無線局域網(wǎng)組建與優(yōu)化（HCIA-WLAN）PPT完整全套教學(xué)課件

WLAN基礎(chǔ)知識

項目0WLAN基礎(chǔ)知識項目1校園無線網(wǎng)絡(luò)AC與AP的關(guān)聯(lián)項目2校園無線網(wǎng)絡(luò)搭建項目3校園無線網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計項目4校園無線網(wǎng)絡(luò)射頻管理項目5校園無線網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計項目6校園無線網(wǎng)絡(luò)漫游設(shè)計項目7校園無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計0.1無線網(wǎng)絡(luò)介紹0.2無線射頻介紹0.3IEEE802.11協(xié)議0.4WLAN產(chǎn)品0.5WLAN拓撲介紹

0.1無線網(wǎng)絡(luò)介紹IEEE正式啟用了802.11項目，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸走向成熟，802.11各項標(biāo)準(zhǔn)面市無線網(wǎng)絡(luò)市場熱度迅速飆升，WiFi、CDMA、3G、4G（LTE）、藍牙等技術(shù)越來越受到人們的追捧夏威夷大學(xué)的研究員創(chuàng)造了第一個基于封包式技術(shù)的無線電通訊網(wǎng)絡(luò)ALOHAnet美國陸軍采用無線電信號做資料的傳輸無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程二次大戰(zhàn)時期197119902003之后技術(shù)演進時間第一代WLAN：11b單射頻模塊2.4Ghz接入，11Mbps,WEP加密第二代WLAN（適合家庭、熱點接入）:11a/11g雙射頻模塊2.4/5Ghz，54Mbps，Qos，WPA2.0安全第三代WLAN（智能WLAN，與WiMax/3G融合）:11n多射頻模塊，高帶寬和廣覆蓋范圍，與WiMax/3G融合，Mesh組網(wǎng)，更高安全發(fā)展趨勢簡單接入、低帶寬傳輸性能

0.1無線網(wǎng)絡(luò)介紹（續(xù)）WLAN（WirelessLocalAreaNetwork）無線局域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。寬帶化移動化ModemADSL/LAN2G/3GWLAN無線、高帶寬、低成本大家經(jīng)常說Wi-Fi，那么Wi-Fi和WLAN有什么關(guān)系？？？Wi-Fi＝采用802.11技術(shù)的WLANxDSL、LAN等有線方式無法滿足，希望擺脫線纜束縛的用戶需求。

0.1無線網(wǎng)絡(luò)介紹（續(xù)）

0.1.1無線網(wǎng)絡(luò)分類無線網(wǎng)絡(luò)分類：WirelessPersonalAreaNetwork（個人無線網(wǎng)絡(luò)）WirelessLocalAreaNetwork（無線局域網(wǎng)絡(luò)）WirelessMetroAreaNetwork（無線城域網(wǎng)絡(luò)）WirelessWideAreaNetwork（無線廣域網(wǎng)絡(luò)）WLANConnectivity＜100metersWPANConnectivity＜10metersWMANConnectivity＜5kmWWANConnectivity＜15km無線傳輸技術(shù)：IrDA:BlueTooth：HomeRF：GSM、UMTS、LTE：

0.1.1無線網(wǎng)絡(luò)分類（續(xù)）0.1.2無線網(wǎng)絡(luò)特點WLAN相對于目前的有線網(wǎng)絡(luò)主要有以下幾個優(yōu)點：移動性靈活性可擴展性經(jīng)濟性0.1.3WLAN標(biāo)準(zhǔn)組織介紹我國的無線電管理委員會、美國聯(lián)邦通信委員會(FederalCommunicationsCommisrion,FCC)等備國的通信監(jiān)管機構(gòu)負責(zé)制定規(guī)章制度，管理通信頻率、發(fā)射功率和傳輸方式等。IEEE、IETF、ETSI等標(biāo)準(zhǔn)組織負責(zé)制定通信協(xié)議，協(xié)議必須遵循備國通信監(jiān)管機構(gòu)的相關(guān)規(guī)定。而Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-FiAlliance,WFA)負責(zé)對無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行認證測試與Wi-Fi商標(biāo)授權(quán)的工作,在全球范鬧內(nèi)推行wi-Fi產(chǎn)品的兼容認證,發(fā)展基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)技術(shù)。這些監(jiān)管機構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)組織共同對WLAN行業(yè)進行監(jiān)管和規(guī)范。1.無線電管理委員會國家無線電管理委員會認證（StateRadioRegulatoryCommissionofthePeople’sRepublicofChina）自1999年6月1日起，中國信息產(chǎn)業(yè)部（MinistryofInformationIndustry,MII）強制規(guī)定，所有在中國境內(nèi)銷售及使用的無線電組件產(chǎn)品，必須取得無線電型號的核準(zhǔn)認證（RadioTypeApprovalCertification）。 2.FCCFCC:美國聯(lián)邦通訊委員會（FederalCommunicationsCommission）FCC的官方網(wǎng)站是/

3.ETSIETSI：歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute）ESTI的官方網(wǎng)站是

4.IEEEIEEE：美國電氣和電子工程師協(xié)會（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers）IEEE和WLAN相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)為：IEEE802.11無線網(wǎng)絡(luò)。IEEE的官方網(wǎng)站是http:///

5.Wi-FiWi-Fi聯(lián)盟，全稱為國際Wi-Fi聯(lián)盟組織（Wi-FiAlliance），簡稱WFA，是一個商業(yè)聯(lián)盟。Wi-Fi聯(lián)盟的官方網(wǎng)站是/Wi-Fi聯(lián)盟部分成員列表：6.IETFIETF是Internet工程任務(wù)組（InternetEngineeringTaskForce）的簡寫。IETF又叫互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組，成立于1985年底，是全球互聯(lián)網(wǎng)最具權(quán)威的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組織，主要任務(wù)是負責(zé)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范的研發(fā)和制定，當(dāng)前絕大多數(shù)國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)出自IETF。IETF的官方網(wǎng)站是http:///7.WAPIWAPI（WirelessLANAuthenticationandPrivacyInfrastructure）無線局域網(wǎng)鑒別和保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，是一種安全協(xié)議，同時也是中國無線局域網(wǎng)安全強制性標(biāo)準(zhǔn)。WAPI的官方網(wǎng)站是/WAPI部分成員列表：0.1無線網(wǎng)絡(luò)介紹0.2無線射頻介紹0.3IEEE802.11協(xié)議0.4WLAN產(chǎn)品0.5WLAN拓撲介紹紅外線、可見光、紫外線、射線等0.2無線射頻介紹無線電波是頻率介于3赫茲和約300G赫茲之間的電磁波，也叫作射頻電波，或簡稱射頻、射電。無線電技術(shù)將聲音訊號或其他信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換，利用無線電波傳播。極低頻ELF超低頻SLF特低頻ULF甚低頻VLF低頻LF中頻MF高頻HF甚高頻VHF特高頻UHF超高頻SHF極高頻EHF330300330300330300330300HZKHZMHZGHZ5GHz工作頻段IEEE802.11a/n/ac2.4GHz工作頻段IEEE802.11b/g/n

