802.11是電氣和電子工程師協會(IEEE)制定的無線局域網(WLAN)系列標準,主要用于2.4和5GHz免牌照頻段本地無線通信。802.11系列標準得到國際廣泛認可,并在WiFi聯盟支持下日益普及。該協會是促進WLAN技術和802.11標準產品認證的行業組織。
802.11標準包括物理層和介質訪問控制(MAC)協議。自首次發布以來,物理層做了大量重要補充和修訂,而大部分MAC基本功能保持不變。802.11標準經過多年發展,滿足各種WLAN要求,Hiert and co.在[1]中做了詳細總結。WLAN設備往往基于采用的物理層版本說明其功能。常見版本包括802.11b、802.11a、802.11g,以及最近發布的802.11n。802.11最新版本是IEEE 802.11-2009,其中包括802.11n[3]。
由于回程(如xDSL、光纖)傳輸速度提高,以及高清(HD)內容流和即時文件傳輸等需要高數據速率應用的出現,IEEE發布了兩個新方案(802.11ac和802.11ad)提高最大數據速率,顯著高于802.11n。表1概括了802.11物理層標準。本案重點介紹802.11ac。
表1:IEEE 802.11物理層標準對比。
802.11ac也稱為甚高吞吐量(VHT),它是802.11n的繼任標準,后者稱為高吞吐量(HT)。與WLAN的演進過程一樣,802.11ac全面向后兼容以前的標準。802.11ac任務組TGac于2008年成立,開始開發802.11ac,修訂IEEE 802.11-2009。這個標準預計2012年年底完成,2013年802.11工作組結束審批[7]。
本文介紹最新制定的802.11ac,分析此類設備的生產測試要求。內容分為以下幾部分:802.11ac使用模式、性能目標、物理層簡介和生產環境下面臨的測試挑戰。
802.11ac使用模式
如表2所示,IEEE確定了大量需要千兆吞吐量的應用,并隨之定義了六種使用模式(參見[5])。這是802.11ac制定的基礎。使用模式中以數字家庭為重點。事實上,由于802.11ac支持高數據速率,家庭環境中可以并行運行多種高帶寬應用(如高清視頻流、即時文件傳輸、零延遲互聯網瀏覽等,如圖1所示)。
圖1:數字家庭環境下的802.11ac應用。
由于可以更加快速地傳輸數據,802.11ac還具有能效方面的顯著優點。802.11ac芯片能效優于基于前代標準的芯片。這是智能手機等電池供電設備的重要要求。用戶可以極大地降低WLAN功耗,從而支持新的應用功能和使用環境,如蜂窩IP數據卸載。
802.11ac性能目標
為支持新應用和未來試驗設備,Tgac定義了802.11ac的三種主要性能和功能要求[6]:
1.系統性能:802.11ac可以實現最大單站吞吐量和多站總計吞吐量,分別達到500Mbps和1Gbps以上。這是MAC數據服務接入點的測量結果,5GHz頻段通道帶寬不大于80MHz。由于數據速率要求針對MAC而不是物理層,因此必須考慮MAC效率,不能僅僅提高物理層數據速率。
2.向后兼容:802.11ac修訂標準向后兼容工作在5GHz頻段的802.11a和802.11n設備。
3.共存:802.11ac修訂標準具有802.11ac與802.11a/n設備之間的共存機制。
有必要指出,802.11ac僅需向后兼容并與802.11a和802.11n共存。這是因為802.11ac設備實際上僅在5GHz頻段工作。