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目录
无线网络基础
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2
无线射频
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WLAN频段与信道
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WLAN相关标准
WLAN关键技术
5
6
WLAN组网设备
7
WLAN拓扑结构
04
WLAN相关标准
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WLAN相关标准
两种WLAN标准
IEEE 802.11系列标准
国际电气与电子工程师协会
HiperLAN系列标准
欧洲电信标准化协会
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WLAN相关标准
IEEE 802.11系列标准
1990年，IEEE 802标准化委员会成立了IEEE 802.11工作组
为每个任务组分配一个字母并添加到数字之后加以分区
为避免混淆，部分字母闲置不用
如果所有字母都已使用，就为任务组分配两个字母
包含物理层相关标准和MAC层相关标准两部分
物理层：工作频段和调制编码方式
MAC层：发送和接收MAC帧
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WLAN相关标准
Wi-Fi
为推广IEEE 802.11系列标准，创造出“Wi-Fi”这个名称
Wi-Fi和保真度没有任何关系，仅仅是一个商标名称
Wi-Fi已经成了IEEE 802.11系列标准的代名词
Wi-Fi世代营销计划
Wi-Fi 4（IEEE 802.11n）
Wi-Fi 5（IEEE 802.11ac）
Wi-Fi 6（IEEE 802.11ax）
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WLAN相关标准
IEEE 802.11-1997
1997年6月推出，是第一代WLAN标准，解决办公场所或住宅等布线困难的区域中的无线用户接入问题
详细定义了从物理层到MAC层的WLAN通信协议
物理层：红外线、直接序列扩频、跳频扩频
MAC层：CSMA/CA、RTS/CTS
工作于2.4GHz频段，支持的最高传输速率为2Mbit/s
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WLAN相关标准
IEEE 802.11b
1999年9月推出，是对IEEE 802.11-1997标准修订
11Mbps 吞吐能力
采用直序扩频（DSSS）
支持1, 2, 5.5 & 11Mbps数据速率
工作在2.4GHz频段，支持14个信道
3个不重叠信道
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22Mhz
2.402Ghz
2.483Ghz
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WLAN相关标准
1999年推出
54Mbps 吞吐能力
采用正交频分复用（OFDM）
支持6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54Mbps 数据速率
工作在5GHz频段，23个非重叠信道，与802.11b不兼容
有效覆盖范围和穿透能力比802.11b差，加之5GHz组件的研制较慢，未广泛使用
IEEE 802.11a
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WLAN相关标准
IEEE 802.11g
2003推出，是IEEE 802.11b的升级
54Mbps 吞吐能力
采用正交频分复用(OFDM)
支持6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 & 54Mbps 数据速率
兼容802.11b终端
工作在2.4GHz频段，支持13个信道
3个不重叠信道
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WLAN相关标准
IEEE 802.11n（Wi-Fi 4）
802.11n最高速率可达600Mbps
802.11n协议为双频工作模式，支持2.4GHz和5GHz
802.11n采用MIMO与OFDM相结合
传输距离大大增加
提高网络的吞吐量性能
传输速率
提升至600M
兼容
802.11a/b/g
802.11n
无线链接
可靠性更高
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WLAN相关标准
IEEE 802.11n的优势
11g
在20MHZ 信道下，子载波为48
54 Mbps
8.3%
更多子载波
更高编码比率
更短的GI
更宽的信道
在20M HZ 信道下，子载波由48->52
编码比率由11g 3/4 ->11n 5/6
GI 由11g 800ns ->400ns
每通道的频宽可由20MHZ->40M，子载波由52->108
58.5 Mbps
65 Mbps
11%
