WIFI基础知识培训

.,WiFi基础知识培训,2013年12月21日杨量,.,WLAN基础,WLAN标准Channel(信道)Rate(速率)Power(功率)EVM(矢量误差)Sensitivity(接收信号灵敏度)SSID无线安全WPS,.,WLAN电路,Transceiver（收发器）Balun/Filter/DCblockTXEPA、IPARXRFSwitch(射频开关）Crystal、Oscillate（晶体、晶振）Antenna(天线)无线Throughput的干扰因素Splitter(功分器),.,802.11标准的速率与频段,IEEE802.11b,IEEE802.11g,IEEE802.11a,2,4GHz,5GHz,2Mb/s,IEEE802.11n,IEEE802.11n,11n1T1R150Mb/s,IEEE802.11,2003,1999,2010,1999,1997,11n2T2R300Mb/s,2010,.,802.11标准对比,802.11g兼容802.11b;802.11n兼容802.11b,g,a.,.,Channel(信道),无线信道类似于车道；无线信道不是独占的，而是所有同信道的AP共用的；相同信道上工作的AP会降低吞吐量；,.,2.4GHz信道分布,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,.,不同国家的2.4GHz信道,.,5GHz信道分布,不同国家能够使用的5GHz频段很不相同，因此802.11a信道更为零散；每个信道的带宽是20MHz，而且互不重叠,.,不同国家的5GHz信道,.,Rate(速率),基本速率：所有WLAN设备必须支持控制帧、广播帧、多播帧采用基本速率发送是传输速率的一个子集传输速率：WLAN设备能够支持的所有速率一般WLAN设备支持自动选择传输速率,.,Power(功率),WLAN设备的发射功率，单位mW或dBmdBm为分贝毫瓦，是以1mW相比的对数值dBm=10log(Power/1mW)1mW=0dBm,10mW=10dBm100mW=20dBm每下降3dB，功率减少一半负的dBm表示功率小于1mWWLAN发射功率一般不能超过100mW不同的速率能够使用的最大功率不同11g和11b的功率是分别调整的,.,EVM(errorvectormagnitude，矢量误差)是衡量调制信号质量的一种指标，它表示了接收机对信号进行解调时所产生的I-Q分量与理想分量的接近程度(接收机有一个最小的内部EVM误差)。EVM值越小，信号的质量越高。,IEEE11gSpecifications,.,11n20M/40M带宽速率(DateRate）,.,IEEE11NEVMSpecifications,.,Sensitivity(接收信号灵敏度),衡量WLAN设备能够接收的最小信号强度RSSI：ReceiveSignalStrengthIndicator不同速率要求的最低接收灵敏度不一样,.,IEEE11NsensitivitySpecifications,.,信标(Beacon),AP每隔一定时间广播一次Beacon帧处于IBSS模式的站点也会定时广播Beacon帧Beacon帧包含了很多IE（InformationElements），标示了AP的能力。站点监听通过AP的Beacon，保持与AP的心跳，或者获知周围AP的情况,.,SSID,SSID：ServiceSetID区分不同WLAN服务单元的标识（“网络名字”）无线是无形，需要标识来表示一个WLAN网络服务单元SSID是一个统称，不同的组网方式，SSID有不同的称呼ESSID：ExtendSeviceSetIDBSSID：BasicServiceSetID（AP的MAC地址）IBSSID：IndependentBasicServiceSetID不同的AP可以使用相同的SSID（组成了ESS）最大32个字符，可以是任何字符,.,多SSID,一个物理AP设备上虚拟出多个逻辑AP设备也叫VAP(VirtualAP)，类似VLAN便于区分不同用途，方便管理,单独设置的参数加密方式SSID名称接入限制隐藏SSID共用的参数信道功率速率其他物理参数,.,无线站点接入3步走,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,Data,.,无线安全：WPA/WPA2,WiFi组织基于IEEE802.11i标准提出WPA：草案的IEEE802.11i标准WPA2：正式的IEEE802.11i标准WPA128bitsRC加密算法每个数据帧采用一个密码TKIP动态密码管理协议WPA2采用AES加密算法支持128bits,192bits,256bitsCCMP密码管理协议支持缓存密钥和预认证2种模式WPAEnterprise：采用802.1x认证（EAP-TLS,EAP-TTLS,PEAP等）WPAPersonal：采用PSK（预共享密钥）WPA和WPA2可以共存，TKIP和CCMP也可以共用,使用WPA与WEP加密进行Throughput或正常使用，AP都会运行在11B、11G模式去；Wpa2加密方式会运行在11n模式；WEP加密很容易被破解。