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Wireless LAN基礎概論,胡宏斌 Askey PE 產品分析課,WLAN(Wireless Local Area Networks),無線區域網路，是一種網路類型,是一個靈活的數據通信系統,它利用無線電波來做為資料傳輸的媒介,能夠取代或擴展有線局域網,它主要利用射頻（RF）技術，無需架設線纜,無線局域網就可以通過空氣,穿越牆壁,屋頂甚至水泥結構建盩物來發送和接收資料.無線局域網具有像以太網和令牌環網這樣的傳統局域網技術的所有特性和優勢,而且不受電纜連接的限制.這樣實現了更大的自由和靈活性.,WLAN技術優勢,安装便捷 ：免去或减少了网络布线的工作量 使用灵活 ：无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络 经济节约 ：花费较少费用进行网络改造 易于扩展 ：有多种配置方式，能够根据需要灵活选择,无线网技术适用范围,1.在不能使用传统走线方式的地方、传统布线方式困难、布线破坏性 很大或因历时等原因不能布线的地方 2.有水域或不易跨过的区域阻隔的地方 3.重复地临时建立设置和安排通讯的地方 4.无权铺设线路或线路铺设环境可能导致线路损坏 5.时间紧急，需要迅速建立通讯，而使用有线不便、成本高或耗时长 6.局域网的用户需要更大范围进行移动计算的地方,WLAN配置方法,Ad-Hoc Mode 無線網路的 Ad-Hoc 模式意指以對等方式進行無線網路存取，電腦之間直接做點對點無線連線，不需要透過無線基地台 (AP)。不過此模式的無線傳輸距離受限於電腦之間的距離，且各無線節點 (Node) 需設定相同頻道(channel)與SSID才能互相傳輸。,Ad-hoc mode 示意圖,Ad-hoc mode 示意圖,Infrastructure Mode,電腦之間的無線連線必須透過無線基地台 (AP)，若將無線網路的架構設為 Infrastructure 模式，則無線基地台可以作為無線與有線網路的橋接器，對無線節點 (Node) 而言不需設定頻道 (channel)。,無線電波的傳播特性,表面波传播，就是电波沿着地球表面到达接收点的传播方式 天波传播，就是自发射天线发出的电磁波，在高空被电离层反射回来到达接收点的传播方式,無線電波的傳播特性,散射传播，就是利用大气层对流层和电离层的不均匀性来散射电波，使电波到达视线以外的地方 外层空间传播，就是无线电在对流层，电离层以外的外层空间中的传播方式,無線電波的傳播特性,地面反射對電波傳輸的影響,在微波的传输过程中，除了大气，气候对其传播产生影响以外，地面的影响也是较大的 。树林，山丘，建筑物等建筑物能够阻挡一部分电磁波的射线，从而增加了损耗；平滑的地面和水面可以将一部分的信号反射到接收天线上，反射波与入射波叠加后，有可能相互抵消而产生损耗,IEEE 802.11b簡介,1999年9月通过的IEEE80211b工作在 24GHz2483GHz频段。80211b数据速率可以为11Mbps、55Mbps、2Mbps、1Mbps或更低，根据噪音状况自动调整。当工作站之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限时，传输速率能够从11Mbps自动降到55Mbps，或者根据直接序列扩频技术调整到2Mbps和1Mbps。80211b使用带有防数据丢失特性的载波检测多址连接（CSMACA）作为路径共享协议，物理层调制方式为CCK（补码键控）的DSSS,IEEE 802.11a簡介,和80211b相比，IEEE80211a在整个覆盖范围内提供了更高的速度，其速率高达54Mbps。它工作在5GHz频段，与80211b一样采用CSMACA协议。物理层采用正交频分复用OFDM代替80211b的DSSS来传输数据,IEEE 802.11g簡介,为了解决IEEE80211a与80211b的产品因为频段与物理层调制方式不同而无法互通的问题，IEEE又在2001年11月批准了新的80211g标准。80211g既适应传统的80211b标准，在24GHz频率下提供每秒11Mbps的传输速率；也符合80211a标准，在5GHz频率下提供54Mbps的传输速率。80211g中规定的调制方式包括80211a中采用的OFDM与80211b中采用的CCK。通过规定两种调制方式，既达到了用24GHz频段实现80211a54Mbps的数据传送速度，也确保了与80211b产品的兼容,MIMO技术原理,MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put）系统就是利用多天线来抑制信道衰落 利用技术可以提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率,RF及傳輸的一些基本概念,SSID (Service Set Identifier) 是無線區域網路溝通的識別碼，不論是無線基地台(AP)或無線工作站，都必須設定相同的 SSID，才可在同一個服務集中(Service Set)互相連線。 SSID是在WLAN架構下，為了讓網卡與橋接器（Access Point，AP）互連而提供的密碼，也就是說惟有無線網卡與無線橋接器設定相同的SSID密碼時，終端設備才能連線上網，是802.11標準處理認證（Authentication）的方法。