WLAN原理与技术-理解路由器技术参数

802.11WLAN技术基础软件学院王长征2020/5/14WLAN原理与技术2/282*2MIMO双频小米mini3/28教学索引WLAN信道使用新一代WLAN接入技术WLAN通信技术参数WLAN接入标准4/281.WLAN接入技术标准标准号IEEE802.11bIEEE802.11aIEEE802.11gIEEE802.11n标准发布时间1999年9月1999年9月2003年6月2009年9月工作频率范围2.4－2.4835GHz5.150－5.350GHz5.475－5.725GHz5.725－5.850GHz2.4－2.4835GHz2.4－2.4835GHz5.150－5.850GHz非重叠信道数324315物理速率（Mbps）115454600实际吞吐量（Mbps）62424100以上频宽20MHz20MHz20MHz20MHz/40MHz调制方式CCK/DSSSOFDMCCK/DSSS/OFDMMIMO-OFDM/DSSS/CCK兼容性802.11b802.11a802.11b/g802.11a/b/g/n5/28WLAN信道使用WLAN工作频段：2.4Ghz和5Ghz①工作在2.4Ghz频段的设备支持802.11a/b/g/n/ac协议的WLAN设备ZigBee设备微波炉双向寻呼系统脉冲雷达系统②5Ghz频段支持802.11/n/ac协议的WLAN设备其他多媒体通信设备6/282.4Ghz信道划分2.4Ghz每个信道频段宽度为20MHz；在多个频道同时工作的情况下，为保证频道之间不相互干扰，要求两个频道的中心频率间隔不能低于25MHz，在实际使用中一般选择1，6，11三个频道进行频率规划，同频道间必须两两隔离。信道标号中心频率信道低端/高端频率12412MHz2401/2423MHz22417MHz2406/2428MHz32422MHz2411/2433MHz42427MHz2416/2438MHz52432MHz2421/2443MHz62437MHz2426/2448MHz72442MHz2431/2453MHz82447MHz2436/2458MHz92452MHz2441/2463MHz102457MHz2446/2468MHz112462MHz2451/2473MHz122467MHz2456/2478MHz132472MHz2461/2483MHz25Mhz25Mhz7/282.4Ghz信道的使用国内WLAN普遍使用2.4Ghz的1、6、11信道12345678910111234567891011信道频率24002472243724122462121324831213两个频道的中心频率间隔不能低于25MHz8/285Ghz信道的划分与使用5Ghz信道的使用美国UNII将5Ghz频段分为包含24个互不干扰的信道。5GHz频段以5Mhz为步进划分信道，每个信道20Mhz信道编号n=(信道中心频率GHz－5GHz)*1000/5目前中国WIFI设备在5GHz可以使用36,40,44,48,52,56,60,64,149,153,157,161,165共计13个信道。9/28教学索引WLAN信道使用新一代WLAN接入技术WLAN通信技术参数WLAN接入标准10/28（1）天线增益天线增益：定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。在输入功率相等的条件下，天线增益等于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。5dBi室内全向天线室外定向天线11/28（2）天线增益单位天线增益常用单位是dBi：dBi是以理想点源天线（在各方向的辐射是均匀的）为参考的基准值室内部署的无线路由器的天线增益一般为3～5dBi，室外的一般为8.5dBi～14dBi12/28（3）天线发射功率天线发射功率单位dBm（分贝毫瓦）dBm是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：发射功率=10lg（功率值/1mW）为控制WLAN设备电磁辐射，国标规定无线路由器的发射功率不能超过100mW，代入公式可以计算出以dBm为单位的值：20dBm小米路由器mini的信号接收灵敏度为54Mbps:≤-72dBm的含义是什么？把-72dBm代入公式，求解出天线能接收的最小信号功率为6.31×10-8mW13/28（4）增益对无线通信信号的影响天线增益高低对无线信号的影响：高增益天线电磁辐射比低增益天线大吗？2dBi5dBi天线是无源设备，没有对功率的放大作用，仅仅调整了电磁信号辐射的空间形态，室内天线只要离开天线1米以上，电磁辐射都很小。