WLAN無線局域網(wǎng)簡介 - 高級

WLAN無線局域網(wǎng)簡介網(wǎng)維中心監(jiān)控組2016.06.01Wi-Fi

簡介Wi-Fi是一個無線局域網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，它主要負(fù)責(zé)對基于IEEE的802.11系列無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)的產(chǎn)品進(jìn)行認(rèn)證。人們常說的Wi-Fi，一般指代遵循802.11系列標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)（WLAN）。Wi-Fi的發(fā)展歷史Wi-Fi的發(fā)展歷史協(xié)議發(fā)布時間運行頻點(GHz)信道頻寬(MHz)最大MIMO數(shù)據(jù)流理論最大速率(Mbps)802.11a1999年9月520154802.11b1999年9月2.422111802.11g2003年6月2.420154802.11n2009年10月2.4/520/404600802.11ac2013年12月520/40/80/16086928市面常見的無線產(chǎn)品一般都是802.11n和802.11ac的。802.11n的產(chǎn)品價格較低、單頻。802.11ac的產(chǎn)品價格較高、雙頻。Wi-Fi的發(fā)展歷史各大運營商配置的均是2.4G單頻11n的產(chǎn)品。有線電視傳輸系統(tǒng)與Wi-Fi傳輸系統(tǒng)有線電視傳輸系統(tǒng)CCMTSmodem同軸電纜放大器Wi-Fi傳輸系統(tǒng)無線信號中繼無線路由無線終端設(shè)備封閉的傳輸系統(tǒng)開放的傳輸系統(tǒng)2.4G有13個頻點，每個頻點頻差為5MHz使用20MHz頻寬時，中心頻點為當(dāng)前信道頻點。使用40MHz頻寬時upper模式中心頻點為主信道頻點+2；

lower模式中心頻點為主信道頻點-2。

1+upper=5+lower。中國大陸地區(qū)Wi-Fi各頻寬模式下的最大信道數(shù)量

20MHz40MHz80MHz160Mhz2.4G31不支持不支持5G5210Wi-Fi的頻點規(guī)劃5G有5個頻點，每個頻點頻差為20MHzWi-Fi的調(diào)制方式802.11協(xié)議在調(diào)制時使用了OFDM（正交頻分復(fù)用），把20M的信道頻帶劃分成64個子載波，來避免窄帶插入干擾的影響。子載波可根據(jù)信號狀況選用不同的調(diào)制模式，如QPSK、16QAM、64QAM、256QAM等?？?/p>

間

流MCS

標(biāo)號調(diào)制

方式編碼速率星座圖相對誤差（EVM）HT20MHzVHT40MHz數(shù)據(jù)速率(Mbps)最小接收功率（dBm）數(shù)據(jù)速率(Mbps)最小接收功率（dBm）LongGIShortGILongGIShortGI1x10BPSK1/2-5dB(56.2%)6.57.2-8213.515-791QPSK1/2-10dB(31.6%)1314.2-792730-782QPSK3/4-13dB(22.4%)19.521.7-7740.545-74316-QAM1/2-16dB(15.8%)2628.9-745460-71416-QAM3/4-19dB(11.2%)3943.3-708190-67564-QAM2/3-22dB(7.94%)5257.8-68108120-63664-QAM3/4-25dB(5.62%)58.565-65121.5135-62764-QAM5/6-27dB(4.47%)6572.2-64135150-61Wi-Fi調(diào)制、編碼方式與速率Wi-Fi的理論傳輸速度受調(diào)制方式與編碼速率影響2.4G頻點信號接收強度信號偏差情況Wi-Fi信號強度與速度空間流MCS調(diào)制方式編碼速率星座圖相對誤差（EVM）HT20MHzHT40MHzHT80MHz數(shù)據(jù)速率(Mbps)最小接收功率(dBm)數(shù)據(jù)速率(Mbps)最小接收功率(dBm)數(shù)據(jù)速率(Mbps)最小接收功率(dBm)LongGIShortGILongGIShortGILongGIShortGI1x10BPSK