0.2.1無線射頻基礎(chǔ)1.載波無線通信的基礎(chǔ)是載波，基本的載波如下圖所示，這個信號在發(fā)射器部分產(chǎn)生，并不帶有任何信息，在接收器部分也作為不變的信號出現(xiàn)。APSTA2.波長波長是指在某一固定的頻率里，沿著波的傳播方向、在波的圖形中，離平衡位置的“位移”與“時間”皆相同的兩個質(zhì)點之間的最短距離。波長反映了波在空間上的周期性。如右圖所示。無線電波以光速傳播，其波長λ=c/fλ是無線電波的波長c是光速，值是299792458m/sf是頻率，單位是赫茲(Hz)aabλλb3.振幅振動物體離開平衡位置的最大距離叫振動的振幅。振幅A在數(shù)值上等于最大位移的大小。baA4.相位相位是對于一個波特定的時刻在它循環(huán)中的位置，一種對于它是否在波峰、波谷或它們之間的某點的標(biāo)度，通常以度（角度）或弧度作為單位，也稱作相角。波形循環(huán)一周即為360°2=360°57.3°=1弧度0°90°180°270°360°相位-信號增強A-AA-A2A-2A相位-信號衰減A-AA-A5.周期與頻率物體完成一次全振動經(jīng)過的時間為一個周期T，其單位為秒(s)。一秒鐘內(nèi)振動質(zhì)點完成的全振動的次數(shù)叫振動的頻率f，其單位為赫茲(HZ)。周期和頻率的關(guān)系：f=1/T周期越長，振動越慢；頻率越大，振動越快。abT調(diào)制：將各種數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)換成適于信道傳輸?shù)臄?shù)字調(diào)制信號。分為：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。解調(diào)：在接收端將收到的數(shù)字頻帶信號還原成數(shù)字基帶信號。數(shù)字信號調(diào)幅(AM)調(diào)頻(FM)調(diào)相(PM)

0.2.2無線射頻工作原理1.吸收RF信號在傳播時遇到會吸收其能量的材質(zhì)時會導(dǎo)致信號衰減。

0.2.3無線射頻工作特性2.反射RF信號在傳播時遇到密集的反射材質(zhì)會發(fā)生發(fā)射。3.散射RF信號遇到粗糙、不均勻的材質(zhì)或由非常小的顆粒組成的材質(zhì)時，可能向很多不同的方向散射，這是因為材質(zhì)中不規(guī)則的細微表面將反射信號。4.折射RF信號在傳播到兩種密度不同介質(zhì)的邊界時會發(fā)生折射。5.衍射RF信號遇到其不能穿過的物體或能夠吸收其能量的物體時將發(fā)生衍射，信號會繞過物體，組合成完整的電波。射頻發(fā)射器接收者6.衰減RF信號離開發(fā)射器后，將受到外部因素的影響而降低強度，這被稱為信號衰減。電纜衰減障礙物噪音干擾長距離7.多徑現(xiàn)象RF信號在傳播過程中由于反射、衍射等因素導(dǎo)致存在著許多時延不同、損耗各異的傳輸路徑，這些經(jīng)由不同路徑的相同信號在接收端會發(fā)生疊加增大或減小接收信號的能量。APSTA8.增益在傳輸路徑中，RF信號也可能受增加其強度的因素的影響。信號增益可以通過天線來實現(xiàn)：天線模塊ISM（美國）工業(yè)頻段（902-928MHz）科學(xué)頻段

（2.4-2.4835GHz）醫(yī)療頻段（5.725-5.875GHz）ISM頻段，此頻段主要是開放給工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)三個主要機構(gòu)使用，該頻段是依據(jù)美國聯(lián)邦通訊委員會（FCC）所定義出來，并沒有所謂使用授權(quán)的限制。

0.2.4WLAN工作頻段1.WLAN頻段與信道1.WLAN頻段與信道（續(xù)）WLAN技術(shù)被802.11b/g/n定義工作在2.4GHz的頻段中，在其中2.4GHz頻段被劃分為14個交疊的、錯列的20MHz無線載波信道，它們的中心頻率間隔分別為5MHz。802.11a/n/ac工作在有更多信道的5GHz頻段中。信道在不同的國家的使用會根據(jù)該國家法規(guī)而有所不同。在美國，F(xiàn)CC法規(guī)僅允許信道1到11被使用在歐洲，允許信道1到13被使用在日本，1到14信道被允許使用在中國，1到13信道被允許使用2.2.4GHz頻段支持802.11b/g/n802.11b每個信道需要占用22MHz802.11g、802.11n每個信道需要占用20MHz802.11n完全兼容802.11b和802.11g802.11b頻段帶寬示意圖22MHz主要國家工作頻率信道頻率

(MHz)中國美國、

加拿大歐洲日本澳大利亞12412是是是是是22417是是是是是32422是是是是是42427是是是是是52432是是是是是62437是是是是是72442是是是是是82447是是是是是92452是是是是是102457是是是是是112462是是是是是122467是否是是是132472是否是是是142484否否否802.11bonly否2.2.4GHz頻段信道綁定信道綁定技術(shù)通過將相鄰的兩個20MHz信道綁定成40MHz，使傳輸速率成倍提高。2.4022.4072.41212.41722.42232.42742.43252.43762.44272.44782.45292.457102.462112.467122.472132.4772.4823456789161110112.2.4GHz頻段3.5GHz頻段支持802.11a/n/ac802.11a/n每個信道需要占用20MHz802.11ac每個信道支持20MHz、40MHz、80MHz5.25GHz5.35GHz5.470GHz5.725GHz5.825GHz5.15GHzUNII-1UNII-2UNII-3UNII-2e3640444852566064100104……1361401491531571611655GHz信道中心頻率和信道ID號信道編號Nch頻段GHz中心頻率MHz美國中國365.15~5.25

UNII低頻段5180是僅室內(nèi)405200是僅室內(nèi)

445220是僅室內(nèi)485240是僅室內(nèi)525.25~5.35

UNII中頻段5260是僅室內(nèi)

565280是僅室內(nèi)605300是僅室內(nèi)

645320是僅室內(nèi)1495.725~5.825

UNII高頻段5745是是1535765是是1575785是是1615805是是165~5.8505825是是3.5GHz頻段中國的5.8GHz信道在中國，5.8GHz頻段內(nèi)有5個非重疊信道，分別為：149，153，157，161，165，如下圖：5.7255.7305.7355.7405.7451495.7501505.7551515.7601525.7651535.7701545.7551555.7801565.7851575.7901585.7951595.8001605.8051615.8101625.8151635.8201645.8251655.8305.8355.8401491571531611653.5GHz頻段5.8GHz信道綁定標(biāo)準(zhǔn)建議配置：149，157或者153，161；采用149，157配置時，表示主信道在前；采用153，161配置時，表示主信道在后，配置范圍其實是一樣的。5.7305.7355.7405.7451495.7501505.7551515.7601525.7651535.7701545.7551555.7801565.7851575.7901585.7951595.8001605.8051615.8101625.8151635.8201645.8251655.8305.8355.840149+153157+1613.5GHz頻段4.總結(jié)802.11802.11b802.11g802.11a802.11n802.11ac標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時間199719992003199920092013合法頻寬83.5MHz83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz&325MHz83.5MHz&325MHz頻率范圍

