WLAN无线局域网简介 - 高级

WLAN无线局域网简介网维中心监控组2016.06.01Wi-Fi

简介Wi-Fi是一个无线局域网的产业联盟，它主要负责对基于IEEE的802.11系列无线局域网标准的开发的产品进行认证。人们常说的Wi-Fi，一般指代遵循802.11系列标准无线局域网（WLAN）。Wi-Fi的发展历史Wi-Fi的发展历史协议发布时间运行频点(GHz)信道频宽(MHz)最大MIMO数据流理论最大速率(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市面常见的无线产品一般都是802.11n和802.11ac的。802.11n的产品价格较低、单频。802.11ac的产品价格较高、双频。Wi-Fi的发展历史各大运营商配置的均是2.4G单频11n的产品。有线电视传输系统与Wi-Fi传输系统有线电视传输系统CCMTSmodem同轴电缆放大器Wi-Fi传输系统无线信号中继无线路由无线终端设备封闭的传输系统开放的传输系统2.4G有13个频点，每个频点频差为5MHz使用20MHz频宽时，中心频点为当前信道频点。使用40MHz频宽时upper模式中心频点为主信道频点+2；

lower模式中心频点为主信道频点-2。

1+upper=5+lower。中国大陆地区Wi-Fi各频宽模式下的最大信道数量

20MHz40MHz80MHz160Mhz2.4G31不支持不支持5G5210Wi-Fi的频点规划5G有5个频点，每个频点频差为20MHzWi-Fi的调制方式802.11协议在调制时使用了OFDM（正交頻分复用），把20M的信道频带划分成64个子载波，来避免窄带插入干扰的影响。子载波可根据信号状况选用不同的调制模式，如QPSK、16QAM、64QAM、256QAM等。空

间

流MCS

标号调制

方式编码速率星座图相对误差（EVM）HT20MHzVHT40MHz数据速率(Mbps)最小接收功率（dBm）数据速率(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调制、编码方式与速率Wi-Fi的理论传输速度受调制方式与编码速率影响2.4G频点信号接收强度信号偏差情况Wi-Fi信号强度与速度空间流MCS调制方式编码速率星座图相对误差（EVM）HT20MHzHT40MHzHT80MHz数据速率(Mbps)最小接收功率(dBm)数据速率(Mbps)最小接收功率(dBm)数据速率(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频点GuardIntervalShortGI能增加传输速率，但也可能会导致误码多径效应无线信号在传输的时候会经过多个不同的路径到达接收端。天花板三路信号到达接收端三路信号叠加后的效果多个传输路径叠加引起信号增强或衰减使用多天线时的情况天花板最大比值合并MRC(MaximalRatioCombining)时刻1天线1A天线2A时刻1时刻2位置1A合并AB时刻2BB位置2Bcc使用多天线时的情况天花板MISO对信号质量的影响时刻1时刻2天线1AB天线2AB时刻1时刻2位置2AB时刻1时刻2信号1AB时刻1时刻2信号2ABABAB使用多天线时的情况天花板波束成型（beamforming）时刻1时刻2天线1AB天线2AB时刻1时刻2位置2AB时刻1时刻2信号1AB时刻1时刻2信号2AB调节相位时刻1时刻2天线1AB天线2ABABAB时刻1时刻2叠加AB空时分组编码STBC(SpaceTimeBlockCoding)使用多天线时的情况天花板时刻1时刻2天线1AB天线2BA时刻1时刻2位置1AB位置2BAABBAcc位置2AB时刻1时刻2天线1AB天线2CDMIMO空分复用SDM（SpatialDivisionMultiplexing）利用空间信道多样性，使用多根天线同时传输数据，可使传输速率翻倍。时刻1时刻2天线AAB天线BCD时刻1时刻2天线1AD天线2CB最大传输数据流数量取决于通信设备的T×R:S。无线衰减状况无线信号在传输的时候会受到物体的遮挡造成衰减。障碍物厚度(mm)2.4G信号衰减(dB)5G信号衰减(dB)开放空间100033合成材料2023石棉834木门4034玻璃窗547有色厚玻璃8810砖墙1201020砖墙2401525混凝土2402530防弹玻璃1202535金属803035无线衰减状况常见物体的衰减状况（PowerbyHuawei）障碍物衰减程度举例开阔地极少自助餐厅、庭院木制品少内墙、办公室隔断、门、地板石膏少内墙（新的石膏比老的石膏对无线信号的影响大）合成材料少办公室隔断煤渣砖块少内墙、外墙石棉少天花板玻璃少没有色彩的窗户人体中等大群的人水中等潮湿的木头、玻璃缸、有机体砖块中等内墙、外墙、地面大理石中等内墙、外墙、地面陶瓷制品高陶瓷瓦片、天花板、地面纸高一卷或者一堆纸混凝土高地面、外墙、承重梁防弹玻璃高安全棚镀银非常高镜子金属非常高办公桌、办公隔断、混凝土、电梯、文件柜、通风设备无线衰减状况更多物体的衰减情况（PowerbyH3C）EIRP提升路由侧的发射功率EIRP(等效全向辐射功率)=路由发射功率+天线增益中国EIRP标准：小于等于20dBm可以改善客户端的信号接收状况，但无法改变路由侧的信号接收状况，无法增加实际最大传输距离。23dBm23dBmMCS调制方式编码速率星座图相对误差（EVM）数据速率(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改变天线的增益可以同时提升信号发送的强度和接收的灵敏度，但会令覆盖的范围方向变小。2dBi5dBi18dBm15dBm信号变化情况实例2.4G频段：信号容易绕过障碍，传输范围广。5G频段：信号不容易绕过障碍，传输范围窄。2.4G与5G信号偏差（干扰）情况除了环境干扰外，Wi-Fi设备通信时最大的干扰来自不同设备的相互干扰，这个干扰包括同信道干扰和邻近信道干扰2.4G频段：干扰较大，常见干扰源：微波炉、无绳电

