MIMO，哪里入哪里出？

　　最近几年，无线局域网技术的发展很是迅猛。从11M到54M无线基本上没有遇到什么阻力，各个厂商之间的产品都能相互很好的兼容。百兆无线产品虽然有三个标准（Super G、AfterBurner、Nitro XM技术），但也只有Super G凭借着Atheros成熟的技术形成了气候。

　　这些前后紧紧衔接的技术使得WLAN市场一度繁荣无比。统一的标准、成熟的技术促成了这种繁荣，这也使得不同实力厂商的厂商在产品上没有差别，没有新的技术也就没有新产品来刺激市场，于是市场只有陷入了价格苦战。显然WLAN市场需要尽快出台统一的下一代标准。

　　目前业界普遍关注的下一代标准802.11n主要分为两大阵营，一个是Airgo、Broadcom、Bermai、Conexant、STMicroelectronices以及TI所倡导的WWiSE（World Wide Spectrum Efficiency，全球频谱效率，简称WWiSE）组织，另外一个是Intel、Sony、Cicso、Nokia、Qualcomm等支持的TGn Sync组织。这两个组织都已经于去年向IEEE 802.11n工作小组提交了标准提案，802.11n Draft初稿估计会在今年拿出，最乐观的估计较完整的802.11n标准则预计在2006年底至2007年初之间问世。

　　这个两个组织的技术规范都选择了以MIMO（multiple input and multiple output，多重输入与多重输出）为核心，这是一个令人欣慰的共同点。

　　“WWiSE”代表全球频谱效率，该规范以现有及全球采用的20MHz通道格式为基础，可确保支持现有的全球客户群，同时在指定的RF频谱范围内提高Wi-Fi网络的性能（最高连接速率可以达到540Mbps）。WWiSE提案是遵照全球部署而制定的，可向后兼容其他Wi-Fi标准。其它考虑事项包括：在日本等重要的区域性市场上提供符合全球规范要求的数据速率。该项提案还包含WWiSE联盟提供的免版税许可选项。这些许可选项根据设计，可简化802.11n技术的全球部署。

• 强制使用业经验证的、既存的全球20MHz Wi-Fi通道带宽，从而确保在所有规范权限范围内进行快速应用与部署；
• 增强型MIMO-OFDM技术是在最低2×2强制配置以及单个20MHz通道中获得最大135 Mbps数据速率的关键，以保持较低的实施成本，同时显著改进简单的天线条件或通道键合方案；
• 达540 Mbps的速率与4×4 MIMO结构和40MHz通道带宽(在各规范机构允许的条件下)相结合，可提供未来的器件与应用的发展策略；
• 强制模式可提供与5 GHz及2.4 GHz频段下现有Wi-Fi器件的向后兼容性与可互操作性，从而确保对原有部署的全方位支持；
• 高级前向纠错编码选项有助于实现覆盖率及覆盖范围的最大化，适用于所有 MIMO 配置与通道带宽。

　　TGn Sync阵营的公司包括：杰尔系统、Atheros Communications、思科、英特尔、Marvell Semiconductor、诺基亚、北电网络、皇家飞利浦电子、三星电子、三洋电气、索尼和东芝（还包括转投过来的Qualcomm）。该方案采用两条天线传送数据，速率高达243Mbps，配合更大的无线频谱范围，可以实现640Mbps的最高连接速率。该方案还采用了自适应射频技术，确保无线产品能按照中国、日本、南韩、北美、欧盟及其它各种地区的许可及未许可频谱扩张规划。

　　双方的争端主要集中在知识产权授权问题，以及信道应是20或40MHz宽的问题上。WWiSE阵营青睐保持信道带宽为20MHz，40MHz为备选，而TGn Sync阵营则中意完整的40MHz信道。两大组织在过去的几个月内不断的进行协商，虽然减少了不少分歧（包括WWiSE组织放弃了其零版税的立场），但是在802.11n任务组内双方还是无法达成一致。

　　TGn Sync的提案一度占据主导地位，但这个提案依然无法达到75%的通过支持率，现在该组织转而重新接纳WWiSE提案。于是7月初传来了利好的消息，WWiSE与TGn Sync两大阵营日前达成妥协，双方将共同制定一项联合提案，以期打破目前的僵局。据悉，两大阵营已经开始合作制定联合提案，有望达到所需要的75%的批准通过投票率。

