1802.11技術(shù)概覽林飛成都東軟學院linfei@2主要內(nèi)容802.11溯源SSID與認證頻率與信道功率與覆蓋競爭與干擾帶寬與速率Wi-Fi=WirelessFidelity=WLAN=WirelessLAN≈IEEE802.11如何正確的稱呼海蒂?拉瑪是WiFi之母？Wi-Fi到底是誰發(fā)明的？1940年初，她和作曲家喬治共同設(shè)計出了一個飛機導航系統(tǒng)。從自動鋼琴中得到靈感，設(shè)計出了“頻率跳變”裝置，并于1941年6月10日申請了專利，1942年8月11日獲得通過，專利號為2292387，專利名為“保密通信系統(tǒng)”。這項“跳頻技術(shù)”，也就是CDMA的前身。1985年，美國高通公司在跳頻技術(shù)基礎(chǔ)上，悄悄地研發(fā)出CDMA無線數(shù)字通信系統(tǒng)。海蒂·拉瑪一生并沒有因為當年的專利而得利。JohnO'Sullivan,29May,2013約翰?蘇利文才是WiFi之父！/us-5487069.html無線局域網(wǎng)于1996年在美國成功申請專利，發(fā)明人是悉尼大學工程系畢業(yè)生DrJohnO‘Sullivan領(lǐng)導的一群由悉尼大學工程系畢業(yè)生組成的研究機構(gòu)CSIRO。IEEE曾請求澳洲政府放棄WLAN專利，讓世界免費使用WiFi技術(shù)，但遭到拒絕。該專利于2013年過期（1992年公開），累計獲利超過4個億美金。SSID與認證SSID（ServiceSetIdentifier服務(wù)集標識）可以將一個無線局域網(wǎng)分為幾個需要不同身份驗證的子網(wǎng)絡(luò)，每一個子網(wǎng)絡(luò)都需要獨立的身份驗證，只有通過身份驗證的用戶才可以進入相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)，防止未被授權(quán)的用戶進入本網(wǎng)絡(luò)。Wi-Fi對應(yīng)的認證加密體系有WEP，WPA，WPA2等，其中WPA2目前安全加密等級最高。Wi-Fi被禁事件2003年底，國家質(zhì)檢總局和國家標準化管理委員會發(fā)布公告，稱自2004年6月1日起將開始強制實施WAPI標準。WAPI作為中國標準也就意味著在中國大*陸上市的所有設(shè)備都不應(yīng)具有Wifi功能，包括筆記本、手機、無線路由器等等。此舉隨即遭到了英特爾等美國公司乃至美國政府的抵制，并威脅將停止在中國開展無線業(yè)務(wù)，聲稱與WAPI標準相比，西方公司更愿意采用它們自己的標準。2004年4月22日，中美兩國經(jīng)過談判，當時的中國國務(wù)院副總理吳儀表示，中國同意美方提出的要求，將不強制實施WAPI標準。至2009年6月，ISO確認接納WAPI以獨立文本形式推進為國際標準。雖然在筆記本、無線路由器上國家并沒有強制執(zhí)行WAPI標準，但是在手機上具有Wifi標準功能的手機是一律不讓上市的，這里面不排除當時對于運營商的保護問題，因為手機作為終端，從理論上講是可以通過wifi的功能打IP電話（voip），而語音業(yè)務(wù)又是運營商壟斷的業(yè)務(wù)。所以就出現(xiàn)了現(xiàn)狀。wifi在筆記本上是可以用的，但在行貨手機上缺沒有。1912年4月14日，4.6萬噸級排水量的豪華游船“泰坦尼克”號(TITANIC)滿載2200名旅客在從英國開往美國紐約的處女航中，撞上了漂浮在大西洋北部紐芬蘭島東南方的冰塊，僅僅2h左右，該船就沉沒了，1500人葬身海底。泰坦尼克號發(fā)出了SOS求救無線電信號，但距離最近的加利福利亞號由于使用不能互通的無線電設(shè)備而導致未收到信號，錯失救援良機。一段往事—誰來統(tǒng)一管理無線電？Wi-Fi頻率和信道之非授權(quán)頻譜ISM（industrial,scientificandmedical）最初由ITU（InternationalTelecommunicationsConference國際電信聯(lián)盟）在1947年大西洋城會議中根據(jù)美國代表的建議確立的（特別是分配2.4GHz作為微波加熱用途）1985年，美國FCC批準不經(jīng)授權(quán)就可以使用如下ISM頻段：902-928MHzinRegion2(centrefrequency915MHz),2400-2500MHz(centrefrequency2450MHz),5725-5875MHz(centrefrequency5800MHz)ISMSpectrum≈UnLicensedSpectrum1939年，美國人斯賓塞在測試雷達磁控管時，發(fā)現(xiàn)口袋中的巧克力棒融化了。Raytheon公司受斯賓塞實驗的啟發(fā)，與其共同研發(fā)能用微波熱量烹飪的爐子。1947年，

