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802.11n稳扎稳打！ 迈入发展关键时刻的802.11n，即将在数位家庭和企业网通领域席卷应用风潮 【作者： 鍾榮峰】2008年08月25日 星期一

浏览人次：【8740】 无论是储存装置互通连结、影像监控、视讯会议，到数位家庭语音、高解析（HD）数位影音视讯串流、IP影音视讯传输等应用领域，都需要高传输效率、容量大、覆盖范围广且具通讯方便性的无线宽频技术。 802.11n因此被许多无线网通厂商寄望成为数位家庭与企业网通技术的主干。今年802.11n应用趋势已渐趋明朗：从笔记型电脑延伸至低价电脑和MID，802.11n正成为携带型主机产品必备的功能；同时11n在企业网通与数位家庭传输应用更是备受看好。晶片厂商、网通设备供应商及电信营运商已陆续接踵推出各项解决方案，802.11n迈向普及商业化的阶段指日可待。 《图一 Intel所推出的笔电环境低功耗Wi-Fi解决方案OZMO》 802.11n技术特色 支援双通道频段 802.11n能同时在2.4GHz与5GHz频段传输，不仅能降低延迟及杂讯，更可避免2.4GHz单一共用通道过于拥挤的困扰，突破2.4GHz受到电磁波干扰影响传输品质的技术局限，有效提升视讯串流的稳定度以及覆盖范围。包括企业用无线基地台、路由器和桥接器的11n解决方案，在功能上也强调可支援 5GHz（11a/g/n）和2.4GHz（11b/g/n）双通道频段。 Atheros企业行销部资深总监Susan Lansing便强调，双频路由器运作两种频段，路由器平台可利用相对不受干扰的5GHz频宽，支援高画质视讯串流、网路电话等对传输延迟敏感度高的应用，并将可容忍延迟的电子邮件和网路浏览等资料传输，分散至2.4GHz 频宽。 双通道频段可存取27个不重叠（non-overlapping）的WLAN频道；其中5GHz可容纳最多24个RF通道，2.4GHz则能容纳3个。此外802.11n以OFDM技术为基础搭配MIMO传输，各频段提供300Mbps传输容量，这些都有效率地传送大量频宽的多媒体内容。 确保QoS传输品质 无论是IPTV、浏览网际网路、播放DVD等应用，传送大量高解析（HD）视讯及音讯资料，频宽要高，具备正确可靠讯号品质（QoS）尤其重要。许多有线传输技术最终仍会出现难以缓解的杂讯问题，Broadcom无线区域网路事业线副总裁暨总经理Michael Hurlston便表示，要确保WLAN传输高画质的影像视讯内容，又需符合QoS标准，技术整合挑战度不可谓不高。 在此，Broadcom路由器设计利用Accelerange技术，提高无线覆盖率、提升输出功率增加家庭网路末端的讯号强度、自动侦测多媒体串流并自动调整成最理想的传送方式、可找出传输多媒体的最短路径，减少传输时间，降低干扰机会，确保无线网路中的多点传播流量稳定顺畅。而Atheros在QoS技术方面，包括视讯传输控制演算法与群播对单播转译，确保顺畅传输视讯与其他数位内容。Atheros无线网路暨运算事业部副总裁Todd D. Antes进一步说明表示，Atheros的iQUE技术设计，能有效分配频谱资源、封包分类及优先顺序排定；其采用分类与排定优先顺序的演算法，分析透过宽频传输或接收的封包，可进行排定网路传输流量的智慧管理。 《图二 具备802.11n功能的数字家庭路由器领域产品正接踵而出》 降低干扰 IEEE制订802.11n标准时的初衷，也是希望让覆盖范围更广、连结效能更强、产品存取点能有最佳选择的连结频道，并延续和相容既有Wi-Fi接取装置广泛普及的优势。因此，采用64QAM DSSS/CCK OFDM调变的802.11n，利用特殊的多天线多路径MIMO传输，可辨别回音，将讯号导向单一而更强的路径，绕过墙壁等对Wi-Fi传输形成阻碍的物体，因此能强化讯号、提升传输效率、亦能有效抑制干扰。 