sundray_wlan_v2.0_2014年度渠道初級認證培訓07_無線基礎

1、無線基礎,Contents,,射頻基礎,1,無線局域網(wǎng)架構,,802.11協(xié)議標準,2,802.11協(xié)議原理,4,,,,3,目錄,Contents,,射頻基礎,1,無線局域網(wǎng)架構,,802.11協(xié)議標準,2,802.11協(xié)議原理,4,,,,3,目錄,波長：相鄰一個波峰的起始點和一個波谷的終止點之間的距離振幅：波的高度、力度或者能量頻率：1秒鐘內產生的波的數(shù)量相位：相對術語，兩個同頻波之間的關系,,,,,,,,,波長,振幅,電磁波波

2、長與頻率的關系： －波長 f －頻率 c－光速（3×108m/s）,波的基本概念,PC （RX）,AP（TX）,發(fā)送數(shù)據(jù)：101,接收數(shù)據(jù)：101,電磁波傳輸,,,,調 制,解 調,無線電磁波傳輸,無線電磁波在傳播過程中，能量不斷減小，信號不斷衰減就像聲音一樣，離說話的人越近，聽得越清楚，離說話的人越遠，聽得越模糊。,無線電磁波傳播模型,空間傳播損耗吸收（穿透損耗）：吸收是導致衰減的主要原因反射：反射是

3、導致802.11a/b/g無線局域網(wǎng)性能下降的罪魁禍首散射：入射到粗糙表面的主信號被分解為多路反射信號，這將導致主信號的質量下降，甚至破壞接收信號折射：在室外，射頻信號通常會輕微向地球表面折射，然而大氣的變化也可能導致信號遠離地球,電磁波傳播行為損耗,信號在傳播路徑中不斷衰減,空氣,,空間傳播損耗,就電波空間傳播損耗來說，電磁波有近似的路徑傳播損耗公式為：FSPL= 32.44+(20lg(f))+(20lg(D))FSPL

4、=路徑損耗（單位為dB）f=頻率（單位MHz）D=天線之間的距離（單位為千米）第一個公式計算的是距離射頻源100米(0.1km)以外的2.4GHz信號的衰減值第二個公式計算是距離射頻源200米(0.2km)以外的2.4GHz信號的衰減值。FSPL = 32.4 + (20log10(2 400)) + (20log10(0.1)) = 80.00 422dBFSPL = 32.4 + (20log10(2 400)) +

5、(20log10(0.2)) = 86.02 482dB6dB法則：傳輸距離加倍將導致信號衰減6dB,空間傳播損耗計算,,信號在穿透障礙物時衰減,墻，門，等等,,穿透損耗（吸收）,信號穿透損耗估測,反射是最重要的射頻傳播行為之一。當波撞擊到一個比波自身更大的光滑物體時，波可能會往另一個方向傳遞。這種行為就是反射(Reflection)。容易產生一種被稱為多徑現(xiàn)象的干擾。多徑現(xiàn)象可能對網(wǎng)絡有影響。,反射損耗,,,,PC （RX）,AP

6、（TX）,,,,,,,柜子,天 花 板,三路信號到達接收端,三路信號疊加后的效果,多徑現(xiàn)象會使接收信號的強度和質量下降，甚至導致數(shù)據(jù)損壞或者信號消失。,多徑現(xiàn)象,射頻信號還會發(fā)生彎曲，即折射(Refraction)。折射的直接定義就是射頻信號在穿越不同密度媒介時發(fā)生彎曲，致使波傳播方向發(fā)生變化。由于大氣影響的結果，射頻折射現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。對室外項目影響較大。,折射損耗,主動輻射器(Intentional Radiator)定義為&qu