话、

蓝牙、无线鼠标等。5G频段：干扰较小。无线干扰同信道干扰CCI（Co-ChannelInterference）SSID：Black信道1SSID：White信道1无线干扰连接在同一台路由器下的设备同时传输数据会造成干扰。检测到信道内有大于-62dBm的非Wi-Fi信号或无法识别的Wi-Fi数据包时，无线设备会暂停发送数据。检测到信道内存在大于-82dBm的Wi-Fi数据包时，无线设备会根据Wi-Fi信号中包含的传输时长数值设置自己的退避时间。两个相同信道的路由器在覆盖范围重叠的地方会造成干扰。空闲信道评估CCA（ClearChannelAssessment）无线干扰邻近信道干扰ACI（Adjacent-ChannelInterference）SSID：Black信道6SSID：White信道9SSID：White信道11无线干扰在非常靠近无线信号发射源的地方，其邻近信道也会受到干扰无线干扰40MHz模式对邻近信道影响远大于20MHz模式频宽中心频点所在信道频点间距20MHz65MHz40MHz35MHz衰减至28DB时离中心频点距离衰减至28DB对应的信道20MHz6+4=1040MHz3+8=11无线干扰设置路由器工作信道时，需要同时确认路由器摆放位置附近和接收设备使用位置附近的空闲信道。小结标称的Wi-Fi速度只是理论最大值，实际速度受限于信号质量。物体遮挡能造成信号衰减，反射后的信号也能造成信号衰减。除了信号强度之外，干扰也是影响Wi-Fi速率的一大因素。合规划路由器位置、工作频点、工作带宽和信号强度能更好地提升使用体验。Wi-Fimodem无线吞吐量实测Wi-Fimodem实测测试对象：HD888、创维E4100、仲琦30364、特艺TC7200DP、特艺TC7200DPv2说明：实验室环境邻近信道干扰较少，空间较开阔，多径衰落情况较轻，部分位置有信号死角，可以测试极弱信号状态下的传输情况。用户环境信道比较拥挤，空间相对狭窄，小物件较多，多径衰落现象比较严重。测试时所有设备均手动设置成最高增益模式，并手动设置为同一个空闲信道，其他选项均保持在出厂设置。Wi-Fimodem实测测试对象：HD888、创维E4100、仲琦30364、特艺TC7200DP、特艺TC7200DPv2测试环境：1个实验室环境（监控中心监控室模拟）

1个用户环境（民宅）测试设备：win7系统台式机一台、win10系统surfacepro3平板电脑一台、刷androidcm13系统的LGG2手机一台。测试方式：把手机至于不同信号强度环境下，使用IxChariot软件的默认配置，测试由电脑端到平板电脑端，或电脑端到手机端1个pair的下行流量。Wi-Fimodem实测测试设备连接示意图实验室环境用户环境百兆lantolan连接千兆有线连接千兆有线连接被测设备被测设备实验室环境测试分别把测试终端放置在近距离开放环境、薄铁皮屏蔽箱内、隔1堵墙的开放环境、隔2堵的开放环境进行测试。2434434113212123