1/2-5dB(56.2%)6.57.2-8213.515-7929.332.5-781QPSK

1/2-10dB(31.6%)1314.4-792730-7858.565-732QPSK

3/4-13dB(22.4%)19.521.7-7740.545-7487.897.5-71316-QAM

1/2-16dB(15.8%)2628.9-745460-71117130-68416-QAM

3/4-19dB(11.2%)3943.3-708190-67175.5195-64564-QAM

2/3-22dB(7.94%)5257.8-68108120-63234260-60664-QAM

3/4-25dB(5.62%)58.565-65121.5135-62263.3292.5-59764-QAM

5/6-27dB(4.47%)6572.2-64135150-61292.5325-588256-QAM

3/4-30dB(3.16%)7886.7-59162180-58351390-539256-QAM

5/6-32dB(2.51%)N/AN/A-57180200-54390433.3-515G頻點GuardIntervalShortGI能增加傳輸速率，但也可能會導(dǎo)致誤碼多徑效應(yīng)無線信號在傳輸?shù)臅r候會經(jīng)過多個不同的路徑到達(dá)接收端。天花板三路信號到達(dá)接收端三路信號疊加后的效果多個傳輸路徑疊加引起信號增強或衰減使用多天線時的情況天花板最大比值合并MRC(MaximalRatioCombining)時刻1天線1A天線2A時刻1時刻2位置1A合并AB時刻2BB位置2Bcc使用多天線時的情況天花板MISO對信號質(zhì)量的影響時刻1時刻2天線1AB天線2AB時刻1時刻2位置2AB時刻1時刻2信號1AB時刻1時刻2信號2ABABAB使用多天線時的情況天花板波束成型（beamforming）時刻1時刻2天線1AB天線2AB時刻1時刻2位置2AB時刻1時刻2信號1AB時刻1時刻2信號2AB調(diào)節(jié)相位時刻1時刻2天線1AB天線2ABABAB時刻1時刻2疊加AB空時分組編碼STBC(SpaceTimeBlockCoding)使用多天線時的情況天花板時刻1時刻2天線1AB天線2BA時刻1時刻2位置1AB位置2BAABBAcc位置2AB時刻1時刻2天線1AB天線2CDMIMO空分復(fù)用SDM（SpatialDivisionMultiplexing）利用空間信道多樣性，使用多根天線同時傳輸數(shù)據(jù)，可使傳輸速率翻倍。時刻1時刻2天線AAB天線BCD時刻1時刻2天線1AD天線2CB最大傳輸數(shù)據(jù)流數(shù)量取決于通信設(shè)備的T×R:S。無線衰減狀況無線信號在傳輸?shù)臅r候會受到物體的遮擋造成衰減。障礙物厚度(mm)2.4G信號衰減(dB)5G信號衰減(dB)開放空間100033合成材料2023石棉834木門4034玻璃窗547有色厚玻璃8810磚墻1201020磚墻2401525混凝土2402530防彈玻璃1202535金屬803035無線衰減狀況常見物體的衰減狀況（PowerbyHuawei）障礙物衰減程度舉例開闊地極少自助餐廳、庭院木制品少內(nèi)墻、辦公室隔斷、門、地板石膏少內(nèi)墻（新的石膏比老的石膏對無線信號的影響大）合成材料少辦公室隔斷煤渣磚塊少內(nèi)墻、外墻石棉少天花板玻璃少沒有色彩的窗戶人體中等大群的人水中等潮濕的木頭、玻璃缸、有機(jī)體磚塊中等內(nèi)墻、外墻、地面大理石中等內(nèi)墻、外墻、地面陶瓷制品高陶瓷瓦片、天花板、地面紙高一卷或者一堆紙混凝土高地面、外墻、承重梁防彈玻璃高安全棚鍍銀非常高鏡子金屬非常高辦公桌、辦公隔斷、混凝土、電梯、文件柜、通風(fēng)設(shè)備無線衰減狀況更多物體的衰減情況（PowerbyH3C）EIRP提升路由側(cè)的發(fā)射功率EIRP(等效全向輻射功率)=路由發(fā)射功率+天線增益中國EIRP標(biāo)準(zhǔn)：小于等于20dBm可以改善客戶端的信號接收狀況，但無法改變路由側(cè)的信號接收狀況，無法增加實際最大傳輸距離。23dBm23dBmMCS調(diào)制方式編碼速率星座圖相對誤差（EVM）數(shù)據(jù)速率(Mbps)最小接收功率(dBm)LongGIShortGI0BPSK

