無線局域網領域正在轉變

隨著802.11n的到來，無線局域網（WLAN）領域正在發生根本性的轉變，而這場轉變正如無線局域網的誕生一樣引人矚目。802.11n最終標準的極高數據速率為實現全無線企業網絡奠定了堅實的基礎。豐富的多媒體應用將無縫部署于網絡內的各個節點，其卓越性能遠遠超過此前的802.11a/b/g技術。

但問題仍然存在，“如何規劃高性能的802.11n網絡？”雖然802.11n的優勢得到了WLAN設備廠商的持續重視，也在業界引起了大規模的討論，但至今仍沒有人能夠解釋清楚802.11n網絡規劃是如何發揮作用的，或者更重要的是，它會在什么情況下發生故障！“怎樣才能從徹底清除式802.11n部署實施項目中獲益？”“為了將現有網絡遷移至802.11n平臺，如果我只是淘汰并替換接入點（AP），結果會怎樣？”“怎樣才能更好地完成分階段遷移至802.11n的工作？”本文將解釋解決這些問題所必須具備的802.11n的基本知識，并幫助您選擇適合您所在組織的最佳策略。

802.11n會對網絡規劃中的“3C”產生怎樣的影響

網絡規劃應注意三個方面的因素：背景（Context）、覆蓋（Coverage）與容量（Capacity），合稱網絡規劃中的“3C”。802.11n標準的技術進步使這三種因素都受到了影響。就背景而言，網絡規劃者必須考慮新的40MHz信道干擾以及與特定現場復雜情況相關的多輸入多輸出（MIMO）技術對信道規劃和接入點設置的影響。就覆蓋范圍而言，設計者應了解802.11n與傳統系統在覆蓋上的區別，并根據網絡需求對覆蓋要求做出正確定義。最后，802.11n標準的數據傳輸速度和MAC層效率都得到了提高，因此網絡容量也會增加；但是，只有對網絡客戶分布進行正確的規劃才能使增加的容量得到充分利用。

背景

部署無線局域網的背景環境非常重要。鄰近的接入點或利用同一頻帶進行傳播的其他無線發射器都可能會對網絡造成干擾。這種形式的無線擁塞將導致數據包丟失、網絡速度變慢以及網絡容量減少。除了傳統的同頻和近頻干擾，802.11n5GHz頻帶部署還應考慮來自雷達系統的潛在干擾。背景環境還包括與現場結構有關的無線局域網環境，這種環境將對802.11n的MIMO技術性能產生極大的影響。

干擾與信道規劃

與傳統802.11a/b/g使用的20MHz頻帶相比，802.11n的40MHz信道的數據速度提高了兩倍以上，是高性能無線網絡的必備技術。不過，信道規模的增加也意味著潛在干擾的增加以及信息規劃的頻譜范圍縮小。

在美國，如果在2.4GHz頻帶使用40MHz信道，則只有一個非重疊的20MHz信道可用，導致2.4GHz頻道的鄰近信道干擾機率增加。由于僅有三個非重疊信道可用，對2.4GHz信道進行規劃已經非常困難，因此不推薦利用802.11n的2.4GHz部署使用40MHz信道。

幸運的是，5GHz頻帶將802.11n用戶從嚴格的2.4GHz頻帶限制中解放了出來。在美國，如果接入點完全兼容動態頻率選擇（DFS）（下一節將詳細介紹DFS），5GHz頻帶便允許使用11個非重疊40MHz信道。5GHz頻帶的大量非重疊40MHz信道使802.11n部署能夠充分利用其性能優勢，因此我們推薦高性能WLAN網絡使用這種部署策略。見表3列出的802.11n信道重疊。

雷達規避對5GHz頻帶信道規劃的影響（DFS）

如上文所述，為使5GHz頻帶上非重疊40MHz信道數量達到最大化，接入點必須完全兼容DFS。根據FCC（美國聯邦通信委員會）規則和規定第15節的定義（47CFR§15），這就意味著如果設備檢測到附近雷達系統的帶內干擾，則所有在該頻帶內的傳輸活動必須立即停止達三十分鐘，并轉至其他非干擾信道。顯然，這一聯邦規定要求接入點信道進行動態變化，這必然會對5GHz信道規劃產生影響。

雖然將DFS包括在5GHz802.11n部署項目之內可能會產生一些問題，不過DFS頻帶（5.25-5.35GHz以及5.47-5.725GHz）的最佳規劃與非DFS頻帶規劃相比變化不大。部署流程的第一步是進行現場調查，以確定部署環境中是否存在雷達干擾。其次應制定網絡信道計劃，以避免使用已經探測到DFS的信道。最后，由于DFS標準要求運營信道在遭到干擾的情況下進行動態改變，所以應提供探測到雷達干擾的情況后使用的空信道。根據經驗，在非DFS頻帶內最好提供至少一個空閑信道。

