WLAN基础知识

傲天技术，动联世界WLAN基础知识北京傲天动联技术服务部AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidentialWLAN属于LAN的范畴PAN(PersonalAreaNetwork)LAN(LocalAreaNetwork)WAN(WideAreaNetwork)MAN(MetropolitanAreaNetwork)PANLANMANWANStandardsBluetoothIEEE802.11b,11a,11g，11n802.16MMDS,LMDSGSM,GPRS,CDMA,2.5–3G-4GSpeed1Mbps1–600Mbps22+Mbps1-7Mbps-100MbpsRange小中等中等-大大Applications点到点设备到设备企业、园区、高校、酒店等网络最后一公里接入PDA、移动电话,接入AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidentialWLAN使用无许可证的频段2.4GISM:工业,科学和医疗频段5.8G无授权的国家信息基础实施频段AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidentialWLAN标准化组织及相关机构ITU-R管理国际无线电频谱和卫星轨道资源是国际电联无线电通信部门FCC（FederalCommunicationsCommission）美国联邦通讯委员会中国无线电管理局IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers)美国电气和电子工程师协会Wi-Fi联盟(Wi-FiAlliance)是一家全球及非营利性的行业协会，致力于通过其测试和认证方案确保基于IEEE802.11标准的无线局域网产品的可互操作性。AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidentialIEEE802.11系列协议发展概况标准描述备注802.11工作在5G频段，采用OFDM调制解调技术，54Mbps已批准802.11a工作在5G频段，采用OFDM调制解调技术，54Mbps已批准802.11b工作在2.4G频段，采用DSSS调制解调技术，54Mbps已批准802.11e对服务等级（QualityofService,QoS）的支持已批准802.11g工作在2.4G频段,采用OFDM调制解调技术已批准802.11h传输功率控制(TPC),动态频率选择（DFS）欧洲要求802.11i强健安全网络已批准802.11k该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范指定中802.11n工作在2.4G、5.8G采用MIMOOFDM最大速率600Mbps已批准802.11sMesh网状网标准制定中802.11ac工作在5GHz，目标1Gbps指定中AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidentialWLAN物理层和数据链路层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层LLCMACMACLayer载波侦听冲突避让机制CSMA/CA接入控制加密、漫游、节电PhysicalLayer2.4GHz&5.8GHzFHSSDSSSOFDMMIMO1-54Mbps600Mbps100-500m覆盖范围AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidentialRF属性极化Polarity波长Wavelength频率Frequency振幅Amplitude相位PhaseAUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential极化PolarityAP天线馈线电场电场电场电波传输方向磁场磁场电场和地面垂直为垂直极化电场和地面平行为水平极化AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential频率Frequency频率越高提供的带宽越大频率越高,衰减越大，覆盖区域越小1secondAUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential波长Wavelength波长=光速/频率2.4GHz波长为12.24cm5.8GHz波长为5.19cmAUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidentialAP100~500mW网卡30~50mW移动电话200~1000mW微波炉700~1000W振幅AmplitudePower振幅越大、能量越大AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential相位PhaseMainsignalInphaesignal90degreesoutofphasesignal180degreesoutofphasesignalAUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential同相提高振幅异相降低振幅AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidentialRF行为特性传播WavePropagation吸收Absorption反射Reflection折射Rafraction衍射Diffraction衰减Loss（Attenuation）自由空间损耗FreeSpacePathLoss多路径Multipath增益Gain（Amplification）Page14AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidentialPage15传播WavePropagationAP天线馈线AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential吸收Absorption振幅减小，能量减弱信号穿过水分时，将会被吸收。