72.2 Mbps
11%
150 Mbps
108%
更多的空间流
由11g 单空间流->2/3/4空间流
300 /450/600 Mbps
200%/300% /400%
802.11n 更高速率改进技术
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WLAN相关标准
IEEE 802.11ac（Wi-Fi 5）
设计目标是甚高吞吐量（Very High Throughput，VHT）
更高的吞吐率
802.11ac wave2 最大可以支持3.47Gbps。
更少的干扰
主流的承载频率是5G频段。
更多的接入
提供了更大的吞吐率和多用户MIMO，在客观上提供了更多的用户接入能力。
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WLAN相关标准
IEEE 802.11ax（Wi-Fi 6）
是最新的IEEE 802.11标准，又称为高效率无线局域网（High Efficiency WLAN，HEW）
采用双频工作模式，既可工作于2.4GHz频段，也可工作于5GHz频段，同时向下兼容IEEE 802.11a/b/g/n/ac
2.4GHz频段上，最高传输速率是1.15Gbps，在5GHz频段上则是9.6Gbps
新引入上行MU-MIMO技术，进一步提升了高密度场景下的吞吐量和服务质量
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WLAN相关标准
协议 发布年份 使用频段 物理层技术 编码方式 空间流数 信道带宽 最高速率
802.11 1997 2.4GHz IR、FHSS和DSSS - - 20 2Mbps
802.11b 1999 2.4GHz DSSS/CCK - - 22 11 Mbps
802.11a 1999 5GHz OFDM - - 20 54 Mbps
802.11g 2003 2.4GHz OFDM 64-QAM - 20 54Mbps
802.11n 2009 2.4GHz 5GHz OFDM DSSS/CCK 64-QAM 4 20、40 2.4GHz：450 Mbps
5GHz：600 Mbps
802.11ac Wave1 2013 2.4GHz OFDM SU-MIMO 64-QAM 4+4 20、40 3.74 Gbps
802.11ac Wave2 2015 2.4GHz OFDM DL MU-MIMO 256-QAM 8 20、40、80、160、80+80 6.9Gbps
802.11ax 2019 2.4GHz 5GHz OFDM DL MU-MIMO UL MU-MIMO 1024-QAM 4+8 20、40、80、160、80+80 2.4GHz：1.15Gbps
5GHz：9.6bps
IEEE 802.11标准技术参数
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802.11n新技术
实现300-600M的带宽，数据吞吐率在百兆以上，和百兆有线速率相当，满足一些高带宽应求，如高清在线教学、IPTV等
高带宽
802.11n采用智能天线技术，通过多组独立天线组成天线阵列以动态调整波束，让WLAN用户接收到稳定信号，并减少其它信号的干扰，覆盖范围可达11g的6倍以上
广覆盖
11n设备可让更用户接入，并提供更高带宽，更适合于用户量密集接入场景
密接入
采用多路收发技术，信号穿透性更好，在空间复杂环境中，更容易消除盲点，简化工程前期勘测，减少设备布放数量，降低建网成本
易穿透
由于采用MIMO技术，无线信号多路收发，解决多径干扰问题，信号稳定性及抗干扰能力等大大提高，支持Wi-Fi语音等实时业务
高稳定
802.11n在设计之初就保证兼容性，以前11a/11b/11g设备仍可接入11n网络，保护用户已有投资
易兼容
802.11n 的6大特点
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802.11n新技术
802.11n 技术一览
OFDM
MIMO
40MHz
Short GI
帧聚合
块应答
信道绑定车道宽一倍，车流量就大一倍
帧与帧之间的间距更短
多个帧并成一个帧发送
多个帧只用一个应答帧响应
11n核心技术，多天线同时发射接收
11g核心技术，速度达到54Mbps的原因
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802.11n新技术
速率提升 - 更多子载波
802.11a/g在20MHz模式下有48个可用子载波，速度可达54Mbps
802.11n在20MHz模式下有52个可用子载波，速度可达58.5Mbps
-10M
+10M
中心频率
-10M
+10M
中心频率
802.11n在20M模式有56个子载波（52个可用）
54 Mbps
58.5 Mbps
802.11a/g在20M模式有52个子载波（48个可用）
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802.11n新技术
速率提升 - 编码率
802.11g
802.11n
802.11g的编码比率为3/4
(即是实质资料占3/4，更错码占1/4)
802.11n实质传输比率从3/4拉升至5/6
物理连接速率提升11%
58.5 Mbps
65 Mbps