MIMO的特定場景相關效應

MIMO本質上具有特定場景相關（site-specific）特點

在傳統系統中，傳輸信號的反射與衍射（稱為多路）造成的干擾被看作干擾系統性能的主要因素之一，為了解決這個問題，人們在系統設計中加入大量衰耗余量（fademargins），以期在多路干擾比較嚴重的區域提高信號質量。與傳統系統相反的是，在MIMO系統中，多路竟然可以作為提高系統性能的基石！利用復信號處理，MIMO系統能夠同時發送多個數據流。這就意味著僅根據接收信號強度（RSSI）已經無法有效地預測系統性能。考慮到MIMO系統與特點場景相關的特點，摩托羅拉強烈建議用戶針對802.11n網絡采用與特定場景相關的規劃與管理工具。

MIMO在密集辦公（denseoffice）與長廊（longhallway）環境下的性能對比

MIMO在什么樣的環境下才能發揮最佳性能？用專業術語來描述，多路豐富環境（multipathrichenvironments）是取得最佳MIMO性能的理想環境。在多路豐富環境下，接收到的信號被平均分配到從發射器到接收器之間的多個不同路徑中。個體路徑的差異數量是多路豐富程度的基本度量標準。為了更好地理解這個概念，摩托羅拉建議考慮兩種常見的部署場景，即一座綜合性辦公大樓和一條又長又直的走廊。

在辦公大樓中，接入點通常集中部署于規劃的覆蓋區域。帶有接入點的房間通常被其他房間所包圍，彼此通過比較短的回廊相連。在一般情況下，這種環境充滿了干擾信號通路的阻礙（一般為墻壁），而且，除了安裝接入點的房間之外，其他區域很少有或基本沒有視距（LOS）接收路徑。這種環境的復雜性產生了許多不同的信號發射路徑，因此MIMO系統的性能將得到較好發揮，堪稱理想的MIMO部署場景。

在長直走廊的場景中，接收信號的主要路徑大多為視距（LOS）路徑，多路主要來自信息沿走廊墻壁的反射。網絡設計者可以預見，在這種環境下，MIMO系統的性能將顯著下降，因為接入點和接收器之間的距離沿走廊不斷延長。這種場景中的多路構成都極為相似，因此不屬于多路豐富環境，其MIMO性能增益（如果仍然存在）也要遜于綜合性辦公場景。此時可利用傳統硬件，在走廊中增加一個接入點，以擴大視距的覆蓋范圍；不過，這樣做會削弱802.11n的性能，因此不推薦使用這種部署場景。

傳統網絡與802.11n網絡的覆蓋變化

表1：802.11n網絡較之802.11a/b/g網絡在覆蓋范圍上的改進

覆蓋

對于傳統的802.11a/b/g系統與新型802.11n部署之間的覆蓋差異，目前仍存在許多認識上的誤區。為了正確評估802.11a/b/g和802.11n硬件在覆蓋上的差異，必須對覆蓋（coverage）這個術語有明確的定義。本文對“覆蓋”的定義是“在特定地點以指定的最小傳統速率所進行的通信（Communicationataspecified minimum transmit data rate at a given location）”。“范圍”（Range）一詞的定義是“在指定地點以支持的最小接入點傳輸速率進行的通信”（Communication at the minimum supported transmit data rate for an AP at a given location）。下文討論了802.11n覆蓋的實質差異，并在表1中作了總結。

從根本上說，802.11n無線通信仍受與802.11a/b/g標準相同的功率輸出方面的政府規定（有效等向輻射功率，即EIRP）限制。這就意味著，如果進行對等比較，802.11n接入點發射的信號并不比傳統硬件發射的信號傳輸得更遠。雖然范圍并未擴展，但802.11n實施仍可利用802.11n接入點增加的天線分極來擴大增益（diversitygains）。這樣，接入點就能接收到微弱的信號并有效擴大“可見”覆蓋范圍，從而減少隱藏節點問題。

