【教學】Super G、Super A & 802.11n室外架設問題解析

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Super G、Super A & 802.11n室外架設問題解析
一、 Super G的由來與運作主要特性
Super G的技術是2003 年 4 月底由Atheros公司，以IEEE 802.11g 和 Draft 8.1 為基礎，推出了AR5001G --Super G（802.11b/g）與AR5001X+ -- Super A/G（802.11a/b/g）無線網路晶片，一舉將傳輸速度由 54Mbps 提升到 108Mbps，並宣稱真實傳輸(Throughput)可達到40Mbps至60Mbps。
Atheros公司以『Packet Bursting（封包突發）』、『Data Compression（資料壓縮）』與『Dynamic Turbo(通道捆合)』技術專利為基礎，並導入『Fast Frame（快速訊框）』技術，用以加強IEEE 802.11g無線區域網的傳輸效能。
以Super G技術提高頻寬共有兩種模式：
第一種為基本模式(base mode)：運用資料壓縮(data compression)、快速訊框封包(fast frame)和封包突發(bursting)等功能，將實際網路傳輸速率增加到40Mbps以上。
第二種為增強模式(enhanced mode)，稱為Dynamic Turbo，以擴充訊號頻寬的方式，進一步將總傳輸速率提高至60Mbps以上。(圖一、圖二)
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二、 Super G運作技術說明
2-1.『封包突發Bursting』的技術關鍵，主要是將DIFS (競爭聯機所需等待時間)& Backoff所節省掉的時間，拿來傳送資料封包。(圖三)
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2-2.『資料壓縮Compression』的技術關鍵，主要是使用 Lempel Ziv 的演算法來壓縮/解壓縮資料。透過Atheros的硬體晶片壓縮技術，將資料封包壓縮後傳輸，其壓縮方式有點類似WinZip壓縮方式，先壓縮然後再解壓縮，以節省傳輸封包大小與時間。當然，這樣的壓縮方式，只對應到雙方都是Atheros的無線模組晶片才有效益。

2-3.『快速訊框封包Fast Frames』的技術關鍵，主要是將SIFS(短間隔時間)、ACK(AP與AC間的傳輸完成回應)、DIFS (競爭聯機所等待的時間)& Backoff所減少省掉的時間，拿來傳送資料封包。
(圖四)
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2-4.『通道捆合Dynamic Turbo』的技術關鍵，主要是透過兩個無線通訊通道（Radio channel）的無線電頻譜（Spectrum）來傳輸資料，採用常見於Switch 中 Trunking 的技術，將兩個通道的傳輸通道給捆綁在一起，進行加倍通道的傳輸量，達成Throughput(真實傳輸量)的加倍。針對802.11g的總通道13個來說，主通道中的1、6、11三個通道中，Super G只有一個6 (2.437GHz)通道可用；針對802.11a的總通道24個來說，只可規劃為36~64(5.150~5.350GHz)、100~128(5.470~5.725GHz)、132~162(5.725~5.850GHz)共計三個通道可使用。(圖五、圖六)
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三、 Super G (Turbo G) 戶外架設問題解析
3-1.室外無線覆蓋，可用通道嚴重不足：
室外無線覆蓋在11g模式下，只有1個通道6 (2.437GHz)可以使用，若使用其他通道，會造成Super G間的通道幹擾；當然其他非Super G的無線接入點，若通道與距離太接近，亦會產生通道幹擾問題，最後，Super G只好退回到一般802.11g--Normal G (54Mbps)。針對Super A，單純用於室內無線覆蓋，3個通道應該夠使用，但使用於室外無線覆蓋，3個可用通道就顯的不足，既使是802.11a共有24個通道，在實際架設專案的通道規畫時，都顯得有點通道不足，更何況是只有3個通道。因此，Super G /A，僅可使用於室內無線覆蓋，室外覆蓋的想法還是別妄想了!!