2.4-2.4835GHz2.4-2.4835GHz2.4-2.4835GHz5.150-5.350GHz5.725-5.850GHz（中國）2.4-2.4835GHz5.150-5.350GHz5.725-5.850GHz5.150-5.350GHz5.725-5.850GHz（中國）非重疊信道

33313(中國5個)2.4G3個5G13個13(中國5個)調(diào)制技術(shù)FHSSDSSSCCKDSSSCCKOFDMOFDMMIMOOFDMMIMOOFDM速率Mbit/s1,21,2,5.5,111,2,5.5,116,9,12,18,

24,36,48,546,9,12,18,

24,36,48,546.5,7.2,…65,72.2,…130,135,144.4,150,…270,300,…600293,433,867,1300,3470天線的定義能夠有效地向空間某特定方向輻射電磁波或能夠有效地接收空間某特定方向來的電磁波的裝置。天線的作用無線電設(shè)備中用來發(fā)射和接收電磁波的部件。能量轉(zhuǎn)換：導(dǎo)行波和自由空間波的轉(zhuǎn)換，高頻電流與電磁波的轉(zhuǎn)換；定向輻射和接收：具有一定方向性?？臻g電磁波高頻電流無線電收發(fā)信機天線0.2.5天線技術(shù)介紹1.天線的定義及作用天線的基本輻射單元：半波對稱陣子兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一波長、全長為二分之一波長的振子，稱半波對稱振子。波長越長，天線半波振子越大。單個半波對稱振子可獨立使用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個半波對稱振子組成天線陣。1/4波長半波對稱極子1/4波長1/2波長1.天線的定義及作用（續(xù)）天線的方向性發(fā)射天線的基本功能把從饋線傳輸過來的能量向周圍空間輻射出去；把大部分能量朝所需的方向輻射。天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對于接收天線而言，方向性表示天線對不同方向傳來的電波所具有的接收能力。2.天線的極化天線的方向圖：天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示。方向圖說明天線在空間各個方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。水平面H面垂直面E面立體圖“面包圈”2.天線的極化（續(xù)）天線的方向性增強“扁平面包圈”越扁，信號則越集中。定向天線：反射面把電磁波反射到單側(cè)方向，朝某一方向集中，提高了增益。全向輻射（無平面反射板）定向增強（有平面反射板）平面反射板2.天線的極化（續(xù)）2.天線的極化（續(xù)）天線極化：電場矢量在空間運動的軌跡。垂直極化水平極化+45°極化-45°極化電場方向天線2.天線的極化(續(xù))雙極化天線：兩個極化在空間相互正交的波。垂直水平極化±45°交叉極化±45°交叉極化在信號接收平衡性優(yōu)于垂直水平極化。3.天線的形態(tài)天線形態(tài)豐富按用途分類：通信天線、電視天線、雷達天線等；按工作頻段分類：短波天線、超短波天線、微波天線等；按方向性分類：全向天線、定向天線等；按外形分類：線狀天線、面狀天線等。微波天線全向天線定向天線拋物面天線室內(nèi)天線室內(nèi)全向/定向吸頂天線室內(nèi)定向天線室內(nèi)全向鞭狀天線3.天線的形態(tài)（續(xù)）室外天線2.4G&5G室外全向天線2.4G&5G室外定向天線室外回傳天線3.天線的形態(tài)（續(xù)）增益(Gain)覆蓋距離關(guān)鍵指標(biāo)相同輸入功率時，天線在某一規(guī)定方向上的輻射功率密度與參考天線（通常采用理想輻射點源）輻射功率密度的比值。增益與天線方向圖密切相關(guān)，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。低增益高增益4.天線的參數(shù)波瓣寬度(3dBbandwidth)水平/垂直覆蓋寬度的關(guān)鍵指標(biāo)方向圖通常都有兩個或多個瓣，其中輻射強度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。方向圖主瓣范圍內(nèi)，相對最大輻射方向功率密度下降一半(3dB)的角度，稱為波瓣寬度或半功率角，分為水平面波瓣寬度和垂直波瓣寬度。-3dB點-3dB點峰值方向(最大輻射方向)波瓣寬度越窄，方向性越好，輻射距離越遠，抗干擾能力越強主瓣旁瓣4.天線的參數(shù)功率度量單位dBm：功率絕對值計算公式：10*log(P/1mW)dB：功率相對值計算公式：10*log(P1/P2)dBi，dBd：增益值dBi的參考基準(zhǔn)為全方向性天線，dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子0dBd=2.14dBi4.天線的參數(shù)功分器功分器：將一路輸入信號能量等分成兩路或多路輸出的器件。常見有二功分器、三功分器、四功分器。類型：微帶功分器、腔體功分器。傳輸功率較大的場合優(yōu)先考慮使用腔體型器件，腔體型器件長期工作穩(wěn)定性優(yōu)于微帶型器件。反過來作為合路器使用時，只能采用微帶功分。微帶功分腔體功分5.其他器件耦合器耦合器：將一路輸入信號能量不等分成兩路輸出的器件。常見有5dB,6dB,7dB,10dB,15dB耦合器等規(guī)格。輸入耦合端直通端直通端輸出功率(dBm)=輸入功率(dBm)－插損(dB)耦合端輸出功率(dBm)=輸入功率(dBm)－耦合度(dB)5.其他器件合路器合路器用來將多個系統(tǒng)的發(fā)射信號互不干擾地合成一路輸出，同時將在同一路中的接收信號互不干擾地分配給各個系統(tǒng)端口，可分為同頻合路器和多頻合路器。WLANGSM/3GANT雙頻合路器WLANChannel1WLANChannel11ANTWLAN同頻合路器受端口隔離度約束，WLAN同頻合路器僅支持1、11信道合路。5.其他器件射頻同軸電纜（饋線）WLAN常用RF電纜RG-8跳線、1/2″(英寸)超柔饋線、1/2″饋線等；不同電纜，線徑不同，損耗也不同；放裝RG-8。性能規(guī)格1/2″超柔饋線1/2″饋線一次最小彎曲半徑≤40mm≤80mm損耗(2400MHz)﹤19.2dB/100m﹤12.1dB/100m特性阻抗50Ω工作溫度-30~60°C其他要求需具備阻燃性線徑越粗，損耗越小。5.其他器件射頻連接器、接頭N型SMA型室外型APN型接頭(母頭，F(xiàn)emale)射頻電纜N型接頭(公頭，Male)雙陽N型轉(zhuǎn)接頭(連接AP和天線)雙陰N型轉(zhuǎn)接頭(連接兩根饋線)反極性SMA接頭5.其他器件防護器件防雷器其他防護器件：室外光纖套筒、接地線、防水膠帶等。天饋防雷器(天線與AP之間連接)網(wǎng)口防雷器(室外AP與交換機之間防雷保護)多雷雨地區(qū)建議使用5.其他器件0.1無線網(wǎng)絡(luò)介紹0.2無線射頻介紹0.3IEEE802.11協(xié)議0.4WLAN產(chǎn)品0.5WLAN拓撲介紹0.3IEEE802.11協(xié)議IEEE802.11無線局域網(wǎng)工作組制定的規(guī)范分802.11物理層相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和802.11MAC層相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)兩部分，如圖1-32所示。802.11物理層標(biāo)準(zhǔn)定義了無線協(xié)議的工作頻段、調(diào)制編碼方式及最高速度的支持。WLAN所采用的傳輸技術(shù)主要有兩種：紅外線和微波傳輸技術(shù)。IEEE802.11協(xié)議族成員PHY802.11(1/2Mbps)802.11b(11Mbps)802.11g(54Mbps)802.11a(54Mbps)MAC802.11/11a/11b/11gMAC802.11e—QoS802.11i—安全增強802.11n(600Mbps)802.11r—漫游和切換802.11h—動態(tài)調(diào)整802.11s—Mesh802.11ac(3470Mbps)0.3.1802.11物理層介紹與一般的無線通信系統(tǒng)一樣，WLAN的物理層主要解決數(shù)據(jù)傳輸問題。數(shù)字信源經(jīng)信源編碼（主要是數(shù)據(jù)壓縮）處理后進行的另外一種編碼處理稱為信道編碼。它用來引入冗余設(shè)計，使得在接收端能夠檢測和糾正傳輸錯誤。無線信道中的錯誤通常以突發(fā)形式出現(xiàn)。為了將此類在傳輸過程（遭受衰落）中出現(xiàn)的突發(fā)錯誤變換成隨機錯誤，以便信道編碼進行糾正，一般要對數(shù)據(jù)進行交織處理。因此，將信道編碼和交織技術(shù)統(tǒng)稱為控制編碼。如果采用加密技術(shù)，只有授權(quán)的用戶才能正確地檢測和解密處理后的數(shù)據(jù)。為了適應(yīng)無線信道的特性，進行有效的傳播，將加密后的信號進行凋制和放大，以一定的頻率和一定的功率通過天線或發(fā)射器輻射出去。如果有多個信源共用此無線鏈路，通常還需進行多路復(fù)用處理。多址接入在多路復(fù)用后進行。接收端的處理過程剛好相反，但經(jīng)常還需要用均衡機制來校正信號在傳輸過程中可能產(chǎn)生的相位和幅度失真。802.11