802.11n接入點發射信號與傳統接入點發射信號的傳輸范圍相同，因此給定RSSI的數據傳輸速率會成為造成802.11n和傳統網絡覆蓋差異的關鍵因素。傳輸數據速率代表個體數據包的無線傳輸速度。談到802.11n和傳統網絡的覆蓋差異，應該注意的是802.11n在54Mpbs傳輸速率下的覆蓋區域大于802.11a/g在54Mbps傳輸速率下的覆蓋區域。注意到這一差別，再考慮到802.11n的范圍并無實質性改進，可以基本概括出802.11n與802.11a/b/g在覆蓋上的真正區別。特別要注意的是，數據傳輸速率越高，覆蓋改進程度越大；傳輸速率越低，改進程度越小。此外，還應注意到，使用40MHz信道將進一步增加802.11n接入點在高數據速率下的覆蓋區域，但仍不會增加802.11n設備的傳輸范圍。

容量

由于802.11n標準的數據傳輸速率增加，因此802.11n接入點的容量可能大于傳統接入點。但是，這種改進只有在11n客戶連接至11n接入點、且位于802.11n標準的數據傳輸速率覆蓋區域之內時才能夠實現。由于網絡中的傳統客戶有可能使總體系統性能下降，因此客戶分布規劃就成為實現高性能802.11n部署的關鍵因素。

混合網絡

802.11n完全向后兼容802.11a/b/g網絡及設備，這是802.11n最重要的特性之一。利用這個特性，用戶能夠將現有的無線網絡順利遷移至802.11n平臺，但這也意味著當傳統設備在網絡中發射信號時，802.11n網絡必須犧牲部分性能。表2列出了客戶分布及其對網絡性能的影響。

為減少傳統客戶對高性能802.11n網絡的影響，必須注意到802.11n能夠在2.4GHz和5GHz頻帶下工作的特點。由于802.11a網絡使用率不高，因此5GHz頻帶長期以來較為空閑，可以用作新802.11n標準的理想環境。由于5GHz頻帶僅有少量802.11a用戶，在此空間內可以較為輕松地實現“僅限n”的部署環境，且無需擔心網絡性能因傳統客戶的存在而削弱。因此我們推薦在5GHz頻帶部署“僅限802.11n”的高性能無線局域網。

各種客戶分布情況下的802.11n網絡性能

表2：802.11n網絡在各種客戶分布情況下的相對流量性能

11n中使用20或40MHz信道帶寬的非重疊信道數量

表3：802.11n信道重疊

有線網絡的目標更新

由于802.11n標準的數據速率大幅提高，無線網絡有可能首次在性能上普遍超越100-BaseT網絡。其結果是需要對有線網絡基礎設施進行適當的更新，以便在需要的情況下為吉比特以太網與802.11n接入點之間的回程連接提供支持。如果良好規劃的無線網絡能夠實現100Mbps以上的數據速率，先進的網狀網技術能夠減少對無線網絡的整體需求，就無需為支持吉比特以太網而對有線網絡進行昂貴且毫無必要的整體升級。

11n網絡遷移建議

前文主要集中論述了802.11n基本技術與網絡規劃中的“3C”（背景、覆蓋與容量）的關系。現在我們將討論從傳統網絡遷移至802.11n的三種策略，這三種策略都兼顧了“3C”原則，即Clean-Slate（徹底清除）、Rip-and-Replace（淘汰并取代）以及PhasedMigration（分階段遷移）。

徹底清除式設計

徹底清除式網絡遷移首先要移除所有已有的網絡基礎設施，再依照網絡性能最大化的前提將新網絡基礎設施部署于指定地點。盡管802.11n網絡的徹底清除部署成本較高，但它能夠利用無線網絡的優勢，從頭開始規劃網絡，充分發揮802.11n獨特的質量優勢。徹底清除設計是802.11n優化部署的典型，因此首先討論這種策略。

802.11n客戶和高帶寬應用使用5GHz頻帶，可最小化網絡中傳統客戶的負面影響。5GHz“僅限n”客戶隔離策略因其出色表現而獲得大量專業人士的好評。由于雙頻帶802.11n接入點可同時支持2.4GHz和5GHz頻帶，同時保護“僅限n”的客戶隔離，因此這種方法可用于各類遷移策略。假定大多數傳統客戶都在2.4GHz頻帶下工作，則在5GHz頻帶內可順利使用40MHz信道。此外，由于802.11n客戶進入了2.4GHz頻帶，該頻帶的11n客戶容量大于傳統客戶容量，因此不會為11n網絡帶來很大的問題。不過，因于11n客戶和傳統客戶共存，因此2.4GHz頻帶中的11n客戶性能將低于5GHz頻帶。

