WLAN基础知识讲解.pptx

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1、Page1主要内容主要内容一、一、一、一、802.11802.11技术标准技术标准技术标准技术标准二、二、二、二、WLANWLAN工作原理工作原理工作原理工作原理三、三、三、三、WLANWLAN设别及组网应用设别及组网应用设别及组网应用设别及组网应用四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素第1页/共52页WIFIWIFIWi-Fi最初是Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance）的注册商标，用来描述基于802.11系列

2、协议的无线局域网技术，现在也被用来描述WLAN中移动设备的无线接口。Wi-Fi联盟由工业界发起成立的一个全球性的非盈利组织，负责测试和认证兼容IEEE 802.11系列协议的设备，并且对于通过测试和认证的设备打上Wi-Fi认证标志。Page2第2页/共52页802.11 802.11 技术标准技术标准IEEE802.11系列标准是无线局域网（Wireless Local Area Network,WLAN）技术中应用最普遍的标准，该标准定义了物理层和媒体访问控制（MAC）协议的规范。主要包括：802.11 802.11b 802.11a 802.11g 802.11nPage3第3页/共52页

3、802.11802.11发展进程发展进程802.11：1997年，原始标准(2Mbit/s，工作在2.4GHz)802.11a：1999年，物理层补充(54Mbit/s，工作在5GHz)802.11b：1999年，物理层补充(11Mbit/s，工作在2.4GHz)802.11c：2001年，符合802.1d的媒体接入控制层桥接(MACLayerBridging)802.11d：2001年，根据各国无线电规定做的调整，增加跨国自适应机制802.11e：2005年，支持服务等级(QualityofService)，主要用于流媒体服务802.11f：2003年，基站互连性(IAPP,Inter-Ac

4、cessPointProtocol)，2006年撤销802.11g：2003年，物理层补充(54Mbit/s，工作在2.4GHz)802.11h：2004年，专为欧洲设计，动态频率选择和传输功率控制机制802.11i：2004年，无线网络的安全方面的补充802.11j：2004年，专为日本设计，按照日本无线规则所做无线覆盖半径的调整802.11k：2007年，无线资源管理，灵活调整频段频道载波等，提高频段利用效率802.11l：预留及准备不使用802.11m：2007年，修订和维护上述标准的细节802.11n：2009年9月IEEE标准委员会批准通过802.11n成为正式标准，支持多进多出技术

5、(MIMO)Page4第4页/共52页2.4G2.4G频段信道划分频段信道划分Page5对于802.11b/g整个2.4G频段被划分为14个信道,每个信道的带宽为22MHz在802.11中,每个站点或者AP使用某个信道作为传输媒介,也被称为工作信道信道美国和加拿大(MHz）欧洲（MHz）中国和日本(MHz)12412241224122241724172417324222422242242427242724275243224322432624372437243772442244224428244724472447924522452245210245724572457112462246224621

6、2X2467246713X2472247214XX2484第5页/共52页2.4G2.4G频段信道划分频段信道划分Page6为了避免信道间干扰，同一区域内的AP的工作信道不能重叠，中心频率间隔最少为25MHz，因此最多只能有3个工作在不同信道的AP11个信道：每个信道占用22MHz，有且只有1个信道集合中有3个互不重叠的信道1,6,1114信道：每个信道占用22MHz，可划分为4个具有3个互不重叠信道的信道集合1,6,11,2,7,12,3,8,13,4,9,14，但每次只能使用一个信道集合第6页/共52页5.8G5.8G频段信道划分频段信道划分Page7q右表为美国UNII（Unlicens

7、ed National Information Infrastructure）频段信道分配表，包含24个互不干扰的信道。q在5GHz频段以5M为步进划分信道，信道编号n=(信道中心频率GHz5GHz)*1000/5。q在中国802.11a工作在5.7255.850GHz频段的5个信道，操作信道号分别为：149、153、157、161、165第7页/共52页5.8G5.8G频段信道划分频段信道划分Page85.8GHz中国频段中，可提供五个互不干扰的信道 每信道占用20MHz频带带宽;提供6/9/12/18/24/36/48/54Mbps 数据传输速率;采用OFDM调制方式;第8页/共52页80

