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用802.11ax扩展企业无线局域网的网络容量

新标准包括一项允许更多同时传输的功能,即“空间复用”或“BSS着色”。

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当在“现实世界”中构建网络时,比如城市中心、体育场、公寓楼,甚至办公楼,我们经常会遇到这样的情况:许多接入点独立安装或作为一个网络管理,形成重叠的覆盖区域。当这些接入点选择使用同一信道时,该区域内所有用户的性能会降低,因为用于避免空中冲突的Wi-Fi算法是相当保守的。

下一个Wi-Fi标准802.11ax的重点之一是提高“真实世界”网络的性能。为此,新标准包括一个功能,使更多的同时传输。这一特征被称为“空间重用”或“BSS着色”。

BSS着色识别两个或多个附近(但不相邻)的接入点或设备何时能够安全地同时传输,而不会造成相互干扰。在802.11ax之前使用的信道接入协议不允许这些传输,但现在允许了。

802.11中的“旧”电源检测规则

从802.11b一开始,Wi-Fi就使用CSMA/CA(避免碰撞的载波感知多路接入)来控制对空中的访问。CSMA/CA是一套规则,在所有设备上执行相同的规则,以确保它们都有平等的访问权。它要求当设备(客户端或接入点)在其射频信道中听到超过定义的“功率检测”阈值的Wi-Fi帧时,它必须等待该帧结束后才能发送自己的帧。

该算法相当复杂,但其核心是功率检测阈值,CCA (Clear-Channel Assessment)算法的一部分。它的设计是为了确保两个相邻的设备不会同时发送帧,因为这会导致干扰,并且其中一个或两个帧会被错误接收。

但是相对较低的功率检测阈值定义为802.11ax,虽然有效地防止了空中帧冲突,但降低了网络性能。以办公楼为例,大概60 - 80平方米。企业级WLAN可能使用16个接入点覆盖一层楼,以便以高数据速率为密集的客户端提供服务。但是,由于可用的40或80兆赫信道数量有限,一些接入点需要在同一信道上。给定保守的功率检测阈值,在同一通道上的任何接入点(或他们的客户端)都可以被其他人听到。在这样的信道中,一次只能有一个客户端或接入点进行传输,即使它们位于建筑的相反角落。

图片1 阿鲁巴岛

这是一个安全的安排,因为它是重要的,以避免过多的碰撞和重试。但它限制了性能,以至于超过某一点,增加接入点将不再增加网络容量;这让人很沮丧,因为我们知道还有可能做得更好。

更好的空间重用与BSS着色

传统的Wi-Fi使用单一的CCA功率检测值,该值基于无线数据包的功率水平来确定是否“清晰”。802.11ax允许两个值,一个是附近的接入点及其客户端(目前为-82 dBm),另一个是较远的小区(可能为-62 dBm),其想法是遥远的小区不会受到本地传输的干扰。

博客5图片2 阿鲁巴岛

附近接入点的定义是在其和其客户的传输中有不同“颜色”标签的接入点。标签被添加到802.11ax前导:6位被分配给63个可能的值。当网络的颜色正确时,建筑物两端的单元——这些单元在以前会延迟到彼此的CCA,因此在任何时候只有一个可以传输——将能够同时传输,而不会引起更高的重传和错误率。

博客5图片3 阿鲁巴岛

功率检测阈值的变化与发射功率控制相关联,确保所使用的功率刚好够到达预定的接收器,而不是更多。它可能被链接到RTS-CTS (Request-to-Send, clear -to- send)以清除传输通道:但这些都是细节,显著的改进是由于动态功率检测阈值。

AP控制软件的机会

新特性为企业接入点供应商提供了另一个机会,以设计新的WLAN控制算法,提高不同条件下的网络容量。BSS着色的关键问题是如何在无线局域网中分配颜色,这是一个由接入点决定的决策:接入点甚至可以在检测到相邻或重叠的网络发生变化时动态改变颜色计划。

与多用户MIMO和OFDMA(在以前的博客中讨论过)一样,接入点现在对下行和上行传输都有广泛的网络行为控制。

我们希望BSS着色能在密集的Wi-Fi领域提供显著的性能提升,包括企业部署。

准备好了解更多关于802.11ax的信息了吗?

在这份白皮书中深入了解802.11ax。

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