sundray_wlan_v2.0_2014年度渠道初級(jí)認(rèn)證培訓(xùn)07_無(wú)線基礎(chǔ)

1、無(wú)線基礎(chǔ),Contents,,射頻基礎(chǔ),1,無(wú)線局域網(wǎng)架構(gòu),,802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),2,802.11協(xié)議原理,4,,,,3,目錄,Contents,,射頻基礎(chǔ),1,無(wú)線局域網(wǎng)架構(gòu),,802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),2,802.11協(xié)議原理,4,,,,3,目錄,波長(zhǎng)：相鄰一個(gè)波峰的起始點(diǎn)和一個(gè)波谷的終止點(diǎn)之間的距離振幅：波的高度、力度或者能量頻率：1秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的波的數(shù)量相位：相對(duì)術(shù)語(yǔ)，兩個(gè)同頻波之間的關(guān)系,,,,,,,,,波長(zhǎng),振幅,電磁波波

2、長(zhǎng)與頻率的關(guān)系： －波長(zhǎng) 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(diào) 制,解 調(diào),無(wú)線電磁波傳輸,無(wú)線電磁波在傳播過(guò)程中，能量不斷減小，信號(hào)不斷衰減就像聲音一樣，離說(shuō)話的人越近，聽(tīng)得越清楚，離說(shuō)話的人越遠(yuǎn)，聽(tīng)得越模糊。,無(wú)線電磁波傳播模型,空間傳播損耗吸收（穿透損耗）：吸收是導(dǎo)致衰減的主要原因反射：反射是

3、導(dǎo)致802.11a/b/g無(wú)線局域網(wǎng)性能下降的罪魁禍?zhǔn)咨⑸洌喝肷涞酱植诒砻娴闹餍盘?hào)被分解為多路反射信號(hào)，這將導(dǎo)致主信號(hào)的質(zhì)量下降，甚至破壞接收信號(hào)折射：在室外，射頻信號(hào)通常會(huì)輕微向地球表面折射，然而大氣的變化也可能導(dǎo)致信號(hào)遠(yuǎn)離地球,電磁波傳播行為損耗,信號(hào)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(lái)說(shuō)，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(gè)公式計(jì)算的是距離射頻源100米(0.1km)以外的2.4GHz信號(hào)的衰減值第二個(gè)公式計(jì)算是距離射頻源200米(0.2km)以外的2.4GHz信號(hào)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(dǎo)致信號(hào)衰減6dB,空間傳播損耗計(jì)算,,信號(hào)在穿透障礙物時(shí)衰減,墻，門(mén)，等等,,穿透損耗（吸收）,信號(hào)穿透損耗估測(cè),反射是最重要的射頻傳播行為之一。當(dāng)波撞擊到一個(gè)比波自身更大的光滑物體時(shí)，波可能會(huì)往另一個(gè)方向傳遞。這種行為就是反射(Reflection)。容易產(chǎn)生一種被稱為多徑現(xiàn)象的干擾。多徑現(xiàn)象可能對(duì)網(wǎng)絡(luò)有影響。,反射損耗,,,,PC （RX）,AP

6、（TX）,,,,,,,柜子,天 花 板,三路信號(hào)到達(dá)接收端,三路信號(hào)疊加后的效果,多徑現(xiàn)象會(huì)使接收信號(hào)的強(qiáng)度和質(zhì)量下降，甚至導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞或者信號(hào)消失。,多徑現(xiàn)象,射頻信號(hào)還會(huì)發(fā)生彎曲，即折射(Refraction)。折射的直接定義就是射頻信號(hào)在穿越不同密度媒介時(shí)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(jié)果，射頻折射現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。對(duì)室外項(xiàng)目影響較大。,折射損耗,主動(dòng)輻射器(Intentional Radiator)定義為&qu

7、ot;主動(dòng)生成并通過(guò)輻射或感應(yīng)的方式發(fā)射射頻能量的設(shè)備"。IR包括從發(fā)射機(jī)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(jī)、所有電纜、連接器及其他設(shè)備(接地裝置、避雷器、放大器、衰減器等)。IR的功率測(cè)量點(diǎn)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(hào)強(qiáng)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(jiàn)射頻功率表示：mW或dBm,功率計(jì)算單位,6dB法則：+6

8、dB的增益可以使信號(hào)可用距離加倍，-6dB的衰減會(huì)使信號(hào)可用距離減半每3dB的增益(相對(duì)值)，絕對(duì)功率(mW)加倍每3dB的損耗(相對(duì)值)，絕對(duì)功率(mW)減半每10dB的增益(相對(duì)值)，絕對(duì)功率(mW)乘10每10dB的損耗(相對(duì)值)，絕對(duì)功率(mW)除10,射頻數(shù)學(xué)計(jì)算,本底噪聲(noise floor)是某個(gè)特定信道的環(huán)境或背景的射頻能量級(jí)別。背景能量包括來(lái)自周邊802.11傳輸設(shè)備發(fā)出的調(diào)制或編碼過(guò)的比特流，也包括來(lái)自