此外，802.11n網絡中的接入點設置還應考慮多路對MIMO系統性能的影響。接入點放置的位置應既能夠最大化至接收器的NLOS（非視距）路徑數量，又能夠將信號路徑損失降至最低。要達到這個目的，設計者應根據網絡部署的環境進行設計決策。例如，如果部署網絡的建筑擁有會使信號顯著減弱的厚重墻壁，那么，盡管走廊部署方式對實現MIMO系統性能不利，也應將接入點部署在走廊內，因為信號不能通過非視距路徑傳播很遠，MIMO系統也就不能有效地利用非視距鏈接提供的豐富多路。考慮到MIMO連接設計的復雜性，建議在部署接入點時使用網絡規劃與模擬工具，以減少部署所需要的計算時間。

最后，徹底清除802.11n設計能夠打造出高度優化的網絡，實現最大化的性能和最小化的硬件成本。除客戶分布規劃與接入點部署外，還應考慮無線網絡的有線回程線路更新，不過并非所有802.11n部署與遷移都涉及到這個問題。從規劃的角度來看，徹底清除的遷移模式可能成本最高，但這種模式也最有可能構建強大而可靠的網絡，不僅能夠滿足當前的網絡需求，還能夠在未來根據需求的改變進行相應升級。

淘汰與替換遷移

淘汰與替換遷移解決方案是在現有的接入點和新的802.11n接入點之間進行一對一的替換。802.11n圈內經常就淘汰與替換遷移策略進行廣泛討論。這種策略的優勢在于無需在簡單的新舊替換之外增加額外的布線或安裝成本。然而，淘汰與替換遷移的簡單性也是一把雙刃劍，因為將802.11n客戶隔離至5GHz頻帶，可能無法為部分傳統系統提供足夠的覆蓋。此外，傳統網絡設計可能與最大化MIMO系統性能的最優設計相沖突。

在802.11n網絡中隔離5GHz頻帶所生產的問題是，為最大化2.4GHz覆蓋而設計的現有網絡的節點可能相距過遠，無法滿足5GHz部署的覆蓋要求。在傳輸范圍內將接入點覆蓋區域最大化的網絡設計在802.11b/g部署中非常常見。因此，進行5GHz隔離的淘汰與替換遷移方案可能一直存在這一問題，因為在同樣的傳輸功能下，5GHz頻帶的信號傳輸距離要小于2.4GHz頻帶。由于第一輪802.11n硬件的范圍較之原有的5GHz接入點的范圍并無改進，因此，以2.4GHz最大范圍為基礎設計的網絡就有可能在5GHz 802.11n網絡中出現多個覆蓋空洞。

如上文所述，MIMO系統能夠在多路豐富環境下實現最大化性能。在淘汰與替換遷移（遷移自現有的802.11a/b/g網絡）方案中，很可能會遇見如下情況，即多個接入點都處于能夠最大化覆蓋區域的走廊位置，因為這是傳統網絡部署中廣為接受的最佳方式。對這種“長廊”接入點模式采用淘汰與替換遷移方案將減少802.11n遷移的性能獲益。

此外，上文提及的問題均假設網絡的性能要求與其初始部署要求相當。但是現實中的多數情況是，網絡的性能要求與初始部署要求相比有所增加，在這種情況下淘汰與替換策略可能就無法實現，因為此時即使是802.11n網絡也需要增加接入點密度。與此相反，現有的高性能802.11a/b/g網絡則可以利用較少的接入點遷移至802.11n網絡，因為802.11n在較高的數據速率下覆蓋率會有所提高。

最后要強調一點，與淘汰和替換策略相關的問題表明，任何無線網絡變更都應提前做好規劃。即使是簡單如一對一設備替換的變更工作，設計者也應審慎規劃，評估網絡性能要求與硬件容量，制定正確的網絡計劃。

分階段遷移

分階段遷移的主要目標在于，利用802.11n接入點補充現有的802.11a/b/g網絡，從而在無需承擔全網絡遷移成本的前提下滿足現有網絡需要。如果企業的部分設施已經采用了11n客戶端，或特定地點需要進行大型文件傳輸等高帶寬應用，則可進行分階段遷移。

確定現有網絡不能滿足當前需求的原因是所有網絡遷移工作的第一步。這一步對于分階段遷移而言尤為重要，因為分階段遷移的主要目標就在于滿足現有網絡特定部分的要求。在這個初始階段，網絡遷移的主要任務在于收集需求，此時可充分利用綜合網絡管理系統的功能。