　　现在看来，即便是2007年前后802.11n标准顺利的出台，厂商们还是需要等待2年。显然有实力的厂商不会“干等着”，比如Airgo已经根据WWiSE做出了True MIMO芯片，Atheros也有自己的VLocity技术，Ralink也已经量产，它们都获得了一些厂商的采用。

　　Airgo采用空间多任务传输（Spatial Division Multi-plexing；SDM）与MRC技术，SDM是传送端技术，MRC是接收端技术，Airgo利用SDM在单一频道传输速率达108Mbps，不仅传输速率（throughput）提升，也利用MRC增加传输距离。

　　Atheros在传送端采用传输波束成型（Beamforming），增加传输距离；在提高传输资料上，则以频道汇总（Channel Bonding）方式进行。Ralink则以MRC技术增加传输距离，但在实体层数据传输率（Data rate）未达前两家的效能。基于这些不同的技术的MIMO产品之间并不兼容。

　　这些厂商都认为市场不会坐等标准的出现，比如Airgo认为“我们未来的产品将把价格差距拉到2倍以内，且将性能提升到一般产品的5～6倍，可以想见，届时消费者的接受程度应该会大幅提高。”。之所以会这么想，是因为Ahteros的成功案例还摆在眼前，它们的Super G并没有成为标准化产品，但是因性能优越、价格合理，又与现有的产品兼容，获得了业界的普遍肯定，销售成绩非常的不错。

　　Atheros的MIMO技术-VLocity

 　MIMO相对于传统的Wi-Fi技术在传输速度和无线涵盖范围都有明显的优势，而且在远距离的传输方面，讯号强度更是大幅领先现有的802.11技术。我们在《NETGEAR MIMO无线路由器深入评测》一文中对于MIMO技术的基本原理进行过介绍，也对于目前市场上的另外一种由Video 54开发的MIMO技术的实现进行了介绍。

　　VLocity技术的实现也是基于这些通用的MIMO技术达成的，主要所使用的是传输波束成形（Transmit Beamforming）和复合接收（Receive Combining）。

　　根据Atheros提供的资料显示，VLocity与现有的802.11标准完全相容，利用MIMO技术可以将效能提升数倍，即使只使用一个VLocity装置来与非MIMO的802.11a/b/g装置来沟通也能提升效能。

　　倘若在无线连结的两端使用VLocity装置，效能的提升便更为显著。在两个不同环境进行测量效能的提升幅度：一个是开放空间的环境(测量两个装置之间视线范围的效能)，而另一个则具有多重路径干扰特征的环境，如一般的家庭或办公室等。如上表所示测试结果，若以dB来计算网络效能改善服务，比起非VLocity装置，VLocity技术的效能较佳。多3dB就等于有效功率多了一倍，如100-mW的传输器则会有200mW的讯号功率。

　　最近我们IT168评测室收到了D-Link送测的采用了Atheros VLocity MIMO技术的无线路由器和配套的无线网卡，我们将会通过实际的测试同D-Link非MIMO无线路由器进行对比。

D-Link DI-634M和DWL-G650M

　　D-link DI-634M无线路由器

　　在零售版的D-Link DI-634M无线路由器的包装中可以看到如下物品：

• DI-634M无线路由器

• JTA0302F-D电源适配器

• 以太网线

• 支架

• 光盘

• 说明书（Quick Installation Guide）

　　DI-634M的说明书厚达155页，仔细翻看发现是多语言说明书，内容也仅仅是帮助用户如何快速的使用设备，而且并没有简体中文。在光盘中提供了更加详细的英文版电子说明书，对于设备的设置进行了更加详细的说明。

　　光盘中还提供了EZAntivirus 30天免费试用版，Yahoo的一些30天免费服务器和针对美国用户的ZoneAlarm Pro Security Software。应该说光盘中提供的内容具有一定的实用价值，但是含金量并不高。

配合支架可以竖直放置

　　DI-634M 无线108G MIMO路由器支持Super G和MIMO技术，可以帮助用户组建连接速率高达108Mbps的无线局域网。据D-Link的资料显示，这款无线路由器同其它的支持无线108G MIMO产品配合使用覆盖范围可以达到现在标准802.11g设备的8倍！

