WLAN原理与技术-理解路由器技术参数.ppt

802.11WLAN技术基础 软件学院 王长征 * WLAN原理与技术 2/28 2*2MIMO双频 小米 mini 3/28 教学索引 WLAN信 道使用 新一代 WLAN接 入技术 WLAN通信 技术参数 WLAN接 入标准 4/28 1.WLAN接入技术标准 标准号IEEE 802.11bIEEE 802.11aIEEE 802.11gIEEE 802.11n 标准发布时间1999年9月1999年9月2003年6月2009年9月 工作频率范围2.42.4835GHz 5.1505.350GHz 5.4755.725GHz 5.7255.850GHz 2.42.4835GHz 2.42.4835GHz 5.1505.850GHz 非重叠信道数324315 物理速率（Mbps）115454600 实际吞吐量（Mbps）62424100以上 频宽20MHz20MHz20MHz20MHz/40MHz 调制方式CCK/DSSSOFDMCCK/DSSS/OFDM MIMO- OFDM/DSSS/CCK 兼容性802.11b802.11a802.11b/g802.11a/b/g/n 5/28 WLAN信道使用 WLAN工作频段：2.4Ghz和5Ghz v工作在2.4Ghz频段的设备 支持802.11a/b/g/n/ac协议的WLAN设备 ZigBee设备 微波炉 双向寻呼系统 脉冲雷达系统 v5Ghz频段 支持802.11/n/ac协议的WLAN设备 其他多媒体通信设备 6/28 2.4Ghz信道划分 v 2.4Ghz每个信道频 段宽度为20MHz； v 在多个频道同时工作 的情况下，为保证频 道之间不相互干扰， 要求两个频道的中心 频率间隔不能低于 25MHz，在实际使 用中一般选择1，6， 11三个频道进行频率 规划，同频道间必须 两两隔离。 信道标号中心频率信道低端/高端 频率 12412MHz2401/2423MHz 22417MHz2406/2428MHz 32422MHz2411/2433MHz 42427MHz2416/2438MHz 52432MHz2421/2443MHz 62437MHz2426/2448MHz 72442MHz2431/2453MHz 82447MHz2436/2458MHz 92452MHz2441/2463MHz 102457MHz2446/2468MHz 112462MHz2451/2473MHz 122467MHz2456/2478MHz 132472MHz2461/2483MHz 25Mhz 25Mhz 7/28 2.4Ghz信道的使用 v国内WLAN普遍使用2.4Ghz的1、6、11信道 12345 67 8 91011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 信道 频频率 24002472243724122462 1213 2483 12 13 两个频道的中心频率间隔不能低于25MHz 8/28 5Ghz信道的划分与使用 5Ghz信道的使用 v 美国UNII将5Ghz频段分为包 含24个互不干扰的信道。 v 5GHz频段以5Mhz为步进划分 信道，每个信道20Mhz v 信道编号n=(信道中心频率 GHz5GHz)*1000/5 v 目前中国WIFI设备在5GHz可 以使用36,40, 44, 48, 52, 56, 60, 64, 149,153, 157, 161, 165共计13个信 道。 9/28 教学索引 WLAN信 道使用 新一代 WLAN接 入技术 WLAN通信 技术参数 WLAN接 入标准 10/2 8 （1）天线增益 v天线增益：定量地描述 一个天线把输入功率集 中辐射的程度。 v在输入功率相等的条件 下，天线增益等于实际 天线与理想的辐射单元 在空间同一点处所产生 的信号的功率密度之比 。 5dBi 室内全向天线室外定向天线 11/2 8 （2）天线增益单位 天线增益常用单位是dBi ： dBi是以理想点源天线（在各方向的 辐射是均匀的）为参考的基准值 室内部署的无线路由器的天线增益 一般为3 5dBi，室外的一般为 8.5dBi14dBi 12/2 8 （3）天线发射功率 天线发射功率单位dBm（分贝毫瓦） vdBm是一个表示功率绝对值的单位，计算公式 为： 发射功率=10 lg（功率值/1mW） v为控制WLAN设备电磁辐射，国标规定无线路 由器的发射功率不能超过100mW，代入公式 可以计算出以dBm为单位的值：20dBm 小米路由器mini的信号接收灵敏度为 54 Mbps:-72dBm 的含义是什么？ 把-72dBm代入公式，求解出天线能接收的 最小信号功率为6.3110-8mW 13/2 8 （4）增益对无线通信信号的影响 天线增益高低对无线信号的影响： 高增益天线电磁辐射比低增益天线 大吗？ 2dBi5dBi 天线是无源设备，没有对功率的放大作用，仅仅 调整了电磁信号辐射的空间形态，室内天线只要 离开天线1米以上，电磁辐射都很小。 