典型無線傳輸?shù)谝恢vWiFi技術(shù)及應(yīng)用課件(1)

1、WiFi技術(shù)與應(yīng)用典型無線傳輸技術(shù)應(yīng)用課程教學(xué)資源 第一節(jié) WiFi概述 第二節(jié) WiFi技術(shù)的特點及發(fā)展趨勢 第三節(jié) WiFi信號不穩(wěn)定原因分析 第四節(jié) WiFi信號安全防范 第五節(jié) WiFi模塊介紹 第六節(jié) WiFi模塊AT指令集典型無線傳輸技術(shù)應(yīng)用課程教學(xué)資源 第一節(jié) WiFi概述無處不在的WiFi無線網(wǎng)絡(luò)無處不在的WiFi無線網(wǎng)絡(luò) 第一節(jié) WiFi概述 第一節(jié) WiFi概述802.11介紹 第一節(jié) WiFi概述802.11介紹802.11介紹 第一節(jié) WiFi概述 第一節(jié) WiFi概述802.11介紹 第一節(jié) WiFi概述802.11介紹 第一節(jié) WiFi概述802.11介紹 第二節(jié)

2、WiFi技術(shù)的特點及發(fā)展趨勢WiFi技術(shù)的特點 速度快，可靠性高，在開放性區(qū)域，通訊距離可達300米，在封閉性區(qū)域，通訊距離為76米到122米，方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合，組網(wǎng)的成本更低。 第二節(jié) WiFi技術(shù)的特點及發(fā)展趨勢WiFi技術(shù)的特點 其一，無線電波的覆蓋范圍廣，基于藍牙技術(shù)的電波覆蓋范圍非常小，半徑大約只有50英尺左右約合15米，而Wi-Fi的半徑則可達300英尺左右約合100米，辦公室自不用說，就是在整棟大樓中也可使用。 最近，由Vivato公司推出的一款新型交換機。據(jù)悉，該款產(chǎn)品能夠把目前WiFi無線網(wǎng)絡(luò)300英尺接近100米的通信距離擴大到4英里約6.5公里。 第二節(jié) Wi

3、Fi技術(shù)的特點及發(fā)展趨勢WiFi技術(shù)的特點 其二，雖然由WiFi技術(shù)傳輸?shù)臒o線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)安全性能比藍牙好一些，傳輸質(zhì)量也有待改進，但傳輸速度非常快，可以達到11mbps，符合個人和社會信息化的需求。 第二節(jié) WiFi技術(shù)的特點及發(fā)展趨勢WiFi技術(shù)的特點 其三，廠商進入該領(lǐng)域的門檻比較低。廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設(shè)置“熱點”，并通過高速線路將因特網(wǎng)接入上述場所。 這樣，由于“熱點”所發(fā)射出的電波可以達到距接入點半徑數(shù)十米至100米的地方，用戶只要將支持無線LAN的筆記本電腦或PDA拿到該區(qū)域內(nèi)，即可高速接入因特網(wǎng)。也就是說，廠商不用耗費資金來進行網(wǎng)絡(luò)布

4、線接入，從而節(jié)省了大量的成本。 其四，無須布線 ，WiFi最主要的優(yōu)勢在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，因此非常適合移動辦公用戶的需要，具有廣闊市場前景。目前它已經(jīng)從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存控制和管理服務(wù)等特殊行業(yè)向更多行業(yè)拓展開去，甚至開始進入家庭以及教育機構(gòu)等領(lǐng)域。 第二節(jié) WiFi技術(shù)的特點及發(fā)展趨勢WiFi技術(shù)的特點 第二節(jié) WiFi技術(shù)的特點及發(fā)展趨勢WiFi技術(shù)的發(fā)展趨勢（1）應(yīng)用范圍迅速擴大近年來，WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的方便與高效使其能夠得到迅速的普及。國外已經(jīng)出現(xiàn)以WiFi無線標(biāo)準(zhǔn)來建設(shè)城域網(wǎng)的先例，WiFi的無線地位將會日益牢固。Intel還計劃未來采用該標(biāo)準(zhǔn)來建設(shè)無線廣域網(wǎng)絡(luò)