水分可能包含在无线传输路径中的树叶和人体中体育馆、会展中心等人群密集区域需要考虑人体的吸收AP天线馈线墙体AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential反射Reflection改变无线信号的传播方向室内的物体，金属家具、文件柜和金属门、墙体会造成反射室外的信号遇到水面和大气层会发生反射AP天线馈线AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential折射Refraction无线信号从一个介质到达另一个介质时发生折射,改变传播方向信号在穿透密度不同的大气和墙体时会发生折射AP天线馈线AP天线馈线AP天线馈线AP天线馈线AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential衍射DiffractionPage19无线电波在传播过程中经过障碍物边缘或孔隙时所发生的传播方向弯曲现象会改变传输的方向和速度AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential散射Scattering细小粗糙的颗粒造成无线信号发散无线信号在穿过充满灰尘或沙砾的环境时会发生散射散射对波长较短的无线信号（例如2.4GHz和5.8GHz）影响比较大AP天线馈线AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential衰减Loss（Attenuation）-30dbm-45dbm-30dbm•-60dbm-30dbm-45dbm材质厚度角度AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential自由空间损耗FreePathLoss计算公式LP=32.4+（20log10F）+（20log10D）LP自由空间损耗F电磁波频率D传播距离（km）AP100mW天线馈线Client天线馈线1000m衰减多少？AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式dB距离（m）距离每增加一倍衰减增加6dB5GHz比2.4GHz衰减高6dB5G2.4G46自由空间衰减图AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential多路径Multipath信号在传播链路中发生反射、散射、衍射，到达接收端的信号往往是多个幅度和相位各不相同的信号的耦合，接收信号与原始信号相比出现随机变化。AP天线馈线Client天线馈线AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential第一菲尼尔区域ThefirstFresnelzone菲涅尔区域是一个椭圆球体，如下图。实际传播中，如果椭圆球体内存在阻挡物，直射波和反射波（绕射波）的路径差小于半个波长，相位差的影响小于π/2，这样会大大影响无线电波的传播效果，这个椭圆球体的半径就是第一菲尼尔区域半径。电磁波主要通过第一菲涅尔区域传播，近似于自由空间传播AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential菲尼尔区域示例AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidentialRF计算RF功率表示EIRP计算系统增益计算Page27AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidentialRF功率表示WmW常用的功率单位功率的范围非常大，用WmW表示困难10W=10000mWdBm是一个表示功率绝对值的值（也可以认为是以1mW功率为基准的一个比值）容易表示大的功率的范围，容易计算10lg（P/1mW）P为功率值100mW=10lg（100/1mW）=20dBm10W=40dBmdB是一个表示功率相对值，表示功率增加多少和减少多少27dBm-20dBm=7dB增加7dB20dBm-27dBm=-7dB减少-7dBPage28AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidentialPage29dBmmW对应表dBmmWdBmmW0dBm1mW0dBm1mW1dBm1.25mW-1dBm0.8mW3dBm2mW-3dBm0.5mW6dBm4mW-6dBm0.25mW7dBm5mW-7dBm0.20mW10dBm10mW-10dBm0.10mW12dBm16mW-12dBm0.06mW13dBm20mW-13dBm0.05mW15dBm32mW-15dBm0.03mW17dBm50mW-17dBm0.02mw20dBm100mW-20dBm0.01mW30dBm1000mW(1W)-30dBm0.001mW40dBm10,000mW(10W)-40dBm0.0001mW+3db功率增加一倍、+10db功率增加10倍-3db功率减少一倍、-10db功率减少10倍AUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential等效全向辐射功率EIRP(EquivalentIsotropicRadiatedPower)指射频发射机在指定方向上的辐射功率，单位为dBm。EIRPEIRP=36dBm=设备发射功率20dBm-线路衰减-1dB+发射天线增益+17dBiAUTELANTECHNOLOGIESCO.,LTD.AutelanConfidential系统增益Page31AP20dBm天线(17dBi)馈线（1dB）Client接收灵敏度-90dB天线(17dBi)馈线系统增益=43dB=设备发射功率20dBm-线路衰减-1dB+发射天线增益+17dBi-传输损耗-100dB+接收天线增益+17dBi-接收灵