網路架構大概論6－看懂無線網路 802.11 b/g/n/ac 演進歷史

802.11g

802.11b的後期還有個小插曲，就是在IEEE 802.11g未出現之前，就已有無線晶片廠商各自擁護自己的增強規格，像是CCK22、CCK33，或是導入802.11a的OFDM都有人做。不過最後在802.11g正式規範當中，把802.11a和802.11b做整合，802.11b的速率1、2、5.5、11Mbps原封不動搬到802.11g之中，再把802.11a的6、9、12、18、24、36、48、54Mbps抓進來，並把5GHz的運作頻段改為2.4GHz。如此一來，就可以結合802.11b採用2.4GHz，傳輸距離比較長，以及802.11a使用OFDM速度快的優點。

可惜事情不是憨人想的這麼簡單，由於802.11g同時相容802.11b，如果今天802.11g的無線網路中，進來了某個只支援802.11b的用戶端，那麼所有802.11g的用戶必須轉為使用802.11b的模式。主要的原因在於802.11b用戶端看不懂OFDM調變，會認為目前空間中沒有訊號在傳輸，就把訊號打出來，影響到其他使用OFDM的用戶，使得整體無線網路交通打結。

b/g protection

在802.11 b/g混合使用的無線網路中，如果原本沒有802.11b的終端裝置加入，大家就用802.11g的速率來溝通。現在若是有802.11b的裝置加入，則AP會發出通告，向所有連線終端裝置表示現在有802.11b裝置加入，請大家使用保護模式。所謂保護模式，其實也就是之前我們所談過的RTS/CTS機制，由於802.11b看不懂802.11g的東西，所以802.11g的設備在傳送資料之前，都必須以802.11b的速率發送1筆含有時間間隔的RTS訊息，所以當802.11b的裝置收到這筆RTS時，會回覆1筆CTS的訊息，同時了解時間間隔。

在這時間間隔中，發出RTS的802.11g裝置即可以802.11g的速率和其他節點溝通，在此同時，由於802.11b裝置已經收到含有1段時間的RTS訊息，802.11b裝置就明白在此時間之中都不可以傳送資料，無論通道是否忙碌。RTS/CTS機制可宣告1段時間讓802.11b裝置進入安靜狀態，就不會因為看不懂802.11g的高速速率，而發出訊框和802.11g的訊框相互衝突。

802.11n

802.11g和802.11n之間的交接期可說是相當混亂，先有Broadcom和Atheros分別自行提出的Afterburner和Super G技術，前者最高連線速度可達125Mbps，後者則是108Mbps，但是由於2家在市場上是競爭關係，彼此技術並不相容，需要無線基地台和無線網卡皆支援此技術，才可享受更為快速的無線網路。

在802.11n正式版尚未出爐的情況下，就有廠商依據IEEE 802.11n draft草案規格自行製作產品，可惜當時還是你彈鋼琴我敲木魚的情況，大多數情況下僅有同1家廠商的晶片才可跑出最佳速度。

這種亂七八糟你說我唱的詭異相容性，在Wi-Fi聯盟針對802.11n draft 2.0產品進行認證測試之後才好得多，之後的draft 3.0和正式版出來之後就比較少人關心了，因為產品之間的互通性大致上已經沒有問題了。802.11n使用相當多的技術來改善傳輸速率，但在調變時依然採用PSK和QAM，以下將一一說明。

Block Acknowledgement

原先802.11無線傳輸標準中，當接收方每收到1個訊框時，接收方就要回應1個ACK給傳送方，如此一來，當某個訊框無法正確到達目的地時，傳送方立刻就會知道並重新傳送1次。

802.11n則是稍微犧牲了一些即時性，現在數個由傳送方送來的訊框，可由1個Block ACK全部確認，Block ACK包含了64 x 16bit的bitmap，內部放入之前數個由傳送方傳送而來的訊框成功與否的資訊，成功設定為1，失敗設定為0，傳回發送方之後，即可對比找出失敗的訊框重送。由於無線網路很難做到全雙工，一旦空間中塞滿了許多的ACK，傳送方便無法傳送訊息；Block ACK主要就是將多個ACK整合在一起，相對來說提升通道的利用率。

Frame Aggregation

回應的資料能夠包裝在一起，傳送的資料當然也可以打包在一起。在802.11n中，有2種方式將較短的資料包在一起變成較長的資料，分別為A-MSDU和A-MPDU。

A-MSDU主要是將已經經過網路層的資料（MSDU），打上表頭之後稱為MSDU subframe，將許多MSDU subframe包在一起，就是1串A-MSDU，之後再將這串A-MSDU包上媒體層表頭和尾部的FCS偵錯。將多個MSDU subframe包在一起，就可去掉數個媒體層表頭和FCS所占去的空間。

媒體層包完的東西稱做MPDU，在進入實體層時把多個MPDU包在一起就是A-MPDU技術，除了減少實體層表頭之外，由於此層在網路階層中為最後1層，接下來傳輸時須進行無線網路通道資源的競爭，如果把5個MPDU包在一起，原先需經歷5次的資源競爭瞬間變為1次，同樣也可提升通道資源利用效率。