Wlan的基礎(chǔ)知識(shí)

1、Wlan的基礎(chǔ)知識(shí)wlan簡(jiǎn)介 Wlan是Wireless Local Area Networks的縮寫(xiě)，無(wú)線局域網(wǎng)。 wlan是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻(Radio Frequency RF)的技術(shù)，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線(Coaxial)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò) 。Wlan的擴(kuò)頻和調(diào)制方式目前廠商在設(shè)計(jì)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品時(shí)，有相當(dāng)多種存取設(shè)計(jì)方式，大致可分為三大類：窄頻微波(Narrowband Microwave)技術(shù)、展頻(Spread Spectrum)技術(shù)及紅外線(Infrared)技術(shù) 展頻(Spread Spectrum)技術(shù)主要又分為跳頻技術(shù)(FHSS)及直接序列(DSS

2、S)和現(xiàn)在比較流行的OFDM（正交頻分復(fù)用） Wlan的擴(kuò)頻和調(diào)制方式 無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)在性能和能力上的差異，主要是取決于所采用的是FHSS還是DSSS來(lái)實(shí)現(xiàn)、以及所采用的調(diào)制方式。 FHSS技術(shù)IEEE 802.11草案規(guī)定要使用GFSK。至于DSSS則使用可變相位調(diào)變 (如：PSK、QPSK、DQPSK)，可以得到最高的可靠性以及比較高的數(shù)據(jù)速率性能。 Wlan的擴(kuò)頻和調(diào)制方式OFDM （正交頻分復(fù)用）調(diào)制技術(shù) OFDM是MCM(Multi-Carrier Modulation, 多載波調(diào)制）的一種。其主要思想是：將信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸。Wlan的擴(kuò)頻和調(diào)制

3、方式802.11 FHSS DSSS802.11b DSSS CCK802.11a/g OFDM QPSK/16QAM/64QAM802.11發(fā)展史IEEE 802.11 ，1997年，原始標(biāo)準(zhǔn)（2Mbit/s，工作在2.4GHz）。IEEE 802.11a，1999年，物理層補(bǔ)充（54Mbit/s，工作在5GHz）。IEEE 802.11b，1999年，物理層補(bǔ)充（11Mbit/s工作在2.4GHz）。IEEE 802.11c，符合802.1D的媒體接入控制層橋接（MAC Layer Bridging）。IEEE 802.11d，根據(jù)各國(guó)無(wú)線電規(guī)定做的調(diào)整。IEEE 802.11e，對(duì)服務(wù)等

4、級(jí)（Quality of Service, QoS）的支持。IEEE 802.11f，基站的互連性（IAPP，Inter-Access Point Protocol），2006年2月被IEEE批準(zhǔn)撤銷。IEEE 802.11g，2003年，物理層補(bǔ)充（54Mbit/s，工作在2.4GHz）。IEEE 802.11h，2004年，無(wú)線覆蓋半徑的調(diào)整，室內(nèi)（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz頻段）。IEEE 802.11i，2004年，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全方面的補(bǔ)充。(WPA2)IEEE 802.11j，2004年，根據(jù)日本規(guī)定做的升級(jí)。IEEE 802.11l，預(yù)留及準(zhǔn)備不使用。IE

5、EE 802.11m，維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)；互斥及極限。IEEE 802.11n，更高傳輸速率的改善，支持多輸入多輸出技術(shù)（Multi-Input Multi-Output，MIMO）。IEEE 802.11k，該協(xié)議規(guī)范規(guī)定了無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)頻譜測(cè)量規(guī)范。該規(guī)范的制訂體現(xiàn)了無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻譜資源智能化使用的需求。頻道分布 802.11b 和 802.11g 將2.4 GHz 的頻段區(qū)分為14個(gè)重復(fù)，標(biāo)記的頻道，每個(gè)頻道的中心頻率相差 5 兆赫茲(MHz).一般常常被誤認(rèn)的是頻道1，6和11（還有有些地區(qū)的頻道14）是互不重迭所以利用這些不重迭的頻道，多組無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的互相涵蓋，互不影響，這種看法太過(guò)簡(jiǎn)單。802

