淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
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系統識別號 U0002-2206200918092700
中文論文名稱 IEEE802.11n 無線網路支援行動應用能力之研究
英文論文名稱 The Application and Capability Research of IEEE802.11n WLAN in a Mobile Networking Environment
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊管理學系碩士在職專班
系所名稱(英) On-the-Job Graduate Program in Advanced Information Management
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 林玫芳
研究生英文姓名 Mei-Fang Lin
學號 796630084
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-06-07
論文頁數 94頁
口試委員 指導教授-梁德昭
委員-徐煥智
委員-楊欣哲
委員-連志誠
中文關鍵字 IEEE802.11n  無線行動網路  正交分頻多工  多輸入多輸出 
英文關鍵字 IEEE802.11n  Wireless Mobile Network  Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)  Multiple Input Multiple Output (MIMO) 
學科別分類
中文摘要 隨著人類對於網際網路依賴程度的增加以及便利性和行動性的需求,無線區域網路已廣泛應用於行動裝置產品。以目前的無線行動寬頻網路技術如3.5G (HSDPA)及Mobile WiMAX而言,其最大上行傳輸速率皆未達4 Mbps,效能明顯不足。然而,IEEE802.11n使用正交分頻多工(OFDM)及多輸入多輸出(MIMO)為技術核心,傳輸速率最高達600 Mbps,目前其運作模式皆為靜止式網路。因此,若能將IEEE802.11n高傳輸頻寬之優勢應用至行動通訊中,勢必可提供業界做更多元之發展。

本研究係透過實驗室實驗法,分別以IEEE802.11n單一基地台、跨基地台、高密度基地台和超高密度基地台四種架構模式,使用可程式化訊號衰減切換器於各架構模式之訊號覆蓋範圍內模擬行車時速,並利用封包模擬器分析資料(TCP/IP)、影音(IPTV)及語音(VOIP)的網路服務效能。

經由實驗結果顯示,IEEE802.11n可應用於行車上網環境,其TCP/IP效能在時速50-60公里時,透過提高基地台訊號的覆蓋密度,傳輸流量優於IEEE802.11g的靜止傳輸模式;於時速40公里以下之高密度模式行車環境中,其IPTV及VOIP仍然能夠維持基本移動通訊品質。因此,經由效能及行動應用能力分析顯示,IEEE802.11n不但可應用於公車或輕軌列車等時速40公里以下之行車上網環境,而且對於無線行動寬頻網路產業之未來應用極具參考價值。
英文摘要 Since human beings demand the mobile lifestyle and convenience based on internet technology, the Wireless LAN Networks have been extensively incorporated in the Mobile Internet Devices. In comparison to the other Wireless Broadband Technology such as 3.5G (HSDPA) and Mobile WiMAX, the maximum transmission rate of 3.5G (HSDPA) and Mobile WiMAX is apparently insufficient (i.e. less than 4 Mbps in the upstream). However, as IEEE802.11n is implemented with OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) and MIMO (Multiple Input Multiple Output) technology, the maximum transmission rate can reach up to 600 Mbps which is primarily utilized in the Fixed Networking Environment. Hence, provided that the advantage of IEEE802.11n bandwidth can be adopted in the Mobile Communication, the “True” High- Performance Mobility can be realized for the industry of Information Communication Technology.

The Research is performed through the LAB methodology. Under the Single Access Point, Multiple Access Point, High-Density and Ultra High-Density Access Point architecture, we emulate the vehicular ratio within the signal coverage of each operating mode via the programmable signal attenuators and then analyze the performance of TCP/IP, IPTV and VOIP.

