1、技术说明WiTDM vs.传统 802.11WiTDM是一种时分多址(TDMA)的通信技术, 适用於户外长距离一对多设备的传输协议. 有别於传统 802.11 CSMA/CA, WiTDM 的传输效率最高可为CSMA/CA 802.11 的 150%。 在户外环境的应用中 , WiTDM不会有 802. 11 常遇到的隐藏节点(Hidden Node)的问题, 网路总体带宽并不会因為隐藏节点而严重降低. 在 802.11 网路中,远端的传输设备因為传输品质差 ,佔用更多的时间资源, 所以会因此严重影响其他的传输设备 , 而 WiTDM并不存在这种远近效应（NEAR-FAR）问题. 一. 网路与
2、协议架构 Network and agreement construction 基站 (BS) 对每个用户终端（CPE）的通讯传输分為上行(US) 与 下行(DS) 两个方向. 以每 10ms 為一单位, 在 10ms 的时间间隙内, 分為 上行、下行与 Gard Time 三种时间段（见下图）. 而 Gard Time 是為了保证在长距离40km 的情况下, 通讯的双方不会因為传输延迟而导致彼此的碰撞.二. 传输效率 Transmission efficiencyWiTDM在单位时间间隙内使用的是猝发（bursting）的数据发送方式, 每个数据包 的时间间隔仅 910us, 不需要等待对方
3、的确认信息（ACK）, 也不需要再做随机退避（random backoff）,而传统 802.11 每个数据包之间的间隔时间需要 200300us，因此 WiTDM的传输效率比传统的 WiFi 要高出狠多. 不过虽然 WiTDM不需要等待对方的确认信息, 但 WiTDM依然有选择性重传协议（ARQ）的设计, 也就是接收方如果出现数据丢失, 发送方会依据需要, 重新发送接收方没接收到的数据, 而这些 重传协议的信息交换是夹杂在双方发送的数据包内, 没有因此而佔用很多频宽. 同时 WiTDM亦有针对远距传输所设计的 auto rate control, 会依发送方与接收方间的距离与环境情况决定出最
4、佳的正交频分复用（OFDM）调变方式. 经实测, WiTDM在真实的数据传输中, 虽然 包含了以上提到的各种通信消费（Overhead）, 但是仍然比传统的 802.11 要高出最多 50%的效能.三. 长距离与非视距状况下的应用 传统 802.11 在点对点之间进行数据传输时，因为基站需要等待对方ACK(确认信息)之后才会传输后续数据。当基站与终端距离过远（约 40km）时，ACK 会因为传输时间太长而超过基站的等待时间，基站会判定终端未收到数据包而再次发送重复的数据，从而使传输质量因距离延伸而明显下降。另外，在非视距的状况下应用，即当两点之间存在如建筑、高山、森林等各类障碍物时，会大大影响
5、甚至阻断数据的传输。从而限制了应用环境，也给设备的安装带来了很大困难。而 WiTDM 在长距离和非视距情况的应用上和传统 WiFi 相比有些非常明显的优点。经过实测数据表明，WiTDM 在有效传输范围以内，当传输环境为视距（LOS）或者接近视距(Near LOS)时延距离方向上带宽的质量相对保持稳定（约40Mbps） 。当环境为完全的非视距(None LOS)时，传输效率也远比传统 WiFi 要高出许多。测试的详细数据见下表。四. 隐藏节点问题 Problem of Hidden Node传统 802.11 是基於 CSMA/CA 的机制, 也就是每个设备在传输资料之前会先侦测是否有设备在发送
6、资料, 如果有的话它会先做随机退避（random backoff）, 然后再尝试发送资料, 这样可相当程度地避免彼此的碰撞. 但在户外使用的情况下, 用户终端（CPE）通常是使用方向性天线对向基站（BS）, 加上距离的因素, 导致各个用户终端之间并不能彼此侦测到对方在发送资料. 如下图, 当终端 1 在发送资料时, 终端 5 完全查觉不到, 而这时如果终端 5 也要发送资料时, 它会因為认為没有设备在发送资料而直接把资料发送出去给基站, 当到达基站时便会与终端 1 送出的资料产生碰撞, 也就是基站所收到的将会是无效的资料, 导致两个用户终端都必需再重新发送重传资料. 依据实际操作中的经验, 当
7、网路中超过八个设备时, 隐藏节点的问题将使整体的网路频宽减少至少 50%.然而当使用 WiTDM时, 由於每个用户终端的传送时间都是预先安排好了,并不存在两个终端在同一时间发送资料的情况, 因此在网路有多个设备时, 整体的网路频宽并不会因為隐藏节点的问题而减少, 能充份而有效的利用无线网路资源.五. 远近效应问题 Problem of NEAR-FAR传统的 802.11 是基於 CSMA/CA 的机制, 也就是网路的资源由每个设备自由竞争, 理论上每个设备所能得到发送资料的权利是均等的. 但每个设备的环境条件并不相同, 发送时所用的 OFDM 调变也不相同, 这意味着发送同样长度的数据包, 距离远的设备因為使用低速的调变, 甚至重传的机率也高, 所以将使用更多的网路资源, 这会导致距离近之设备的效能会受距离远的设备所严重影响.也就是我们通常所说的“远近效应” 。而 WiTDM因為是平均分配每个设备所传输的时间, 所以距离远的设备在传送资料时并不会佔用到其他设备的传输时间. 也就是每个设备都能得到保证的传输时间. 因此就不会出现传统 802.11 的“远近效应”问题.