7、ot;主動生成并通過輻射或感應的方式發(fā)射射頻能量的設備"。IR包括從發(fā)射機到天線之間的所有組件，但不包括天線。IR組件包括發(fā)射機、所有電纜、連接器及其他設備(接地裝置、避雷器、放大器、衰減器等)。IR的功率測量點位于天線輸入接頭。等效全向輻射功率(EIRP)是指從天線發(fā)出的最大射頻信號強度。等效全向輻射功率，即天線輸入功率與特定方向上天線增益的總和。,射頻組件,常見射頻功率表示：mW或dBm,功率計算單位,6dB法則：+6

8、dB的增益可以使信號可用距離加倍，-6dB的衰減會使信號可用距離減半每3dB的增益(相對值)，絕對功率(mW)加倍每3dB的損耗(相對值)，絕對功率(mW)減半每10dB的增益(相對值)，絕對功率(mW)乘10每10dB的損耗(相對值)，絕對功率(mW)除10,射頻數(shù)學計算,本底噪聲(noise floor)是某個特定信道的環(huán)境或背景的射頻能量級別。背景能量包括來自周邊802.11傳輸設備發(fā)出的調制或編碼過的比特流，也包括來自

9、非802.11設備發(fā)出的未經(jīng)調制的能量，例如微波爐、藍牙設備和便攜電話等。任何電磁設備都有可能提高在某個特定信道的本底噪聲的振幅。許多Wi-Fi供應商把信號質量定義為信噪比(SNR)，如圖3-5，SNR是接收信號與背景噪聲水平(本底噪聲)之間的差值，而不是比值。例如接收信號強度為-85dBm，而本底噪聲為-100dBm時，兩者之間的差異就是15dB，SNR就是15dB。如果SNR過低，本底噪聲過于接近接收信號強度，可能導致數(shù)據(jù)傳輸遭

10、到破壞并導致第二層重傳。重傳會對吞吐量和延遲造成負面影響。25dB或以上的信噪比被認為信號質量很好，而10dB或以下的信噪比被認為信號質量很糟糕。,信噪比,接收靈敏度(Receive sensitivity)是指接收機可以成功接收所需要的射頻信號功率等級。接收機可以成功接收的功率水平越低，表明接收靈敏度越好。在802.11-2007標準中，接收信號強度指示(Received Signal Strength Indicator，RSSI)

11、的定義為802.11射頻模塊測量信號強度的相關指標。RSSI測量參數(shù)范圍為0～255。（由廠商自定義）無線局域網(wǎng)硬件制造商用RSSI作為802.11接收模塊射頻信號強度的相對測量值。如下表，RSSI指標通常被映射為接收敏感閾值(單位dBm)。例如某個供應商產品的RSSI等于30，表示接收信號強度為-30dBm。數(shù)值為0的RSSI指標代表-110dBm的接收信號強度。,接收信號強度指示,WLAN信號傳播時，接收電平估算公式如下： P

12、r[dB] = Pt[dB] + Gt[dB] - Pl[dB] + Gr[dB]Pr[dB]為接收電平；Pt[dB]為最大發(fā)射功率； Gt[dB]為發(fā)射天線增益；Gr[dB]為接收天線增益； Pl[dB]為路徑損耗.,WLAN信號傳播模型,在部署無線電通信時，鏈路預算(Link Budget)就是指從發(fā)射機開始通過射頻媒介直到接收機之間的所有增益和衰減的總和。鏈路預算計算的目的是確保最終的接收信號強度處于接收機的接收靈敏

13、閾值之上。鏈路預算計算包括原始傳輸增益、天線的無源增益和RF放大器的有源增益。所有增益的部分包括射頻放大器和天線增益。所有衰減的部分包括衰減器、FSPL和插入損耗(insertion loss)。在射頻系統(tǒng)中安裝的任何硬件都會導致一定程度的信號衰減，稱為插入損耗。饋線一般每100英尺計算一次損耗，而連接器通常會增加0.5dB的插入損耗。,鏈路預算,本例中，天線相距10km，原始發(fā)射功率為+10dBm。請注意每個射頻組件(如饋線和避雷