WLANMACPLCPPMD802.11Max.2Mbps2.4GHzFHSSDSSS802.11bMax.11Mbps2.4GHz

DSSS802.11gMax.54Mbps2.4GHz

OFDM802.11aMax.54Mbps5GHz

OFDM802.11nMax.600Mbps2.4/5GHz

OFDM802.11acMax.3.47Gbps5GHz

OFDM0.3.1802.11物理層介紹物理層被分成兩個子層（sub-layer）：物理層匯聚過程（PhysicalLayerConvergenceProcedure，簡稱PLCP）子層，負責(zé)將MAC幀映射到傳輸媒介；另一個是物理媒體相關(guān)（PhysicalMediumDependent，簡稱PMD）子層，負責(zé)傳送這些幀。1.物理層結(jié)構(gòu)頻寬頻寬的大小依據(jù)要傳送的信息量而定的。FM信號(175K)802.11信號(20M)TV信號(4500K)頻寬(HZ)1.物理層結(jié)構(gòu)（續(xù)）2.擴頻技術(shù)擴頻技術(shù)能夠很好的防止干擾。用戶信號信號強度頻率用戶信號信號強度頻率干擾信號沒有使用擴頻技術(shù)使用擴頻技術(shù)干擾信號2.擴頻技術(shù)（續(xù)）無線電射頻系統(tǒng)采用擴頻（SpreadSpectrum）技術(shù)進行調(diào)制。擴頻技術(shù)的頻率范圍開放在ISM頻段，此頻段不需申請：工業(yè)：902~928MHz(26MHz)科學(xué)：2.4~2.4835GHz(83.5MHz)醫(yī)學(xué)：5.725~5.875GHz(300MHz)IndustrialBandI-band······ScientificBandS-band······MedicalBandM-band2.4GHZ2.48GHZ902MHz928MHz5.725GHz5.85GHz3.物理層關(guān)鍵技術(shù)802.11所采用的無線電物理層使用了三種不同的技術(shù)：跳頻（Frequencyhopping，簡稱FH或FHSS）直接序列（Directsequence，簡稱DS或DSSS）正交頻分復(fù)用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，簡稱OFDM）跳頻擴頻跳頻擴頻（Frequency-hoppingspread-spread，簡稱FH或FHSS）：是以一種預(yù)定的偽隨機模式快速變換傳輸頻率。876543210頻隙時隙干擾信號數(shù)據(jù)信號3.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）直接序列擴頻傳輸技術(shù)(DSSS)直接序列傳輸技術(shù)是通過精確的控制將RF能量分散至某個寬頻帶。當(dāng)無線電載波的變動被分散至較寬的頻帶時，接收器可以通過相關(guān)處理找出變動所在。信號強度頻率直接序列擴頻技術(shù)3.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）DSSS編碼方式(1/2)DSSS采用11chipbarker編碼方式只要11位中的2位正確就能識別原來的數(shù)據(jù)作用：防止干擾下圖以傳輸數(shù)據(jù)為1010為例傳播數(shù)據(jù)1011011100001001000111101101110000100100011110103.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）DSSS編碼方式(2/2)補碼鍵控（complementarycodekeying，CCK）補碼鍵控編碼方式能有效防止噪聲及多徑干擾802.11b使用補碼鍵控來提高傳輸速率，最高可達11Mbps缺點：補碼鍵控為了對抗多徑干擾，技術(shù)復(fù)雜，實現(xiàn)困難3.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）DSSS調(diào)制方式DSSS采用的調(diào)制方式為：BPSK、QPSK。180°傳輸1BPSK0°180°QPSK270°90°0°傳輸0傳輸00傳輸01傳輸10傳輸113.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）DSSS編碼方式簡表數(shù)據(jù)速率編碼方式調(diào)制方式1MbpsBarkerBPSK2MbpsBarkerQPSK5.5Mbps4-bitsCCKQPSK11Mbps8-bitsCCKQPSK3.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）正交頻分復(fù)用技術(shù)(1/2)OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）即正交頻分復(fù)用技術(shù)，是一種多載波調(diào)制技術(shù)其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上進行傳輸振幅頻率圖：頻域中的正交性3.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）正交頻分復(fù)用技術(shù)(2/2)OFDM5GHz信道示例:5150535030MHz30MHzFrequency(MHz)5320526052405220520052805300518020MHz20MHz20MHz20MHz20MHz20MHz20MHz20MHz每個子載波312.5kHz48個子信道用來傳數(shù)據(jù),4個子信道用來做相位參考。3.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）OFDM子信道調(diào)制技術(shù)OFDM調(diào)制方式：BPSK（BinaryPhaseShiftKeying）二進制相移鍵控QPSK（QuadraturePhaseShiftKeying）正交相移鍵控QAM（QuadratureAmplitudeModulation）正交幅度調(diào)制QAM同時利用了載波的振幅和相位來傳遞信息。OFDM技術(shù)結(jié)合QAM調(diào)制方式讓速率達到54Mbps。3.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）16QAM，64QAM星座圖相位振幅0011011101100010000101010100000010011101110010001011111111101010相位振幅16QAM星座圖64QAM星座圖3.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）256QAM星座圖相位振幅256QAM星座圖3.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）OFDM調(diào)制方式調(diào)制方式編碼率（R）速率(Mbps)BPSK1/26BPSK3/49QPSK1/212QPSK3/41816-QAM1/22416-QAM3/43664-QAM2/34864-QAM3/454256-QAM3/4195256-QAM5/62173.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）MIMO技術(shù)(1/2)采用802.11a/b/g技術(shù)的無線接入點和客戶端是通過單個天線單個空間信道（SISO）來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的。采用802.11n技術(shù)的無線接入點和客戶端可以利用兩個或者更多的空分信道同時傳送數(shù)據(jù)，如果終端也支持MIMO技術(shù)的話，能夠采用多個接收天線和高級信號處理技術(shù)來重建從多個信道發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。MIMO技術(shù)就是利用其它技術(shù)來改進接收端的信噪比。3.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）MIMO技術(shù)(2/2)MIMO（Multiplein,Multipleout）SISOAPSISOSTA發(fā)送端接收端無線信道單進單出（SISO）MIMOAPMIMOSTA發(fā)送端接收端無線信道多進多出（MIMO）3.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）MIMO-波束成形波束成形技術(shù)：當(dāng)發(fā)射端有多個發(fā)射天線時，調(diào)整從各個天線發(fā)出的信號使得接收端信號強度有顯著改善的技術(shù)。AP客戶端AP客戶端圖1：未采用波速成形技術(shù)圖2：采用波速成形技術(shù)3.