WLAN產品基礎介紹-20141113

WLAN產品基礎(jīchǔ)介紹深圳愛貓網絡(wǎngluò)新媒體科技有限公司家用服務器產品部徐雷共四十九頁2內容(nèiróng)通信產品開發(fā)基本流程簡介WLAN標準簡介wifi關鍵指標常見(chánɡjiàn)組網模型無線路由器硬件架構實例共四十九頁通信產品開發(fā)基本(jīběn)流程簡介產品(chǎnpǐn)評審委員會(PRB)?跨部門團隊?結構化流程業(yè)界比較流行的產品開發(fā)流程共四十九頁4通信產品開發(fā)基本流程(liúchéng)簡介業(yè)務(yèwù)評審根據(jù)公司業(yè)務戰(zhàn)略、產品戰(zhàn)略、市場情況，獲利能力，資源的可獲得情況和風險等，在產品開發(fā)決策評審點做出“項目繼續(xù)/項目終止”的決策，包括概念決策、計劃決策和市場發(fā)布決策，以及生命周期終止決策。PDRPlanDecisionReview.決定產品是否繼續(xù)開發(fā)。ADRAvailabilityDecisionReview.決策產品是否可以推向市場.共四十九頁5通信產品開發(fā)基本流程(liúchéng)簡介TR1產品需求規(guī)格的評審。關注產品需求規(guī)格的完備性TR2產品總體設計的評審。重點關注產品設計需求映射到產品設計規(guī)格的完備性。TR3模塊概要設計（HLD）的評審。確保產品設計規(guī)格已經完全、正確地在各模塊概要設計中得到體現(xiàn)TR4各模塊實現(xiàn)評審。評估該模塊能否進入樣機測試。TR5樣機評審。對產品/樣機整體的設計穩(wěn)定性和技術成熟度的評估TR6轉產評審。評估生產級的技術成熟度和制造能力達到(dádào)轉量產要求技術評審(TechnicalReview)通過技術評審，幫助研發(fā)人員盡早發(fā)現(xiàn)產品開發(fā)中存在的問題和風險，及時采取相應的解決方案和行動計劃，保證研發(fā)質量，減少研發(fā)浪費。共四十九頁6通信產品開發(fā)基本(jīběn)流程簡介產品開發(fā)團隊架構圖共四十九頁結合(jiéhé)我司實際的ODM產品開發(fā)流程通信產品開發(fā)基本流程(liúchéng)簡介共四十九頁WLAN標準(biāozhǔn)簡介共四十九頁WLAN標準(biāozhǔn)簡介信道(xìndào)（Channel）無線信道類似于車道；無線信道不是獨占的，而是所有同信道的AP共用的；相同信道上工作的AP會降低吞吐量；共四十九頁WLAN標準(biāozhǔn)簡介2.4GHz信道(xìndào)分布每個信道的帶寬是22MHz，不同國家能夠使用的信道是不一樣的只有3個互不重疊的信道：1,6,11(或者2,7,12…)1-13信道頻率：2412+(n-1)*5MHz2.4G頻帶2.4G~2.4835總共83.5M信道帶寬共四十九頁WLAN標準(biāozhǔn)簡介不同國家(guójiā)的2.4GHz信道信道標識符頻率（單位：MHz）調整域美國EMEA日本世界其它地區(qū)12412XXXX22417XXXX32422XXXX42427XXXX52432XXXX62437XXXX72442XXXX82447XXXX92452XXXX102457XXXX112462XXXX122467-XXX132472-XXX142484--X-共四十九頁WLAN標準(biāozhǔn)簡介5GHz信道(xìndào)分布共四十九頁WLAN標準(biāozhǔn)簡介工作在5G頻段的有11a/n/ac,11a信道帶寬20MHz，11n信道帶寬20M/40MHz可選，11ac信道帶寬20M/40M/80M/160M可選5G頻段帶寬：5.15~5.35,5.725~5.825共300M信道帶寬中國(zhōnɡɡuó)開放的信道36,40,44,48,52,56,60,64以及149,153,157,161,165信道共四十九頁WLAN標準(biāozhǔn)簡介不同標準(biāozhǔn)對比共四十九頁WLAN標準(biāozhǔn)簡介共四十九頁WLAN標準(biāozhǔn)簡介共四十九頁WLAN關鍵(guānjiàn)指標1TransmitterPower發(fā)送功率2TransmitSpectrumMask