把干扰与功耗降至最低一直是晶片厂商设计802.11n时不断克服的重要课题，这也是11n能否进一步扩展影响力的关键。有的晶片设计厂商会透过动态资料传输率（dynamic Data Rate；DR）与动态电源放大器（dynamic Power Amplification；PA），来达到抗干扰的目的；有的厂商则推出动态频率选择（Dynamic Frequency Selection； DFS）技术，可以侦测并降低卫星雷达讯号的干扰。有的厂商加上利用低密度奇偶检查码LDPC进阶编码、采用UDP协定、封装汇聚提升MAC层功能等方式，以及整合式MAC架构、降低Host处理器负担与功耗，增加传输效率，并扩大家庭室内的覆盖范围。 《图三 支持802.11n的Asus低价计算机EeePC 1000H》 笔电平台驱动802.11n普及进程 802.11n自2006年推出第1版标准草案后，经过近2年时间，目前已进展到第5版标准草案。尽管802.11n标准制定尚未底定，晶片及网通厂商依旧持续积极推出新款支援数位家庭和企业网通的802.11n产品。 ABI Research研究报告指出，802.11n在商用市场的普及度，端赖笔电平台的采用进程而定。网通厂商评估，若笔电平台改采802.11n标准模组，有助于路由器的销售，预估路由器将可能在今年下半年明显成长。 《图四 支持802.11n的MID样品》 目前Intel的Montevina平台和AMD的Puma平台，都支援802.11n无线模组，Apple、Asus、Acer、HP、Dell、Sony、Samsung也相继推出802.11n终端产品。笔电内建802.11n网路卡市场主要由Intel、Broadcom、Atheros等厂商供应晶片，其中约56％以上的笔电平台采用Intel Centrio Wi-Fi平台。 Atheros单晶片解决方案XSPAN双频AR9280和单频AR9281 PCIe，也广受笔电系统厂商采用。 《图五 Atheros所推出可支持PCIe及PCI 的双信道802.11n解决方案》 晶片大厂动态 根据IDC最新调查报告显示，按照营收排名去年前三大WLAN晶片厂商分别为Broadcom、Atheros和Intel。看好笔电规格迈入802.11n世代，Broadcom、Atheros、Intel、Ralink、Marvell、TI、RealTek等晶片供应商蓄势待发，积极提高相关产量。 Broadcom、Intel、TI已开始导入65奈米制程，其它晶片厂商多以90奈米或0.13微米为主，此外Avago也推出802.11n前端产品。整体来看，802.11n单晶片解决方案仍是今年下半年开发重点，USB dongle发展也有明显成长。不过目前802.11n单晶片价格仍在10～12美元高位，主流的802.11g单晶片价格只约在3～4美元间，802.11n晶片价格可再往下修正来符合市场需求。 《图六 内建802.11n无线传输功能的Dell笔记本电脑》 路由器解决方案 路由器解决方案主要以处理器、802.11n以及媒体存取控制器、基频处理器、2.4/5GHz无线收发器等元件为核心。 Broadcom所推出的双频路由器解决方案包括BCM4716、BCM4717与BCM4718，Broadcom无线区域网路事业线副总裁暨总经理Michael Hurlston指出，Broadcom已经持续在无线行动化Wi-Fi应用研发超过2年之久，特别分成2个专业研发团队，针对晶片微型化及降低功耗设计软硬体解决方案。目前在整合Wi-Fi/Bluetooth方案上可降低40％功耗以及缩小25％晶片尺寸，未来重点在于进一步深化以65nm制程为基础，整合Wi-Fi/Bluetooth/FM的单晶片方案，持续降低功耗及缩小尺寸的技术优势。 《图八 Broadcom所推出的双频路由器解决方案》