　　 DI-634M 无线108G MIMO路由器还对于现有的802.11g和802.11b网络设备提供了良好的兼容性，即便是用户把无线路由器升级到无线108G MIMO路由器，其它的设备也不必跟着升级——而且现有的设备也能从MIMO技术中受益。

　　在基于Web的管理界面中，DI-634M 无线108G MIMO路由器提供了方便的向导功能，可以帮助用户快速的建立无线/有线局域网，共享Internet连接带宽。

　　这款路由器的防火墙功能支持NAT和SPI（Stateful Packet Inspection），高级父母控制功能还能帮助监视和维持Internet的有效、正常使用。全系统日志、静态DHCP、VPN穿透和网络诊断等功能也能帮助更好的维护管理网络。

　　DI-634M 无线108G MIMO路由器支持标准WEP和高级WPA-PSK数据加密功能，可以确保其所组建的无线局域网的安全、确保Internet资源不被非授权用户占用。它还支持基于MAC地址、基于IP地址的访问控制。

　　在DI-634M 无线108G MIMO路由器前面板上是用于指示路由器工作状态的指示灯，从左到右依次是Power、Status、WAN、WLAN、LAN。在背面则是4个LAN口、1个WAN口、Reset按钮和电源插孔。

标识为：Wireless 108G MIMO

底部的铭牌

　　底部的铭牌对于各个端口、指示灯的状态都进行了简要的说明，维护局域网和排查故障的时候可以不必去翻看厚厚的说明书了。

　　DI-634M 无线108G MIMO路由器配置了型号为JTA0302F-D的电源适配器，这款电源适配器的外形设计存在一定的问题：它的插脚的顺序同我们常用的插头是相反的，因此安装在接线板上之后就会出现上图所示的情况，它会影响其它插孔的使用。这个问题在我们评测D-Link Wireless 108G Gaming Router的时候已经提出来过。

　　系统布局

　　DI-634M 无线108G MIMO路由器基于Atheros AR5005VL芯片组设计， 从上图可以看出，它继续采用了主板＋扩展卡的方式，这种方式对于普通的消费者的意义不大，对于厂商来说，则可以通过更换不同的扩展卡来推出功能相近的不同分型的产品，降低产品的设计成本，提高市场反应速度。

　　图4-1显示，扩展卡采用两个射频芯片分别连接两根天线（这同之前的一些同时支持2.4GHz和5.0GHz无线规范的设备的外观有些相似）。这两根天线的通过Atheros 5513 MIMO处理器芯片的处理，使得这款路由器具有了MIMO能力。结合Atheros提供的资料，我们基本上确定D-Link DI-634M采用了2x2 MIMO结构。它的天线设计更加传统，同之前我们所接触到的Netgear WPN824的天线矩阵有很大的不同。

AR5513A智能天线处理器

　　Atheros AR5005VL芯片组（包括AR5513和AR5112）是采用VLocity高性能无线技术的量产产品。目前有支持802.11g和802.11a/g的版本,最高可配置4天线。当发射方和接收方都采用了VLocity技术的时候，用户实际的吞吐量可以达到50 Mbps。在有不同的802.11g产品的混合无线网络中，Atheros的这项技术也能让用户得到得到27Mbps的吞吐量。

　　上图所示的是AR5513A智能天线处理器，在Atheros主页的介绍AR5513的全称为Multi-Radio Smart Antenna Video Processor（多射频智能天线视频处理器），其整合的视频/音频控制器支持可为HDTV、SDTV、DVR和STB芯片组提供MPEG和DMA加速能力，支持多DVD质量（6-8Mbps）或者HDTV质量（19-24Mbps）的无线连接。不过，其主页上并没有详细说明AR5513A是否具有这样的功能，我们这里姑且把这颗芯片成为智能天线处理器。

　　AR5513A智能天线处理器支持传输波束成形（Transmit Beamforming）和复合接收（Receive Combining），支持硬件加速AES加密。内部还整合了180MHz MIPS R4000级别的处理器。