發(fā)送信號頻譜模版3FrequencyError

頻率誤差(wùchā)4EVM矢量誤差幅度

5SpectralFlatness

頻譜平坦度6ReceiverSensitivity接收靈敏度7ConductiveThroughputTest

吞吐量共四十九頁1.TransmitterPower發(fā)送(fāsònɡ)功率

發(fā)射功率無統(tǒng)一標準，需根據(jù)實際(shíjì)情況靈活應用?？墒?，對于室內設備，北美最大功率不超過30dBm，中國及歐洲國家最大功率不超過20dBm，日本最大功率不超過22dBm。在中國如果超過20dBm，需要中國無線電委員會備案。發(fā)送功率表征的是待測物發(fā)送無線信號強度的大小，在滿足頻譜模版、EVM性能的前提下，功率越大，其性能越好，在實際應用中表現(xiàn)為無線覆蓋范圍越大。測量發(fā)送功率使用IQview/nxn/Iqxel進行測量。WLAN關鍵指標共四十九頁發(fā)射功率有天線口發(fā)射功率（PA輸出功率減去線損，盡量減少線損）和空口發(fā)射功率（用等效(děnɡxiào)全向發(fā)射功率EIRP描述，天線口發(fā)射功率+天線增益）之分，用功率譜密度描述，取RMS值衡量。WLAN設備的發(fā)射功率，單位mW或dBm；dBm為分貝毫瓦，是以1mW相比的對數(shù)值。dBm=10log(Power/1mW)1mW=0dBm,10mW=10dBm100mW=20dBm每下降3dB，功率減少一半，負的dBm表示功率小于1mWWLAN關鍵(guānjiàn)指標共四十九頁2.TransmitSpectrumMask發(fā)送(fāsònɡ)信號頻譜模版使待測產品處于發(fā)射狀態(tài)，用矢量信號分析儀或IQview/nxn/IQxel觀察其波形，其頻譜模版在下圖所示藍色粗實線以下為合格，在發(fā)送功率滿足要求的前提(qiántí)下，頻譜模版越小且離藍色粗實線越遠，其性能越好。

11b/g/a發(fā)射功率頻譜模板應分別符合以下要求：b模g/a模WLAN關鍵指標共四十九頁20M帶寬11n、40M帶寬11n發(fā)射功率頻譜模板應分別符合以下要求：無線頻譜模版可以測量發(fā)送信號的質量(zhìliàng)和對相鄰信道的干擾抑制能力。20Mn模40Mn模WLAN關鍵(guānjiàn)指標共四十九頁3.FrequencyError頻率(pínlǜ)誤差頻率誤差表征射頻信號偏離該信號所處信道中心頻率的大小，通常以IQview/nxn/IQxel或矢量信號分析儀來測量，單位為ppm。FreqErr(kHz)與Sym.Clk(ppm)轉換舉例：FreqErr：10.34kHz；carrierfrequency：2.412GHz1)%changeoffrequency=10.34k/2.412G=0.000429%2)ppm=0.000429%*1000000=4.29ppm

測試頻率誤差要求：＜±25ppm（802.11b）＜±20ppm（802.11g/a/n/ac）頻偏越小越好，在實際的硬件電路設計中，晶振性能的一致性影響WIFI產品頻率誤差的一致性，在晶振的選型上，要將性能與成本做折中考慮(kǎolǜ)。確定晶體負載電容公式：CL=[C1C2/(C1+C2)]+Cstray其中：Cstray是存在于電路中的寄生電容，通常為2~5pF.