Atheros也推出XSPAN AR9002AP单晶片支援802.11n双射频路由器平台，并采用AR9220与AR922311n单晶片射频/MAC/BB设计。 Atheros企业行销部资深总监Susan Lansing表示，Atheros双射频路由器平台可提供600Mbps传输总量，并能存取27个通道的Wi-Fi频谱，能有效传输高频宽多媒体内容，可提供家用网路不断增加的设备容量需求和连结能力。目前Atheros已与友讯合作推出11n入门款AP路由器。

《图九 Atheros推出的802.11n双射频路由器平台样品》

《图十 右为Atheros无线网络暨运算事业部副总裁Todd D. Antes，左为Atheros企业营销部资深总监Susan Lansing。》

雷凌（Ralink）也推出支援802.11n AP/Router的单晶片产品，也是把CPU、基频（MAC/baseband）、射频RF、10/100M乙太网路交换器及实体层整合为一，主要应用领域以无线路由器市场为主。

在设计802.11n路由器解决方案时，网通设备厂商也会提出有效分配频谱资源、封包分类及优先顺序排定的需求。如前所述，这时晶片厂商便采用可分析宽频网路传输或接收封包的演算法，自动侦测多媒体串流、并自动调整理想的传送方式，找出传输多媒体的最短路径、降低干扰机会、减少传输时间、确保无线网路中的多点传播流量稳定顺畅，进一步支援MIMO天线传输品质。网通厂商也会采用支援WPA/WPA2和128-bit WEP加密安全功能，保护网路用户的资料传输安全，进一步强化智慧运算的传输效能。

结合乙太网路设计

在传输功能上802.11n可比拟既有有线乙太网路（Ethernet），并具备成本及方便性优势，因此电信营运商会寄望802.11n扮演提升新一代无线版交换式乙太网路行动应用的要角。 Michael Hurlston表示，利用光纤或是其他乙太宽频网路作为数位家庭多媒体装置网路环境的主干，价格过高，方便性亦不足，因此电信营运商通常希望藉由802.11n无线传输效能作为Last Mile网路架构，既便宜又方便。

《图十一 Atheros推出一系列结合以太网络和802.11n功能的设计方案》

不过从降低功耗角度来看，11n尚无法全面取代Ethernet，因此无论是在晶片设计和路由器、无线桥接器、或无线基地台等应用上，都还是会强调连结快速乙太网路与Gb乙太网路等功能。因此处理器会提供实体层的选择，使AP利用现有的乙太网路供电（Power-over-Ethernet；PoE）基础设备。例如WLAN网通设备大厂Trapeze的MP-432都配备两台MIMO无线电发射器，可同时运作双通道，并支援802.11 b/g/n与a/n。两个备援的1000Base-T千兆乙太网埠皆支援802.3af、draft 802.3at高功率乙太网路供电功能，可提供MP-432与网路之间的连线。

Broadcom BCM4716便可协助支援连结快速乙太网路与Gb乙太网路的基本WLAN路由器，而BCM4717则在一个小封包中提供WLAN路由器、无线桥接器、机上盒与数位电视等双频功能。上述两款均整合300 MHz CPU，并提供快速乙太网路与Gb乙太网路实体层可作选择。另外BCM4718则整合533MHz CPU，可促进高阶Gb乙太网路路由器达到同时双频作业的极限，并且拥有支援媒体储存路由器的USB主连结埠。

Atheros的AR9002AP也提供高速乙太网路或Gigabit乙太网路交换选项。 Todd D. Antes并表示，单板设计除单晶片11n射频外，包含无线网路CPU、乙太网路或Gigabit乙太网路交换选项，系统整合可省下一半外部元件，不包含记忆体的晶片数也可减少33％以上。

Michael Hurlston则另外强调，Broadcom同时和欧美电信营运商于视讯应用以及DSL和GPON等网路架构充分合作​​，确保802.11n方案有效支援在数位家庭多媒体环境的传输品质，Broadcom预定在今年底设计出能够同时传输3个高解析度视讯内容的802.11n设计架构。就目前宽频网路市场应用来看，Wi-Fi接取点正逐渐朝向DSL或是有线闸道器模式发展，并逐渐摆脱stand-alone架构，因此包括可支援有线宽频和卫星机上盒、数位电视、有线数据机应用的各种802.11n单晶片解决方案，也将在今年底前陆续推出。