1/2-5dB(56.2%)6.57.2-821QPSK

1/2-10dB(31.6%)1314.4-792QPSK

3/4-13dB(22.4%)19.521.7-77316-QAM

1/2-16dB(15.8%)2628.9-74416-QAM

3/4-19dB(11.2%)3943.3-70EIRP改變天線的增益可以同時提升信號發(fā)送的強度和接收的靈敏度，但會令覆蓋的范圍方向變小。2dBi5dBi18dBm15dBm信號變化情況實例2.4G頻段：信號容易繞過障礙，傳輸范圍廣。5G頻段：信號不容易繞過障礙，傳輸范圍窄。2.4G與5G信號偏差（干擾）情況除了環(huán)境干擾外，Wi-Fi設(shè)備通信時最大的干擾來自不同設(shè)備的相互干擾，這個干擾包括同信道干擾和鄰近信道干擾2.4G頻段：干擾較大，常見干擾源：微波爐、無繩電

話、

藍(lán)牙、無線鼠標(biāo)等。5G頻段：干擾較小。無線干擾同信道干擾CCI（Co-ChannelInterference）SSID：Black信道1SSID：White信道1無線干擾連接在同一臺路由器下的設(shè)備同時傳輸數(shù)據(jù)會造成干擾。檢測到信道內(nèi)有大于-62dBm的非Wi-Fi信號或無法識別的Wi-Fi數(shù)據(jù)包時，無線設(shè)備會暫停發(fā)送數(shù)據(jù)。檢測到信道內(nèi)存在大于-82dBm的Wi-Fi數(shù)據(jù)包時，無線設(shè)備會根據(jù)Wi-Fi信號中包含的傳輸時長數(shù)值設(shè)置自己的退避時間。兩個相同信道的路由器在覆蓋范圍重疊的地方會造成干擾?？臻e信道評估CCA（ClearChannelAssessment）無線干擾鄰近信道干擾ACI（Adjacent-ChannelInterference）SSID：Black信道6SSID：White信道9SSID：White信道11無線干擾在非常靠近無線信號發(fā)射源的地方，其鄰近信道也會受到干擾無線干擾40MHz模式對鄰近信道影響遠(yuǎn)大于20MHz模式頻寬中心頻點所在信道頻點間距20MHz65MHz40MHz35MHz衰減至28DB時離中心頻點距離衰減至28DB對應(yīng)的信道20MHz6+4=1040MHz3+8=11無線干擾設(shè)置路由器工作信道時，需要同時確認(rèn)路由器擺放位置附近和接收設(shè)備使用位置附近的空閑信道。小結(jié)標(biāo)稱的Wi-Fi速度只是理論最大值，實際速度受限于信號質(zhì)量。物體遮擋能造成信號衰減，反射后的信號也能造成信號衰減。除了信號強度之外，干擾也是影響Wi-Fi速率的一大因素。合規(guī)劃路由器位置、工作頻點、工作帶寬和信號強度能更好地提升使用體驗。Wi-Fimodem無線吞吐量實測Wi-Fimodem實測測試對象：HD888、創(chuàng)維E4100、仲琦30364、特藝TC7200DP、特藝TC7200DPv2說明：實驗室環(huán)境鄰近信道干擾較少，空間較開闊，多徑衰落情況較輕，部分位置有信號死角，可以測試極弱信號狀態(tài)下的傳輸情況。用戶環(huán)境信道比較擁擠，空間相對狹窄，小物件較多，多徑衰落現(xiàn)象比較嚴(yán)重。測試時所有設(shè)備均手動設(shè)置成最高增益模式，并手動設(shè)置為同一個空閑信道，其他選項均保持在出廠設(shè)置。Wi-Fimodem實測測試對象：HD888、創(chuàng)維E4100、仲琦30364、特藝TC7200DP、特藝TC7200DPv2測試環(huán)境：1個實驗室環(huán)境（監(jiān)控中心監(jiān)控室模擬）

1個用戶環(huán)境（民宅）測試設(shè)備：win7系統(tǒng)臺式機(jī)一臺、win10系統(tǒng)surfacepro3平板電腦一臺、刷androidcm13系統(tǒng)的LGG2手機(jī)一臺。測試方式：把手機(jī)至于不同信號強度環(huán)境下，使用IxChariot軟件的默認(rèn)配置，測試由電腦端到平板電腦端，或電腦端到手機(jī)端1個pair的下行流量。Wi-Fimodem實測測試設(shè)備連接示意圖實驗室環(huán)境用戶環(huán)境百兆lantolan連接千兆有線連接千兆有線連接被測設(shè)備被測設(shè)備實驗室環(huán)境測試分別把測試終端放置在近距離開放環(huán)境、薄鐵皮屏蔽箱內(nèi)、隔1堵墻的開放環(huán)境、隔2堵的開放環(huán)境進(jìn)行測試。2434434113212123

