第二堂课80211技术概览20160816

1802.11技术概览林飞成都东软学院linfei@2主要内容802.11溯源SSID与认证频率与信道功率与覆盖竞争与干扰带宽与速率Wi-Fi=WirelessFidelity=WLAN=WirelessLAN≈IEEE802.11如何正确的称呼海蒂▪拉玛是WiFi之母？Wi-Fi到底是谁发明的？1940年初，她和作曲家乔治共同设计出了一个飞机导航系统。从自动钢琴中得到灵感，设计出了“频率跳变”装置，并于1941年6月10日申请了专利，1942年8月11日获得通过，专利号为2292387，专利名为“保密通信系统”。这项“跳频技术”，也就是CDMA的前身。1985年，美国高通公司在跳频技术基础上，悄悄地研发出CDMA无线数字通信系统。海蒂·拉玛一生并没有因为当年的专利而得利。JohnO'Sullivan,29May,2013约翰▪苏利文才是WiFi之父！/us-5487069.html无线局域网于1996年在美国成功申请专利，发明人是悉尼大学工程系毕业生DrJohnO‘Sullivan领导的一群由悉尼大学工程系毕业生组成的研究机构CSIRO。IEEE曾请求澳洲政府放弃WLAN专利，让世界免费使用WiFi技术，但遭到拒绝。该专利于2013年过期（1992年公开），累计获利超过4个亿美金。SSID与认证SSID（ServiceSetIdentifier服务集标识）可以将一个无线局域网分为几个需要不同身份验证的子网络，每一个子网络都需要独立的身份验证，只有通过身份验证的用户才可以进入相应的子网络，防止未被授权的用户进入本网络。Wi-Fi对应的认证加密体系有WEP，WPA，WPA2等，其中WPA2目前安全加密等级最高。Wi-Fi被禁事件2003年底，国家质检总局和国家标准化管理委员会发布公告，称自2004年6月1日起将开始强制实施WAPI标准。WAPI作为中国标准也就意味着在中国大*陆上市的所有设备都不应具有Wifi功能，包括笔记本、手机、无线路由器等等。此举随即遭到了英特尔等美国公司乃至美国政府的抵制，并威胁将停止在中国开展无线业务，声称与WAPI标准相比，西方公司更愿意采用它们自己的标准。2004年4月22日，中美两国经过谈判，当时的中国国务院副总理吴仪表示，中国同意美方提出的要求，将不强制实施WAPI标准。至2009年6月，ISO确认接纳WAPI以独立文本形式推进为国际标准。虽然在笔记本、无线路由器上国家并没有强制执行WAPI标准，但是在手机上具有Wifi标准功能的手机是一律不让上市的，这里面不排除当时对于运营商的保护问题，因为手机作为终端，从理论上讲是可以通过wifi的功能打IP电话（voip），而语音业务又是运营商垄断的业务。所以就出现了现状。wifi在笔记本上是可以用的，但在行货手机上缺没有。1912年4月14日，4.6万吨级排水量的豪华游船“泰坦尼克”号(TITANIC)满载2200名旅客在从英国开往美国纽约的处女航中，撞上了漂浮在大西洋北部纽芬兰岛东南方的冰块，仅仅2h左右，该船就沉没了，1500人葬身海底。泰坦尼克号发出了SOS求救无线电信号，但距离最近的加利福利亚号由于使用不能互通的无线电设备而导致未收到信号，错失救援良机。一段往事—谁来统一管理无线电？Wi-Fi频率和信道之非授权频谱ISM（industrial,scientificandmedical）最初由ITU（InternationalTelecommunicationsConference国际电信联盟）在1947年大西洋城会议中根据美国代表的建议确立的（特别是分配2.4GHz作为微波加热用途）1985年，美国FCC批准不经授权就可以使用如下ISM频段：902-928MHzinRegion2(centrefrequency915MHz),2400-2500MHz(centrefrequency2450MHz),5725-5875MHz(centrefrequency5800MHz)ISMSpectrum≈UnLicensedSpectrum1939年，美国人斯宾塞在测试雷达磁控管时，发现口袋中的巧克力棒融化了。Raytheon公司受斯宾塞实验的启发，与其共同研发能用微波热量烹饪的炉子。1947年，

