wifi技术原理/信道/速率/及应用解析

Verify · 发表于 2022-1-14 10:08:11

Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如pad、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。
所谓Wi-Fi，其实就是 IEEE 802.11b 的别称，是由一个名为“无线以太网相容联盟”（Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA）的组织所发布的业界术语，中文译为“无线相容认证”。它是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。随着技术的发展，以及IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g等标准的出现，现在IEEE 802.11 这个标准已被统称作Wi-Fi。从应用层面来说，要使用Wi-Fi，用户首先要有Wi-Fi 兼容的用户端装置。

802.11协议发展历程

802.11b	2.4G-2.5G，11Mbps 物理层补充	1997、1999年
802.11a	5.7G-5.8G，54Mbps 物理层补充	2000年
802.11g	2.4G-2.5G，54Mbps 物理层补充	2003年
802.11e	数据、语音、视频等优先级别，支持QoS（Quality of Service）质量服务等级	2005年
802.11i	动态共享密钥，强化安全, WPA2，无线网络安全方面的补充	2007年
802.11k	流量管理，规定了无线局域网络频谱测量规范。体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求	2005年
802.11f	AP间快速漫游，但不支持网段间漫游	2006年
802.11h	频谱管理无线覆盖半径的调整，室内（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz频段）。	2007年
802.11n	5.7G-5.8G，＋100Mbps，多信道传输	2007年
802.11r	包括网段间的快速漫游	2007年
802.11s	无线方式链接AP，网状网	2007年
802.11u	网际切换（WiFi、WiMAX、GSM/CDMA)	2007年

Wi-Fi Channel (信道)—2.4GHz

1）每个信道的带宽是22MHz，每个信道的中心频率间隔5MHz。
2）只有三个互不重叠的信道：1,6,11（或者2，7，12...）
3） 1-13信道频率：2412+（n-1)*5 MHz
4）不同的国家使用的信道是不一样的

Wi-Fi速率
1） 802.11b的速率有1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps
2） 802.11a/g的速率有6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、48Mbps、54Mbps

MCS Index	Modulation Coding	Spatial Streams	Data Rate	EVM(dB)	802.11n Data Rate(Mbps)
					20MHz		40MHz
					L-GI	S-GI	L-GI	S-GI
0	BPSK	1	1/2	-5	6.5	7.2	13.5	15
1	QPSK	1	1/2	-10	13	14.4	27	30
2	QPSK	1	3/4	-13	19.5	21.7	40.5	45
3	16QAM	1	1/2	-16	26	28.9	54	60
4	16QAM	1	3/4	-19	39	43.3	81	90
5	64QAM	1	2/3	-22	52	57.8	108	120
6	64QAM	1	3/4	-25	58.5	65	122	135
7	64QAM	1	5/6	-28	65	72.2	135	150
8	BPSK	2	1/2	-5	13	14.4	27	30
9	QPSK	2	1/2	-10	26	28.9	54	60
10	QPSK	2	3/4	-13	39	43.3	81	90
11	16QAM	2	1/2	-16	52	57.8	108	120
12	16QAM	2	3/4	-19	78	86.7	162	180
13	64QAM	2	2/3	-22	104	116	216	240
14	64QAM	2	3/4	-25	117	130	243	270
15	64QAM	2	5/6	-28	130	144	270	300

1） 802.11ac最大速率可以达到1Gbps（8 antenna AP，2 antenna STA，160MHz BW,MU-MIMO)

WIFI应用定位
Wi-Fi是一种局域网技术，主要用于解决“最后 100 m”的接入问题。从其与有线宽带网络的关系来看， Wi-Fi利用其技术优势能够作为网络延伸手段进一步扩大有线接入网络的覆盖面积及扩展移动通信网络的应用。
Wi-Fi是提升有线宽带用户价值、提供差异化服务的有效手段，也是移动通信数据业务的有力补充。移动通信可以利用 WIFI高速数据传输的特点弥补自己数据传输速率受限的不足。在 Wi-Fi网络覆盖范围内，允许用户在任何时间、任何地点访问公司的办公网或国际互联网，随时随地享受网上证券、视频点播(VOD)、远程教育、远程医疗、视频会议、网络游戏等一系列宽带信息增值服务，并实现移动办公。

Wi-Fi和蓝牙的异同点
相同点：
1）蓝牙和Wi-Fi的11b/g工作在相同的2.4GHz公共免费频段
2）都是近距离的无线通信技术
不同点：
1）蓝牙传输距离一般为10m左右，Wi-Fi一般为100m
2）蓝牙使用调频技术，Wi-Fi一般是直接序列扩频或者OFDM技术
3）蓝牙一般是低速传输，Wi-Fi一般都是高速传输

802.11ad特点
1） 802.11ad又被成为WiGig。
2）工作在60GHz频段，传输距离非常短（小于5m），不具有穿墙能力。
3）无线传输速率可高达7Gbps（一个空间流，64QAM，单信道）。
4）支持MIMO技术，最大10*10MIMO。
5）支持直接互联，不依赖无线路由，类似Wi-Fi Direct。
6）频段纯净，无干扰。
802.11ad的出现针对的是多路高清视频和无损音频超过1Gbps的码率的要求，它将被用于实现家庭内部无线高清音视频信号的传输，为家庭多媒体应用带来更完备的高清视频解决方案。

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