As depicted in the LAB result, IEEE802.11n can be adopted in the Vehicular Internet Environment. Under the High-Density Access Point mode, the performance at the speed ratio of 50 to 60 KM/HR can be better than IEEE802.11g operated in the Fixed Networking Environment; while in the vehicular environment of 40 KM/HR, the IPTV and VOIP can remain basic mobile communication quality. The application and capability analysis result proved that IEEE802.11n not only can be adopted in the Public Shuttle Bus and Lightweight Transit Rail system, but also provide a valuable reference for the Mobile Wireless Broadband Industry.
論文目次 第壹章 緒論 1
第一節 前言 1
第二節 研究動機 3
第貳章 文獻探討 4
第一節 IEEE802.11n無線行動網路相關技術定義 4
(a) OFDM 正交分頻多工傳輸調變解調技術………………………...4
(b) MIMO 多輸入多輸出訊號發送接收處理技術…………………...7
(c) IEEE802.11n 交遞機制…………………………………………….9
(d) IEEE802.11n 多媒體處理機制…………………………………...13
第二節 IEEE802.11n各國無線行動網路之應用現況 14
第三節 IEEE802.11n無線行動網路相關研究 23
第參章 研究設計 25
第一節 研究方法與流程 25
第二節 實驗室量測環境與設備規格 28
第三節 實驗架構................................................................................................32
第肆章 實驗分析 34
第一節 TCP/IP效能分析 34
第二節 IPTV (MPEG4 Codec) 效能分析 36
第三節 VOIP (ITU G.729 Codec) 效能分析 39
第伍章 實驗結果整理………………………………………………………………44
第一節 單一基地台模式下之實驗結果............................................................44
第二節 跨基地台模式下之實驗結果…………………………………………45
第三節 高密度基地台模式下之實驗結果……………………………………47
第四節 超高密度基地台模式下之實驗結果…………………………………49
第五節 實驗結果總表…………………………………………………………51
第六節 研究限制………………………………………………………………53
第陸章 結論與建議....................................................................................................54
第一節 研究成果………………………………………………………………54
第二節 研究建議………………………………………………………………55
參考文獻 56
附錄一、美國處於部署和規劃階段並做網路提升、運行的城市統計表 58
附錄二、歐洲網路使用調查表 58
附錄三、實驗設備規格……………………………………………………………..59
附錄四、技術指標定義 69
附錄五、TCP/IP 模擬器設定參數…………………………………………………71
附錄六、IPTV 模擬器設定參數…………………………………………………...72
附錄七、MOS標準 ..74
附錄八、VOIP 模擬器設定參數…………………………………………………...75
附錄九、跨基地台及高密度基地台模式之效能模擬分析 ……….77

圖目錄
圖2.1 FDM 頻譜示意圖……………………………………………………………4
圖2.2 OFDM 頻譜示意圖………………………………………………………….5
圖2.3 MIMO System………………………………………………………………..7
圖2.4 IEEE802.11n Station 透過SNR和SSID切換AP的過程……………….10
圖2.5 IEEE 802.11f 之IAPP運作方式…………………………………………..11
圖2.6 IEEE 802.11k的Action Frame 機制運作圖………………………………12
圖2.7 IEEE 802.11r FT-Action 的功能機制運作圖……………………………...13
圖2.8 WMM Queuing……………………………………………………………...13
圖2.9 WMM Prioritization…………………………………………………………14
圖2.10 MIMO技術應用於車隊模式與交錯模式…………………………….…..23
圖3.1 實驗之四種情境模式…………..…………………………….…………..…25
圖3.2 IEEE802.11n行動網路環境模擬圖...…………………………….………...26
圖3.3 TCP/IP、IPTV (MPEG4) 和VOIP (ITU G.729) 之量測架構圖………….33

表目錄
表1.1 無線區域網路標準…………………………………………………………..2
表1.2 IEEE802.11n、Mobile WiMax與3.5G之比較.......................................... ..3
表2.1 IEEE802.11n 400ns GI / 300 Mbps Data rate (2T x 2R).............................. ..6
表2.2 IEEE802.11n 400ns / 600 Mbps GI Data rate (4T x 4R)..................... .......... 6
表2.3 全球各大地區民眾在特定使用地點無線寬頻服務次數與成長率……….15
表 2.4 美國四大無線城市發展訴求比較 ................................................................16
表 2.5 美國四大無線城市建置狀況比較 ………………………………………....17
表 2.6 歐洲三大無線城市發展訴求比較…………………………………………..18
表 2.7 歐洲三大無線城市建置狀況比較…………………………………………..18
表 2.8 亞洲四大無線城市發展訴求/目標比較…………………………………..20
表 2.9 亞洲四大無線城市建置狀況比較…………………………………………..21
表 2.10 IEEE802.11n 行動網路應用之其它相關研究……………………………..24
表 5.1 單一基地台模式下40~60KM之TCP/IP效能表…………………………..44
表 5.2 單一基地台模式下40~60KM之IPTV效能表…………………………….45
表 5.3 單一基地台模式下40~60KM之VOIP效能表……………………………45
表 5.4 跨基地台模式下40~60KM之TCP/IP效能表……………………………..46
表 5.5 跨基地台模式下40~60KM之IPTV效能表……………………………….46
表 5.6 跨基地台模式下40~60KM之VOIP效能表……………………………….47
表 5.7 高密度基地台模式下40~60KM之TCP/IP效能表………………………..48
表 5.8 高密度基地台模式下40~60KM之IPTV效能表………………………….48
表 5.9 高密度基地台模式下40~60KM之VOIP效能表………………………….49
表 5.10超高密度基地台模式下40~60KM之TCP/IP效能表…………………….49
表 5.11 超高密度基地台模式下40~60KM之IPTV效能表……………………...50
表 5.12 超高密度基地台模式下40~60KM之VOIP效能表……………………...51
表 5.13 實驗結果總表 ……………………………………………………………...52

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