《图十二 Broadcom为USB无线网卡设计的单芯片双频802.11n解决方案》

USB dongle

至于在USB无线网卡部分，根据ABI Research的预估，到2011年时，Wi-Fi无线网卡年出货量将达1500万个，其中大部分会是双频802.11n网卡，市场前景颇为看好。 Broadcom已推出为USB无线网卡设计的单晶片双频802.11n解决方案BCM4323，拥有直接封包传送（DPT）功能，不需透过无线路由器，可让Wi-Fi客户端装置直接进行传输，且能让装置透过最大频宽300Mbps，同时提供彼此自动侦测、建立安全传输连结的功能。Ralink今年初也推出适用各类电子产品的USB Dongle单晶片方案RT3070 RT3070采用雷凌专利的MIMObility技术，支援高达300Mbps的实体层，能延伸传输范围，降低无线效能的死角区域。

企业用无线基地台与桥接器

802.11n在企业无线基地台、企业路由器和桥接器（AP）的应用，已成为今年最主要的发展重点。根据iSuppli预估，802.11n无线基地台与网路桥接和路由器的出货量，到2011年将会成长至31亿台以上。且根据In-Stat Research的研究指出，今年消费性802.11n路由器、闸道与无线网路桥接器的晶片销售量将达到3080万颗。晶片厂商也陆续推出支援企业打造802.11n网路的解决方案，例如Br​​oadcom推出结合单晶片BCM4342、FASTPATH​​网路软体与企业无线基地台参考设计BCM954342EAP，提供企业交换器的关键功能，其弹性设计可用在独立的无线基地台、以及透过无线交换器或控制器管理的精简型无线基地台上。

《图十三 Atheros推出具备802.11n功能的路由器和网桥参考设计》

企业WLAN网路架构要求

Atheros副总裁Todd Antes指出，当企业越来越依赖WLAN网路架构时，企业网路管理员会面临的挑战，就是如何以智慧方式，管理连接WLAN网路内各种日渐增多的装置。从区域定位、资产追踪、无线网路语音传输，到视讯会议、随选视讯及数位录影等多媒体应用，网通厂商能不能提供传输无间断、不延迟、低成本、可靠性高、安全性强、且能自动化动态冗余备援与扩充的WLAN软硬体解决方案，对于企业内部传输网路效能而言非常重要。这时网通厂商会设计不需MCU管理流量的802.11n桥接器，或者采用无间断无线网路（NonStop Wireless）网路技术，提升运作中升级与无损耗故障复原（hitless failover）效能，简化冗余备援设定，让802.11n自动化进行动态冗余备援与扩充作业。

自动化动态冗余备援与扩充方案

TrapezeNetworks全球系统工程副总裁Michael Coci表示，Trapeze自身开发无间断无线网路（NonStop Wireless）网路技术的软硬体产品，可有效符合802.11nWIDS/WIPS的安全性需求，在管理上采用欲测试射频规划和丛集组态模式，以虚拟堆叠技术的高可靠性为基础，能支援无间断运作，同时亦能提升运作中升级与无损耗故障复原（hitless failover）效能，并简化冗余备援设定，可让WLAN自动化进行动态冗余备援与扩充作业，因此可大幅降低50～75％架设、维护及扩充可组态WLAN所需的IT运作成本。

《图十四 Trapeze推出可应用于企业网络的802.11n网桥》

Michael Coci进一步强调，Trapeze在分散式无线作业系统 Mobility System Software（MMS）内即提供 NonStop Wireless 技术。 MSS 皆能以自动重新对应资源的方式处理桥接器或控制器的故障或连线中断问题，企业无须再添购和设定热备援控制器，可搭配自动重新调整射频功率与频道分配功能，并不会影响资料快速传输速度，保持连线最佳状态。同时透过MSS， 更可有效降低网路延迟而提升效能，亦可藉由桥接与网状网路功能来降低室内外行动的死角范围。