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）MIMO命名MIMO的天線配置通常表示成“M*N”，其中M和N均為整數(shù)。M表示傳輸天線的數(shù)量N表示接收天線的數(shù)量內(nèi)置2*2天線外置3*3天線3.物理層關(guān)鍵技術(shù)（續(xù)）802.11a/b/g/n/ac對比標(biāo)準(zhǔn)頻段中心頻率間距載波調(diào)制最高速率802.11b2.4~2.4835G5M/ChDSSS11Mbps802.11g2.4~2.4835G5M/ChDSSSOFDM54Mbps802.11a5.15~5.25G5.25~5.35G5.728~5.825G5M/ChOFDM54Mbps802.11n2.4~2.4835G5.15~5.25G5.25~5.35G5.728~5.825G5M/ChMIMO&OFDM600Mbps802.11ac5.15~5.25G5.25~5.35G5.728~5.825G5M/ChMIMO&OFDM3.47Gbps數(shù)據(jù)按照OSI模型傳輸時，從應(yīng)用層到物理層由上而下方向進行逐層封裝，每層都將在上層數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上添加該層的報頭信息。其中在數(shù)據(jù)鏈路層，IP數(shù)據(jù)包被封裝在幀內(nèi)并增加了MAC報頭。802.11數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層，上層為邏輯鏈路控制子層（LogicalLinkControl,LLC），下層為媒體訪問控制子層（MediaAccessControl,MAC）。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)主要定義了MAC子層的操作功能。0.3.2MAC層架構(gòu)1.802.11幀封裝LLC子層靠近上層網(wǎng)絡(luò)層，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包移交到鏈路層時，首先抵達LLC子層后成為MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元（MACServiceDataUnit,MSDU）。MSDU包含了LLC及以上所有層的數(shù)據(jù)。LLC將MSDU發(fā)送到MAC子層后，需要給MSDU增加MAC報頭信息，被封裝后的新MSDU被稱為MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元（MACProtocoIDataUnit,MPDU），它就是802.11MAC幀。MPDU包含了數(shù)據(jù)鏈路層報頭、幀主體和幀尾。幀尾是32比特的循環(huán)冗余校驗碼，也被稱為幀校驗序列FCS。2.802.11幀格式802.11幀的最大長度2346個字節(jié)，基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。22666640~2312FrameControlDurationIDAddress1(receiver)Address2(sender)Address3(filtering)Seq-ctlAddress4(optional)FrameBodyFCS2802.11幀-FrameControl所有幀的開頭均是長度兩個元組的FrameControl（幀控制）位。如下圖所示，F(xiàn)rameControl位包括以下次位：2ProtocolType=ControlSubTypeToDSFromDSMoreFragRetryPwrMgmtMoreDataProtectedFrame2411111111FrameControlOrder2.802.11幀格式（續(xù)）802.11幀-Duration/IDDuration（持續(xù)時間）位用來記載網(wǎng)絡(luò)分配矢量（NAV）的值。訪問介質(zhì)的時間限制是由NAV所指定。22666640~2312FrameControlDuration/IDAddress1(receiver)Address2(sender)Address3(filtering)Seq-ctlAddress4(optional)FrameBodyFCS20123456789101112131415Duration(NAV)LeastsignificantMostsignificant2.802.11幀格式（續(xù)）802.11幀-Address地址字段包含不同類型的MAC地址，地址的類型取決于發(fā)送幀的類型。22666640~2312FrameControlDuration/IDAddress1(receiver)Address2(sender)Address3(filtering)Seq-ctlAddress4(optional)FrameBodyFCS22.802.11幀格式（續(xù)）802.11幀-順序控制位此位的長度為16個bit，用來重組幀片段以及丟棄重復(fù)幀。它由4個bit的fragmentnumber（片段編號）位以及12個bit的sequencenumber（順序編號）位所組成。22666640~2312FrameControlDuration/IDAddress1(receiver)Address2(sender)Address3(filtering)Seq-ctlAddress4(optional)FrameBodyFCS20123456789101112131415fragmentnumbersequencenumber2.802.11幀格式（續(xù)）802.11幀-幀主體幀主體（FrameBoby）亦稱為數(shù)據(jù)位，負責(zé)在工作站間傳送上層數(shù)據(jù)（payload）。802.11幀最多可以傳送2312個bit組的上層數(shù)據(jù)。22666640~2312FrameControlDuration/IDAddress1(receiver)Address2(sender)Address3(filtering)Seq-ctlAddress4(optional)FrameBodyFCS22.802.11幀格式（續(xù)）802.11幀-幀檢驗序列802.11幀是以幀檢驗序列（framechecksequence，簡稱FCS）作為結(jié)束。FCS讓工作站得以檢查所收到的幀的完整性。22666640~2312FrameControlDuration/IDAddress1(receiver)Address2(sender)Address3(filtering)Seq-ctlAddress4(optional)FrameBodyFCS22.802.11幀格式（續(xù)）3.802.11幀類型802.11幀主要有三種類型：幀類型幀介紹數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀好比802.11的馱馬，負責(zé)在工作站之間傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)幀可能會因為所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不同而有所差異?？刂茙刂茙ǔＥc數(shù)據(jù)幀搭配使用，負責(zé)區(qū)域的清空、信道的取得以及載波監(jiān)聽的維護，并于收到數(shù)據(jù)時予以正面的應(yīng)答，借此促進工作站間數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴９芾韼芾韼撠?zé)監(jiān)督，主要用來加入或退出無線網(wǎng)絡(luò)，以及處理基站之間連接的轉(zhuǎn)移事宜。Type（類型）與SubType（子類型）位用來指定所使用的幀類型。2ProtocolType=ControlSubTypeToDSFromDSMoreFragRetryPwrMgmtMoreDataProtectedFrame2411111111FrameControl3.802.11幀類型（續(xù)）數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀會將上層協(xié)議的數(shù)據(jù)置于幀主體加以傳遞。會用到哪些位，取決于該數(shù)據(jù)幀所屬的類型。22666640~2312FrameControlDurationIDAddress1(receiver)Address2(sender)Address3(filtering)Seq-ctlAddress4(optional)FrameBodyFCS23.802.11幀類型（續(xù)）數(shù)據(jù)幀-ToDS與FromDS(1/2)根據(jù)ToDs和FromDs的值地址字段有如下變化：FunctionToDSFrom