3-2.室外無線覆蓋，任何用戶端都可以決定Super G (Turbo)功能：
室外無線覆蓋時，任何用戶端若有一位不是使用Super G，整個接入點AP就需配合用戶端需求，自動降速為一般802.11g--Normal G (54Mbps)，這種情況又凸顯了Super G只能在室內覆蓋使用。
至於室外無線覆蓋的108Mbps傳輸率、40~60Mbps帶寬吞吐量(Throughput)，就當成是美麗的誤解，因為Atheros可是從來沒強調用於室外無線覆蓋使用的優勢，是你我自己無限暇想的結果喔!!

3-3.Super G/A並非國際標準，室外用戶端使用會有相容性問題:
Super G 並不是國際標準，僅是廠商自行開發讓速度倍增的新技術，因此室內欲享受 Super G 的高傳輸速率，建議使用同廠商、同晶片的接入點AP與用戶端網卡，確保在相容性與傳輸速度上不會有太大的問題。
同樣的，室外的用戶端使用時，怎知無線覆蓋的接入點AP，到底是用哪個廠家?哪種晶片?到底相容性問題會不會發生?會不會因此影響無線上網帶寬吞吐量?想到這，60Mbps的數字突然顯的沒太大意義了。

3-4.Super G/A對其他無線設備的通道幹擾問題:
除了Atheros的Super G/A外，還有一些晶片廠商也推出同類型產品，但都面臨一個問題：非標準Super G/A的通道捆合技術，耗損了可使用通道數量，佔據了其他標準的802.11g & 802.11a合法通道使用權，產生通道幹擾使用問題。若架設使用於室外無線覆蓋，那幾乎可以確定，Super G/A的通道幹擾問題只會更嚴重，因此Super G/A的室外架設應用，大概可以判定死刑了。

3-5.有此一說：Super G/A的Turbo模式使用于高帶寬骨幹想法
有人說，好吧，室外無線覆蓋太多問題，那我把Super G/A的Turbo模式使用于室外高帶寬骨幹應用，那這些問題就可以解了。這種思考邏輯看似沒錯，但卻凸顯出實務性的思考不足。試想，任何無線系統規畫者、方案提出者，都會思考到無線骨幹的最低帶寬提供量，既使運用於室外骨幹，但骨幹就扮演著整個無線鏈路系統的總帶寬，如果總帶寬會隨時有風險突然大降到只有原設計的1/2或1/3總帶寬量，任誰也不敢以Super G/A的40~60Mbps帶寬吞吐量(Throughput)拿來當骨幹總帶寬設計。
Ps:特別補充說明：若整個無線骨幹架設環境，不存在3-1~3-4的通道使用與相互幹擾等問題，那3-5的Super G/A的骨幹使用是可行的。但若過些時候有任何無線系統商於同一環境架設無線系統，無線骨幹的總帶寬量仍然隨時會面臨下降風險，規畫方案時仍需注意。

總結
個人認為，Atheros所提出的Super G/A的技術專利，頗具創意與技術先進，只可惜提出的太晚，沒能在802.11g & 802.11a規格制定時就成為802.11無線標準，若真的將Super G/A的技術，成為802.11的標準，讓無線帶寬提升達數倍的效果，這樣的影響可是深遠的，可惜阿!可惜!

後記~~實在心癢，順便簡單的從Super G/A狀況，論述802.11n的室外架設問題解析，從通道的狀況來看，802.11n同樣面臨Super G/A的通道不足問題；再思考到室外無線系統的覆蓋，通常需考慮到無線骨幹與無線覆蓋，這是兩個不同層次的傳輸與架設問題思考；試想，一個無線模組若採用--發送2支天線、接收3支天線，那室外骨幹與覆蓋最少兩個模組的架設方式，就滿天都是天線囉，屆時，室外無線通道不只不夠用，無線訊號互相幹擾的問題，更會讓無線研發人員傷透腦筋。

本文技術資料圖片主要參考於此網站：http://www.super-g.com/