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WIFI技术知多少?

时间:2017-12-11 09:38:09 浏览次数:838

www.6662016.com www.risakpottery.com WiFi概念:
WiFi是WLAN(无线局域网,Wireless Local Area Network)目前最主流的一种技术,基于IEEE802.11系列协议。
WiFi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WiFi联盟(WFA),其前身是WECA(无线以太网兼容性联盟,Wireless Ethernet Compatibility Alliance)。

 

WiFi基本工作原理:
半双时分系统: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。
环境中的WiFi设备/终端多了,整体的传输效率就会极速降低,所有时间就会被用来传信令报,无法进行正常的数据通信。

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WiFi技术参数

主要五参数:频段、速率、频宽、空间流数量、MU-MIMO。

 

1)频段:两个主要频段2.4GHz,5GHz ;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。
由此可得:2.4GHz的衰减慢、穿墙性能好;5GHz的衰减快、穿墙性能差。
注:穿墙性能好,意味着覆盖范围广,但同时也意味着接受干扰源的范围广。
具体:
2.4GHz:中国开放了13个信道(2.402~2.483GHz),但北美只开放11个信道。
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、WiFi、车库门控制器、无绳电话、无线鼠标、一些无线家用设备)
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(5.150~5.350)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801.11n支持双频工作。

 

2)速率:
关联速率和实际吞吐量(以下描述的都是WiFi的关联速率)
在实际传输时,由于有Beacon?。ㄐ疟辏├嗟亩瘫ㄎ?、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,无线网络整体的吞吐量就会极速下降。
802.11:只有1、2Mbps两种速率。
802.11b:共四种速率,增加5.5、11Mbps两种速率,向下兼容802.11。
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。

 

3)频宽:
信道绑定(Channel Bonding)
802.11n开始引入,指成倍提升频宽,在实际操作中即同时占用相邻信道。
802.11n支持40MHz和20MHz两种频宽。
802.11ac支持更高的80MHz和160MHz频宽。

 

4)空间流数量
MIMO(多入多出Multiple-Input Multiple-Output)
MIMO采用空间复用技术,将数据分割成多个平行的数据子流并通过多副天线传输;为了避免被切割的信号不一致,在接收端也采用多个天线同时接收,根据时间差的因素将分开的各信号重新组合,还原出原本的数据。传输效率与数据子流(空间流)数量成正比。
802.11n协议最多支持四条空间流;
802.11ac协议最多支持八条空间流;
802.11ac wave2最大的特点是支持MU-MIMO(多用户多入输出,Multi-User Multiple-Input Multiple-Output),能进一步提高无线网络的利用率。

 

5)MU-MIMO
MU-MIMO(多用户多入输出,Multi-User Multiple-Input Multiple-Output)技术实现描述:
上行MU-MIMO:不同终端使用相同的时频资源进行上行发送。(终端侧基本不用做改动,设备侧需要识别各终端并加以区隔,避免干扰)
下行MU-MIMO:设备使用相同的时频资源向不同终端进行下行发送。(终端侧通过消除/零陷(Zero Forcing)算法,分离不同发送给不同终端的数据流;也可以通过在设备侧采用波速赋形(BF,Beam forming)的方法,提前分离不同用户的数据流,从而简化设备侧的操作)。

 

WiFi技术优缺:

WiFi技术优点
1)网络覆盖范围大,移动便捷
WiFi的热点覆盖而积较大,可达到直径200米,随着技术的进一步发展,这个而积还在不断地扩大之中。
而在WiFi的热点覆盖而积内,若用户数量有所变化,只需增加或减少移动终端,即增减无线接入点既可,非常方便快捷。
WiFi连接点网络不同于有线网络,它不依赖于物理上的有线骨干网,用户在其热点覆盖范围内可以任意移动而不至于断开连接,并可随时根据需要组建网络,若有需要,还可利用无线设备连入有线网络。
而移动的便捷,也进一步扩大了WiFi的使用范围。
2)传输速度快
WiFi的传输速度虽根据无线网卡的标准不同而有所差异,但整体速度较快,能够适应个人和社会对信息化发展的需求。
但是限于技术水平,口前WiFi的传输质量和数据安全性都还有较大的提升空间。
3)安装简单
由于WiFi连接点网络不依赖于物理上的有线骨干网,因此在构建网络时,不再需要对线缆的铺设工作进行安排,大大节省了安装费用,简化了安装工作。
用户只需在WiFi的热点覆盖而积使用搭载无线网卡的笔记本电脑或其他终端,即可连上网络,而不再需要将电话线或网线直接连在电脑上,在很大程度上节省了空间,简化了上网过程。
4)健康安全
WiFi连接点网络使用的IEEE802.11协议对辐射功率有着明确的规定,要求必须低于100mW,而在实际使用中,WiFi的辐射仅在60}70mW,对人体造成的辐射要远远低于手机和对讲机。
并且WiFi的使用设备离人体尚有一段距离,并不需要像手机一样与使用者身体进行直接接触,因此对人体造成的伤害较低,使用起来比较安全。

 

WiFi技术的缺点
1)由于WiFi不依赖物理上的有线骨干网,因此它的传输速率尚不稳定,容易受到频率干扰,进而显著降低传输速率。
另外,虽然WiFi的传输速率较高,但是相对的,要求的系统开销也较高,这样会减少将近一半的应用层带宽,也会明显影响速度。
2)无线电波在传输时,会受到相似频段电波的干扰,同时在传输过程中,也难免会有折射、反射、衍射等现象,在遇上屏蔽能力较强的阻隔时,甚至会出现信号无法穿透的情况,严重影响传输质量。
3)由于WiFi的用户认证加密技术尚不成熟,从数据的安全性和保密性来看,WiFi传输远不及有线传输方式。
总结:WiFi是新兴技术,比起相对较为成熟的有线接入方式,尽管在无线传输方面有很多使用上的优势,但是由于其发展时间过短,在技术和应用方面还存在很多的缺陷和小足,同时技术上还有较大的提升空间,需要相关技术人员引起足够的重视。


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