6、.11b和802.11g并沒(méi)有規(guī)范每個(gè)頻道的頻寬，規(guī)范的是中心頻率和頻譜屏蔽（spectral mask）。802.11b 的頻譜屏蔽需求為：在中心頻率11 MHz處，至少衰減30 dB，22 MHz 處要衰減50 dB.Wlan的組網(wǎng)方式Wlan的組網(wǎng)方式常見(jiàn)的主要是如下三種：1。Ad-hoc方式2。infrastructure 方式3。WDS 無(wú)線分布系統(tǒng) Wlan的組網(wǎng)方式 Ad-Hoc（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）模式：ad-hoc模式就和以前的直連雙絞線概念一樣，是P2P的連接。在家庭無(wú)線局域網(wǎng)的組建，最簡(jiǎn)單的莫過(guò)于兩臺(tái)安裝有無(wú)線網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)實(shí)施無(wú)線互聯(lián)，其中一臺(tái)計(jì)算機(jī)連接Internet就可以共享帶寬

7、。Ad-Hoc結(jié)構(gòu)是一種省去了無(wú)線AP而搭建起的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，只要安裝了無(wú)線網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)彼此之間即可實(shí)現(xiàn)無(wú)線互聯(lián)。 其原理是網(wǎng)絡(luò)中的一臺(tái)電腦主機(jī)建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接相當(dāng)于虛擬AP，而其它電腦就可以直接通過(guò)這個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與共享。 Wlan的組網(wǎng)方式 infrastructure”模式：所謂infrastructure是在一種整合有線與無(wú)線局域網(wǎng)架構(gòu)的應(yīng)用模式，與ad- hoc不同的是配備無(wú)線網(wǎng)卡的電腦必須通過(guò)ap來(lái)進(jìn)行無(wú)線通訊，設(shè)置后，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)這種架構(gòu)模式，即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享。 “infrastructure”模式其實(shí)還可以分為“無(wú)線AP+無(wú)線網(wǎng)卡”模式和“無(wú)線路由器+無(wú)線網(wǎng)卡”

8、模式兩種。 Wlan的組網(wǎng)方式WDS 無(wú)線分布系統(tǒng) 最簡(jiǎn)單地說(shuō)：無(wú)線分布式系統(tǒng)(WDS)的無(wú)線中繼模式，就是在WDS上可以讓無(wú)線AP之間通過(guò)無(wú)線進(jìn)行橋接（中繼），在這同時(shí)并不影響其無(wú)線AP覆蓋的功能。 無(wú)線分布系統(tǒng) (WDS) 通過(guò)無(wú)線接口在兩個(gè) AP 設(shè)備之間創(chuàng)建一個(gè)鏈路。此鏈路可以將來(lái)自一個(gè)不具有以太網(wǎng)連接的 AP 的通信量中繼至另一具有以太網(wǎng)連接的 AP。WDS最多允許在訪問(wèn)點(diǎn)之間配置四個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路。 無(wú)線幀的分類1。控制幀2。管理幀3。數(shù)據(jù)幀無(wú)線幀的分類管理幀，可以分為如下幾類：BeaconProbeAuth/deauthAssociate/reassocAction幀結(jié)構(gòu)802.11

9、n協(xié)議中的主要技術(shù)1。MIMO2。AMPDU/AMSDU3。BANDWIDTH4。Short gi5。Block ack802.11n協(xié)議中的主要技術(shù)MIMO (多進(jìn)多出)技術(shù) 由貝爾實(shí)驗(yàn)室提出的多天線通信系統(tǒng)，在發(fā)射端和接收端均采用多天線（或陣列天線）和多通道。 將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)先進(jìn)行多重切割，利用多重天線進(jìn)行同步傳送；充分利用了傳輸過(guò)程的多路徑效應(yīng)，在接收端也采用多重天線來(lái)接收數(shù)據(jù)，并依靠頻譜相位差等方式來(lái)解算出正確的原始數(shù)據(jù)。 802.11n協(xié)議中的主要技術(shù)MIMO (多進(jìn)多出)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)： 充分利用多徑效應(yīng)，非常適用于室內(nèi)環(huán)境下的無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)使用。 在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系