,RF及傳輸的一些基本概念,Wired Equivalent Privacy 為了提供資料保密功能，IEEE802.11b標準要求在MAC層內有資料加密控制，要讓無線網路的資料安全性相等於有線網路一般，這種加密控制稱為Wired Equivalent Privacy (WEP),RF及傳輸的一些基本概念,微单元和无线漫游 无线电波在传播过程中会不断衰减，导致的通信范围被限定在一定的范围之内。这个范围被称为微单元。当网络环境存在多个，且它们的微单元互相有一定范围的重合时，无线用户可以在整个覆盖区内移动，无线网卡能够自动发现附近信号强度最大的，并通过这个收发数据，保持不间断的网络连接，这就称为无线漫游,RF及傳輸的一些基本概念,傳送功率(TX Power) 黨資料需要用RF傳送時,會先考慮到目前的傳送功率,常用的表示功率的方法為dbm.目前一般的STA和AP的傳送功率為1520dbm.產品的功率必須符合使用國家之法規規定. dbm與功率之換算: dbm是以1mw為參考,取其db值,也就是dbm=10log(Po/Pi),Pi=1mw,RF及傳輸的一些基本概念,GAIN: GAIN就是所謂的增益,RF及傳輸的一些基本概念,Loss loss就是所謂的衰減,RF及傳輸的一些基本概念,匹配 匹配是為了使入射功率盡可能被負載所吸收 RF匹配阻抗為50歐姆 度量匹配的術語為VSWR(電壓駐波比)和回波損耗,RF及傳輸的一些基本概念,PER(packet error rate)封包錯誤率,一般小與10% SEN(Sensitivity) 靈敏度,可以接收到的最小信號強度,RF及傳輸的一些基本概念,PER&SEN,RF及傳輸的一些基本概念,EVM(誤差向量幅度) EVM是測量調制精度與發射器性能的一個直接測試指標.從質量上講,EVM反應了誤差向量,它定義為星座圖上測量信號與理想無差錯信號之間的差別,RF及傳輸的一些基本概念,EVM,RF及傳輸的一些基本概念,RF及傳輸的一些基本概念,System gain 接收到的信号(RSL)要大于接收端的敏感度(Sensitivity),接收端才可以接收到信号.如接收到信号为-70dbm,而本身的产品敏感度(Sensitivity)为-80dbm,因为-70dbm-80dbm,则此产品可收到信号.,RF及傳輸的一些基本概念,System gain System Gain = TX Pout RX Threshold RSL= TX Pout + Ant. GTX + Ant. GRX Path Loss Cable Loss TX Cable Loss RX,調制&解調,調制的基本意思是修正或調整.在通信系統中,它意味這在發送信號前對該信號作某種形式的變化. 調制指把基帶信息加載到RF載波中的方法 解調是指還原這些基帶信息的過程 所有調制形式可以歸為種常用類型:AM,PM,FM,數字調變方式,FSK(頻移鍵控) FSK使用兩個完全不同的頻率代表1和0.它依賴與輸入數字比特流,在兩個頻率之間轉換,數字調變方式,BPSK(二进制相移键控) BPSK有兩種不同的可能相移:0和180.由於數字比特同樣有兩種不同的可能(0和1),BPSK可以用來在一個正弦波上調制一個數字比特,0度相移代表0,180度相移代表1.,數字調變方式,QPSK（quadrature phase shift key）正交相移键控 正交相移键控是载波的相位被调制成四个离散的状态,4个离散的状态分别为45,135,225,315,它们被定位在恒定幅度的载波上.每个相位的转变 (00,01,10,11)提供了2bit的资料,而不像BPSK系统只提供了1bit的资料.因此,在同样的带宽和时限里,这种技术可以提供两倍的信息量.,數字調變方式,數字調變方式,QAM(正交幅度调制) QAM是目前利用地面上的微波链路以高比特率传送资料的最普遍的方法.它使用幅度和相位混合调制的技术.QAM利用了载波不同的相移,每一个相移能有两个或更多离散的幅度.这样,每一对幅度和相位的结合都可以用一个确定的二进制(各值互不相同)来表示.例如,8QAM利用4个相移和两个载波幅度的不同组合构成了用3bit二进制数表示的8种可能的状态:即000,001,010,011,100,101,110,111.,數字調變方式,IEEE802.11標準,WLAN Channel,WLAN Channel,IEEE 802.11 Transmit Spectrum mask,MASK主要是降低對別的頻道干擾的可能性,如果發射源在11及22MHZ的訊號還是很大,則會干擾在此頻道的使用者 Fc-22MHZfFc-11MHZ Fc+11MHZfFc+22MHZ,IEEE 802.11 Transmit Spectrum mask,IEEE 802.11 Transmit Spectrum mask,從以上的MASK來分析,以在美國(總共可使用11個頻道)的使用來看,如要被相臨頻道干擾的影響降到最低而又增加傳輸效率,可使用1,6,11三個頻道,第六頻道在第一頻道的干擾能力已經很少,故理想上同為依照802.11b規格的產品可在同一區域使用不同的三個頻道以增加流量,IEEE 802.11 Transmit Spectrum mask,TX 測試架構,TX Cable Loss,TX