9、非802.11設(shè)備發(fā)出的未經(jīng)調(diào)制的能量，例如微波爐、藍(lán)牙設(shè)備和便攜電話等。任何電磁設(shè)備都有可能提高在某個(gè)特定信道的本底噪聲的振幅。許多Wi-Fi供應(yīng)商把信號(hào)質(zhì)量定義為信噪比(SNR)，如圖3-5，SNR是接收信號(hào)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(hào)強(qiáng)度為-85dBm，而本底噪聲為-100dBm時(shí)，兩者之間的差異就是15dB，SNR就是15dB。如果SNR過(guò)低，本底噪聲過(guò)于接近接收信號(hào)強(qiáng)度，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸遭

10、到破壞并導(dǎo)致第二層重傳。重傳會(huì)對(duì)吞吐量和延遲造成負(fù)面影響。25dB或以上的信噪比被認(rèn)為信號(hào)質(zhì)量很好，而10dB或以下的信噪比被認(rèn)為信號(hào)質(zhì)量很糟糕。,信噪比,接收靈敏度(Receive sensitivity)是指接收機(jī)可以成功接收所需要的射頻信號(hào)功率等級(jí)。接收機(jī)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(biāo)準(zhǔn)中，接收信號(hào)強(qiáng)度指示(Received Signal Strength Indicator，RSSI)

11、的定義為802.11射頻模塊測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度的相關(guān)指標(biāo)。RSSI測(cè)量參數(shù)范圍為0～255。（由廠商自定義）無(wú)線局域網(wǎng)硬件制造商用RSSI作為802.11接收模塊射頻信號(hào)強(qiáng)度的相對(duì)測(cè)量值。如下表，RSSI指標(biāo)通常被映射為接收敏感閾值(單位dBm)。例如某個(gè)供應(yīng)商產(chǎn)品的RSSI等于30，表示接收信號(hào)強(qiáng)度為-30dBm。數(shù)值為0的RSSI指標(biāo)代表-110dBm的接收信號(hào)強(qiáng)度。,接收信號(hào)強(qiáng)度指示,WLAN信號(hào)傳播時(shí)，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(hào)傳播模型,在部署無(wú)線電通信時(shí)，鏈路預(yù)算(Link Budget)就是指從發(fā)射機(jī)開(kāi)始通過(guò)射頻媒介直到接收機(jī)之間的所有增益和衰減的總和。鏈路預(yù)算計(jì)算的目的是確保最終的接收信號(hào)強(qiáng)度處于接收機(jī)的接收靈敏

13、閾值之上。鏈路預(yù)算計(jì)算包括原始傳輸增益、天線的無(wú)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(huì)導(dǎo)致一定程度的信號(hào)衰減，稱為插入損耗。饋線一般每100英尺計(jì)算一次損耗，而連接器通常會(huì)增加0.5dB的插入損耗。,鏈路預(yù)算,本例中，天線相距10km，原始發(fā)射功率為+10dBm。請(qǐng)注意每個(gè)射頻組件(如饋線和避雷

14、器)產(chǎn)生的插入損耗。信號(hào)強(qiáng)度被天線放大后并在自由空間中傳輸時(shí)衰減。在橋接鏈路接收端接收到的最終信號(hào)強(qiáng)度為-65.5dBm。,鏈路預(yù)算案例,假設(shè)接收機(jī)的接收靈敏閾值為-80dBm，即低于-80dBm的信號(hào)將無(wú)法識(shí)別。在最終的接收信號(hào)強(qiáng)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(yù)算計(jì)算確定的，我們稱其為衰落容限(Fade Margin),鏈路預(yù)算案例,衰落容限(Fade margin)是指超過(guò)

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

16、敏閥值高5dB的衰落容限。例如，要達(dá)到802.11a/g 54Mbps的數(shù)據(jù)速率，-70dBm或者更強(qiáng)的信號(hào)強(qiáng)度是大部分WLAN供應(yīng)商所要求的。在進(jìn)行室內(nèi)站點(diǎn)勘測(cè)過(guò)程中，-70dB的射頻測(cè)量值經(jīng)常用來(lái)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(cè)量值是被推薦的。,衰落容限,Contents,,射頻基礎(chǔ),1,無(wú)線局域網(wǎng)架構(gòu),,802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),2,802.11協(xié)議原理,4,,,,

17、3,目錄,IEEE美國(guó)電氣與電子工程師學(xué)會(huì)，自1997年以來(lái)先后公告802.11、802.11b、802.11a、802.11g等多個(gè)802.11協(xié)議相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),Wi-Fi聯(lián)盟非牟利的國(guó)際協(xié)會(huì)，旨在認(rèn)證基于IEEE 802.11產(chǎn)品的互操作性和推動(dòng)其新標(biāo)準(zhǔn)的制定，提出802.11i（安全）中的WPA、802.11e（QoS）中的WMM,CAPWAPIETF中目前有關(guān)于無(wú)線控制器與FIT AP間控制和管理標(biāo)準(zhǔn)化的工作組提出的重要標(biāo)準(zhǔn)