Intel Flash芯片

　　Intel TE28F320是一颗网络设备中常用的Flash芯片，56pin TSOP封装，容量为32Mbit，可以为路由器提供容量为4MB的存储空间。

芯片－背面_resize.JPG

　　DI-634M的有线功能是借助于主板背面的瑞昱RTL8651B交换网关芯片实现的，这是该厂在今年刚刚推出的针对有线和无线网关应用需要的SoC产品。旁边的两颗芯片是型号为EM488M1644VTA的DRAM芯片，单颗容量为128Mbit（2M x 4banks x 16bit），两颗总共提供32MB的容量。

　　总的来说，DI-634M的硬件配置较高，可望提供给用户较高的性能。

　　D-Link DWL-G650M无线网卡

　　DWL-G650M无线网卡的零售包装中包括如下物品：

• D-Link DWL-G650M PCMCIA无线网卡

• 光盘

• 快速安装指南

　　DWL-G650M无线网卡也采用了Atheros VLocity技术，通过支持Super G和MIMO技术来实现更高的传输率和更大的覆盖范围。笔记本用户可以利用这款PCMCIA接口的网卡立刻升级到MIMO技术。

网卡指示灯

　　测试平台和测试方法

　　我们在IT168网络实验室对于送测产品进行了测试。测试主要分为无线吞吐量测试、路由性能测试。测试软件为NETIQ公司的Chariot 5.0和Endpoint Performance 5.0。测试平台如下：

　　我们在E1-4测试平台上安装了PCI接口的PCMCIA转接卡，这样既可以安装PCMCIA接口的无线网卡，也可以安装USB接口的无线网卡。首先，我们进行的是单客户端的吞吐量测试，无线网卡和无线AP/路由器之间的距离大约在3米左右，确保信号强度为100%。如果被测试的设备支持802.11b，我们则设定为使用802.11b，如果支持802.11g，则设定为仅仅支持802.11g，总之这个部分主要测试被测设备的最高吞吐量。

无线AP吞吐量测试示意图

　　我们利用吞吐量测试脚本分别在TCP/UDP协议下进行了测试，测试包括：

• 非加密状态上行吞吐量测试

• 非加密状态下行吞吐量测试

• 最高加密级别上行吞吐量测试

• 最高加密级别下行吞吐量测试

　　我们分别非加密状态下和较高级别加密状态下进行了吞吐量测试——也就是说如果配对测试的无线AP/路由器和无线网卡都支持128bit WEP我们就设定为128bit，如果支持WPA-PSK，那么我们就选择WPA-PSK加密算法。

　　远距离测试也是衡量无线网卡的一个非常重要的测试项目，我们在IT168所在的紫金大厦12层进行了这项测试，上图是12层的平面示意图，我们分别在A点、B点进行了测试。A点同被测AP/无线路由器之间的距离大约15米左右，之间只有一层玻璃隔断；B点同被测AP/无线路由器之间的距离大约30米，中间有承重墙、电梯间等遮挡。

路由效能测试示意图

　　我们按照上图所示构建了测试网络，分别采用了不同的测试脚本，包括Throuthput测试脚本、Response_Time测试脚本和FTPget测试脚本进行了测试。

　　为了便于比较我们特意找来了D-Link G650无线网卡，这是一款支持Super G技术但是不支持MIMI技术的网卡。我们分别对于DI-634M＋DWL-G650M、DI-634M＋DWL-G650和DGL-4300＋DWL-G650这三个组合下的性能进行了全面的测试。

　　非加密状态吞吐量测试

　　我们在两个E1和E2之间建立了10条Paris，然后启用Throughput测试脚本进行了测试，协议分别为TCP和UDP。

路由器到无线客户端：TCP吞吐量测试曲线

无线客户端到路由器：TCP吞吐量测试曲线

路由器到无线客户端：UDP吞吐量测试曲线

无线客户端到路由器：UDP吞吐量测试曲线

　　D-Link DI-634M同DWL-G650配合时候测试的数据相当的高，TCP协议下最高的平均传输率可达49.468Mbps，而UDP协议下最高竟然达到了56.822Mbps。不过有些不同的时候，从无线客户端到AP方向的吞吐量是高于AP到无线客户端的，每组测试都进行了3-5遍，情况都是这样。