8、2.11 a/b/g 技术对比Page9802.11802.11b802.11a802.11g标准发布时间标准发布时间1997.71999.91999.92003.6可用频宽可用频宽83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz频率范围频率范围2.400-2.4835GHz2.400-2.4835GHz5.150-5.350GHz5.725-5.850GHz2.400-2.4835GHz非重叠信道数非重叠信道数33143调制技术调制技术FHSS/DSSSCCK/DSSSOFDMCCK/OFDM物理传输速率物理传输速率1,2Mbps1,2,5.5,11Mbps6,9,12,18,24,3

9、6,48,54Mbps6,9,12,18,24,36,48,54Mbps理论吞吐量理论吞吐量1.6Mbps5.9Mbps24.4Mbps24.4Mbps第9页/共52页802.11n802.11n MIMOMIMOPage10MIMO是一个非常复杂的技术，简单来讲就是结合复数的RF链路和复数的天线，同时在多个天线上发送出不同的信号，而接收端则通过通过不同的天线将不同的信号在不同的RF链路上将不同的信号独立的解码出来。多天线，MIMO在802.11N通常定义为MN，其中M为Tx天线数，N为接收天线数。多空间串流，空间串流数是决定最高物理传输速率的参数，在802.11n中定义了最高的串流数为4。串

10、流数也多速率就越高，在802.11n中，在其他参数确定后，最高速率按空间串流Nss的倍数变化，如1个独立串流最高可达150Mbps，2独立串流则为300,3个独立空间流为450Mbps，4个独立空间流600Mbps。串流数与天线，一般而言，天线数与串流数一致，也可采用不对称的天线数和串流数，但是天线数量必须不小于串流数，如2个空间串流的至少需要两个天线来支持。基带信号处理RXRXMACetc基带信号处理TXTXMACetc第10页/共52页802.11n 802.11n 信道模式信道模式Page11两种模式可选，20MHz，40MHz。20MHz时，使用一个channel。信道宽度与802.1

11、1a/b/g相同，在802.11n标准中，强制20MHz为默认值。40MHz是可选配置项，11n设备可以不支持40MHz模式，AP在40MHz时必须相容20MHz模式，AP根据station的能力及环境因素，动态选择20/40M的模式来发送。动态选择的机制:基于动态速率选择的算法，策略与传统的802.11bg类似。当扩展信道出现冲突时，AP会关闭扩展信道，而转为只在主信道上发送在802.11n设备中，都会有第11页/共52页无线工作模式无线工作模式Page12802.11 b/g802.11 n/g802.11ng模式，工作在2.4Ghz，向前兼容802.11b/g的station.802.1

12、1 a/n802.11AN模式，与802.11A工作在相同的5Ghz，向前兼容802.11aOnly N（可选项）Enable工作在纯N模式下，传统的abg station无法与AP连接第12页/共52页Short GIPage13Short GI（guard interval）就是400ns GI(与800nsGI比较),例如:HT-40 MCS Index=15,800ns GI是270Mbps;400ns GI是300Mbps。Enable和disabled Short GI对11NData rate的影响简单的用以下公式表示：Short GI rate=10/9*Non-Short G

13、I Rate。如MCS index=15时，ShortGI disable时，Data rate=270M，Short GI enable时Datarate=300M。是否支持short GI Ht Capabilities information element也有对应的bit来表示。Short GI由于可以显着的提升速率，是802.11N的关键技术之一第13页/共52页802.11n 802.11n 速率速率Page14在802.11a/g中规定了7个速率（6，12，18，24，36，48和54），802.11N的速率可多达300个可选速率，但是基准速率只有8种：6.5，13，19.5，2

14、6，39，5258.5，65。这一基准速率相比以802.11a/g，提高了大约8%（如18-19.5）,65没有在对应于802.11a/g的速率。其他的速率一般都来源于此8个基本速率。11n的datarate与多个因素有关Number of separate stream（Nss）。就是我们所讲的MIMO里多少个独立的空间传输串流。在目前的APs解决方案中都是为两个独立的空间流，Nss=2。Channel bandwidth 20/40Mhz.Short GI具体的组合请参看附录中的速率表第14页/共52页附录：速率表附录：速率表Page15MCS IndexModulationRNBPSCN

15、SDNSPNCBPSNDBPSData Rates(Mbps)800ns GI400ns GI0BPSK1/2152452266.57.21QPSK1/225241045213.014.42QPSK3/425241047819.521.7316-QAM1/2452420810426.028.9416-QAM3/4452420815639.043.3564-QAM2/3652431220852.057.8664-QAM3/4652431223458.565.0764-QAM5/6652431226065.072.2Mandatory20MHz,NSS=1,NES=1第15页/共52页附录：速率表

