2.2.2 Как достичь повышения производительности беспроводных сетей нового поколения.

По мнению экспертов Intel, для начала широкого использования новых применений беспроводных сетей недостаточно просто продемонстрировать устойчивую пропускную способность в 100 Мбит/с в определенных условиях. Видение будущего стандарта IEEE 802.11n таково: достичь и превысить пропускную способность в 100 Мбит/с, установленную IEEE TGn для точек доступа MAC. Специалисты сходятся во мнении, что технология беспроводных сетей 802.11n будет поддерживаться бытовыми электронными приборами, персональными компьютерами и портативными платформами и будет использоваться всеми основными корпоративными, домашними и общественными приложениями.

В стандарте 802.11n там, где это возможно, будут использоваться существующие технологии, но по мере появления новых технологий, повышающих производительность, они будут внедряться, чтобы удовлетворять потребностям постоянно развивающихся приложений. Повторное использование имеющихся технологий, таких, как частотное уплотнение ортогональных сигналов (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM), кодирование с прямым исправлением ошибок (forward error correction, FEC), уплотнение сигналов методом квадратурной амплитудной модуляции (quadrature amplitude modulation, QAM), позволит уменьшить стоимость разработки и сможет обеспечить обратную совместимость.

Пакеты блока данных протокола физического уровня (PHY Protocol Data Unit, PPDU) должны декодироваться без предварительного знания о методе передачи. Существующие устройства должны иметь возможность частичного декодирования высокоскоростных пакетов новых форматов и не допускать повторной передачи, даже если распознавание пакета было неполным. В то же время нужно обеспечить такое взаимодействие новых высокоскоростных устройств стандарта 802.11n с имеющимися устройствами стандартов 802.11a/g, чтобы обработка пакетов старых форматов не приводила к существенному снижению пропускной способности.

Говоря об увеличении производительности беспроводных сетей, необходимо рассмотреть три ключевые проблемы. Во-первых, для увеличения физической скорости передачи данных потребуется усовершенствование технологии радиосвязи. Во-вторых, нужно разработать новые механизмы для обеспечения эффективного управления усовершенствованными режимами функционирования на физическом уровне. В-третьих, необходимо повысить эффективность передачи данных, чтобы уменьшить влияние на скорость передачи заголовков пакетов физического уровня и задержки из-за реверсирования радиосигналов, которые могут свести на нет все преимущества повышения физической скорости передачи данных.

В то же время при разработке новых средств повышения производительности нужно помнить, что должна быть обеспечена совместимость с существующими устройствами стандартов 802.11a/b/g. Все это надо принимать во внимание при обсуждении практичных и эффективных решений для секторов рынка недорогих устройств.

2.2.3 Повышение физической скорости передачи данных (технология mimo)

Один из путей повышения физической скорости передачи данных в беспроводных сетях — использование множества антенных систем как в приемнике, так и в передатчике. Эта технология называется системой со многими входами и многими выходами (multiple-input multiple-output, MIMO), или интеллектуальной радиосетью. При использовании MIMO одновременно передается и принимается несколько сигналов. Это позволяет повысить эффективность радиосвязи.

Технология MIMO предоставляет множество преимуществ благодаря возможности одновременно обрабатывать несколько пространственно разделенных сигналов. Два важных преимущества — пространственное разнесение антенн и пространственное мультиплексирование.

Использование многоэлементных антенн в технологии MIMO позволяет корректно принимать несколько лучей сигнала с помощью пространственно разнесенных приемных антенн. Многолучевые сигналы — это отраженные сигналы, которые принимаются после приема основного сигнала или сигнала прямой видимости (line of sight, LOS). Такие сигналы обычно воспринимаются как помехи, снижающие способность приемника восстанавливать правильную информацию.

Еще одно преимущество технологии MIMO — возможность пространственного уплотнения сигналов (Spatial Division Multiplexing, SDM). SDM позволяет пространственно разделить множество независимых потоков данных, которые передаются одновременно в одном частотном диапазоне. Использование SDM в MIMO существенно увеличивает пропускную способность, так как возрастает количество принимаемых разделенных потоков данных. Для каждого пространственного потока необходима своя пара из приемной/передающей антенны на каждой стороне (см. рис. 1). Следует понимать, что при использовании технологии MIMO для каждой антенны необходим отдельный радиочастотный тракт и отдельный АЦП. Но в конечном итоге при этом увеличивается сложность и, как следствие, стоимость разработки высокопроизводительной системы.

Технология MIMO будет играть заметную роль в проекте группы IEEE TGn. В стандарте IEEE 802.11n эта технология придет на смену существующему физическому интерфейсу OFDM, который применяется в стандартах 802.11a/g. Однако для практической реализации MIMO потребуются, возможно, дополнительные технические решения. Чтобы снизить стоимость и оправдать ожидания, необходимо тщательно проектировать системы, которым требуется больше двух радиочастотных антенных трактов.

Еще один способ увеличения скорости передачи на физическом уровне — использование каналов с расширенной полосой частот. Увеличение частотного диапазона канала не новый подход. Как можно увидеть из формулы Шеннона [C=B log2 (1+SNR)], теоретический предел пропускной способности канала C возрастает прямо пропорционально используемой полосе частот B