　　DI-634M和不支持MIMO的DWL-G650配合的时候，测试成绩波动比较大，每个数据我们都测试了3-5遍。从上面的表格来看，这两者结合的性能的确低于“D-Link DI-634M＋DWL-G650”的组合，特别是从无线客户端到AP方向的测试成绩也只有802.11g设备的水平。

　　最后我们来对比一下DGL-4300和DWL-G650这一对SuperG搭档的效能，它们的路由器到无线客户端方向的吞吐量比MIMODI-634M+DWL-650M略低，不过从无线客户端到路由器的吞吐量表现的明显异常，我们反复测试之后得到测试结果依然是这个数量级别。

　　加密状态吞吐量测试

　　相对于前面的测试，这个部分的测试开启了无线路由器的数据加密功能，因为无线路由器和无线网卡都支持WPA-PSK加密模式，因此我们选择这种比WEP更高的加密模式进行测试，来看看启用加密之后对于吞吐量有什么影响。测试方法依然是两个E1和E2之间建立了10条Paris，然后启用Throughput测试脚本进行了测试，协议分别为TCP和UDP。

路由器到无线客户端：TCP吞吐量测试曲线

无线客户端到路由器：TCP吞吐量测试曲线

路由器到无线客户端：UDP吞吐量测试曲线

无线客户端到路由器：UDP吞吐量测试曲线

　　在加密状态下，各个组合的测试成绩比非加密状态下稳定的多。MIMO组合的综合吞吐量依然是最高的，加密算法的启用对于吞吐量的影响不大。DI-634M＋DWL-G650的组合效能比非加密状态下高的多，依然是低于纯MIMO组合的。纯Super G组合的测试结果也是高于混合组合的，平均水平还是略低于MIMO组合。

　　远距离测试

A点：MIMO	A点：非MIMO

　　我们分别将DWL-650M和DWL-650无线网卡安装在Acer TM4652（Sonoma 1.73GHz、512MB、60GB）的PCMCIA插槽上，然后放置在A点，此时Windows XP SP2零管理界面显示信号强度为“很好”。

B点：MIMO	B点：非MIMO

　　B点对于大部分无线设备来说都是一个非常严酷的考验，DI-634M和DWL-650M此时依然保持了微弱的信号，并且一直维持我们进行完为时1分钟的测试，中间也会出现偶尔的断线，但是会很快的连接上，并不影响测试，实际使用中还是具有可用性的。DGL-4300和DWL-G650此时大部分时间无法连接，偶尔出找到一点信号。

C点：MIMO	C点：非MIMO

　　C点相对于B点，距离相当但是少了很多墙壁的阻挡，两个组合都能保持稳定的信号连接，虽然Windows显示信号非常的是“极低”。

　　在A点非MIMO组合的性能比MIMO组合高的多，即便是在距离较远的C点也是是这样的，而在B点MIMO才显示出了它的优势。

　　路由器性能测试

　　我们进行的路由器性能测试代表的是从LAN到WAN的性能，此时WPN824内防火墙功能开启，我们分别启用不同的测试脚本进行测试：

FTPget脚本测试曲线

Throughput脚本测试曲线

Response_Time脚本测试曲线

　　运行Throughput、FTPget脚本进行测试的时候，我们都开启了100条Pairs，这两个脚本的最大不同在于所发送的包之间的区别，前者为100KB，后者为100B左右。运行FTPget脚本的时候我们开启了10条Paris。测试结果显示DI-634M的LAN转发效能可以达到百兆线速。

　　IT168评测室观点

　　目前看来厂商已经等不及IEEE推出统一的标准了。DI-634M是我们收到的第二个厂商送测的支持MIMO技术的无线路由器产品，虽然MIMO技术的原理是相同的，但是不同的厂商实现的方式是有很大差异的，因此不同厂商之间的MIMO产品几乎不兼容。这是MIMO产品让用户望而却步的原因之一。

　　我们实际测试的时候也发现即便都是一个厂商的产品，MIMO产品和非MIMO产品之间虽然能够配合工作，但是并未如同宣传中所称的能够让不支持MIMO的产品也受益。现阶段，如果你真的购买了MIMO产品，那么我们建议你所使用的环境最好是一个完全MIMO的环境，才能享受到最高性能。