WIFI基础知识.

——潮流网络WIFI基础知识CONTENTS目录无线技术的基础知识01无线技术的发展趋势02802.11AC03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：AdhocSTASTASTASTASTA组网模式：BSS（BasicServiceSet）以太网APAPSTASTASTASTA组网模式：ESS(ExtendedServiceSet)DSESSBSS2AP2Servicesetidentify(SSID1)BSS1AP1Servicesetidentify(SSID1)802.11协议簇PHY802.11(1/2Mbps)802.11b(5.5/11Mbps)802.11g(54Mbps)802.11a(54Mbps)MAC802.11/11a/11b/11gMAC802.11e—QoS802.11i—安全增强802.11n(300Mbps)802.11f—漫游和切换802.11h—动态调整802.11s—mesh802.11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。STA1APSTA2RTS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。ProbeRequestProbeResponseAuthenticationAuthenticationAssociationRequestAssociationResponseSTAAP1.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。ProbeRequestProbeResponseAuthenticationAuthenticationAssociationRequestAssociationResponseSTAAP1.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SIFSBusyFrameTimePIFSDIFSContentionwindow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--●-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信道标识符频率（单位：MHz）调整区域美国中国日本世界其它地区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●●-●干扰——多径干扰DirectSignalReflectedSignalsAlsoMultipathfadingAPPC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——障碍物功率在穿过障碍物后衰减墙，门，等等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802.111997802.11a1999802.11b1999802.11g2003802.11n2009802.11ac20112.4G,最高速率1Mbps2.4G,最高速率11Mbps2.4G/5G,300-600Mbps5G,最高速率54Mbps2.4G,最高速率54Mbps5G,wave2,6.93Gbps802.11a/b/g/n比较正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)•基本思想是将高速的数据流分配到多个相互正交的子载波上同时传输输入数据：100101001010010101101001010101001100…子载波1:110001100101…子载波2:000110001000…子载波1:011001110110…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（ＭＩＭＯ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H1.802.11ac3802.11ac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256QAM802.11n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）Beamforming智能天线智能天线阵列系统由十几根高增益的天线元组成。由智能天线控制软件实时地控制每个天线元的打开与关闭，动态地选择天线的波束模式。十几根高增益的天线元可以有超过4000种的天线组合方式，较之传统的MIMO设备，天线的多样性提高了至少一个数量级，可以从容实时应对无线客户端的射频无线环境变化，确保无线客户端稳定和可靠的无线连接Thankyouforlistening@YourName