Raytheon公司推出了第一台家用微波炉。（雷神公司也是萨德导弹X波段雷达供应商）1997年，美国FCC批准不经授权就可以使用如下UNII频段：5150-5350MHz(U-NII-1,U-NII-2A),5470-5725MHz(U-NII-2C),5725-5850MHz(U-NII-3)UNII=UnlicensedNationalInformationInfrastructure

Wi-Fi频率和信道之2.4G根据IEEE802.11标准要求，WLAN工作在2.4GHz频段内时，带宽20MHz的信道有14个，其中典型的未交叠信道为1，6，11三个。Wi-Fi频率和信道之5G根据IEEE802.11标准要求，WLAN工作在5GHz频段内时，各个国家的频谱开放要求不同，其中美国FCC开放的带宽20MHz的信道有25个，并且后续开放的频谱会越来越多。Wi-Fi频率和信道之其他频率IEEE802.11ah（2016）Wi-FiHalow900MHz主要用于物联网IEEE802.11ad（2013）60GHz又称WiGig主要用于室内高速传输IEEE802.11y（2009）3.6GHz（授权频谱）主要用于无线回传Wi-Fi竞争机制CSMA/CABSS1BSS2Internethub,switchor路由器APAPAP=AccessPoint接入点STA=Station终端STA和AP关联的工作过程：1，扫描空间信道，监听该空间可用AP的SSID和MAC地址的信标帧（Beacon）。2，选择AP去关联。3，鉴权或认证。4，运行DHCP得到在AP子网中的IP地址。众多的STA要和AP通信，采用CSMA/CA方式CSMA（载波侦听多路访问）-》先听后说CA（碰撞避免）-》随机退避/ACK/RTS/CTSABCWi-Fi干扰–同系统2.4GHz频段虽然有14个信道可用，但一般WiFi设备还是惯用1,6,11三个信道设置。这样导致在AP较多时，必然导致信道交叠。信道交叠的后果，就是不光STA之间要竞争信道使用权，AP之间也要竞争信道使用权。因此，在AP密集部署的闹市/公共场所，是WiFi体验不佳的直接原因。Wi-Fi干扰–异系统2012年11月1日上午8时15分至9时30分，深圳地铁蛇口线多趟列车因控制列车运行的信号系统受到来自外界WiFi信号的干扰，系统自动产生安全保护，导致列车多次暂停甚至有乘客经历了五次临时停车。CBTC是现在全国地铁普遍采用的无线通信自动控制系统，用无线数据传输代替了轨道电路。该系统可指挥列车如何运营。其采用2.4GHz的开放频段。卡斯柯公司承建了国内多地轨道信号系统(含成都)2011-7-23温甬线动车追尾特大事故死40伤1722011-9-27上海地铁10号线追尾特大事故伤2712009~2012上海/深圳多个地铁出现信号事故Wi-Fi干扰–5G通信当前4G蜂窝移动通信系统通过多载波聚合方式提高速率，需要更多的频谱资源，但3GHz以下的频谱已被瓜分干净，于是设备商盯着WiFi使用的5GHz频段（将近700MHz的优质频谱）因此高通/爱立信/华为等主导的LTE-U技术，可以大幅提高下载速率，被誉为准5G或4.5G技术。同时，在WiFi（802.11ad）60GHz频段，也是被5G技术寄予厚望的蛋糕。通信技术的竞争，其本质是频谱资源的争夺Wi-Fi功率与覆盖之功率单位功率的单位是W

（体系下有MW，KW，mW，uW等）dB是一个纯计数单位（相对单位）：对于功率，dB=10*lg(A/B）dBm（分贝毫瓦）=10*lg（A/1mW）例：某无线路由器的发射功率为100mW，其dBm表示方式是多少？10*lg（100mW/1mW）=10*2=20dBmWi-Fi功率与覆盖之功率限制为什么要限制发射功率？限值依据《-辐射安全、干扰控制机构和措施美国FCC有发射功能的无线设备必须通过FCC认证，数据资料全部公开欧盟ETSI/CE有发射功能的无线设备必须通过CE认证中国国家无委无线电产品型号核准日本TELEC认证韩国KCC认证Wi-Fi功率与覆盖之覆盖计算计算原则：下行链路预算能够抵消传输损耗传输损耗（COST231-Hata模型）

Ls＝32.45+20lgf+20lgd（f代表频率，d代表距离）下行链路预算=AP发射功率+AP天线增益+终端天线