5、 第二節(jié) WiFi技術(shù)的特點及發(fā)展趨勢WiFi技術(shù)的發(fā)展趨勢（2）傳輸能力大幅優(yōu)化WiFi是目前無線網(wǎng)絡(luò)的一個主流標(biāo)準(zhǔn)，在Intel的強力支持下，WiFi已經(jīng)有了接班人。它就是全面兼容現(xiàn)有WiFi的WiMAX，相對于WiFi的802.11x，WiMAX就是802.16x。與前者相比，WiMAX具有更遠(yuǎn)的傳輸距離、更寬的頻段選擇以及更高的接入速度等等，預(yù)計會在未來幾年內(nèi)取代WiFi成為無線網(wǎng)絡(luò)的主流標(biāo)準(zhǔn)之一。 第二節(jié) WiFi技術(shù)的特點及發(fā)展趨勢WiFi技術(shù)的發(fā)展趨勢（3）技術(shù)定位逐漸清晰雖然目前業(yè)界紛紛傳出WiFi出現(xiàn)生存危機的消息。一方面是受制于WiFi技術(shù)自身的限制，比如其漫游性、安全性和

6、如何計費等問題都還沒有得到妥善的解決，另一方面由于WiFi的贏利模式不明確，如果將WiFi作為單一網(wǎng)絡(luò)來經(jīng)營，商業(yè)用戶的不足會使網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資收益比較低。但從WiFi技術(shù)的定位來看，對于電信運營商而言，WiFi 技術(shù)的定位主要是作為高速有線接入技術(shù)的補充，將來也會成為蜂窩移動通信的補充。 第二節(jié) WiFi技術(shù)的特點及發(fā)展趨勢WiFi技術(shù)的發(fā)展趨勢（4）工作生活密切相關(guān)隨著802.11x技術(shù)的逐步完善，企業(yè)將可以應(yīng)用無線局域網(wǎng)作為他們有限局域網(wǎng)的延伸。這一應(yīng)用將大大提高雇員在移動中的工作效率。無線局域網(wǎng)技術(shù)將應(yīng)用于公司的每一個角落。小企業(yè)和家庭用戶也將使用無線局域網(wǎng)代替有線網(wǎng)絡(luò)，從而獲得無線局域

7、網(wǎng)提供的在“無線”安裝和維護方面帶來的節(jié)約。 第三節(jié) WiFi信號不穩(wěn)定原因分析WiFi信號不穩(wěn)定原因分析（1）路由設(shè)備負(fù)荷過重 頻繁掉線可能是由于路由器散熱問題引起的。這時需要注意用外部散熱器進行輔助散熱，長時間不使用的路由器需要關(guān)閉電源，路由器使用時間過長需要定時重新啟動，以避免路由器溫度過高而損壞。 第三節(jié) WiFi信號不穩(wěn)定原因分析WiFi信號不穩(wěn)定原因分析（2）信號穿越障礙能力不足 WiFi信號屬于無線電波中的微波。優(yōu)點是頻率較高，適合大量數(shù)據(jù)傳輸，滿足語音視頻傳輸需求，缺點為波長小，繞過障礙物體的能力較弱。普通家用產(chǎn)品WiFi信號一般只能穿越23層普通磚墻。當(dāng)然，通過加大WiFi設(shè)

8、備功率的方法可以提高WiFi信號穿越障礙能力，但我國對普通家用WiFi設(shè)備的功率做了限制，原因是WiFi設(shè)備屬于低功率無線設(shè)備，容易受到高功率信號的干擾。 第三節(jié) WiFi信號不穩(wěn)定原因分析WiFi信號不穩(wěn)定原因分析（3）其他同頻設(shè)備干擾 2.4GHz頻段在我國是公共頻段，很多常見設(shè)備如微波爐、無繩電話、藍牙設(shè)備等均會對其產(chǎn)生頻率干擾，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時應(yīng)注意遠(yuǎn)離此類設(shè)備。 第三節(jié) WiFi信號不穩(wěn)定原因分析WiFi信號不穩(wěn)定原因分析（4）WLAN網(wǎng)絡(luò)信道干擾 IEEE 802.11b指定WLAN必須在2.4GHz至2.48 GHz的ISM頻率下運行。在這個頻率范圍內(nèi)可以劃分出13個信道，每個信道的

9、帶寬是22MHz，兩個相鄰信道的中心距僅為5MHz，相鄰信道之間重疊頻率較為嚴(yán)重，將同一地區(qū)的兩個WLAN網(wǎng)絡(luò)信道設(shè)置在相同或相鄰信道，會導(dǎo)致嚴(yán)重的信號干擾。 第四節(jié) WiFi信號安全防范WiFi信號安全防范（1）使用擴頻技術(shù) 擴展頻譜技術(shù)在50年前第一次被軍方公開介紹，它用來進行保密傳輸。從一開始它就設(shè)計成抗噪音、干擾、阻塞和未授權(quán)檢測。擴展頻儲發(fā)送器用一個非常弱的功率信號在一個很寬的頻率范圍內(nèi)發(fā)射出去，與窄帶射頻相反，它將所有的能量集中到一個單一的頻點。擴展瀕譜的實現(xiàn)方式有多種，最常用的兩種是直接序列和跳頻序列。 第四節(jié) WiFi信號安全防范WiFi信號安全防范（2）使用數(shù)據(jù)加密 WPA/