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802.11n新技术
在无线收发过程中收/发间或多次传发过程中，需要若干间隔时间，而这个间隔时间就称为Guard Interval，简称GI
Short Guard Interval （Short GI）：更短的帧间保护间隔
速率提升 - GI
数据1
数据2
数据1
数据2
数据1
数据2
时间
时间
合适的GI时长
GI时长过短
干扰
GI时长合适的情况
GI时长过短的情况
数据1
数据2
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802.11n新技术
速率提升 - Short GI
Guard Interval，简称GI
以往GI的时间约为800ns
802.11n标准可选功能，允许使用仅
400ns的保护间隔时间
原有800ns减少一半，若使用这项功能，传输率可以从65Mbps提升到72.2M bps左右
物理连接速率提升11%
65 Mbps
72.2 Mbps
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802.11n新技术
802.11n同时定义了2.4GHz频段和5GHz频段的WLAN标准，与802.11a/b/g每信道只用20MHz频宽不同的是802.11n定义了两种频带宽度：20MHz频宽，40MHz频宽
采用40MHz频宽模式可以让无线网络获得高于2倍的传输速率
速率提升 - 40M频宽模式
5.730
5.735
5.740
5.745
149
5.750
150
5.755
151
5.760
152
5.765
153
5.770
154
5.755
155
5.780
156
5.785
157
5.790
158
5.795
159
5.800
160
5.805
161
5.810
162
5.815
163
5.820
164
5.825
165
5.830
5.835
5.840
40M频宽
20M频宽
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802.11n新技术
在WLAN不可靠的媒介中传递，发射端将把信息进行编码并携带冗余信息，以提高系统的纠错能力，使接收端能够恢复原始信息
802.11a/g 前向纠错码率为3/4
802.11n 前向纠错码率为5/6，速率提高了 11.11%
FEC--前向纠错
802.11n
EnCoder
FEC
10101
101011
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802.11n新技术
MIMO（Multiple in, Multiple out）
采用802.11a/b/g技术的无线接入点和客户端是通过单个天线单个空间信道（SISO）来实现数据传送的
采用802.11n技术的无线接入点和客户端可以利用两个或者更多的空分信道同时传送数据，如果终端也支持MIMO技术的话，能够采用多个接收天线和高级信号处理技术来重建从多个信道发送过来的数据
MIMO技术就是利用其它技术来改进接收端的信噪比
MIMO技术
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802.11n新技术
MIMO技术
SISO
AP
SISO
STA
发送端
接收端
无线信道
单进单出（SISO）
MIMOAP
MIMO
STA
发送端
接收端
无线信道
多进多出（MIMO）
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802.11n新技术
802.11n引入帧聚合技术，提高MAC层效率，包括：
MAC服务数据单元聚合（MSDU）
MAC协议数据单元聚合（MPDU）
两种不同的帧聚合方式会有不同的效率提升
MAC层－帧聚合
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802.11n新技术
MAC服务数据单元（MSDU－Mac Service Data Units）聚合
收集以太网帧聚合
转成802.11无线帧
MSDU聚合
P1
P3
MAC
header
MAC processing
P2
P1
P3
P2
P1
P3
P2
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802.11n新技术
MAC协议数据单元MPDU（MAC Protocol Data Unit）聚合
转成802.11无线帧
将802.11无线帧聚合
MPDU聚合
MAC
header
MAC
header
MAC
header
MAC processing
P1
P3
P2
P1
P3
P2
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802.11n新技术
为保证数据传输的可靠性，802.11协议规定每收到一个单播数据帧，都必须立即回应ACK帧
块确认机制通过使用一个ACK帧来完成对多个MPDU的应答，以降低这种情况下的ACK帧的数量
块确认
AP
客户端
帧聚合+块确认
P3 P2 P1 header
header ACK P1,P2,P3

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