16、附录：速率表Page16Mandatory20MHz,NSS=2,NES=1MCS IndexModulationRNBPSCNSDNSPNCBPSNDBPSData Rates(Mbps)800ns GI400ns GI8BPSK1/215241045213.014.4449QPSK1/2252420810426.028.88910QPSK3/4252420815639.043.3331116-QAM1/2452441620852.057.7781216-QAM3/4452441631278.086.6671364-QAM2/36524624416104.0115.5561464-QAM3/

17、46524624468117.0130.01564-QAM5/66524624520130.0144.444第16页/共52页附录：速率表附录：速率表Page17Mandatory40MHz,NSS=1,NES=1MCS IndexModulationRNBPSCNSDNSPNCBPSNDBPSData Rates(Mbps)800ns GI400ns GI0BPSK1/2110861085413.515.01QPSK1/22108621610827.030.02QPSK3/42108621616240.545.0316-QAM1/24108643221654.060.0416-QAM3/44

18、108643232481.090.0564-QAM2/361086648432108.0120.0664-QAM3/461086648486121.5135.0764-QAM5/661086648540135.0150.0第17页/共52页附录：速率表附录：速率表Page18Mandatory40MHz,NSS=2,NES=1MCS IndexModulationRNBPSCNSDNSPNCBPSNDBPSData Rates(Mbps)800ns GI400ns GI8BPSK1/215241045227.030.09QPSK1/2252420810454.060.010QPSK3/4252

19、420815681.090.01116-QAM1/24524416208108.0120.01216-QAM3/44524416312162.0180.01364-QAM2/36524624416216.0240.01464-QAM3/46524624468243.0270.01564-QAM5/66524624520270.0300.0第18页/共52页Page19主要内容主要内容一、一、一、一、802.11802.11技术标准技术标准技术标准技术标准二、二、二、二、WLANWLAN工作原理工作原理工作原理工作原理三、三、三、三、WLANWLAN设别及组网应用设别及组网应用设别及组网应用设别

20、及组网应用四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素第19页/共52页用户接入管理过程用户接入管理过程Page20STAAP第一步：发现（Discovery）第二步：认证（Authentication）第三步：关联（Association）STA和建立关联的AP收发数据三步曲第20页/共52页802.11 MAC层访问机制（CSMA/CA）Page21l基本CSMA/CA的具体过程l包括载波侦听和冲突避免两个过程p载波侦听

21、：站点在发送帧之前侦听无线信道是否空闲，如果是，则发送数据帧，如果当前信道忙，说明现在有其它站点正在传输数据，则延迟发送帧直到侦听到信道空闲 p冲突避免：站点在发送帧之前要先等待一个帧间间隔IFS（Inter Frame Spacing），并且确保在IFS时间内信道空闲n为了防止多个站点在等待IFS时间后同时发送而导致冲突，引入了一个随机退避算法来选择一个退避时间（back off time）第21页/共52页Page22802.11 MAC层访问机制（CSMA/CA）第22页/共52页漫游Page23Wireless漫游的概念站点移出一个AP的信号覆盖范围外，进入另一个AP的信号覆盖范围内，

22、这时它需要关联到一个新的AP上。这个过程也被称为漫游，有时也被称为切换（Handoff），在漫游域内，所有AP配置了相同的SSID。Wireless漫游的分类 二层漫游 三层漫游第23页/共52页二层漫游Page24l 在同一个子网内的AP间漫游l 由于不涉及子网的变化，因此只需保证用户在AP间切换时访问网络的权限不变即可。第24页/共52页三层漫游Page25l 在不同子网内的AP间漫游l 除了要实现二层漫游中提到的内容以外，通常会采用一些特殊手段来保证用户业务的不中断。目前较流行的做法有：Mobile IP、CAPWAP隧道、GRE隧道等。第25页/共52页Page26主要内容主要内容一、

23、一、一、一、802.11802.11技术标准技术标准技术标准技术标准二、二、二、二、WLANWLAN工作原理工作原理工作原理工作原理三、三、三、三、WLANWLAN设别及组网应用设别及组网应用设别及组网应用设别及组网应用四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素第26页/共52页APAP概述概述Page27无线AP(Access Point，无线访问节点)是一个包含很广的名称，它不仅包含单纯性无线接入点，也同样是无线路由器