C1,C2為我們電路中所用的并聯(lián)諧振的負載電容。

WLAN關鍵指標共四十九頁4.EVM矢量(shǐliàng)誤差幅度EVM是errorvectormagnitude的縮寫，他表征的是一個給定時刻理想(lǐxiǎng)無誤差基準信號與實際發(fā)射信號的向量差，如下圖所示。b模EVMspec：35%20log(35/100)=-9.12dbIEEE中g模EVMspec:WLAN關鍵指標共四十九頁1.在AP處于發(fā)送狀態(tài)時，EVM與發(fā)送功率相關聯(lián)：發(fā)送功率越大，矢量誤差被放大的越多，體現(xiàn)在測試結果上，就是EVM越大即發(fā)送信號質量越差。2.在AP的無線指標(zhǐbiāo)中，EVM是發(fā)送狀態(tài)時一個非常重要的指標，它是表征信號發(fā)送質量的好壞的一個指標。3.在實際應用中，我們要在發(fā)送功率和EVM間取一個折中，發(fā)送信號功率不能太大的原因。EVM越大，說明信號受到的干擾越大，接收到的信號質量越差；反之，干擾小，接收到的信號質量就好。EVM有幅度偏差、頻率偏差、相位偏差之分。功率放大器的非線性失真影響幅度偏差，I/Q信號同步影響相位偏差，本振的噪聲和電源噪聲影響頻率偏差，影響EVM因素主要有功率放大器的非線性失真、噪聲、以及供電環(huán)境。WLAN關鍵(guānjiàn)指標共四十九頁5.SpectralFlatness頻譜平坦(píngtǎn)度我們要求平坦度測試曲線必須要在上圖所示的兩條紅線的范圍之內，頻譜平坦度的平坦與否影響無線信號(xìnhào)的連接性能。反映信號子載波的功率變化，它測量每個子載波的平均功率對所有子載波的平均功率的偏移。11b沒有平坦度，是因為其采用的調制方式時單載波調制，11g/n/ac采用的是OFDM調制方式。WLAN關鍵指標共四十九頁6.ReceiverSensitivity接收靈敏度接收靈敏度是表征待測物接收性能的一個參數(shù)，接收靈敏度越好，其接收到的有用信號就越多，其無線覆蓋范圍越大。接收靈敏度可以用IQview/nxn來測量，在測量接收靈敏度時，要使待測設備處于接收狀態(tài)，用IQview/nxn的信號發(fā)生器發(fā)送特定的包文件，在IQview/nxn操作軟件上更改信號輸出功率，直到PER（%）（誤包率）滿足規(guī)范規(guī)定(guīdìng)的要求（11bPER:8%,psdulength:1024bytes;11g,11aPER:10%,psdulength:1000bytes;

11nPER:10%,psdulength:4096bytes）。接收靈敏度為IQview/nxn上的信號輸出功率與IQview/nxn/IQxel和待測件之間的cable、衰減器、DCBlock等總的衰減值之差。接收靈敏度應滿足如下要求：WLAN關鍵(guānjiàn)指標共四十九頁舉例：如果WiFi測試的數(shù)值為－83dBm，總的衰減為2dBm，那么(nàme)測試得到的接收靈敏度為-83-2＝－85dBm。WLAN關鍵(guānjiàn)指標共四十九頁7.ConductiveThroughputTest

吞吐量吞吐量是指在沒有幀丟失的情況下，設備能夠接受并轉發(fā)的最大數(shù)據(jù)(shùjù)速率。

吞吐量沒有標準，但一般滿足以下規(guī)格：11n上、下行(xiàxíng)均要滿足≥70Mbps(2T2R,HT20)；≥140Mbps(2T2R,HT40)具體吞吐量與芯片平臺處理能力有關，制定標準時一般需要參照競品。除了屏蔽環(huán)境下吞吐量，為了改善用戶體驗，還需要測試室內覆蓋、室外覆蓋、干擾環(huán)境吞吐量以及穿墻等。WLAN關鍵指標共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型SSID：ServiceSetID區(qū)分不同WLAN服務單元的標識（“網絡名字”）無線是無形，需要(xūyào)標識來表示一個WLAN網絡服務單元SSID是一個統(tǒng)稱，不同的組網方式，SSID有不同的稱呼ESSID：ExtendSeviceSetIDBSSID：BasicServiceSetID（AP的MAC地址）不同的AP可以使用相同的SSID（組成了ESS）最大32個字符，可以是任何字符共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型無線站點接入3步走1.掃描：獲取周圍AP的信息(SSID,加密,速率)，主動(zhǔdòng)/被動掃描2.認證：Open或Shared認證3.關聯(lián)：成為AP關聯(lián)的站點ProbeRequestProbeResponseAUTHAUTHAssociationRequestAssociationResponseData