確定性能要求后，如果現有的傳統客戶網絡已經在最高容量之下工作，那么只是用802.11n接入點替換現有的接入點顯然不能滿足系統的容量要求，因為遷移到802.11n網絡的傳統客戶仍然在傳統速度下運行。如上文所述，如果部分網絡已經采用了802.11n客戶端且滿足了容量要求，那么在傳統接入點和802.11n硬件之間進行一對一的替換不失為一種審慎的短期良策。否則，摩托羅拉仍建議在容量受限的網絡內增加802.11n接入點。這些新的接入點應通過明智的功率規劃在接入點覆蓋區域上獲得優先權，因為分階段遷移的最終目標在于，使802.11n網絡成為唯一的網絡，。

如果不能通過淘汰與替換網絡子集的方式滿足網絡要求，那么我們建議將新的802.11n接入點部署于獨立于現有傳統接入點的位置。這樣做可能需要對現有的接入點設置進行小規模的調整，不過這種做法將使分階段遷移實現802.11n硬件MIMO系統性能最大化，并簡化最終階段混合網絡的信道規劃工作。

使用LANPlanner定義網絡要求

上左：原始網絡；上右：徹底清除（clean-slate）

下左：淘汰與替換（Ris-and-replace）；下右：分階段遷移（PhasedMigration）

摩托羅拉LANPlanner如何協助用戶進行802.11n規劃？

本文討論了802.11n規劃所遭遇的種種障礙，可見正確規劃802.11n網絡是一項艱巨的任務，如果不利用特定場地相關的網絡建模技術，這項工作將變得異常困難。摩托羅拉為網絡規劃者提供的協助工具——LANPlanner11.0，無論是應對規劃項目涉及徹底清除設計、淘汰與替代網絡遷移，或是為分階段遷移要求收集進行的簡單的部署前調查，都能夠滿足802.11n的網絡要求。

特定場地的性能預測

802.11a/b/g規劃向來是一項計算密集型的繁重任務。802.11n涉及額外的非直觀性多路因素，提升了特定場地建模的重要性。如前文所述，802.11n的性能會根據接入點所處的環境而變化。LANPlanner11.0為802.11n規劃提供支持，并且能夠在數據傳輸速率計算中考慮到特定場地相關效應。在規劃新的802.11n部署或遷移802.11a/b/g網絡以支持802.11n網絡時，這些預測功能是不可或缺的。摩托羅拉建議部署802.11n網絡的公司在制定更新決策之前，利用LANPlanner對其部署計劃進行模擬。

“傳統－11n”遷移向導

大量業界討論證明，首輪802.11n部署最可能的情況是遷移現有的802.11a/b/g網絡，使其支持802.11n。在這種情況下，LANPlanner11.0將提供網絡遷移向導（NetworkMigrationWizard）幫助用戶實現這一目標。以用戶定義的遷移限制為基礎（包括感興趣區域、客戶分布以及遷移策略等），LANPlanner將提供推薦的基礎部署策略，以滿足各種環境的特定需求。網絡規劃者能夠輕松輸入對網絡的性能需求，再模擬多種遷移場景，以有效確定網絡的最佳遷移路徑及相關的成本。

802.11a/b/g與802.11n的對比

利用LANPlanner11.0，802.11n性能改進任務將不再是一堆復雜的電子表格或冰冷的數字。規劃802.11n網絡時，用戶可以清楚地在特定場地相關熱圖（heatmap）中看到802.11n部署所取得的性能改進；再輔之以LANPlanner出色的自動報表功能，802.11n遷移的優勢就能夠輕松有效地傳達給用戶。

802.11n實現的調查功能

考慮到40MHz信道的相關問題、DFS對5GHz頻道的兼容性以及客戶分布對網絡性能的影響等，預部署調查對802.11n實施的重要意義顯然要大于其對于802.11a/b/g網絡的意義。鑒于此，LANPlanner調查工具――摩托羅拉SiteScanner通過廣泛使用的、行業標準的802.11nWLAN卡為802.11n調查提供本地支持。

除預部署調查外，這一功能還可幫助客戶在網絡部署完成后驗證802.11n接入點的性能。由于MIMO的系統特性要求從接入點進行客戶連接與數據傳輸，因此摩托羅拉對SiteScanner的接入點性能模式進行了改進，以滿足這些新的要求。

性能預測的自動調整

一直以來，LANPlanner都為用戶提供了強大的LANPlanner網絡規劃模式優化工具。從SiteScanner測量調查收集來的性能數據可用來形成802.11n性能預測的反饋閉環。通過優化，用戶可以實現對802.11n接入點模式的最準確預測。

LANPlanner—802.11n解決方案的組成部分

LANPlanner是摩托羅拉802.11n整體解決方案的組成部分。該解決方案還包括摩托羅拉的AP-7131802.11n接入點以及RFS6000和RFS700可用于802.11n的WLAN交換機。