18、有Architecture Taxonomy for CAPWAP 與LWAPP，用于無(wú)線控制器與FIT AP間的管理和控制,IETF互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組，是一個(gè)松散的、自律的、志愿的民間學(xué)術(shù)組織，其主要任務(wù)是負(fù)責(zé)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范的研發(fā)和制定,WAPI聯(lián)盟制定并推廣中國(guó)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品國(guó)標(biāo)中的安全機(jī)制標(biāo)準(zhǔn)WAPI，其包括無(wú)線局域網(wǎng)鑒別（WAI）和保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（WPI）兩部分,WLAN相關(guān)組織和標(biāo)準(zhǔn),IEEE制定的關(guān)于無(wú)線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)；所

19、有其他的802.11標(biāo)準(zhǔn)都是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的修改；IEEE802.11協(xié)議族，有很多協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；常見(jiàn)協(xié)議：802.11a，802.11b，802.11g，802.11n等；,802.11協(xié)議,,,音頻,調(diào)幅廣播,短波無(wú)線電通信,調(diào)頻廣播,,,,,,,,,,,,,電視信號(hào),蜂窩電話,紅外IrDA,,,,,,2.4GHz（無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）,5GHz（無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）,,,,常見(jiàn)電磁波的頻率分布,ISM頻段①Industrial Scienti

20、fic Medical，保留給工業(yè)、科學(xué)或者醫(yī)療設(shè)備。②使用此頻段不需要申請(qǐng)?jiān)S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(wú)須許可證的國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)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(guó)、歐洲: 1-13在中國(guó)有13個(gè)信道可用，每個(gè)信道20MHZ帶寬.，每隔5MHz一個(gè)頻點(diǎn)日本、1-13，14（11b only）3個(gè)不重疊信道，如1、6、11為完全無(wú)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(kuò)展10MHz,5個(gè)信道都不重疊,5.8 GHz信道,Con

23、tents,,射頻基礎(chǔ),1,無(wú)線局域網(wǎng)架構(gòu),,802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),2,802.11協(xié)議原理,4,,,,3,目錄,WLAN基本概念,無(wú)線局域網(wǎng)是利用無(wú)線通信技術(shù)在一定的局部范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡(luò)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)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(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入。,Fat AP典型組網(wǎng)場(chǎng)景：家庭或soho網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)；企

24、業(yè)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)；特點(diǎn)：將wlan物理層、數(shù)據(jù)加密、認(rèn)證、QoS、網(wǎng)絡(luò)管理、L2漫游及其他應(yīng)用層的功能集于一身。,FAT組網(wǎng)模式,Fit APAccess Point：無(wú)線控制器，對(duì)AP進(jìn)行統(tǒng)一管控，包括接入管理，認(rèn)證安全，報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，射頻管理，QoS，L2、L3漫游等。特點(diǎn)：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(rèn)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(shì)比較,組網(wǎng)模式優(yōu)劣勢(shì)比較,Ad Hoc構(gòu)成一種特殊的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式，STA間可直接互相連接，資源共享，而無(wú)需通過(guò)AP。,獨(dú)立基本服務(wù)集,,一個(gè)AP和一些與它關(guān)聯(lián)的STA組成的集合，有AP接入點(diǎn)，無(wú)線站點(diǎn)通信首先要經(jīng)過(guò)AP。BSSID --Basic Service Set Identifier BSSID用來(lái)分辨不同的BSS，通常使用MAC地址表示。,基本服務(wù)集BSS,

26、AP,ESS（Extended Service Set）：擴(kuò)展服務(wù)集，采用相同的SSID的多個(gè)BSS形成的更大規(guī)模的虛擬BSS。無(wú)線終端可以在多個(gè)AP之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游。SSID--Service Set Identifier（服務(wù)集標(biāo)識(shí)） SSID是用來(lái)在邏輯上分辨兩個(gè)不同的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，SSID用來(lái)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(kuò)展服務(wù)集ESS,SSID：sund

27、ray,,STA可以在屬于同一個(gè)ESS的AP接入點(diǎn)接入；STA可以在Wireless網(wǎng)絡(luò)中任意移動(dòng)；保證已有的業(yè)務(wù)不中斷，用戶的標(biāo)識(shí)（IP地址）不改變。,STA,AP,AP,,,,移動(dòng),ESS,Internet,STA,無(wú)線漫游,二層漫游：STA在同一子網(wǎng)內(nèi)的AP間漫游,,,IP:1.0.0.1,VLAN1,AP,AP,VLAN1,L2網(wǎng)絡(luò),STA,,移動(dòng),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