站现场的双向天线,通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性,并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(DirectionofArrinal),旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。
好的,那么既然Beamforming就是智能天线的应用,对于传统的wifi技术无疑是一项很好的扩展与补充。wifi信号的发射功率由于受法规限制,欧盟地区只允许20dBm,FCC国家还好,能更高一些。但是比起我们的手机以及手机基站来,差距还是很大的。这就是为什么wifi覆盖会有如此多弊端的原因。BeamFlex技术弥补了wifi的诸多缺陷,Ruckus称该技术可以使天线有4000多种不同的方向性,来满足相应的覆盖需要。注意到这是一个动态的过程,那么在大型办公室、仓库以及空间比较复杂的区域,该技术将会得到充分的发挥。

上图就是BeamFlex技术用的天线。该天线并不是我们想像的那样改变物理角度,而是从信号编码的角度去有针对的覆盖目标用户。
说了很久还没切入正题,别急,这篇文档是我灵感的起源,因为后来我直接联想到了MIMO。
学通信的人知道MIMO就是多收多发技术,11n产品集成了多天线,相当于多个收发单元,同时工作,从而增加了传输的吞吐量。MIMO同时具备Diversity的效果,可以分辨不同强度的信号,选择信噪比较高一个收发分集的作为针对特定区域的收发单元,或者还可以将不同分集接收到的信号做比对,得出最佳的信号水平。

图中看到A、B接受的信号最后被合成了相应的最后结果,以获得良好的信号。MIMO另一特点就是单纯的增加吞吐量,靠不同的收发分集完成。即我们常说的空间复用技术。

图中看到不同路径的信号被接收以后,其中一部分时延在可以接受的范围内,正确被解码;另一部分经过反射的时间太多,已经无法被辨识,只能被丢弃。于是,我开始想像MIMO,也就是我们802.11n的MIMO技术在远距离传输上会是一个什么样的结果。
既然是多天线,那么一个2X2的MIMO路由器必须搭配两套定向天线来使用;要组成点对点无线链路必须有2套这样的路由器。远距离传输必须保证clear LOS,或者说60%的Fresnel Zone。那么在多个天线的情况下,是不是还是60%呢?因为那只是容忍单个天线因反射或障碍物而得出的数据,如果在MIMO系统中,远距离情况下,一旦发射反射情况,距离也许就不单单跟室内一样增加个几米的问题了,很有可能是上百米,这个距离产生的时延接收端能容忍么?估计现有的芯片商不会考虑这些,因为大家都在室内用11n,或者说,没人会用11n去连个十来千米的无线。
但是今天又看了另一方面的文章,说到Wimax采用的也是MIMO技术,但是MIMO其带来的覆盖效果可以在边缘地带增加3dB以上,覆盖半径可增加50%~90%。我于是纳闷了,Wimax在室外应用时环境也好时延也好,同样也是很复杂的情况,为什么其MIMO就可以做到?
于是去查了下wiki,发现这么一段话
The notable advantage of WiMAX comes from combining SOFDMA with smart antenna technologies. This multiplies the effective spectral efficiency through multiple reuse and smart network deployment topologies.
原来Wimax用的就是智能天线!
如果智能天线+MIMO,那么很大程度上,将改善802.11n的远距离性能,这是我最后的结论。结论的支撑,就是Ruckus现在出的11n产品,其原理就如同下图

如果多个收发分集连接了智能天线,那么用户无需考虑天线的摆放角度,天线可以有目的地连接终端甚至是移动终端;同样地,该技术有效保证了MIMO接收时的信号效果,与全向天线比起来更有效地利用了电波,减少了时延,优化了接收效果。如果图中的智能天线阵列是定向天线的话,我估计11n的远距离传输方案就有希望了。
所以,我不指望现有的11n产品可以有效增加远距离传输中的吞吐量,无论是TP-LINK也好,Dlink也好甚至Linksys也好,产品定位摆在那里,如果要做这类产品,TP-LINK必须尽早切入企业级市场,吸纳更多尖端技术,才能保障有足够的技术力量和市场空间去发展远距离11n产品。
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题外话,这个话题本身过于偏技术性,而且在国内11n产品本身不够普及,远距离应用更是寥寥无几;本文纯属个人对目前调查情况的一个总结,很多东西也就光凭自己猜想,没有理论支撑,所以权当消遣吧。在国外做远距离骨干网无线传输的早就有了,wifi本身缺陷太多,想用11n还不如换个技术的产品。不过很多时候技术和市场都会有一个调配的过程,且看wifi风光到几时吧,哈哈哈哈哈哈~~

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