WIFI 基础知识

潮流网络 WIFI基础知识 CONTENTS 目录 无线技术基础知识 1 为什么要使用WLAN 凡是自由空间均可连接网络 不受限于线缆和端口位置 终端与交换设备之间省去布线 有效降低布线成本 适用于特殊地理环境下的网络架设 如隧道 港口码头 高速公路 不受限于时间和地点的无线网络 满足各行各业对于网络应用的需求 组网模式 Adhoc 组网模式 BSS BasicServiceSet 组网模式 ESS ExtendedServiceSet 802 11协议簇 PHY 802 11 1 2Mbps 802 11b 5 5 11Mbps 802 11g 54Mbps 802 11a 54Mbps MAC 802 11 11a 11b 11gMAC 802 11e QoS 802 11i 安全增强 802 11n 300Mbps 802 11f 漫游和切换 802 11h 动态调整 802 11s mesh 802 11工作原理 帧类型 802 11MAC层负责客户端与AP之间的通讯 主要功能包括 扫描 接入 认证 加密 漫游和同步 802 11MAC报文分类 数据帧用户的数据报文控制帧协助发送数据帧的控制报文 例如 RTS CTS ACK PS POLL等管理帧负责STA和AP之间的能力级的交互 认证 关联等管理工作 例如 Beacon Probe Association Authentication等 802 11工作原理 控制帧 因为无线收发器通常只有半双工工作模式 即无法同时首发数据 为防止冲突 802 11允许工作站使用requesttosend RTS 和cleartosend CTS 信号来清空传送区域 STA1 AP STA2 RTS请求发送 CTS同意发送 STA1 STA2的数据 ACK发送确认 RTS请求发送 CTS同意发送 STA1 STA2的数据 ACK发送确认 802 11工作原理 管理帧 负责监督 用来加入或退出无线网络以及处理接入点之间关联的转移事宜 STA AP 1 扫描 获取周围AP的信息 SSID 加密 速率 主动 被动扫描 2 认证 Open或Shared认证 3 关联 成为AP关联的站点 802 11工作原理 管理帧 负责监督 用来加入或退出无线网络以及处理接入点之间关联的转移事宜 1 扫描 获取周围AP的信息 SSID 加密 速率 主动 被动扫描 2 认证 Open或Shared认证 3 关联 成为AP关联的站点 802 11工作原理 状态机 State1 未经认证且尚未关联State2 已经认证但尚未关联State3 已经认证且已经关联 802 11工作原理 MAC访问机制 不同类型的报文可以通过采用不同IFS时长来区分访问媒体的优先级SIFS 用于优先级最高的时间敏感的控制报文 例如CTS RTS ACK PIFS 用于AP发送报文DIFS 用于一般的STA发送报文最终的效果是控制报文比数据报文优先获得媒体发送权 AP比STA优先获得媒体发送权 信道 2 4GChannel 每个信道的带宽是22MHz 不同国家能够使用的信道是不一样的只有3个互不重叠的信道 1 6 11 或者2 7 12 1 13信道频率 2412 n 1 5MHz 不同国家2 4GChannel 信道 5GChannel 不同国家能够使用的5GHz频段很不相同 因此5G信道更为零散 每个信道的带宽是20MHz 而且互不重叠 不同国家5GChannel 干扰 多径干扰 DirectSignal ReflectedSignals AlsoMultipathfading AP PC 干扰 电磁干扰 2 4GHz为ISM频段 不需授权即可使用 同一区域内AP之间的互相干扰 干扰方式分为同信道干扰和邻信道干扰 其他干扰源 微波炉 医疗设备 双向寻呼系统 脉冲雷达系统 其它无线通讯系统 干扰 障碍物 信号穿透障碍物损耗 无线技术发展趋势 2 无线技术发展趋势 2 4G 最高速率1Mbps 2 4G 最高速率11Mbps 2 4G 5G 300 600Mbps 5G 最高速率54Mbps 2 4G 最高速率54Mbps 5G wave2 6 93Gbps 802 11a b g n比较 调制技术 OFDM技术特点P1 调制技术 OFDM技术特点P2 抗频率选择性衰落和窄带干扰能力强OFDM把用户信息通过多个子载波传输 通过子载波的联合编码 达到了子信道间的频率分集的作用 增强了对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力 抗多径效应能力强 MIMO MultipleInputMultipleOutput 无线电发送的信号被反射时 会产生多份信号 每份信号都是一个空间流 使用单输入单输出 SISO 的系统一次只能发送或接收一个空间流 MIMO允许多个天线同时发送和接收多个空间流 并能够区分发往或来自不同空间方位的信号 MIMO技术的应用 使空间成为一种可以用于提高性能的资源 并能够增加无线系统的覆盖范围 提高信道的容量MIMO接入点到MIMO客户端之间 可以同时发送和接收多个空间流 信道容量可以随着天线数量的增大而线性增大 因此可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量 在不增加带宽和天线发送功率的情况下 频谱利用率可以成倍地提高 提高信道的可靠性利用MIMO信道提供的空间复用增益及空间分集增益 可以利用多天线来抑制信道衰落 多天线系统的应用 使得并行数据流可以同时传送 可以显著克服信道的衰落 降低误码率 空间分集 空间复用 空间复用 就是在接收端和发射端使用多副天线 充分利用空间传播中的多径分量 在同一频带上使用多个数据通道 子信道 发射信号 从而使得容量随着天线数量的增加而线性增加 这种信道容量的增加不需要占用额外的带宽 也不需要消耗额外的发射功率 因此是提高信道和系统容量一种非常有效的手段 例如 TX0发射码流H1 TX1发射码流H2 RX0接收到H1 H2 RX1接收到H1 H2 空间分集 在多天线系统中 发射分集和接收分集可以提供一定的分集增益 常常用来对抗多径衰落 相对于单天线系统 采用接收分集或发射分集的通信系统 其发射信号从发射端到接收端有更多的传输路径 这种重复传输可以降低误码率 保证信号的可靠接收 例如 TX0 TX1都发射码流H1 RX0 RX1都接接收H1 802 11ac 3 802 11ac发展 802 11ac与802 11n的对比 802 11ac关键技术 5GHzRFBandonly 干扰更少 WiderChannelBandwidth Mandatory80MHzchannelbandwidth DoublesPHYrateatnegligiblecostincrease Optional160MHzchannelbandwidth Contiguousor80 80MHznoncontiguous EnhancedConstellationMapping 速率提升33 Optional256QAM3 4and5 6codingrates Usedforboth802 11ac80MHzand160MHz EnhancedMiMoFeatures Multi User MiMocapabilities 多用户的MIMO Basedonspatialmultiple 当前各地区802 11ac可用channel 提升至256QAM 802 11n标准采用的是64 QAM模式 而802 11ac使用的是256 QAM模式 QAM级别越高 每次发射的无线信号中包含的数据就越多 空间流 MU MIMO Multi UserMIMO Beamform