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一、Wi-Fi主要技术原理 1、Wi-Fi概念 Wi-Fi是WLAN（无线局域网，Wireless Local Area Network）目前最主流的一种技术，基于IEEE 802.11 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，Wireless Ethernet Compatibility Alliance）。 2、Wi-Fi基本工作原理 半双工时分系统：同一区域、同一频点 / 信道、同一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，Distributed Coordination Function），即通过CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免，Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）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，Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection），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” 。 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！ 3、Wi-Fi主要技术参数——频段 频段：两个主要频段2.4GHz，5GHz频段 2.4GHz： 中国开放了13个信道（ 2.402～2.483 GHz），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，Industrial Scientific and Medical Band）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。 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 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 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-Fi HaLow / 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，Wireless Sensor Networks）和IoT（物联网，Internet of Things） 4、Wi-Fi主要技术参数——速率 关联速率和实际吞吐量： 以下描述的都是Wi-Fi的关联速率 在实际传输时，由于有Beacon帧（信标）类的短报文、传输延迟、竞争避让等因素，最大的有效吞吐量只有关联速率的50%！ 2、3个设备以最大关联速率发送数据时，整个无线网络利用率最高；设备数量再增加，无线网络总体的吞吐量会急速下降！ 802.11：只有1、2Mbps两种速率： 采用FHSS（跳频扩频，Frequency Hopping Spread Spectrum）和DSSS（直接序列扩频，Direct Sequence Spread Spectrum）技术，发送频率为1MSps，即每秒发送1M个 Symbol（符号） Symbol为11bit的Barker码 采用BPSK（二进制相移键控，Binary Phase Shift Keying）编码方式，此时每个Symbol代表1bit，速率为1Mbps 采用QPSK（正交相移键控，Quadrature Phase Shift Keying）编码方式，此时，每个Symbol代表2bit，速率为2Mbps 802.11b：共4种速率，增加5.5、11Mbps两种速率，向下兼容802.11 采用HR-DSSS（高速直接序列扩频，High Rate Direct Sequence Spread Spectrum），发送频率提高到1.375MSps Symbol为8bit的CCK（补码键控，Complementary Code Keying）码 采用4序列时，加上四种相位调制，每个Symbol代表4bit，速率为5.5Mbps 采用64序列时，加上四种相位调制，每个Symbol代表8bit，速率为11Mbps 802.11a/g：支持6、9、12、18、24、36、48、54Mbps八种速率；802.11g向下兼容802.11b，共12种速率 采用OFDM（正交频分复用，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术 总频宽20MHz： 划分成64个子载波 前6个、后5个作为保护 中间1个DC不工作 实际工作有52个子载波，其中4个用作导频（PS，Pilot Signal），48个传数据 工作周期为4μs： 1÷20MHz=0.05μs 0.05×64=3.2μs 3.2+0.8=4μs，其中0.8μs为循环前缀（CP，Cyclic Prefix），用于保护，称为GI（保护间隔，Guard Interval） |
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