10、統(tǒng)的容量和頻譜利用率，增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。802.11n協(xié)議中的主要技術(shù) MIMO-OFDM MIMO與OFDM技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生了 MIMO OFDM 技術(shù)，它通過(guò)在OFDM傳輸系統(tǒng)中采用陣列天線實(shí)現(xiàn)空間分集，提高了信號(hào)質(zhì)量，并增加了多徑的容限，使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的有效傳輸速率有質(zhì)的提升。 通過(guò)多只天線同時(shí)進(jìn)行收發(fā)，增加無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的涵蓋范圍； 利用多重路徑的設(shè)計(jì)方式，不僅可以增加資料傳輸率，也能夠增加無(wú)線網(wǎng)絡(luò)客戶端服務(wù)數(shù)量。 802.11n協(xié)議中的主要技術(shù) AMPDU/AMSDU 802.11MAC層協(xié)議耗費(fèi)了相當(dāng)?shù)男视米麈溌返木S護(hù)，如在數(shù)據(jù)之前添加PLCP Preamble、PLCP Heade

11、r、MAC頭，同時(shí)為解決沖突而引入的退避機(jī)制都大大降低了系統(tǒng)的吞吐量。802.11n引入幀聚合技術(shù)，提高了MAC層效率。報(bào)文聚合技術(shù)包括針對(duì)MSDU的聚合和MPDU的聚合。采用A-MPDU技術(shù)，多個(gè)MPDU聚合到一起，只用搶占一次信道，減少了因競(jìng)爭(zhēng)信道而產(chǎn)生沖突的概率，提高了信道利用率。A-MSDU，是具有相同的DA和SA的MSDU報(bào)文聚合成一個(gè)較大的載荷，減少物理和MAC層的開(kāi)銷，提高鏈路效率。802.11n協(xié)議中的主要技術(shù)BANDWIDTH 40 MHz channels技術(shù) 以前的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)中，只使用20MHz通道，802.11n可以使用40MHz通道。通過(guò)將相鄰的兩個(gè)20MHz信道

12、綁定成40MHz，使傳輸速率成倍提高。在實(shí)際工作中，將兩個(gè)相鄰的20MHz信道綁定使用，一個(gè)為主帶寬，一個(gè)為次帶寬，收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)既可以40MHz的帶寬工作，也可以單個(gè)20MHz帶寬工作。同時(shí)為避免相互干擾，原本每20MHz信道之間都會(huì)預(yù)留一小部分的帶寬，當(dāng)采用信道綁定技術(shù)工作在40MHz帶寬時(shí)，這一部分預(yù)留的帶寬也可以被用來(lái)通信，進(jìn)一步提高了吞吐量。 802.11n協(xié)議中的主要技術(shù) short gi（short guard interval 短防護(hù)間隔） 802.11a/g采用的800ns的GI，在802.11n模式中，提供了一種Short GI特性。將GI時(shí)長(zhǎng)減少至400ns，從而可以提高數(shù)據(jù)

13、傳輸速率百分之十左右。 802.11n協(xié)議中的主要技術(shù)Block ack 為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?02.11協(xié)議規(guī)定每收到一個(gè)單播數(shù)據(jù)幀，都必須立即回應(yīng)ACK幀。A-MPDU的接收端在收到A-MPDU后，需要對(duì)其中的每一個(gè)MPDU進(jìn)行處理，因此同樣需要對(duì)每一個(gè)MPDU發(fā)送應(yīng)答幀。Block Acknowledgement機(jī)制通過(guò)使用一個(gè)ACK幀來(lái)完成對(duì)多個(gè)MPDU的應(yīng)答，以降低這種情況下的ACK幀的數(shù)量。產(chǎn)品中的參數(shù)配置產(chǎn)品中的參數(shù)配置1。Beacon Interval (信標(biāo)間隔) 一般無(wú)線網(wǎng)卡都是做被動(dòng)式掃描(passive scanning) 操作系統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)卡管理軟件一直在掃描ap的

14、beacon，掃描后顯示在對(duì)話框中，這樣就能看到當(dāng)前區(qū)域中有哪些ssid。 ap的beacon發(fā)送的太頻繁，會(huì)比較占用無(wú)線的資源。 Beacon Interval調(diào)高有助于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性能，無(wú)線sta省電 Beacon Interval調(diào)低，可以加快無(wú)線sta發(fā)現(xiàn)ap的時(shí)間，在漫游或者無(wú)線sta處于移動(dòng)狀態(tài)，使用beacon interval調(diào)低 產(chǎn)品中的參數(shù)配置2。DTIM=Delivery Traffic idnication Map要討論DTIM 之前，要先了解TIM（Traffic idnication Map） 當(dāng)初設(shè)計(jì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)就考慮到sta的省電問(wèn)題 省電原理如下：進(jìn)入省電模式時(shí)，

