家庭WiFi智能组网相关理论.pptx

家庭WiFi智能组网相关理论WiFi理论知识wifi理论Wi-Fi概念Wi-Fi是WLAN（无线局域网，WirelessLocalAreaNetwork）目前最主流的一种技术，基于IEEE802.11系列协议。Wi-Fi的原意是一种认证标志，通过认证的设备保证能按照802.11协议相互兼容。全球的认证机构是Wi-Fi联盟（WFA），其前身是WECA（无线以太网兼容性联盟，WirelessEthernetCompatibilityAlliance）。Wi-Fi基本工作原理（1）半双工时分系统：同一区域/频点/信道/时间只有一个设备能发送报文工作模式：主要采用DCF（分布式协调，DistributedCoordinationFunction），即通过CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免，CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance）技术来实现信道共享。类似于以太网802.3协议中的CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测，CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection），由于Wi-Fi是半双工的，所以进行了调整。CSMA/CD能检测冲突，但不能“避免”；CSMA/CA在发送是不能检测冲突，只能尽量“避免”wifi理论wifi理论环境中的Wi-Fi设备/终端多了，整体的传输效率就会急速降低，所有时间都被用来传信令报，无法进行正常的数据通信。因此，能搜索到的Wi-Fi信号越多，Wi-Fi环境就越差。尽管不可能控制终端数量，但至少应该尽量少部署Wi-Fi设备，降低功率（减小其影响范围），尽量不要发布过多的SSID！Wi-Fi基本工作原理（2）wifi理论频段：两个主要频段2.4GHz，5GHz频段（1）2.4GHz中国开放了13个信道（2.402～2.483GHz），但北美只开放11个信道，所以建议只使用1～11信道适用协议：802.11b/g/n，其中802.11n支持双频工作2.4GHz是ISM频段（工业/科学/医学用频段，IndustrialScientificandMedicalBand）中的一段，各国都开放，因此许多无线技术都采用该频段（主要有：微波炉、蓝牙和ZigBee、Wi-Fi、车库门控制器、无绳电话、无线鼠标、一些无线家用设备）2.4GHz频段上存在许多非Wi-Fi的干扰源子信道划分间隔是5MHz，Wi-Fi的工作频宽是22MHz，所以相邻信道的Wi-Fi信号之间有干扰，必须至少间隔5个子信道才相互无干扰wifi理论2.4GHz频段图(1)2.4GH2.4GHz频段图(2)zwifi理论中国开放了13个信道（2.402～2.483GHz），但北美只开放11个信道，所以建议只使用1～11信道，每个信道的中心频率为上图标示wifi理论2.4GHz频段图(3)频段：两个主要频段2.4GHz，5GHz频段（2）5GHz：中国开放了5.8GHz和5.1GHz两个频段5.8GHz（5.725～5.850GHz）频段：含5个互不干扰的子信道（149，153，157，161，165），也属于ISM频段5.1GHz（5.150～5.350GHz）频段：含8个互不干扰的子信道（36，40，44，48，52，56，60，64）适用协议：802.11a/n/ac，其中802.11n支持双频工作wifi理论2.5GHz频段图zwifi理论频段：两个主要频段2.4GHz，5GHz频段2.4GHz和5GHz频段无线信号衰减公式：Los=32.4+20lg(F)+20lg(R)其中：Los(dB)是衰减，F(MHz)是频率，R(km)是距离所以：2.4GHz的衰减慢，穿墙性能好；5GHz的衰减快，穿墙性能差最早的802.11a/b，分别工作在5GHz和2.4GHz，但考虑到覆盖能力，之后主要在2.4GHz频段发展。直到802.11n开始追求高速率，才又转向5GHz发展。穿墙性能好，意味着覆盖范围大，但同时也意味着接受干扰源的范围大wifi理论其它频段60GHz：802.11ad（WiGig），最高可达7Gbps，覆盖距离只有几米，一般用于邻近设备间的超高速传输470～710MHz：802.11af（White-Fi/超级Wi-Fi），使用“在电视频率之间使用频率较低的白色空间”即为电视频道保留的缓冲频段，占用空间带宽与现有的广电频道带宽一致，速率可达426.7Mbps（6/7MHz）和568.9Mbps（8MHz）（采用MIMO+STBC技术，4空间流与4广电频道），覆盖距离可达1.6公里，缺点是需要广电放开该频段900MHz：802.11ah（Wi-FiHaLow/Sensor-Fi），使用900MHz（非电视空白频段），速率为100kbps，覆盖距离为1公里，低功耗，用于WSN（无线传感器网络，WirelessSensorNetworks）和IoT（物联网，InternetofThings）wifi理论Wi-Fi“穿墙”的基本原理无线电波呈现“波粒二象性”：低频时（如手机信号）更多体现波动性，能绕过障碍物；高频时（如Wi-Fi信号）更多体现粒子性，通过反射绕过障碍物。选择AP摆放位置的依据：未必越近越好，最主要的是有好的Wi-Fi通道！wifi理论Wi-Fi“穿墙”能力右表是2.4GHz信号对一些介质的插入损耗（Penetrationloss）特征值从上到下分别是：玻璃、薄木板、厚木板、门、混凝土墙第二列是样本编号（即这些介质其实是有自身参数的，比如：厚度）后两列分别是VP（垂直极化波，verticalpolarization）和HP（水平极化波，horizontalpolarization）的插入损耗。其它严重影响Wi-Fi信号的介质：金属（含钢筋的承重墙）、水（含水70%的人体）发射功率与接收灵敏度国家规定，室内AP的发射功率为100mW（20dBm），室外AP的发射功率为500mW（27dBm）接收灵敏度：每个无线设备都有一个接收灵敏度S，只能接收到信号强度高于S的信号终端侧的发射功率与接收灵敏度一般无法调整；要扩大AP设备的覆盖范围，必须同时增加设备的发射功率并提高其接收灵敏度高增益天线不是把WiFi信号增强了，而是把它定向集中发射/接收wifi理论天线增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力家用天线增益控制在5DBI以内wifi理论150M和300M是指无线的吞吐量,可以直接理解为无线传输带宽搜索。这个M是Mb,我们平时所说的MB是8个mb。1B＝8b(1Byte=8bits)谢谢