Raytheon公司推出了第一臺家用微波爐。（雷神公司也是薩德導彈X波段雷達供應(yīng)商）1997年，美國FCC批準不經(jīng)授權(quán)就可以使用如下UNII頻段：5150-5350MHz(U-NII-1,U-NII-2A),5470-5725MHz(U-NII-2C),5725-5850MHz(U-NII-3)UNII=UnlicensedNationalInformationInfrastructure

Wi-Fi頻率和信道之2.4G根據(jù)IEEE802.11標準要求，WLAN工作在2.4GHz頻段內(nèi)時，帶寬20MHz的信道有14個，其中典型的未交疊信道為1，6，11三個。Wi-Fi頻率和信道之5G根據(jù)IEEE802.11標準要求，WLAN工作在5GHz頻段內(nèi)時，各個國家的頻譜開放要求不同，其中美國FCC開放的帶寬20MHz的信道有25個，并且后續(xù)開放的頻譜會越來越多。Wi-Fi頻率和信道之其他頻率IEEE802.11ah（2016）Wi-FiHalow900MHz主要用于物聯(lián)網(wǎng)IEEE802.11ad（2013）60GHz又稱WiGig主要用于室內(nèi)高速傳輸IEEE802.11y（2009）3.6GHz（授權(quán)頻譜）主要用于無線回傳Wi-Fi競爭機制CSMA/CABSS1BSS2Internethub,switchor路由器APAPAP=AccessPoint接入點STA=Station終端STA和AP關(guān)聯(lián)的工作過程：1，掃描空間信道，監(jiān)聽該空間可用AP的SSID和MAC地址的信標幀（Beacon）。2，選擇AP去關(guān)聯(lián)。3，鑒權(quán)或認證。4，運行DHCP得到在AP子網(wǎng)中的IP地址。眾多的STA要和AP通信，采用CSMA/CA方式CSMA（載波偵聽多路訪問）-》先聽后說CA（碰撞避免）-》隨機退避/ACK/RTS/CTSABCWi-Fi干擾–同系統(tǒng)2.4GHz頻段雖然有14個信道可用，但一般WiFi設(shè)備還是慣用1,6,11三個信道設(shè)置。這樣導致在AP較多時，必然導致信道交疊。信道交疊的后果，就是不光STA之間要競爭信道使用權(quán)，AP之間也要競爭信道使用權(quán)。因此，在AP密集部署的鬧市/公共場所，是WiFi體驗不佳的直接原因。Wi-Fi干擾–異系統(tǒng)2012年11月1日上午8時15分至9時30分，深圳地鐵蛇口線多趟列車因控制列車運行的信號系統(tǒng)受到來自外界WiFi信號的干擾，系統(tǒng)自動產(chǎn)生安全保護，導致列車多次暫停甚至有乘客經(jīng)歷了五次臨時停車。CBTC是現(xiàn)在全國地鐵普遍采用的無線通信自動控制系統(tǒng)，用無線數(shù)據(jù)傳輸代替了軌道電路。該系統(tǒng)可指揮列車如何運營。其采用2.4GHz的開放頻段。卡斯柯公司承建了國內(nèi)多地軌道信號系統(tǒng)(含成都)2011-7-23溫甬線動車追尾特大事故死40傷1722011-9-27上海地鐵10號線追尾特大事故傷2712009~2012上海/深圳多個地鐵出現(xiàn)信號事故Wi-Fi干擾–5G通信當前4G蜂窩移動通信系統(tǒng)通過多載波聚合方式提高速率，需要更多的頻譜資源，但3GHz以下的頻譜已被瓜分干凈，于是設(shè)備商盯著WiFi使用的5GHz頻段（將近700MHz的優(yōu)質(zhì)頻譜）因此高通/愛立信/華為等主導的LTE-U技術(shù)，可以大幅提高下載速率，被譽為準5G或4.5G技術(shù)。同時，在WiFi（802.11ad）60GHz頻段，也是被5G技術(shù)寄予厚望的蛋糕。通信技術(shù)的競爭，其本質(zhì)是頻譜資源的爭奪Wi-Fi功率與覆蓋之功率單位功率的單位是W

（體系下有MW，KW，mW，uW等）dB是一個純計數(shù)單位（相對單位）：對于功率，dB=10*lg(A/B）dBm（分貝毫瓦）=10*lg（A/1mW）例：某無線路由器的發(fā)射功率為100mW，其dBm表示方式是多少？10*lg（100mW/1mW）=10*2=20dBmWi-Fi功率與覆蓋之功率限制為什么要限制發(fā)射功率？限值依據(jù)《-輻射安全、干擾控制機構(gòu)和措施美國FCC有發(fā)射功能的無線設(shè)備必須通過FCC認證，數(shù)據(jù)資料全部公開歐盟ETSI/CE有發(fā)射功能的無線設(shè)備必須通過CE認證中國國家無委無線電產(chǎn)品型號核準日本TELEC認證韓國KCC認證Wi-Fi功率與覆蓋之覆蓋計算計算原則：下行鏈路預算能夠抵消傳輸損耗傳輸損耗（COST231-Hata模型）

Ls＝32.45+20lgf+20lgd（f代表頻率，d代表距離）下行鏈路預算=AP發(fā)射功率+AP天線增益+終端天線