WIFI基础知识培训解析

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WPSWLAN电路Transceiver（收发器）Balun/Filter/DCblockTXEPA、IPARXRFSwitch(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54Mb/s22Mb/s11Mb/s1Mb/sIEEE802.11bIEEE802.11gIEEE802.11a2,4GHz5GHz2Mb/sIEEE802.11nIEEE802.11n11n1T1R150Mb/sIEEE802.112003199920101999199711n2T2R300Mb/s2010802.11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信道信道标识符频率（单位：MHz）调整域美国EMEA日本世界其它地区12412●●●●22417●●●●32422●●●●42427●●●●52432●●●●62437●●●●72442●●●●82447●●●●92452●●●●102457●●●●112462●●●●122467-●●●132472-●●●142484--●-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信道信道标识符频率（单位：MHz）调整区域美国EMEA日本世界其它地区345170--●-365180●●-●385190--●-405200●●-●425210--●-445220●●-●465230--●-485240●●-●525260●●-●565280●●-●605300●●-●645320●●-●1005500-●-●1045520-●-●1085540-●-●1125560-●-●1165580-●-●1205600-●-●1245620-●-●1285640-●-●1325660-●-●1365680-●-●1405700-●-●1495745●--●1535765●--●1575785●--●1615805●--●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ModeTransmitRates(Mbps)BasicRates(Mbps)11bonly1,2,5.5,111(default),211gonly6,9,12,18,24,36,48,546,12,24(default)11g-wifi1,2,5.5,11,6,9,12,18,24,36,48,541,2,5.5,11,6,12,24(default)11bg1,2,5.5,11,6,9,12,18,24,36,48,541,2(default),5.5,11Power(功率)WLAN设备的发射功率，单位mW或dBmdBm为分贝毫瓦，是以1mW相比的对数值dBm=10log(Power/1mW)1mW=0dBm,10mW=10dBm100mW=20dBm每下降3dB，功率减少一半负的dBm表示功率小于1mWWLAN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。DataRate(Mbps)RelativeConstellationError(dB)11aRelativeConstellationError(dB)11g6-5-59-8-812-10-1018-13-1324-16-1636-19-1948-22-2254-25-25IEEE11gSpecifications11n20M/40M带宽速率(DateRate）IEEE11NEVMSpecificationsModulationCodingDataRate(R)RelativeConstellationerror(dB)20M1T1R20M2T2R40M1T1R40M2T2RBPSK1/2-56.5Mbps13Mbps13.5Mbps27MbpsQPSK1/2-1013Mbps26Mbps27Mbps54MbpsQPSK3/4-1319.5Mbps39Mbps40.5Mbps81Mbps16-QAM1/2-1626Mbps52Mbps54Mbps108Mbps16-QAM3/4-1939Mbps78Mbps81Mbps162Mbps64-QAM2/3-2252Mbps104Mbps108Mbps216Mbps64-QAM3/4-2558.5Mbps117Mbps121.5Mbps243Mbps64-QAM5/6-2865Mbps130Mbps135Mbps270MbpsSensitivity(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Datarate(MBps)Minimumsensitivity(dBm)6-829-8112-7918-7724-7436-7048-6654-65IEEE11NsensitivitySpecificationsModulationCodingDataRate(R)20M1T1R20M2T2RMinimumsensitivity(20Mchannel)40M1T1R40M2T2RMinimumsensitivity(20Mchannel)BPSK1/26.5Mbps13Mbps-8213.5Mbps27Mbps-79QPSK1/213Mbps26Mbps-7927Mbps54Mbps-76QPSK3/419.5Mbps39Mbps-7740.5Mbps81Mbps-7416-QAM1/226Mbps52Mbps-7454Mbps108Mbps-7116-QAM3/439Mbps78Mbps-7081Mbps162Mbps-6764-QAM2/352Mbps104Mbps-66108Mbps216Mbps-6364-QAM3/458.5Mbps117Mbps-65121.5Mbps243Mbps-6264-QAM5/665Mbps130Mbps-64135Mbps270Mbps-61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：ExtendSeviceSetIDBSSID：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ChinaNetmgmtIPTV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ProbeRequestProbeResponseAUTHAUTHAssociationRequestAssociationResponseData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WPA128bitsRC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,256bitsCCMP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BSS2种常见的启动WPS协商的方式：PIN和PBCPIN：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WPS协商过程正常关联过程启动WPS启动WPSWiFi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、LNATransceiver（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。BalunBalun：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。BalunRealtek、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