共四十九頁掃描(sǎomiáo)方式被動掃描(必須的)：STA掃描各個頻道(píndào)，從所有的可能AP得到Beacon幀,并且得到他們的強度。Beacon幀周期的從AP發(fā)出，它包含AP的同步信息主動掃描(可選的)：STA通過廣播探測請求幀試圖去查找一個AP，附近的所有AP響應探測請求兩者都支持，決定于能量消耗和性能的權衡當STA決定了去加入哪個BSS時，下一步進行認證過程常見組網模型共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型認證過程開放的系統(tǒng)認證(必須的)：STA發(fā)送認證申請給APAP響應認證申請共享系統(tǒng)認證(選擇的)：STA發(fā)送認證需求給APAP把詢問文本(wénběn)放到響應幀里STA用它的WEP關鍵字來加密詢問文本，并把它發(fā)送回APAP解密詢問文本并和最初的文本進行比較，然后發(fā)送認證應答幀給STA共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型無線安全(ānquán)：WEPWEP：WiredEquivalentPrivacy隨802.11標準提出RC4加密算法2種強度：40bits和104bitsInitializationvector(IV)=24bitsWEP2：128bitIV長度不夠，導致重用IV，容易破解如果不是share認證，即使WEP密碼錯誤，站點端顯示的還是連接上，只是不能正常數(shù)據(jù)通信。共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型無線安全(ānquán)：WPA/WPA2WiFi組織基于IEEE802.11i標準提出WPA：草案的IEEE802.11i標準WPA2：正式的IEEE802.11i標準WPA128bitsRC加密算法每個數(shù)據(jù)幀采用一個密碼TKIP動態(tài)密碼管理協(xié)議WPA2采用AES加密算法支持128bits,192bits,256bitsCCMP密碼管理協(xié)議支持緩存密鑰和預認證2種模式WPAEnterprise：采用802.1x認證（EAP-TLS,EAP-TTLS,PEAP等）WPAPersonal：采用PSK（預共享密鑰）WPA和WPA2可以共存，TKIP和CCMP也可以共用共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型WPS(Wi-FiProtectedSetup)類似稱呼：QSS/SES/AOSS/EZ-SETUP為了解決無線安全設置比較繁瑣、專業(yè)性強的問題(wèntí)過程站點通過WPS協(xié)商過程獲得AP當前的無線安全設置(SSID,安全模式，密碼)正常接入到BSS2種常見的啟動WPS協(xié)商的方式：PIN和PBCPIN：在AP上輸入站點的PIN碼PBC：2分鐘內分別按下AP和站點上的按鈕可以讓站點快速接入WPS協(xié)商過程正常關聯(lián)過程啟動WPS啟動WPS共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型APSTASTASTAWLAN網絡(wǎngluò)BSSESSWirelessconnectionBSSAPSTASTASTADS共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型DSDS：DistributionSystemWLAN網絡(wǎngluò)的主干網，連接多個AP是AP的上行網絡通過DS連接多個BSS形成ESS可以是有線網絡（Ethernet或者ADSL），也可以使用無線布網（WDS）DS共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型BSSBSS：BasicServiceSet任意個站點和一個AP組成(zǔchénɡ)一個BSS站點關聯(lián)到該BSS的AP后才能使用該BSS的服務站點之間的數(shù)據(jù)通信都需要經過AP轉發(fā)APSTASTASTA共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型ESS多個BSS組成ESS類似于移動蜂窩(fēngwō)通信的Cell為了避免干擾，相鄰BSS會使用不同的信道同一ESS下所有BSS使用相同的SSID和安全設置共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型WLAN組網方式(fāngshì)對等模式(Ad-Hoc)五種基本結構模式(Infrastructure)AP模式(AccessPoint)路由模式（Router）中繼模式(Repeater)網橋模式(Bridge)客戶端模式（Client）共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型對等模式(móshì)(Ad-Hoc)也稱為IBSS沒有中心設備各個設備自發(fā)組網設備之間是對等的直接點對點之間傳送數(shù)據(jù)，不需要轉發(fā)部署簡單方便共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型AP模式(móshì)

(AccessPoint)AP模式利用設備的無線覆蓋功能，可以為傳統(tǒng)的有線局域網提供無線擴展接入。首先將設備與前端有線局域網連接，設備發(fā)出無線信號實現(xiàn)無線覆蓋，可以滿足家庭及中小企業(yè)無線擴展接入。無線交換機，通過有線連接上級路由器，關閉dhcp。共四十九頁常見(chánɡjiàn)組網模型路由模式(móshì)（Router）Router模式下，設備就相當于一臺無線路由器，有線口作為