14/2 8 教学索引 WLAN信 道使用 新一代 WLAN接 入技术 WLAN通信 技术参数 WLAN接 入标准 15/2 8 802.11 2.4Ghz 2Mbps 802.11a 2.4Ghz 11Mbps 802.11b 5Ghz 54Mbps 802.11b 2.4Ghz 54Mbps 802.11n 2.4Ghz 5Ghz 600Mbps 4*4MIMO 40Mhz 802.11ac 2.4Ghz 5Ghz 6.9Gbps MU-MIMO 160Mhz 802.11ad 60Ghz 7Gbps 802.11af 超级WiFi TV空闲段 802.11ah 900Mhz HaLow 低功耗 远距离 物联网 802.11WLAN标准演进 16/2 8 各标准通信距离模型 802.11x覆盖范围： 802.11ad覆盖 1530m； 802.11ah覆盖 1km； 802.af理论覆盖 160km 主流接入速度超过 1Gbps 17/2 8 关键技术：MIMO、聚合帧等 峰值速率：44 MIMO可达600Mbps 频点：2.4GHz和5GHz 带宽：20MHz、40MHz 兼容性：兼容11a/b/g 物理层关键技术 MAC层关键技术 MIMO 信道绑定 更多子载波 更短时隙GI 更高调制速率 帧聚合 Block ACK 缩小帧间间隔 增强的节能模式 WLAN双频接入技术802.11n 18/2 8 多输入多输出技术MIMO vMIMO：多输入多输出 MIMO 可同时启动多条空间 流与WiFi终端通信 1*1MIM O 2*2MIM O 3*3MIM O 4*4MIM O 2.4Ghz频 段 20Mhz 40Mhz 5Ghz频段 20Mhz 40Mhz 80Mhz 双天线 19/2 8 SU-MIMO和MU-MIMO vSU-MIMO：单用户多输入多输出 vMU-MIMO：多用户多输入多输出 SU-MIMO 同一时间与1个WiFi终端通信 MU-MIMO 同一时间与3个WiFi终端通信 20/2 8 小米路由器最高数据率的工作模式？ 天线增益WLAN标准 频率范围和 速率 特色调制方式 不同编码调 制方式 下的信号灵敏度 35dBi IEEE 802.11a 802.11b 802.11g 802.11n 802.11ac 2.4GHz 300Mbps； 5GHz 867Mbps； 共计 1167Mbps MIMO-OFDM: BPSK QPSK 16QAM 64QAM 54 Mbps:-72dBm HT20 MCS7:-69dBm HT40 MCS7:-66dBm VHT20 MCS8:-65dBm VHT40 MCS9:-60dBm VHT80 MCS9:-58dBm 小米路由器mini设备参数 21/2 8 802.11n不同调制方式的数据率 MCS空间流数调制方式码率 带宽 （20MHz）带宽 （40MHz） GI=800nsGI=400nsGI=800nsGI=400ns 01BPSK1/26.57.213.515 11QPSK1/21314.42730 21QPSK3/419.521.740.545 3116-QAM1/22628.95460 4116-QAM3/43943.38190 5164-QAM2/35257.8108120 6164-QAM3/458.565121.6135 7164-QAM5/66572.2135150 82BPSK1/21314.42730 92QPSK1/22628.95460 102QPSK3/43943.38190 11216-QAM1/25257.8108120 12216-QAM3/47886.7162180 13264-QAM2/3104115.6216240 14264-QAM3/4117130243270 15264-QAM5/6130144.4270300 23364-QAM5/6195216.7405450 31464-QAM5/6260288.9540600 小米路由器mini2.4Ghz下2*2MIMO达到300Mbps的调制方式 22/2 8 802.11ac不同调制方式的数据率 Theoretical throughput for single Spatial Stream(in Mb/s) MCSModulation type Coding rate 20 MHz channels40 MHz channels80 MHz channels160 MHz channels 800 ns GI400 ns GI800 ns GI400 ns GI800 ns GI400 ns GI800 ns GI400 ns GI 0BPSK1/26.57.213.51529.332.558.565 1QPSK1/21314.4273058.565117130 2QPSF3/419.521.740.54587.897.5175.5195 316-QAM1/22628.95460117130234260 416-QAM3/43943.38190175.5195351390 564-QAM2/35257.8108120234260468520 664-QAM3/458.565121.5135263.3292.5526.5585 764-QAM5/66572.2135150292.5325585650 8256-QAM3/47886.7162180351390702780 9256-QAM5/6N/AN/A180200390433.3780866.7 802.11ac协议下1*1MIMO（1条空间流）的调制方式和数据率 小米路由器mini 5Ghz下2*2MIMO达到433.3*2Mbps的调制方式 23/2 8 教学索引 WLAN信 道使用 新一代 WLAN接 入技术 WLAN通信 技术参数 WLAN接 入标准 24/2 8 v 合理的射频功率调整 合理调整AP功率，避免设备间相互干扰。 合理的信道设计，不合 理的功率设计 1 11 6 11 6 11 6 1 11 6 11 6 1 11 6 11 6 11 6 1 11 6 11 6 合理的信道和功率设计 3. WLAN信道使用 25/2 8 手机连接小米路由器 的速度为135Mbps, 信号强度-34dBm， 可以得出什么结论？ 问题思考 26/2 8 手机与路由器速率协商结果说明什么问题 80