15、ap會(huì)為sta暫存發(fā)送幀，然后sta就進(jìn)入sleep狀態(tài)。Sta利用和ap的時(shí)間同步，會(huì)很準(zhǔn)確的“醒來(lái)”，醒來(lái)后接收beacon，如果檢查到beacon frame里面含有TIM如同ap告訴sta有數(shù)據(jù)要傳輸給他，而現(xiàn)在sta會(huì)徹底清醒，發(fā)送PS-POLL frame，告知ap，sta準(zhǔn)備好了，你扔數(shù)據(jù)過(guò)來(lái)了吧。 這是用于單點(diǎn)傳輸.DTIM則試用于多點(diǎn),廣播信息。 DTIM=Delivery Traffic idnication Map ap 所定義的dtim 是指間隔多少becaon 才含dtim信息 DTIM 高=因?yàn)閟ta sleep時(shí)間比較長(zhǎng)，比較省電，缺點(diǎn)是吞吐量會(huì)變差DTIM低 =

16、提升性能,降低ap 緩存幀的負(fù)擔(dān),缺點(diǎn)是sta不省電產(chǎn)品中的參數(shù)配置3。RTS/CTS協(xié)議RTS/CTS協(xié)議(Request To Send/Clear To Send)即請(qǐng)求發(fā)送/允許發(fā)送協(xié)議，相當(dāng)于一種握手協(xié)議，主要用來(lái)解決隱藏終端問(wèn)題。隱藏終端（Hidden Stations）是指，基站A向基站B發(fā)送信息，基站C未偵測(cè)到A也向B發(fā)送，故A和C同時(shí)將信號(hào)發(fā)送至B，引起信號(hào)沖突，最終導(dǎo)致發(fā)送至B的信號(hào)都丟失了。隱藏終端多發(fā)生在大型單元中（一般在室外環(huán)境），這將帶來(lái)效率損失，并且需要錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制。當(dāng)需要傳送大容量文件時(shí)，尤其需要杜絕隱藏終端現(xiàn)象的發(fā)生。 產(chǎn)品中的參數(shù)配置RTS threshol

17、dRTS /CTS功用和CSMA/CA載波偵聽(tīng)差不多 因?yàn)榇蠓獍鲎驳目赡苄愿?，所以以ap和sta可以設(shè)定多少大小frame ,才啟用rts/cts功能 1.rts/cts 會(huì)影響性能2312 所以2312-2346等于是“不啟用 ”RTS/ CTS 2.處在 sta分布散亂和rf干擾嚴(yán)重的情況，啟用rts/cts 3.RTS Length (RTS Threshold) RTS 高(2312 -到2346)=不啟用 RTS 低 =sta之間距離長(zhǎng),或sta處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及干擾比較大的時(shí)候 這個(gè)數(shù)據(jù)可以結(jié)合分片大小一起看。 一般家庭使用影響不大。 在查找吞吐量瓶頸的時(shí)候會(huì)有幫助 產(chǎn)品中的參數(shù)

18、配置產(chǎn)品中的參數(shù)配置產(chǎn)品中的參數(shù)配置產(chǎn)品中的參數(shù)配置產(chǎn)品中的參數(shù)配置產(chǎn)品中的參數(shù)配置WLAN QoSWLAN QoS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 802.11網(wǎng)絡(luò)提供了基于競(jìng)爭(zhēng)的無(wú)線接入服務(wù)，但是不同的應(yīng)用需求對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的要求是不同的，而原始的網(wǎng)絡(luò)不能為不同的應(yīng)用提供不同質(zhì)量的接入服務(wù)，所以已經(jīng)不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。 IEEE 802.11e為基于802.11協(xié)議的WLAN體系添加了QoS特性，這個(gè)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間很長(zhǎng)，在這個(gè)過(guò)程中，Wi-Fi組織為了保證不同WLAN廠商提供QoS的設(shè)備之間可以互通，定義了WMM（Wi-Fi Multimedia）標(biāo)準(zhǔn)。WMM標(biāo)準(zhǔn)使WLAN網(wǎng)絡(luò)具備了提供QoS服務(wù)的能力。產(chǎn)品中的參數(shù)配置WMM協(xié)議 在802.11協(xié)議中DCF（Distributed Coordination Function，分布式協(xié)調(diào)功能）規(guī)定了AP和sta使用CSMA/CA的接入方式。在占用信道