14、器)產生的插入損耗。信號強度被天線放大后并在自由空間中傳輸時衰減。在橋接鏈路接收端接收到的最終信號強度為-65.5dBm。,鏈路預算案例,假設接收機的接收靈敏閾值為-80dBm，即低于-80dBm的信號將無法識別。在最終的接收信號強度-65.5dBm與接收靈敏閾值-80dBm之間有15dB的緩沖。這15dB的緩沖是由鏈路預算計算確定的，我們稱其為衰落容限(Fade Margin),鏈路預算案例,衰落容限(Fade margin)是指超過

15、被要求信號閾值之上的部分。解釋衰落容限的一個好方法就是將其想象成一個舒適區(qū)域。如果接收機的接收靈敏度是-80dBm，只要收到大于-80dBm的信號，傳輸就可以成功。但問題是接收信號很容易受到外界影響而產生波動(如干擾或天氣狀況)。為了適應這種波動，在橋接鏈路中通常在射頻接收靈敏閾值之上預留出10dB到25dB的緩沖，這個緩沖就稱為衰落容限。在進行室內無線局域網(wǎng)部署時，如果存在高多徑或高本底噪聲狀況，通常最好預留出比供應商推薦的接收靈

16、敏閥值高5dB的衰落容限。例如，要達到802.11a/g 54Mbps的數(shù)據(jù)速率，-70dBm或者更強的信號強度是大部分WLAN供應商所要求的。在進行室內站點勘測過程中，-70dB的射頻測量值經(jīng)常用來確定54Mbps的數(shù)據(jù)的覆蓋范圍。在高多徑或高噪聲環(huán)境中，采用5dB的衰落容限，即-65dBm的射頻測量值是被推薦的。,衰落容限,Contents,,射頻基礎,1,無線局域網(wǎng)架構,,802.11協(xié)議標準,2,802.11協(xié)議原理,4,,,,

17、3,目錄,IEEE美國電氣與電子工程師學會，自1997年以來先后公告802.11、802.11b、802.11a、802.11g等多個802.11協(xié)議相關標準,Wi-Fi聯(lián)盟非牟利的國際協(xié)會，旨在認證基于IEEE 802.11產品的互操作性和推動其新標準的制定，提出802.11i（安全）中的WPA、802.11e（QoS）中的WMM,CAPWAPIETF中目前有關于無線控制器與FIT AP間控制和管理標準化的工作組提出的重要標準

18、有Architecture Taxonomy for CAPWAP 與LWAPP，用于無線控制器與FIT AP間的管理和控制,IETF互聯(lián)網(wǎng)工程任務組，是一個松散的、自律的、志愿的民間學術組織，其主要任務是負責互聯(lián)網(wǎng)相關技術規(guī)范的研發(fā)和制定,WAPI聯(lián)盟制定并推廣中國無線網(wǎng)絡產品國標中的安全機制標準WAPI，其包括無線局域網(wǎng)鑒別（WAI）和保密基礎結構（WPI）兩部分,WLAN相關組織和標準,IEEE制定的關于無線局域網(wǎng)的標準；所

19、有其他的802.11標準都是在此基礎上進行的修改；IEEE802.11協(xié)議族，有很多協(xié)議標準；常見協(xié)議：802.11a，802.11b，802.11g，802.11n等；,802.11協(xié)議,,,音頻,調幅廣播,短波無線電通信,調頻廣播,,,,,,,,,,,,,電視信號,蜂窩電話,紅外IrDA,,,,,,2.4GHz（無線網(wǎng)絡）,5GHz（無線網(wǎng)絡）,,,,常見電磁波的頻率分布,ISM頻段①Industrial Scienti

20、fic Medical，保留給工業(yè)、科學或者醫(yī)療設備。②使用此頻段不需要申請許可證。③ISM有三段頻段，分別是902-928MHz，2.4~2.4835GHz（802.11協(xié)議中的2.4G），5.725-5.875GHz （802.11協(xié)議中的5.8G） 。U-NII頻段① Unlicensed National Information Infrastructure，無須許可證的國家信息基礎設施。②分為三段頻段，分別