24、、无线网关等类设备的统称。无线AP主要是提供无线终端到有线局域网之间的访问。在无线网络中，AP就相当于有线网络的集线器，它能够把各个无线终端连接起来，无线终端所使用的网卡是无线网卡，传输介质是空气。第27页/共52页AD-HocAD-HocPage28 Ad-Hoc 也叫对等网络，是指安装有无线网络适配器（无线网卡）的多台计算机组成的局域网，它们通过无线适配器进行彼此的通讯，组成了IBSS网络。对等模式下的所有无线终端必须使用相同的工作信道。第28页/共52页RoamingPage29 漫游模式中，用户可随意在两个基础结构网络中无线漫游，从而给移动办公带来了极大的方便。第29页/共52页WDS

25、Page30 WDS模式是利用无线电波作为传输介质将物理上分开的局域网连接起来。第30页/共52页FAT APFAT APPage31天线天线802.11 a/b/g802.11 a/b/g加密加密802.1X802.1X认证认证漫游漫游网管网管FAT AP将WLAN的物理层，用户数据加密、认证、漫游、网络管理等功能集于一身。第31页/共52页FAT APFAT AP 设备的典型组网设备的典型组网Page32l家庭或soho网络组网模式：企业网络组网模式：ADSL MODEMInternet企业有线网络第32页/共52页FAT APFAT AP 组网的局限性组网的局限性Page33l每台FAT

26、 AP都只支持单独进行配置，组建大、中型无线网络时，配置工作量大。l对网络中的FAT AP进行软件升级时，需要手工逐台进行升级，维护工作量大。lFAT AP上保存着设备配置信息，当设备失窃时造成配置信息泄漏。lFAT AP难于实现自动无线盲区修补、流氓AP检测等功能。lFAT AP一般都不支持三层漫游。FAT AP适用于小型无线网络部署，不适用于大规模网络部署。第33页/共52页ACAC和和FIT APFIT APPage34FIT APl集中化管理、简化配置、易于部署、提高安全性集中化管理、简化配置、易于部署、提高安全性AC802.11a/b/g天线安全移动状态防火墙无线IDP加密认证策略控

27、制第34页/共52页FAT APFAT AP 和和Thin APThin AP性能比较性能比较Page35FATAP方案FITAP方案 技术模式技术模式传统主流新生方式，增强管理 安全性安全性传统加密、认证方式，普通安全性增加射频环境监控，基于用户位置安全策略，高安全性 网络管理网络管理对每AP下发配置文件AC上分组批量配置，AP本身零配置 WLAN组网规模组网规模L2漫游，适合小规模组网，成本较低L2、L3漫游，拓扑无关性，适合大规模组网，成本较高 增值业务能力增值业务能力实现简单数据接入可扩展更多丰富业务第35页/共52页一个运营级WLAN网络的基本组成Page36用户终端：WLAN网卡、

28、WLAN手机等射频相关系统：天线、室分系统等无线接入硬件系统：AP、AC WLAN网络就是通过AP无线设备将用户终端接入互联网的接入网络。WLAN网络分为胖瘦两种架构。胖AP架构中，AP完成了所有无线接入点的工作。瘦AP架构中，AP的一部分功能剥离到了AC上，由一个AC对多台AP进行集中控制。这是当前运营商招标的主要模式。无线数据设备：路由器、交换机支撑系统网管：又区分为OMC网管（只管理自己的ACAP)和WLAN综合网管WLAN认证计费系统：有可能单建，也有可能和城域网计费系统合建第36页/共52页ACAC和现网设备的典型连接和现网设备的典型连接Page37交换机路由器ACAC交换机旁挂模式

29、旁挂模式网关模式网关模式汇聚交换机汇聚交换机路由器第37页/共52页Page38主要内容主要内容一、一、一、一、802.11802.11技术标准技术标准技术标准技术标准二、二、二、二、WLANWLAN工作原理工作原理工作原理工作原理三、三、三、三、WLANWLAN设别及组网应用设别及组网应用设别及组网应用设别及组网应用四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素第38页/共52页无线无线TXTX部分主要指标部分主要指标Pag