,.,WPS(Wi-FiProtectedSetup),类似称呼：QSS/SES/AOSS/EZ-SETUP为了解决无线安全设置比较繁琐、专业性强的问题过程站点通过WPS协商过程获得AP当前的无线安全设置(SSID,安全模式，密码)正常接入到BSS2种常见的启动WPS协商的方式：PIN和PBCPIN：在AP上输入站点的PIN码PBC：2分钟内分别按下AP和站点上的按钮可以让站点快速接入,.,WiFi产品的一般射频设计框图,今天在这里，我们只讲解与射频电路相关的一些内容，发送信号时，收发器本身会直接输出小功率的微弱的射频信号，发送至功率放大器（Poweramplifier)进行功率放大，然后通过收发开关（Transmit/Receiveswitch)经由天线（Antenna)辐射至空间、接收信号时，天线会感应到空间的电磁信号，通过收发开关之后到低噪声放大器（Lownoiseamplifier,LNA)进行放大，这样，放大后的信号就可以直接送给收发器进行处理，进行解调。,.,产品图,.,WiFi产品的一般射频设计框图,.,无线模块图,外置PA、外置LNA,.,无线模块图,内置PA、LNA,.,Transceiver（无线收发器）,无线收发器一般会是一个设计的核心器件之一，有时候还可能集成在CPU上，收发器的datasheet中一般会在开始的几段话中就指出该芯片支持哪些协议，工作在什么频率上，几条通路（也就是几发几收），接口类型，同时，收发器从根本上决定着整个设计的的无线性能。,.,Balun,Balun：阻抗和相位的转换（差分信号转换成单端信号）,使用不平衡变压器，原本相位相差180度的差分信号经过不平衡变压器（俗称巴伦）就可以得到合二为一的单端射频信号。主要参数：不平衡阻抗、平衡阻抗、工作频率、不平衡端口回波损耗、相位变化、插入损耗。,.,Balun,Realtek、Ralink、Atheros常用的分立元件做的转换,.,Filter（滤波器）,我们公司常用的滤波器有带通滤波器、低通波器、型滤波器。这些滤波器有三种实现方法：一种是已经设计好的专用滤波器，第二种是使用分立元件组成的滤波器，第三种几乎也是Atheros专有的印制电路板滤波器设计，这种滤波器最突出的优点就是没有成本，最突出的缺点就是点用空间较大和功率损耗较大，而且还需要净空区。带通滤波器主要参数：输入阻抗、输出阻抗、通频带、通频带内的衰减、通频带以外的衰减、,.,Filter（滤波器）,我们常用的滤波器有带通滤波器、低通波器、型滤波器。这些滤波器有三种实现方法：一种是已经设计好的专用滤波器，第二种是使用分立元件组成的滤波器，第三种几乎也是Atheros专有的印制电路板滤波器设计，这种滤波器最突出的优点就是没有成本，最突出的缺点就是点用空间较大和功率损耗较大，而且还需要净空区。DCblock：隔直作用，保护我们的IQFlex、IQView等设备,.,PA（Poweramplifier功率放大器),功率放大器，poweramplifier俗称PA，主要的作用就是将无线收发器送来的射频信号进行功率放大，保证有足够大的输出功率满足设计需求。我们的产品很多是把PA集成在Transceiver里面，外置PA的产品，都是使用IC来实现的。在实际使用PA时，我们一般会考虑PA如下几项参数：工作频率、小信号增益、最大线性输出功率、1db压缩点输出功率、误差向量幅度（EVM）、相邻信道功率比（ACPR）、噪声系数、是否内建功率检测功能、是否内建增益控制功能、供电电压、消耗电流。,.,外置功率放大器（EPA）,.,外置功率放大器（EPA）,.,外置功率放大器（EPA）,VCC：主电源供电管脚VC1：一级功率放大供电管脚VC2：二级功率放大供电管脚RFIN：射频信号输入管脚RFOUT：射频信号输出管脚VB_1：一级功放增益控制管脚VB_2：二级功放增益控制管脚DET：内建功率检测输出管脚VB_1,VB_2都是来自transceiver的控制信号，是直流电压。DET：是功放芯片输出的发射功率检测值，也是直流电压，RFIN，RFOUT就是两个重要的射频信号管脚。,.,内置功率放大器（IPA）,.,内置功率放大器电源,.,RX介绍,QW4为LNA（低噪声放大器），FLW2与RW273、RW274为可选设计,.,RFSwtich介绍,因为WiFi采用的TDD（时分双工）工作模式，所以需要一个RFSwtich开关来切换接收通道和发送通与天线之间的连接。名词解释：时分双工:在TDD模式的移动通信系统中，接收和发送在同一频率信道（即载波）的不同时隙，用保证时间来分离接收和传送信道。,.,使用万用表简单测量RFSwitch,可使用万用表测试三处是否对地短路,.,晶体、晶振（Crystal、Oscillate),.,晶体、晶振（Crystal、Oscillate),我司的WiFi产品通常都有20M/40M压控晶体，提供无线模块运行时钟，同时通过PLL升频到2.4G的频率，WiFi2.4G与输入信号保持一个固定的关系。,.,crystal的介绍,如在测试过程中发现Frequencyerrorfail则可调整C764、C765两个电容的值，Crystal装载电容尽量选取在10pF到30pF之间，而FB701、FB702只做EMC隔离,R704可改变信号幅度与频率无关。,.,天线的介绍发射天线的基本功能：之一：是把从PA取得的能量向周围空间辐射出去；之二：是把大部分能量朝所需的方向辐射。水平面上各向能量辐射相等的天线称为全向天线。,.,波束宽度,.,外置天线方向图,.,内置天线方向图,.,内置天线的平面方向图,.,无线传输的干扰因素障碍物,.,无线传输的干扰因素电磁干扰,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。其他工业设备的干扰.微波炉双向寻呼系统等等,.,WiFi信号穿透损耗估测,.,Splitter(功分器),功分器主要实现将主路信号分成等分多路信号。我们使用IQFlex测试11N1X2、2X2产品时都需要使用。,.,WiFi产品对人体的电磁辐射是否安全？,因WiFi无线网络的发射功率比一般