21、是U-NII低頻段5.15-5.25GHz，U-NII中頻段5.25-5.35GHz（新增UNII-2e頻段5.47-5.725GHz），U-NII高頻段5.725-5.825GHz?！猆-NII高頻段與ISM的5.725-5.875GHz頻段有重疊部分，注意區(qū)分。,802.11協(xié)議頻段,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,,20MHz,,2.402GHz,2.483Ghz,,

22、14,北美地區(qū): 1-11中國、歐洲: 1-13在中國有13個信道可用，每個信道20MHZ帶寬.，每隔5MHz一個頻點日本、1-13，14（11b only）3個不重疊信道，如1、6、11為完全無重疊信道,2.4GHz 信道,149,,20Mhz,,5.745Ghz,5.825Ghz,,153,157,161,165,信道間隔20MHz信道寬度20MHz，從中心頻率左右擴展10MHz,5個信道都不重疊,5.8 GHz信道,Con

23、tents,,射頻基礎,1,無線局域網(wǎng)架構,,802.11協(xié)議標準,2,802.11協(xié)議原理,4,,,,3,目錄,WLAN基本概念,無線局域網(wǎng)是利用無線通信技術在一定的局部范圍內建立的網(wǎng)絡，是計算機網(wǎng)絡與無線通信技術相結合的產物，它以RF作為傳輸媒介，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)LAN（Local Area Network）的功能，能夠使用戶真正實現(xiàn)隨時、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡接入。,Fat AP典型組網(wǎng)場景：家庭或soho網(wǎng)絡組網(wǎng)；企

24、業(yè)網(wǎng)絡組網(wǎng)；特點：將wlan物理層、數(shù)據(jù)加密、認證、QoS、網(wǎng)絡管理、L2漫游及其他應用層的功能集于一身。,FAT組網(wǎng)模式,Fit APAccess Point：無線控制器，對AP進行統(tǒng)一管控，包括接入管理，認證安全，報文轉發(fā)，射頻管理，QoS，L2、L3漫游等。特點：集中管理，配置統(tǒng)一下發(fā)。 射頻統(tǒng)一優(yōu)化管理。 安全認證策略全面。 L2、L3漫游，適合大規(guī)模組

25、網(wǎng)。,FIT組網(wǎng)模式,Fat AP與Fit AP組網(wǎng)模式優(yōu)劣勢比較,組網(wǎng)模式優(yōu)劣勢比較,Ad Hoc構成一種特殊的無線網(wǎng)絡應用模式，STA間可直接互相連接，資源共享，而無需通過AP。,獨立基本服務集,,一個AP和一些與它關聯(lián)的STA組成的集合，有AP接入點，無線站點通信首先要經(jīng)過AP。BSSID --Basic Service Set Identifier BSSID用來分辨不同的BSS，通常使用MAC地址表示。,基本服務集BSS,

26、AP,ESS（Extended Service Set）：擴展服務集，采用相同的SSID的多個BSS形成的更大規(guī)模的虛擬BSS。無線終端可以在多個AP之間實現(xiàn)無縫漫游。SSID--Service Set Identifier（服務集標識） SSID是用來在邏輯上分辨兩個不同的無線網(wǎng)絡，SSID用來邏輯劃分WLAN。AP在beacon幀(一種管理幀)中廣播SSID，客戶端可以不需要配置SSID。,擴展服務集ESS,SSID：sund

27、ray,,STA可以在屬于同一個ESS的AP接入點接入；STA可以在Wireless網(wǎng)絡中任意移動；保證已有的業(yè)務不中斷，用戶的標識（IP地址）不改變。,STA,AP,AP,,,,移動,ESS,Internet,STA,無線漫游,二層漫游：STA在同一子網(wǎng)內的AP間漫游,,,IP:1.0.0.1,VLAN1,AP,AP,VLAN1,L2網(wǎng)絡,STA,,移動,IP:1.0.0.1,STA,二層漫游,三層漫游：STA在不同子網(wǎng)間的AP間