14/28教学索引WLAN信道使用新一代WLAN接入技术WLAN通信技术参数WLAN接入标准15/28802.112.4Ghz2Mbps802.11a2.4Ghz11Mbps802.11b5Ghz54Mbps802.11b2.4Ghz54Mbps802.11n2.4Ghz5Ghz600Mbps4*4MIMO40Mhz802.11ac2.4Ghz5Ghz6.9GbpsMU-MIMO160Mhz802.11ad60Ghz7Gbps802.11af超级WiFiTV空闲段802.11ah900MhzHaLow低功耗远距离物联网802.11WLAN标准演进16/28各标准通信距离模型802.11x覆盖范围：•802.11ad覆盖15~30m；•802.11ah覆盖1km；•802.af理论覆盖160km主流接入速度超过1Gbps17/28关键技术：MIMO、聚合帧等峰值速率：4×4MIMO可达600Mbps频点：2.4GHz和5GHz带宽：20MHz、40MHz兼容性：兼容11a/b/g物理层关键技术MAC层关键技术•MIMO•信道绑定•更多子载波•更短时隙GI•更高调制速率•帧聚合•BlockACK•缩小帧间间隔•增强的节能模式WLAN双频接入技术802.11n18/28多输入多输出技术MIMOMIMO：多输入多输出MIMO可同时启动多条空间流与WiFi终端通信1*1MIMO2*2MIMO3*3MIMO4*4MIMO2.4Ghz频段20Mhz40Mhz5Ghz频段20Mhz40Mhz80Mhz双天线19/28SU-MIMO和MU-MIMOSU-MIMO：单用户多输入多输出MU-MIMO：多用户多输入多输出SU-MIMO同一时间与1个WiFi终端通信MU-MIMO同一时间与3个WiFi终端通信20/28小米路由器最高数据率的工作模式？天线增益WLAN标准频率范围和速率特色调制方式不同编码调制方式下的信号灵敏度3~5dBiIEEE802.11a802.11b802.11g802.11n802.11ac2.4GHz300Mbps；5GHz867Mbps；共计1167MbpsMIMO-OFDM:BPSKQPSK16QAM64QAM54Mbps:≤-72dBmHT20MCS7:≤-69dBmHT40MCS7:≤-66dBmVHT20MCS8:≤-65dBmVHT40MCS9:≤-60dBmVHT80MCS9:≤-58dBm小米路由器mini设备参数21/28802.11n不同调制方式的数据率MCS空间流数调制方式码率带宽（20MHz）带宽（40MHz）GI=800nsGI=400nsGI=800nsGI=400ns01BPSK1/26.57.213.51511QPSK1/21314.4273021QPSK3/419.521.740.5453116-QAM1/22628.954604116-QAM3/43943.381905164-QAM2/35257.81081206164-QAM3/458.565121.61357164-QAM5/66572.213515082BPSK1/21314.4273092QPSK1/22628.95460102QPSK3/43943.3819011216-QAM1/25257.810812012216-QAM3/47886.716218013264-QAM2/3104115.621624014264-QAM3/411713024327015264-QAM5/6130144.427030023364-QAM5/6195216.740545031464-QAM5/6260288.9540600小米路由器mini2.4Ghz下2*2MIMO达到300Mbps的调制方式22/28802.11ac不同调制方式的数据率TheoreticalthroughputforsingleSpatialStream(inMb/s)MCSModulationtypeCodingrate20MHzchannels40MHzchannels80MHzchannels160MHzchannels800nsGI400nsGI800nsGI400nsGI800nsGI400nsGI800nsGI400nsGI0BPSK1/26.57.213.51529.332.558.5651QPSK1/21314.4273058.5651171302QPSF3/419.521.740.54587.897.5175.5195316-QAM1/22628.95460117130234260416-QAM3/43943.38190175.5195351390564-QAM2/35257.8108120234260468520664-QAM3/458.565121.5135263.3292.5526.5585764-QAM5/66572.2135150292.53255856508256-QAM3/47886.71621803513907027809256-QAM5/6N/AN/A180200390433.3780866.7802.11ac协议下1*1MIMO（1条空间流）的调制方式和数据率小米路由器mini5Ghz下2*2MIMO达到433.3*2Mbps的调制方式23/28教学索引WLAN信道使用新一代WLAN接入技术WLAN通信技术参数WLAN接入标准24/28合理的射频功率调整合理调整AP功率，避免设备间相互干扰。合理的信道设计，不合理的功率设计1116116116111611611161161161116116合理的信道和功率设计3.WLAN信道使用25/28手机连接小米路由器的速度为135Mbps,信号强度-34dBm，可以得出什么结论？问题思考26/28手机与路由器速率协商结果说明什么问题802.11n802.11ac双频天线2*2MIMO2.4GHz300Mbps5GHz867Mbps135Mbps135Mbps对应：1*1MIMO40MhzMCS7-64-QAMGI=800ns路由器使用1根天线，使用了2.4Ghz的两个相邻信道，40Mhz带宽与手机通信-34dBm换算为功率密度单位为0.0004mW27/28小结802.11系列标准WLAN射频技术中的几个概念新一代WLAN通信标准WLAN信道的分配与使用19/20