HD888USE4100横放EUE4100竖放EU30364US7200DPEU7200DPV2US

速度(Mbps)信号(dBm)速度(Mbps)信号(dBm)速度(Mbps)信号(dBm)速度(Mbps)信号(dBm)速度(Mbps)信号(dBm)速度(Mbps)信号(dBm)第一组测试点144.297-33~-3730.079-32~-3725.671-35~-3838.233-29~-4544.81-25~-2944.801-35~-40测试点242.96-34~-3632.97-32~-3923.207-34~-3942.083-30~-3545.447-33~-3743.048-37~-44测试点345.249-32~-4629.675-37~-4426.71-39~-5035.019-30~-3843.96-37~-4444.193-44~-50测试点442.219-34~-3829.47-39~-4419.581-44~-5731.278-29~-3745.231-35~-4143.882-43~-49第二组测试点143.816-33~-3729.339-45~-5028.036-47~-5237.369-40~-4545.287-40~-5044.895-47~-56测试点235.008-44~-4833.561-45~-5127.04-40~-5026.904-45~-5042.028-44~-5443.033-50~-57测试点343.294-40~-4530.105-44~-4628.485-45~-4926.439-45~-4942.274-48~-5442.681-49~-54测试点445.103-51~-5633.762-49~-5321.77-50~-5733.11-45~-4843.551-49~-5643.941-49~-53第三组测试点139.786-57~-6410.185&fail-71~-764.076-62~-6823.159-63~-6634.681-66~-7040.934-65~-74测试点227.329-62~-68failfail3.431-66~-7411.846-65~-7232.036-62~-6731.644-65~-70测试点337.57-56~-6525.288-65~-7017.266-60~-6519.916-62~-6930.429-63~-6940.408-64~-71测试点429.918-65~-693.624-68~-733.538-70~-7517.975-64~-7022.884-65~-693.18-69~-74第四组测试点10.935-74~-772.92-74~-783.071-76~-840.201-76~-79failfail3.091-80~-86测试点22.476-69~-712.833-74~-773.287-80~-842.675-73~-783.228&fail-81~-840.992-84~-88测试点3failfailfailfail1.33-82~-85failfailfailfail1.041-86~-89测试点4failfailfailfail1.017-84~-87failfailfailfail2.793-87~-89实验室环境测试分别把测试终端放置在测试设备前方1.6米、隔1堵墙且信道干扰较严重的环境进行测试。用户环境测试12341234

HD888USE4100EU30364USTC7200DPEUTC7200DPv2US

速度(Mbps)信号(dBm)速度(Mbps)信号(dBm)速度(Mbps)信号(dBm)速度(Mbps)信号(dBm)速度(Mbps)信号(dBm)双天线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单天线

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双天线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单天线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用户环境测试单位：Mbps设备30364第一次30364第二次TC7200DPTC7200DP

v2默认设置平均值14.98647.93543.27447.883最小值12.92037.84336.68041.515最大值27.11951.84748.63251.315强制shortGI打开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强制shortGI关闭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强制longGI打开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强制longGI关闭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多径效应验证测试1使用LGG2作为客户端，测试位置均为被测设备正前方1.6米处。进行多次测试时，每次测试后均小幅度平移客户端（约5~10cm），再进行下一次测试。多径效应验证测试Wi-Fimodem实测TC7200DP各环境下均能有较高的吞吐量，天线增益并不算强，但能很好地利用空间多样性增强信噪比，并能很好地抑制多径衰落。V2版对天线做了一定修改，具有更强的覆盖能力。30364由于天线设计问题，在弱信号情况下不太稳定。特别在使用SDM时因无法利用空间多样性增强信噪比和电平，导致吞吐量明显不如其他产品。HD888信号增益较高，在斜45度区域有比其他产品更强的覆盖能力，但正前方部分区域有较严重的多径干扰。一般情况下吞吐能力不亚于TC7200系列。E4100在使用SDM传输时吞吐能力力压TC7200系列，但在与单天线产品进行数据交换时最大速率则无法突破35mbps。同时实测显示横放和竖放并不会对其传输速度造成影响，但会影响信号接收能力。Wlan增强使用建议无线信道优化密集区域无线信道优化使用1、5、9、13信道代替1、6、11信道。

信道带宽20MHz，中心频点距离20MHz。

信道边缘信噪比降低10dB。无线WDS无线中继器（WDS

repeater）

无线中继器一般用于扩展原Wi-Fi信号的覆盖区域。SSID：Black信道1/24SSID：Black信道1/24无线WDS无线客户端+AP（Client+AP）主路由不支持无线漫游建议使用下面的模式。SSID：Black信道1/24SSID：White信道1/24无线WDS无线运营商（WISP、HotSpot）如果需要多个DHCP时选择此模式。SSID：Black信道1/24SSID：White信道1/24无线WDS使用注意事项：使用WDS时，无线理论最大吞吐量会减半，但一般使用感觉不到差别。使用同一个SSID时务必开启无线漫游选项。各厂商的WDS方案有差异，难以保证兼容性，如可以使用Client+AP、

WISP等模式时请尽量选用。如需保证传输速率，2.4G下主路由在WDS摆放位置的功率强度需大于-60dBm，5G下需大于-50dBm。尽量避免WDS和主路由的覆盖区域在常用位置重叠。第三方路由器选择需求分析：使用环境附近是否干扰严重手上是否持有支持MIMO的设备，如笔记本电脑、2015年后生产的旗舰手机等是：多天线的无线产品是否需要100mbps以上的无线速度是否需要较大（较远）的覆盖范围是：802.11ac是：多天线+千兆lan口的无线产品是：可换天线的无线产品部分无线设置选项简析部分无线设置选项简析选项中文选项英文作用802.11b/g兼容802.11b/glagacy