DSAddress1Address2Address3Address4IBSS00DA/RASA/TABSSID未使用ToAP10BSSID/RASA/TADA未使用From

AP01DA/RABSSID/TASA未使用WDS11BSSID/RABSSID/TADASA3.802.11幀類型（續(xù)）數(shù)據(jù)幀-ToDS與FromDS(2/2)132SA/TADA/RABSSID用以過濾非此BSS的終端傳輸信號SA/TABSSID/RADADA/RABSSID/TASA4SATARADA3.802.11幀類型（續(xù)）控制幀控制幀均使用相同的FrameControl（幀控制）位，如下圖所示：2ProtocolType=ControlSubTypeToDSFromDSMoreFragRetryPwrMgmtMoreDataProtectedFrame2411111111FrameControl3.802.11幀類型（續(xù)）控制幀-RTS（請求發(fā)送）當(dāng)AP向某個客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，AP會向客戶端發(fā)送一個RTS報文，這樣在AP覆蓋范圍內(nèi)的所有設(shè)備在收到RTS后都會在指定的時間內(nèi)不發(fā)送數(shù)據(jù)。RTS幀的格式如下圖所示：FrameControlDurationReceiverAddressFCSTransmitterAddressMACheader226643.802.11幀類型（續(xù)）控制幀-CTS（允許發(fā)送）目的客戶端收到RTS后，發(fā)送一個CTS報文，這樣在該客戶端覆蓋范圍內(nèi)所有的設(shè)備都會在指定的時間內(nèi)不發(fā)送數(shù)據(jù)。其格式如下圖所示：FrameControlDurationReceiverAddressFCSMACheader24263.802.11幀類型（續(xù)）控制幀-ACK（應(yīng)答）每個發(fā)送的單播報文，接收者在成功接收到發(fā)送報文后，都要發(fā)送一個應(yīng)答ACK進行確認。FrameControlDurationReceiverAddressFCSMACheader24263.802.11幀類型（續(xù)）控制幀-PS-Poll當(dāng)客戶端從省電模式中蘇醒，便會發(fā)送一個PS-Poll幀給AP，以取得任何暫存幀。PS-Poll幀的格式如下圖所示：FrameControlAIDBSSIDFCSTransmitterAddressMACheader226643.802.11幀類型（續(xù)）管理幀管理幀目的是通過幀的使用，為網(wǎng)絡(luò)提供相對簡單的服務(wù)。802.11管理幀的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。2266640~2312FrameControlDurationIDAddress1(receiver)Address2(sender)Address3(filtering)Seq-ctlFrameBodyFCS2MACheader3.802.11幀類型（續(xù)）802.11nMAC層改進技術(shù)802.11MAC層協(xié)議耗費了相當(dāng)多效率用作鏈路的維護，從而大大降低了系統(tǒng)的吞吐量。802.11n通過改善MAC層來減少固定的開銷及擁塞造成的損失。幀聚合技術(shù)塊確認技術(shù)4.MAC層相關(guān)技術(shù)1、幀聚合802.11n引入幀聚合技術(shù)，提高MAC層效率，報文幀聚合技術(shù)包括：MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元聚合（A-MSDU）MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元聚合（A-MPDU）兩種不同的幀聚合方式會有不同的效率提升。4.MAC層相關(guān)技術(shù)MSDU聚合MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元（MSDU－MacServiceDataUnits）匯聚：收集以太網(wǎng)幀匯聚轉(zhuǎn)成802.11無線幀P1P3MACheaderMACprocessingP2P1P3P2P1P3P24.MAC層相關(guān)技術(shù)MPDU聚合MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元MPDU（MACProtocolDataUnit）匯聚：轉(zhuǎn)成802.11無線幀將802.11無線幀匯聚MACheaderMACheaderMACheaderMACprocessingP1P3P2P1P3P24.MAC層相關(guān)技術(shù)2、塊確認為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?02.11協(xié)議規(guī)定每收到一個單播數(shù)據(jù)幀，都必須立即回應(yīng)ACK幀。塊確認機制通過使用一個ACK幀來完成對多個MPDU的應(yīng)答，以降低這種情況下的ACK幀的數(shù)量，如下圖所示：AP客戶端A-MPDU塊確認P3P2P1headerheaderACKP1,P2,P34.MAC層相關(guān)技術(shù)0.3.3IEEE802.11協(xié)議介紹802.11：工作在2.4G(2.4000～2.4835GHz)頻段，提供了每秒1兆或2兆傳輸速率802.11a：工作在5G頻段，提供了每秒54M的傳輸速率，平均吞吐量是20-36M/秒，平均范圍10-100米 802.11b：工作在2.4G頻段，提供了每秒11M的傳輸速率。在1999年，IEEE接受了802.11b作為以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，平均速率每秒4M，平均范圍50多米802.11g：在2.4G頻段上提供了大于20M的帶寬，平均每秒20-30M，平均范圍50多米802.11e：QoS802.11i：WLAN安全標(biāo)準(zhǔn)802.11r：WLAN漫游標(biāo)準(zhǔn)802.11s：802.11mesh802.11n：更高傳輸速率的改善，支持多輸入多輸出技術(shù)802.11ac：工作在5G頻段，信道綁定頻寬最高可達160MHz，最高速率可達到3.47Gbps1.802.11a54Mbps吞吐能力采用正交頻分復(fù)用（OFDM）支持6,9,12,18,24,36,48&54Mbps數(shù)據(jù)速率工作在無需許可的5GHz頻段“UnlicensedNationalInformationInfrastructure”(U-NII)頻段23個非重疊信道2.802.11b11Mbps吞吐能力采用直序擴頻（DSSS）支持1,2,5.5&11Mbps數(shù)據(jù)速率工作在2.4GHz非許可頻段“IndustrialScientific&Medical”(ISM)頻段支持14個信道3個信道不重疊123456789101112131422Mhz2.402Ghz2.483Ghz3.802.11g54Mbps最高傳輸速度采用正交頻分復(fù)用(OFDM)支持6,9,12,18,24,36,48&54Mbps數(shù)據(jù)速率以及802.11b速率兼容802.11b終端工作在2.4GHz非許可頻段“IndustrialScientific&Medical”(ISM)頻段支持13個信道3個不重疊信道4.802.11n802.11n最高速率可達600Mbps802.11n協(xié)議為雙頻工作模式，支持2.4GHz和5GHz802.11n采用MIMO與OFDM相結(jié)合傳輸距離大大增加提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能華為802.11n無線AP802.11n優(yōu)勢(1/2)傳輸速率提升至600M兼容802.11a/b/g802.11n無線鏈接可靠性更高4.802.11n（續(xù)）11g在20MHZ信道下，子載波為4854Mbps8.3%更多子載波更高編碼比率更短的GI更寬的信道在20MHZ信道下，子載波由48-》52編碼比率由11g3/4-》11n5/6GI(GuardInterval)，由11g800ns-》400ns每通道的頻寬可由20MHZ-》40M，子載波由52-》10858.5Mbps65Mbps11%72.2Mbps11%150Mbps108%更多的空間流由11g單空間流-》2/3/4空間流300/450/600Mbps200%/300%/400%802.11n更高速率改進技術(shù)802.11n優(yōu)勢(2/2)4.802.11n（續(xù)）速率提升-更多的子載波802.11a/g在20MHz模式下有48個可用子載波，速度可達到54Mbps。802.11n在20MHz模式下有52個可用子載波，速度可達到58.5Mbps。-10M+10M中心頻率-10M+10M中心頻率802.11n在20M模式有56個子載波（52個可用）54Mbps58.5Mbps802.11a/g在20M模式有52個子載波（48個可用）4.802.11n（續(xù)）速率提升-編碼率802.11g802.11n802.11g的編碼比率為3/4(即是實質(zhì)資料占3/4，更錯碼占1/4)802.11n實質(zhì)傳輸比率從3/4拉升至5/6物理連接速率提升11%