10、WPA2：WPA/WPA2是基于IEEE 802.11a、802.11b、802.11g的單模、雙?；螂p頻的產(chǎn)品所建立的測試程序。內(nèi)容包含通訊協(xié)定的驗證、無線網(wǎng)路安全性機制的驗證，以及網(wǎng)路傳輸表現(xiàn)與相容性測試。 WMM（Wi-Fi Multi Media）：當(dāng)影音多媒體透過無線網(wǎng)路的傳遞時，要如何驗證其頻寬保證的機制是否正常運作在不同的無線網(wǎng)路裝置及不同的安全性設(shè)定上是WMM測試的目的。 第四節(jié) WiFi信號安全防范WiFi信號安全防范 WMM Power Save：在影音多媒體透過無線網(wǎng)路的傳遞時，如何透過管理無線網(wǎng)路裝置的待命時間來延長電池壽命，并且不影響其功能性，可以透過WMM Powe

11、r Save的測試來驗證。 WPS（Wi-Fi Protected Setup）：這是一個2007年年初才發(fā)布的認(rèn)證，目的是讓消費者可以透過更簡單的方式來設(shè)定無線網(wǎng)路裝置，并且保證有一定的安全性。目前WPS允許透過Pin Input Config（PIN）、 Push Button Config（PBC）、USB Flash Drive Config（UFD）以及Near Field Communication Contactless Token Config（NFC）的方式來設(shè)定無線網(wǎng)路裝置。 ASD（Application Specific Device）：這是針對除了無線網(wǎng)路存取點（Ac

12、cess Point）及站臺（Station）之外其他有特殊應(yīng)用的無線網(wǎng)路裝置，例如DVD播放器、投影機、印表機等等。 CWG（Converged Wireless Group）：主要是針對 WiFi mobile converged devices 的 RF 部分測量的測試程序。 第四節(jié) WiFi信號安全防范WiFi信號安全防范 第五節(jié) WiFi模塊介紹WiFi模塊工作方式介紹 串口型模塊的工作方式主要有兩種：主動型串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和被動型串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。 主動型串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)指的是由設(shè)備主動發(fā)起連接，并與后臺服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交互的方式。典型的主動型設(shè)備如無線POS機，在每次刷卡交易完成后即開始連接后

13、臺服務(wù)器，并上傳交易數(shù)據(jù)。 被動型串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)指的是在系統(tǒng)中所有設(shè)備一直處于被動的等待連接狀態(tài)，僅由后臺服務(wù)器主動發(fā)起與設(shè)備的連接，并進行請求或下傳數(shù)據(jù)的方式。典型的被動型串口設(shè)備如某些無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，每個傳感器終端始終實時的在采集數(shù)據(jù)，但是采集到的數(shù)據(jù)并沒有馬上上傳，而是暫時保存在設(shè)備中,而后臺服務(wù)器則周期性的每隔一段時間主動連接設(shè)備，并請求上傳或下載數(shù)據(jù)。 第五節(jié) WiFi模塊介紹WiFi模塊工作方式介紹新力維（Seanywell）WM001S模塊 WM001S模塊是新力維推出的全新的第一代嵌入式Uart-Wifi模塊產(chǎn)品。該產(chǎn)品基于Uart接口的符合 wifi無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式模塊，內(nèi)

14、置無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.11協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換。WM001S全面支持串口透明數(shù)據(jù)傳輸模式，真正實現(xiàn)串口的即插即用，更加完備的TCP/IP協(xié)議棧，支持DHCP協(xié)議動態(tài)IP地址分配和DNS域名解析功能，內(nèi)置WEB服務(wù)器，實現(xiàn)使用IE瀏覽器通過無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程配置模塊參數(shù)，串口更高的傳輸性能，最高可達921.6Kbps的發(fā)送速率。 第五節(jié) WiFi模塊介紹WiFi模塊工作方式介紹上海迅瞻SSC-WiFi-05模塊 SSC-WiFi-05 是上海迅瞻電子科技有限公司在結(jié)合前兩代產(chǎn)品基礎(chǔ)上開發(fā)的一款高性能串口轉(zhuǎn)無線WiFi/有線以太網(wǎng)的嵌入式模塊，硬

