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用802.11ax扩展企业无线局域网的网络容量

通过彼得Thornycroft阿鲁巴首席技术官办公室
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当在“现实世界”中建设网络时,如城市中心、体育馆、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,造成覆盖区域重叠。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都会降低,因为用于避免空中碰撞的Wi-Fi算法相当保守。

下一个Wi-Fi标准802.11ax(也称为Wi-Fi - 6)的焦点之一是提高“现实世界”网络的性能,为此,新标准包括了一个功能,可以实现更多的同步传输。这种特性被称为“空间复用”或“BSS着色”。

当两个或多个相邻但不相邻的接入点或设备能够在同一时间安全传输,而不造成相互干扰时,BSS的颜色可以识别。在802.11ax之前使用的通道访问协议不允许这些传输,但现在允许。

802.11中的“旧”功率检测规则

从802.11b开始,Wi-Fi就使用CSMA/CA(带冲突避免的载波侦听多路访问)来控制对空中的访问。CSMA/CA是一组规则,在所有设备上以相同的方式实现,以确保它们都具有平等的访问权限。它要求当设备(客户端或接入点)在它的射频信道中听到空气中的Wi-Fi帧超过定义的“功率检测”阈值时,它必须等待该帧完成后再发送自己的帧。

该算法相当复杂,但其核心是功率检测阈值,是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都会被错误接收。

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的帧冲突,但降低了网络性能,超过了它的需要。以一栋办公大楼为例,大约60 - 80平方米。企业级WLAN可能使用16个接入点覆盖一层,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 MHz信道数量有限,一些接入点将需要在同一信道上。给定保守的功率检测阈值,同一信道上的任何接入点(或其客户端)都可以被其他信道听到。在这样一个通道中,即使它们位于大楼的相对角落,一次也只能有一个客户端或接入点进行传输。

这是一个安全的安排,因为它是重要的,以避免过度碰撞和重试。但是,它将性能限制在一定程度上,超过某个点,增加接入点将不再增加网络容量;这令人沮丧,因为我们知道有可能做得更好。

利用BSS着色实现更好的空间复用

传统的Wi-Fi使用一个单一的CCA功率检测值,该值基于空气中数据包的功率水平来确定它是否“清晰”。802.11ax允许两个值,一个用于附近的接入点及其客户端(目前为-82 dBm),另一个用于更远的小区(可能为-62 dBm),其思想是远小区不会受到本地传输干扰的影响。

附近接入点的定义是在其和其客户端传输中带有不同“颜色”标签的接入点。这个标签被添加到802.11ax前序中:为63个可能的值分配6位。当一个网络的颜色正确时,位于建筑物不同末端的细胞——以前它们会遵从彼此的CCA,因此在任何时候只有一个细胞可以传输——将能够同时传输,而不会引起更高的重传和错误率。

功率检测阈值的变化与发射功率控制联系在一起,确保使用的功率刚好足够到达预期的接收器,而不是更多。它可以链接到RTS-CTS (Request-to-Send, clear -to- send)来清除传输通道:但这些都是细节,显著的改进是由于动态功率检测阈值。

AP控制软件的机遇

新特性为企业接入点供应商提供了另一个机会,为WLAN控制设计新的算法,在不同条件下提高网络容量。BSS染色的关键问题是如何在WLAN上分配颜色,这取决于接入点的决定:接入点甚至可以动态改变颜色计划,如果他们检测到邻近或重叠的网络已经改变。

与多用户MIMO和OFDMA(在之前的博客中讨论过)一样,接入点现在对网络行为有广泛的控制,包括下行和上行传输。

我们希望BSS染色能够在密集Wi-Fi领域(包括企业部署)提供显著的性能改进。

准备好了解更多关于802.11ax的信息了吗?

阅读本系列中我的其他博客:

我们何时能够购买802.11ax接入点和客户端设备?

802.11ax的目标和特点

为什么OFDMA在802.11ax标准中是一个神奇的特性

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在本白皮书中深入了解802.11ax。

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