58.5Mbps65Mbps4.802.11n（續(xù)）速率提升-ShortGI(1/2)在無線收發(fā)過程中收/發(fā)間或多次傳發(fā)過程中，需要若干間隔時間，而這個間隔時間就稱為GuardInterval，簡稱GI。ShortGuardInterval（ShortGI）更短的幀間保護間隔。數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2時間時間合適的GI時長GI時長過短干擾GI時長合適的情況GI時長過短的情況數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)24.802.11n（續(xù)）速率提升-ShortGI(2/2)GuardInterval，簡稱GI

以往GI的時間約為800nS802.11n標(biāo)準(zhǔn)可選功能，允許使用僅400nS的保護間隔時間原有800nS減少一半，若使用這項功能，則802.11n的傳輸率可以從65Mbps提升到72.2Mbps左右。物理連接速率提升11%

65Mbps72.2Mbps4.802.11n（續(xù)）速率提升-40M頻寬模式802.11n同時定義了2.4GHz頻段和5GHz頻段的WLAN標(biāo)準(zhǔn)，與802.11a/b/g每信道只用20MHz頻寬不同的是802.11n定義了兩種頻帶寬度：20MHz頻寬，40MHz頻寬。采用40MHz頻寬模式可以讓無線網(wǎng)絡(luò)獲得高于2倍的傳輸速率。5.7305.7355.7405.7451495.7501505.7551515.7601525.7651535.7701545.7551555.7801565.7851575.7901585.7951595.8001605.8051615.8101625.8151635.8201645.8251655.8305.8355.84040M頻寬示意圖20M頻寬示意圖4.802.11n（續(xù)）MIMO技術(shù)(1/2)采用802.11a/b/g技術(shù)的無線接入點和客戶端是通過單個天線單個空間信道（SISO）來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的。采用802.11n技術(shù)的無線接入點和客戶端可以利用兩個或者更多的空分信道同時傳送數(shù)據(jù)，如果終端也支持MIMO技術(shù)的話，能夠采用多個接收天線和高級信號處理技術(shù)來重建從多個信道發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。MIMO技術(shù)就是利用其它技術(shù)來改進接收端的信噪比。4.802.11n（續(xù)）MIMO技術(shù)(2/2)MIMO（Multiplein,Multipleout）SISOAPSISOSTA發(fā)送端接收端無線信道單進單出（SISO）MIMOAPMIMOSTA發(fā)送端接收端無線信道多進多出（MIMO）4.802.11n（續(xù)）802.11nMAC層改進技術(shù)802.11MAC層協(xié)議耗費了相當(dāng)多效率用作鏈路的維護，從而大大降低了系統(tǒng)的吞吐量。802.11n通過改善MAC層來減少固定的開銷及擁塞造成的損失。幀聚合技術(shù)塊確認技術(shù)4.802.11n（續(xù)）幀聚合802.11n引入幀聚合技術(shù)，提高MAC層效率，報文幀聚合技術(shù)包括：MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元聚合（A-MSDU）MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元聚合（A-MPDU）兩種不同的幀聚合方式會有不同的效率提升。4.802.11n（續(xù)）MSDU聚合MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元（MSDU－MacServiceDataUnits）匯聚：收集以太網(wǎng)幀匯聚轉(zhuǎn)成802.11無線幀P1P3MACheaderMACprocessingP2P1P3P2P1P3P24.802.11n（續(xù)）MPDU聚合MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元MPDU（MACProtocolDataUnit）匯聚：轉(zhuǎn)成802.11無線幀將802.11無線幀匯聚MACheaderMACheaderMACheaderMACprocessingP1P3P2P1P3P24.802.11n（續(xù)）塊確認為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?02.11協(xié)議規(guī)定每收到一個單播數(shù)據(jù)幀，都必須立即回應(yīng)ACK幀。塊確認機制通過使用一個ACK幀來完成對多個MPDU的應(yīng)答，以降低這種情況下的ACK幀的數(shù)量，如下圖所示：AP客戶端A-MPDU塊確認P3P2P1headerheaderACKP1,P2,P34.802.11n（續(xù)）5.802.11ac802.11ac工作頻段為5GHz頻率。保持與舊的協(xié)議的兼容性。改進了物理層幀結(jié)構(gòu)，考慮的不同信道帶寬共存時的信道管理等。安全性方面，它將完全遵循802.11i安全標(biāo)準(zhǔn)的所有內(nèi)容。802.11ac將可以幫助企業(yè)或家庭實現(xiàn)無縫漫游。802.11ac優(yōu)勢更高的吞吐率802.11acwave2最大可以支持3.47Gbps。更少的干擾主流的承載頻率是5G頻段。更多的接入提供了更大的吞吐率和多用戶MIMO在客觀上提高了更多的用戶接入能力。5.802.11ac（續(xù)）802.11acwave1和wave2關(guān)鍵特性對比屬性802.11acwave1(Wi-Fi)802.11acwave2(Wi-Fi)信道頻寬20/40/80MHz20/40/80/80-80/160MHz調(diào)制方式256QAM256QAM空間流數(shù)34載頻波段5GHz5GHz理論速率1.3Gbps3.47Gbps5.802.11ac（續(xù)）MU-MIMOMU-MIMO（Multi-UserMultiple-InputMultiple-Output）多用戶-多輸入多輸出，其采用顯式波束成形（ExplicitBeamforming）技術(shù)，實現(xiàn)信號的傳播方向和接收控制，向多個終端發(fā)送數(shù)據(jù)，同時保證終端彼此不受干擾。MU-MIMO之后，可以將AP空間流靈活分配給多個終端進行數(shù)據(jù)傳送，緩解了AP和終端空間流能力不匹配的問題，充分發(fā)揮了AP的性能。單用戶MIMO多用戶MIMO同一時刻只能向一個用戶發(fā)送數(shù)據(jù)同一時刻最多向四個用戶發(fā)送數(shù)據(jù)Stream1Stream2Stream3Stream4AP用戶Stream1Stream2Stream3Stream4AP用戶1用戶2用戶4用戶35.802.11ac（續(xù)）A-MPDU擴展在802.11ac中，為了進一步提高效率和可靠性，增加了MPDU幀的大小和A-MPDU幀的大小，長度限制從64k到1M。