30、e39第39页/共52页无线无线TXTX部分主要指标部分主要指标dB是功率增益的单位，表示一个相对值。当计算A的功率相比于B大或小多少个dB时，可按公式10 lg A/B计算。例如：A功率比B功率大一倍，那么10 lg A/B=10 lg 2=3dB。也就是说，A的功率比B的功率大3dB；如果A的功率为46dBm，B的功率为40dBm，则可以说，A比B大6dB；如果A天线为12dBd，B天线为14dBd，可以说A比B小2dB。dBm是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：10lg功率值/1mW。例如：如果发射功率为1mW，按dBm单位进行折算后的值应为：10 lg 1mW/1mW=0dBm；对

31、于40W的功率,则10 lg(40W/1mW)=46dBm。dBm 定义的是 miliwatt，0 dBm=10log1 mw;dBw 定义 watt，0 dBw=10log1 W=10log1000 mw=30 dBm。Page40第40页/共52页无线无线TXTX部分主要指标部分主要指标TX输出功率为一个绝对值，其单位是W经过转换也就是dBm;信号的差错向量幅度为一个相对值单位为dB;频偏表示实际得到的频率与基准频率之间的差异，单位为:ppm，其计算公式为：假设信号基准频率为：25MHz，实际得到的频率为：25.000025MHz,则其频偏计算为：（25.000025-25）*（10）6/

32、25=1ppm；星座图直接反映出调制出来的WLAN信号质量的好坏，其中各个信号点越靠近对应信号圆的圆心表示信号质量越好；TX部分还需要关注邻道抑制比，载波抑制，Mask,谐波,杂散发射等其它一些参数。Page41第41页/共52页无线无线RXRX部分主要指标部分主要指标 接受灵敏度(sensibility)：表示接收端能够接收信号的最小门限.即为可接收的信号的最小功率，因此其单位也是dBm.最大输入电平（Max power input level）:当信号的功率比较大时，信号的接收亦会出现问题，即为能够接收信号的最大门限Page42第42页/共52页接收灵敏度接收灵敏度对于802.11b，输入

33、电平为-80dBm,MPDU长度为1024个八位位组时，FER应小于8%.对于802.11a/g/n，当输入电平为下表规定接收机最小接收电平，当PSDU长度为1000个八位位组时，FER应小于10%Page43第43页/共52页最大输入电平最大输入电平需要特别注意：最大输入电平会影响到实际应用是短距离传输的吞吐量的高低Page44第44页/共52页Page45主要内容主要内容一、一、一、一、802.11802.11技术标准技术标准技术标准技术标准二、二、二、二、WLANWLAN工作原理工作原理工作原理工作原理三、三、三、三、WLANWLAN设别及组网应用设别及组网应用设别及组网应用设别及组网应

34、用四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍四、无线主要参数的介绍五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素五、无线吞吐量测试原理及影响因素第45页/共52页Setup 11a/11g/11n 1X1Setup 11a/11g/11n 1X1Page46DUTShielding Box 1Shielding Box 2AttenuatorGolden SampleGolden AntennaRF CablesAntenna location and orientation shall be fixedRouter l

35、ocation and orientation shall be fixedParking zone shall be clearly defined and fit the size of the DUT第46页/共52页Setup 11n 1X2 2X2 2X3Setup 11n 1X2 2X2 2X3Page47DUTShielding Box 1Shielding Box 2Attenuator X 2Golden SampleGolden Antenna X 2RF CablesParking zone shall be clearly defined and fit the siz

36、e of the DUTAntenna location and orientation shall be fixedRouter location and orientation shall be fixed第47页/共52页测试界面测试界面Page48第48页/共52页判断标准判断标准Page49lTCP ThroughputpChariot:Bi-direction,2Tx+2Rxp11a/g:18Mbpsp11n1X1:55Mbpsp11n2X2,2X3:n110MbpsforGEn80MbpsforFEGE:千兆网口FE:百兆网口第49页/共52页影响吞吐量的主要因素影响吞吐量的主要因素Page50l1、硬件信号质量（EVM）；l2、同频干扰、同频竞争；l3、并发用户数；l4、天线效率、匹配度、覆盖区域；l5、信号强度（距离）；l6、WIFI工作模式；l7、网卡（或WIFI 芯片解决方案）兼容性；l8、电脑操作系统；l9、AP 处理能力；l10、软件处理策略的效率；第50页/共52页第51页/共52页感谢您的观看。第52页/共52页