15、件平臺采用Marvell的WiFi芯片組+MIPS架構(gòu)的ARM級CPU，最高主頻高達360MHz，產(chǎn)品通過FCC/CE 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，是目前國內(nèi)外最先進的設(shè)計方案。25*40*8mm的超小體型方便嵌入到用戶的設(shè)備之中去，讓設(shè)備瞬間具有無線WiFi/有線以太網(wǎng)的連接功能。 第五節(jié) WiFi模塊介紹WiFi模塊工作方式介紹深圳九漢M-600模塊M-600是九漢科技推出的全新的第三代嵌入式Uart-WiFi模塊產(chǎn)品。Uart-WiFi是基于Uart接口的符合WiFi無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式模塊，內(nèi)置無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.11協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換。 第五

16、節(jié) WiFi模塊介紹WiFi模塊工作方式介紹深圳海凌科HLK-WIFI-M03模塊HLK-WIFI-M03是海凌科電子推出的全新的第三代嵌入式Uart-Wifi模塊產(chǎn)品。Uart-Wifi是基于Uart接口的符合WiFi無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式模塊，內(nèi)置無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.11協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換。 第五節(jié) WiFi模塊介紹WiFi模塊工作方式介紹工程實施中WiFi模塊選型要點在WiFi設(shè)計中，有的工程師直接把WiFi部分設(shè)計到PCB主板上，這樣的設(shè)計需要勇氣和技術(shù)，因為模塊本身的價格不高，但主板對應(yīng)的產(chǎn)品卻價格不菲，當(dāng)有WiFi部分產(chǎn)生的

17、問題，調(diào)試更換比較麻煩，直接報廢可惜。所以很多設(shè)計都愿意采用模塊化的WiFi部分，這樣可以直接讓W(xué)iFi部分模塊化，處理起來方便，而且模塊可以直接拆卸，對于產(chǎn)品的設(shè)計風(fēng)險和具體的耗損也有很大幫助。WiFi模塊的種類繁多，且WiFi模塊僅僅是一個無線的數(shù)據(jù)收發(fā)而已，很多剛接觸WiFi模塊的設(shè)計人員或者用戶，只知道需要使用WiFi模塊，卻不知道需要那種型號的WiFi模塊。由于WiFi模塊是一種高頻性質(zhì)的產(chǎn)品，它不象普通的消費類電子產(chǎn)品，生產(chǎn)設(shè)計的時候會有一些莫名其妙的現(xiàn)象和問題，讓一些沒有高頻設(shè)計經(jīng)驗的工程師費勁心思，即使是有相關(guān)經(jīng)驗的從業(yè)人員，往往也是需要借助昂貴的設(shè)備來協(xié)助分析。因此，工程實施

18、中對WiFi模塊進行選型時，一定要搞清楚目標(biāo)模塊使用的主芯片類型、接口類型、供電電壓、模塊尺寸、天線處理方式等參數(shù)是否符合工程要求。通信接口方面：目前基本是采用USB接口形式，PCIE和SDIO的也有少部分，PCIE的市場份額應(yīng)該不大，多合一的價格昂貴，而且實用性不強，集成的很多功能都不會使用，其實也是一種浪費；供電方面：多數(shù)是用5V直接供電，有的也會利用主板設(shè)計中的電源共享，直接采用3.3V供電；天線的處理形式：可以有內(nèi)置的PCB板載天線或者陶瓷天線；也可以通過I-PEX接頭，連接天線延長線，然后讓天線外置；規(guī)格尺寸方面：這個可以根據(jù)具體的設(shè)計要求，最小的有nano型號（可以直接做nano無線網(wǎng)卡），有可以做到迷你型的12*12左右（通常是外置天線方式采用），通常是25*12左右的設(shè)計多點（基本是板載天線和陶瓷天線多，也有外置天線接頭）；跟主板連接的形式：可以直接SMT，也可以通過2.54的排針來做插件連接，這種組裝形式維修更加方便。工程實施中WiFi模塊選型要點 要說明無線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫问?，首先要了解兩個基本概念：無線AP（Access Point，無線接入點），是一個無線網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建者，是網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點。一般家庭或辦公室使用的無線路由器就一個AP；STA（Station，站點），每一個連接到無線網(wǎng)絡(luò)中的終端（如筆記本電腦、PDA及其它可以聯(lián)網(wǎng)的用戶設(shè)備）都可