802.11ac只支持A-MPDU。5.802.11ac（續(xù)）RTS/CTS擴展802.11n的RTS/CTS比較粗放，不能根本解決隱藏終端問題。802.11ac的RTS/CTS可以攜帶帶寬指示，并且CTS只在無干擾信道上發(fā)送。RTSRTSCTSCTSRTSRTSCTSCTSDataRTSRTS主信道Interferenceatresponder80MHzInterferenceatresponder子信道主信道5.802.11ac（續(xù)）信道帶寬802.11ac協(xié)議引入了80MHz帶寬和160MHz帶寬。36404448525660641001041081121161201281281321361401441491531571611654838546210211011812613414215115942581061221381555014420MHz40MHz80MHz160MHz160MHz(80+80)Total25126215170MHz5330MHz5490MHz5730MHz5735MHz5835MHz802.11a802.11n802.11ac5.802.11ac（續(xù)）802.11a/b/g/n/ac對比協(xié)議使用頻段兼容性理論最高速率實際速率802.11a5GHz-54Mbps22Mbps左右802.11b2.4GHz-11Mbps5Mbps左右802.11g2.4GHz兼容802.11b54Mbps22Mbps左右802.11n2.4GHz5GHz兼容802.11a/b/g600Mbps100Mbps以上802.11acWave15GHz兼容802.11a和802.11n1.3Gbps800Mbps左右802.11acWave25GHz兼容802.11a/b/g/n3.47Gbps2.2Gbps左右0.1無線網(wǎng)絡(luò)介紹0.2無線射頻介紹0.3IEEE802.11協(xié)議0.4WLAN產(chǎn)品0.5WLAN拓撲介紹0.4WLAN產(chǎn)品0.4.1WLAN基本架構(gòu)FATAP英文全稱是FATAccessPoint，中文稱為胖接入點，也有很多人直接稱為胖AP。FATAP不僅可以發(fā)射射頻提供無線信號供無線終端接入，還能獨立完成安全加密、用戶認證和用戶管理等管控功能。想一下我們家里的無線路由器，我們可以為WLAN設(shè)置密碼，可以配置黑名單或白名單控制用戶接入，還可以管理接入的用戶（如設(shè)置用戶的接入速率）等，這些都符合FATAP的特征。所以，家庭使用的無線路由器就是一種FATAP。上圖是一個簡單的基于FATAP架構(gòu)的組網(wǎng)應(yīng)用。1.FATAP架構(gòu)0.4.1WLAN基本架構(gòu)1.FATAP架構(gòu)（續(xù)）獨立自治是FATAP的特點，也是FATAP的缺點。當(dāng)單個部署時，由于FATAP具備較好的獨立性，不需要另外部署管控設(shè)備，部署起來很方便，成本也較低廉，在類如家庭WLAN或者小企業(yè)WLAN的使用場景中，F(xiàn)ATAP往往是最適合的選擇。但是，在大的使用場景中，如我們上面提到的候車廳，F(xiàn)ATAP的獨立自治就變成了自身的缺點。由于WLAN覆蓋面積較大，接入用戶較多，需要部署許多FATAP設(shè)備，而每個FATAP又是獨立自治的，缺少統(tǒng)一的管控設(shè)備，管理這些設(shè)備就變得十分麻煩。不說別的，光為這些FATAP升一次級就是一場災(zāi)難。所以，在大量部署的情況下，F(xiàn)ATAP會帶來巨大的管理維護成本。而且由于獨自控制用戶的接入，F(xiàn)ATAP無法解決用戶的漫游問題。一般在中大型使用場景中人們往往不會選擇FATAP架構(gòu)，而是使用我們下面要講的AC+FITAP架構(gòu)。0.4.1WLAN基本架構(gòu)2.AC+FITAP架構(gòu)FITAP英文全稱是FITAccessPoint，中文稱為瘦接入點，也有很多人直接稱為瘦AP。和胖AP不同，瘦AP除了提供無線射頻信號外，基本不具備管控功能。也正是因為這一點，它被稱為瘦AP，而上面具備管控功能的AP被稱為了胖AP。為了實現(xiàn)WLAN的功能，除了FITAP外，還需要具備管理控制功能的設(shè)備——AC。AC英文全稱是AccessController，中文稱為無線接入控制器。AC的主要功能是對WLAN中的所有FITAP進行管理和控制，AC不具備射頻（AC只是管理控制設(shè)備，不能發(fā)射無線射頻信號），它和FITAP配合共同完成WLAN功能。這種架構(gòu)就被稱為了AC+FITAP架構(gòu)。上圖為基于AC+FITAP架構(gòu)部署的WLAN組網(wǎng)示意圖。0.4.1WLAN基本架構(gòu)2.AC+FITAP架構(gòu)（續(xù)）使用AC+FITAP架構(gòu)為像候車廳這種大型場所部署WLAN時，比使用FATAP架構(gòu)更經(jīng)濟、高效。在AC+FITAP架構(gòu)下，可以統(tǒng)一為FITAP下發(fā)配置，統(tǒng)一為FITAP進行軟件升級，還可以按照時段控制FITAP的工作數(shù)量等等，這些大大降低了WLAN的管控和維護的成本。而且，由于用戶的接入認證可以由AC統(tǒng)一管理，解決用戶漫游的問題就變得很容易。綜上所述，AC+FITAP架構(gòu)適用于中大型使用場景，而FATAP架構(gòu)適用于小型使用場景。CAPWAPCAPWAPCAPWAPCAPWAP3.敏捷分布式架構(gòu)敏捷分布Wi-Fi方案架構(gòu)通過AC集中管理和控制多個中心AP，每個中心AP集中管理和控制多個RRU。網(wǎng)管系統(tǒng)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)CAPWAPCAPWAP中心AP中心APRRUDNS服務(wù)器DHCP服務(wù)器園區(qū)網(wǎng)出口網(wǎng)關(guān)STASTASTASTARRURRURRU0.4.1WLAN基本架構(gòu)敏捷分布式WLAN組網(wǎng)典型應(yīng)用在酒店房間、校園宿舍、醫(yī)院病房等多房間的場景中，由于墻體等室內(nèi)建筑物的阻隔，無線信號的衰減現(xiàn)象較為嚴(yán)重，普通的室內(nèi)放裝型AP和室內(nèi)分布式AP無法完全滿足低成本、高性能的無線覆蓋需求。在這類場景下，可采用敏捷分布式WLAN組網(wǎng)架構(gòu)部署網(wǎng)絡(luò)滿足此類需求。房間房間房間房間房間房間房間房間樓梯間弱電機房中心APPoE交換機RRURRURRURRURRURRURRURRU樓道走廊網(wǎng)絡(luò)運維中心NetworkAC敏捷分布式WLAN組網(wǎng)圖………………0.4.1WLAN基本架構(gòu)0.4.2WLAN產(chǎn)品介紹無線控制器軌交專用AP新一代11ac室內(nèi)APA