HD888USE4100橫放EUE4100豎放EU30364US7200DPEU7200DPV2US

速度(Mbps)信號(dBm)速度(Mbps)信號(dBm)速度(Mbps)信號(dBm)速度(Mbps)信號(dBm)速度(Mbps)信號(dBm)速度(Mbps)信號(dBm)第一組測試點144.297-33~-3730.079-32~-3725.671-35~-3838.233-29~-4544.81-25~-2944.801-35~-40測試點242.96-34~-3632.97-32~-3923.207-34~-3942.083-30~-3545.447-33~-3743.048-37~-44測試點345.249-32~-4629.675-37~-4426.71-39~-5035.019-30~-3843.96-37~-4444.193-44~-50測試點442.219-34~-3829.47-39~-4419.581-44~-5731.278-29~-3745.231-35~-4143.882-43~-49第二組測試點143.816-33~-3729.339-45~-5028.036-47~-5237.369-40~-4545.287-40~-5044.895-47~-56測試點235.008-44~-4833.561-45~-5127.04-40~-5026.904-45~-5042.028-44~-5443.033-50~-57測試點343.294-40~-4530.105-44~-4628.485-45~-4926.439-45~-4942.274-48~-5442.681-49~-54測試點445.103-51~-5633.762-49~-5321.77-50~-5733.11-45~-4843.551-49~-5643.941-49~-53第三組測試點139.786-57~-6410.185&fail-71~-764.076-62~-6823.159-63~-6634.681-66~-7040.934-65~-74測試點227.329-62~-68failfail3.431-66~-7411.846-65~-7232.036-62~-6731.644-65~-70測試點337.57-56~-6525.288-65~-7017.266-60~-6519.916-62~-6930.429-63~-6940.408-64~-71測試點429.918-65~-693.624-68~-733.538-70~-7517.975-64~-7022.884-65~-693.18-69~-74第四組測試點10.935-74~-772.92-74~-783.071-76~-840.201-76~-79failfail3.091-80~-86測試點22.476-69~-712.833-74~-773.287-80~-842.675-73~-783.228&fail-81~-840.992-84~-88測試點3failfailfailfail1.33-82~-85failfailfailfail1.041-86~-89測試點4failfailfailfail1.017-84~-87failfailfailfail2.793-87~-89實驗室環(huán)境測試分別把測試終端放置在測試設(shè)備前方1.6米、隔1堵墻且信道干擾較嚴(yán)重的環(huán)境進(jìn)行測試。用戶環(huán)境測試12341234

HD888USE4100EU30364USTC7200DPEUTC7200DPv2US

速度(Mbps)信號(dBm)速度(Mbps)信號(dBm)速度(Mbps)信號(dBm)速度(Mbps)信號(dBm)速度(Mbps)信號(dBm)雙天線group1test172.455-27~-2883.692-30~-3544.596-32~-3772.01-35~-4373.582-37~-39test278.671-27~-2978.614-35~-4147.943-39~-4677.97-37~-4373.291-39~-43test355.749-32~-3780.519-37~-4458.789-36~-4182.559-39~-4166.088-40~-43test465.281-27~-3072.712-43~-4644.956-42~-4570.711-35~-3771.157-43~-52單天線

group1test137.747-38~-4832.066-48~-5735.391-44~-4748.16-44~-5051.436-43~-51test247.25-39~-4232.925-45~-5441.158-42~-4646.385-40~-4850.863-43~-46test341.946-39~-4329.104-46~-5242.317-38~-4248.912-43~-6250.565-41~-52test444.725-39~-4528.816-53~-5643.098-44~-4648.825-45~-5351.92-49~-52雙天線group2test126.688-45~-5033.052-43~-5814.773-54~-5940.207-52~-6341.544-48~-55test236.601-46~-5017.599-53~-5715.072-58~-6532.473-50~-5440.977-48~-53test347.269-55~-5635.194-52~-5813.166-59~-6430.25-53~-6342.012-53~-56test454.336-43~-4940.341-51~-588.681-57~-6529.614-47~-4963.161-50~-53單天線group2test136.081-55~-6221.15-55~-6116.834-62~-7023.8-62~-725.567-65~-77test233.001-50~-6216.47-58~-6229.675-60~-7225.505-59~-6633.166-61~-68test317.654-60~-6714.942-62~-698.509-68~-7629.888-59~-6421.071-62~-69test432.228-55~-625.011-62~-7117.907-65~-7223.513-57~-7028.041-61~-72用戶環(huán)境測試單位：Mbps設(shè)備30364第一次30364第二次TC7200DPTC7200DP