降低功耗设计

企业利用802.11n双频无线基地台提供更高的频宽和功能，不过连结到桥接器时的功耗，会比既有PoE要来得高；另一方面无线基地台2组无线电波同时运作，往往会超过大部分PoE的功耗上限。现在主要的解决方式是，在无线基地台使用二个PoE埠，采用支援具备援电源功能确保更多运作时间，让无线企业基地台在公司现有PoE架构下，同时运作2.4和5GHz频段。此外可藉由升级整个网路来支援新的IEEE 802.3at PoE+标准；或者采用技术检测调节网路功耗；或在无线基地台采用动态通道规划、支援多重基本服务群组辨识码（BSSIDs）等弹性设计。

网通设备厂商各拥一片天

802.11n企业应用方兴未艾，网通设备厂商早开始进行自身产品的认证测试作业，以先行提早抢占市场先机，进一步满足企业用户对网路升级的迫切需求。 ABI Research在7月份针对802.11n设备供应商进行调查，其中显示Meru与Aruba因较早进入802.11n市场，在802.11n设备领域居于领先，同时也拥有较高的市占率。 Motorola则紧随其后，Cisco Networks仅居第6顺位。ABI Research认为，企业需要一个具有强大QoS和漫游功能的802.11n网路，系统能能支援各类企业应用与行动性需求，否则 802.11n的发展增加频宽而已，明显成长的商业模式有待浮现。

《图十五 Trapeze Networks全球系统工程副总裁Michael Coci》

Cisco Networks顺位较后，主要是802.11n架构大部分正处于铺设阶段，不过Cisco Networks网通设备具有可横跨多种产业应用的优势。目前Cisco旗下网通品牌Linksys除采用Broadcom晶片，也开始采用Ralink的802.11n晶片。此外Cisco的相容延伸集（Cisco Compatible Extensions）计画第5版，可为各种广泛的行动装置提供企业级安全、管理与故障排除功能。此相容延伸集可按照802.11i标准所述保护资料讯框，也能利用验证与加密层来保护管理，防止透过WLAN进行的网路阻绝服务攻击。目前Atheros解决方案也与思科相容性延伸集认证合作，可支援重要的产业标准，包括WMM（Wi-Fi Multimedia）和透过Atheros JumpStart for Wireless产业标准化简易网路设定软体支援的Wi-Fi Protected Set -Up功能。

ABI Research指出，Motorola在802.11n设备最具创新，资料安全性也强，其802.11n独立式天线设计方式及应用功能也带动Motorola排名。此外Aerohive使用分散式AP和网格通讯架构，可用性高，正逐步紧追Trapeze。 Colubris则是具有价格优势，Extricom切换架构则可有效避免或降低干扰。

Trapeze的虚拟控制器丛集架构（virtual controller cluster architecture），能让所有WLAN控制器采用共同组态，丛集以虚拟堆叠方式集体运作，自动在多对多的运作中恢复功能，可跨越控制器执行动态的AP负载作业。这就像伺服器虚拟技术 可提升企业伺服器应用的可靠性，虚拟控制器丛集技术的控制器虚拟化（Controller Virtualization）功能，可大幅提升整体WLAN的可靠性。

802.11n不断突破

今年下半年到明年是802.11n标准的关键阶段，预估IEEE将在明年3月确定最终现行的802.11n标准草案，并预计于12月公布最终规格。虽然无线通讯相互干扰导致视讯品质不良的隐忧依旧存在，不过藉由技术降低干扰与功耗并非难事。晶片和网通设备厂商持续增强产品的互通性，有助于消弭消费者或企业应用的疑虑，这对802.11n产品的销售前景无疑是正面的，在企业无线基地台、企业和数位家庭路由器和桥接器（AP）的推波助澜下，802.11n网路应用会越来越成熟。若能配合WLAN既有成熟的标准架构、支援条件雄厚的产业链与既深又广的市场普及优势，对于802.11n的发展前景将有相当大的助益。