v2默認(rèn)設(shè)置平均值14.98647.93543.27447.883最小值12.92037.84336.68041.515最大值27.11951.84748.63251.315強制shortGI打開STBC平均值N/AN/A43.2744.040最小值N/AN/A36.6803.984最大值N/AN/A48.6324.087強制shortGI關(guān)閉STBC平均值14.98647.93529.08850.163最小值12.92037.84326.76528.582最大值27.11951.84733.74154.757強制longGI打開STBC平均值N/AN/A41.8504.029最小值N/AN/A30.7463.998最大值N/AN/A46.2964.062強制longGI關(guān)閉STBC平均值15.45345.41143.79348.047最小值12.05527.01837.29643.764最大值29.18648.36847.61950.569多徑效應(yīng)驗證測試1使用LGG2作為客戶端，測試位置均為被測設(shè)備正前方1.6米處。進(jìn)行多次測試時，每次測試后均小幅度平移客戶端（約5~10cm），再進(jìn)行下一次測試。多徑效應(yīng)驗證測試Wi-Fimodem實測TC7200DP各環(huán)境下均能有較高的吞吐量，天線增益并不算強，但能很好地利用空間多樣性增強信噪比，并能很好地抑制多徑衰落。V2版對天線做了一定修改，具有更強的覆蓋能力。30364由于天線設(shè)計問題，在弱信號情況下不太穩(wěn)定。特別在使用SDM時因無法利用空間多樣性增強信噪比和電平，導(dǎo)致吞吐量明顯不如其他產(chǎn)品。HD888信號增益較高，在斜45度區(qū)域有比其他產(chǎn)品更強的覆蓋能力，但正前方部分區(qū)域有較嚴(yán)重的多徑干擾。一般情況下吞吐能力不亞于TC7200系列。E4100在使用SDM傳輸時吞吐能力力壓TC7200系列，但在與單天線產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時最大速率則無法突破35mbps。同時實測顯示橫放和豎放并不會對其傳輸速度造成影響，但會影響信號接收能力。Wlan增強使用建議無線信道優(yōu)化密集區(qū)域無線信道優(yōu)化使用1、5、9、13信道代替1、6、11信道。

信道帶寬20MHz，中心頻點距離20MHz。

信道邊緣信噪比降低10dB。無線WDS無線中繼器（WDS

repeater）

無線中繼器一般用于擴(kuò)展原Wi-Fi信號的覆蓋區(qū)域。SSID：Black信道1/24SSID：Black信道1/24無線WDS無線客戶端+AP（Client+AP）主路由不支持無線漫游建議使用下面的模式。SSID：Black信道1/24SSID：White信道1/24無線WDS無線運營商（WISP、HotSpot）如果需要多個DHCP時選擇此模式。SSID：Black信道1/24SSID：White信道1/24無線WDS使用注意事項：使用WDS時，無線理論最大吞吐量會減半，但一般使用感覺不到差別。使用同一個SSID時務(wù)必開啟無線漫游選項。各廠商的WDS方案有差異，難以保證兼容性，如可以使用Client+AP、

WISP等模式時請盡量選用。如需保證傳輸速率，2.4G下主路由在WDS擺放位置的功率強度需大于-60dBm，5G下需大于-50dBm。盡量避免WDS和主路由的覆蓋區(qū)域在常用位置重疊。第三方路由器選擇需求分析：使用環(huán)境附近是否干擾嚴(yán)重手上是否持有支持MIMO的設(shè)備，如筆記本電腦、2015年后生產(chǎn)的旗艦手機(jī)等是：多天線的無線產(chǎn)品是否需要100mbps以上的無線速度是否需要較大（較遠(yuǎn)）的覆蓋范圍是：802.11ac是：多天線+千兆lan口的無線產(chǎn)品是：可換天線的無線產(chǎn)品部分無線設(shè)置選項簡析部分無線設(shè)置選項簡析選項中文選項英文作用802.11b/g兼容802.11b/glagacy