802.11協(xié)議介紹學(xué)完本課程后，您將能夠：描述802.11協(xié)議基本知識列舉802.11n協(xié)議的優(yōu)勢列舉802.11ac協(xié)議的優(yōu)勢802.11a/b/g協(xié)議802.11n協(xié)議802.11ac協(xié)議802.11標(biāo)準(zhǔn)802.11：工作在2.4G(2.4000～2.4835GHz)頻段，提供了每秒1兆或2兆傳輸速率802.11a：工作在5G頻段，提供了每秒54M的傳輸速率，平均吞吐量是20-36M/秒，平均范圍10-100米 802.11b：工作在2.4G頻段，提供了每秒11M的傳輸速率。在1999年，IEEE接受了802.11b作為以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，平均速率每秒4M，平均范圍50多米802.11g：在2.4G頻段上提供了大于20M的帶寬，平均每秒20-30M，平均范圍50多米802.11e：QoS802.11i：WLAN安全標(biāo)準(zhǔn)802.11r：WLAN漫游標(biāo)準(zhǔn)802.11s：802.11mesh802.11n：更高傳輸速率的改善，支持多輸入多輸出技術(shù)802.11ac：工作在5G頻段，信道綁定頻寬最高可達(dá)160MHz，最高速率可達(dá)到3.47Gbps802.11a54Mbps吞吐能力采用正交頻分復(fù)用（OFDM）支持6,9,12,18,24,36,48&54Mbps數(shù)據(jù)速率工作在無需許可的5GHz頻段“UnlicensedNationalInformationInfrastructure”(U-NII)頻段23個(gè)非重疊信道802.11b11Mbps吞吐能力采用直序擴(kuò)頻（DSSS）支持1,2,5.5&11Mbps數(shù)據(jù)速率工作在2.4GHz非許可頻段“IndustrialScientific&Medical”(ISM)頻段支持14個(gè)信道3個(gè)信道不重疊123456789101112131422Mhz2.402Ghz2.483Ghz802.11g54Mbps最高傳輸速度采用正交頻分復(fù)用(OFDM)支持6,9,12,18,24,36,48&54Mbps數(shù)據(jù)速率以及802.11b速率兼容802.11b終端工作在2.4GHz非許可頻段“IndustrialScientific&Medical”(ISM)頻段支持13個(gè)信道3個(gè)不重疊信道802.11a/b/g協(xié)議802.11n協(xié)議802.11ac協(xié)議802.11n802.11n最高速率可達(dá)600Mbps802.11n協(xié)議為雙頻工作模式，支持2.4GHz和5GHz802.11n采用MIMO與OFDM相結(jié)合傳輸距離大大增加提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能華為802.11n無線AP802.11n優(yōu)勢(1/2)傳輸速率提升至600M兼容802.11a/b/g802.11n無線鏈接可靠性更高11g在20MHZ信道下，子載波為4854Mbps8.3%更多子載波更高編碼比率更短的GI更寬的信道在20MHZ信道下，子載波由48-》52編碼比率由11g3/4-》11n5/6GI(GuardInterval)，由11g800ns-》400ns每通道的頻寬可由20MHZ-》40M，子載波由52-》10858.5Mbps65Mbps11%72.2Mbps11%150Mbps108%更多的空間流由11g單空間流-》2/3/4空間流300/450/600Mbps200%/300%/400%802.11n更高速率改進(jìn)技術(shù)802.11n優(yōu)勢(2/2)速率提升-更多的子載波802.11a/g在20MHz模式下有48個(gè)可用子載波，速度可達(dá)到54Mbps。802.11n在20MHz模式下有52個(gè)可用子載波，速度可達(dá)到58.5Mbps。-10M+10M中心頻率-10M+10M中心頻率802.11n在20M模式有56個(gè)子載波（52個(gè)可用）54Mbps58.5Mbps802.11a/g在20M模式有52個(gè)子載波（48個(gè)可用）速率提升-編碼率802.11g802.11n802.11g的編碼比率為3/4(即是實(shí)質(zhì)資料占3/4，更錯碼占1/4)802.11n實(shí)質(zhì)傳輸比率從3/4拉升至5/6物理連接速率提升11%

58.5Mbps65Mbps速率提升-ShortGI

(1/2)在無線收發(fā)過程中收/發(fā)間或多次傳發(fā)過程中，需要若干間隔時(shí)間，而這個(gè)間隔時(shí)間就稱為GuardInterval，簡稱GI。ShortGuardInterval（ShortGI）更短的幀間保護(hù)間隔。數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2時(shí)間時(shí)間合適的GI時(shí)長GI時(shí)長過短干擾GI時(shí)長合適的情況GI時(shí)長過短的情況數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2速率提升-ShortGI

(2/2)GuardInterval，簡稱GI

以往GI的時(shí)間約為800nS802.11n標(biāo)準(zhǔn)可選功能，允許使用僅400nS的保護(hù)間隔時(shí)間原有800nS減少一半，若使用這項(xiàng)功能，則802.11n的傳輸率可以從65Mbps提升到72.2Mbps左右。物理連接速率提升11%

65Mbps72.2Mbps速率提升-40M頻寬模式802.11n同時(shí)定義了2.4GHz頻段和5GHz頻段的WLAN標(biāo)準(zhǔn)，與802.11a/b/g每信道只用20MHz頻寬不同的是802.11n定義了兩種頻帶寬度：20MHz頻寬，40MHz頻寬。采用40MHz頻寬模式可以讓無線網(wǎng)絡(luò)獲得高于2倍的傳輸速率。5.7305.7355.7405.7451495.7501505.7551515.7601525.7651535.7701545.7551555.7801565.7851575.7901585.7951595.8001605.8051615.8101625.8151635.8201645.8251655.8305.8355.84040M頻寬示意圖20M頻寬示意圖MIMO技術(shù)(1/2)采用802.11a/b/g技術(shù)的無線接入點(diǎn)和客戶端是通過單個(gè)天線單個(gè)空間信道（SISO）來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的。采用802.11n技術(shù)的無線接入點(diǎn)和客戶端可以利用兩個(gè)或者更多的空分信道同時(shí)傳送數(shù)據(jù)，如果終端也支持MIMO技術(shù)的話，能夠采用多個(gè)接收天線和高級信號處理技術(shù)來重建從多個(gè)信道發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。MIMO技術(shù)就是利用其它技術(shù)來改進(jìn)接收端的信噪比。MIMO技術(shù)(2/2)MIMO（Multiplein,Multipleout）SISOAPSISOSTA發(fā)送端接收端無線信道單進(jìn)單出（SISO）MIMOAPMIMOSTA發(fā)送端接收端無線信道多進(jìn)多出（MIMO）MIMO-波束成形波束成形技術(shù)：當(dāng)發(fā)射端有多個(gè)發(fā)射天線時(shí)，調(diào)整從各個(gè)天線發(fā)出的信號使得接收端信號強(qiáng)度有顯著改善的技術(shù)。AP客戶端AP客戶端圖1：未采用波速成形技術(shù)圖2：采用波速成形技術(shù)MIMO命名MIMO的天線配置通常表示成“M*N”，其中M和N均為整數(shù)。M表示傳輸天線的數(shù)量N表示接收天線的數(shù)量內(nèi)置2*2天線外置3*3天線802.11nMAC層改進(jìn)技術(shù)802.11MAC層協(xié)議耗費(fèi)了相當(dāng)多效率用作鏈路的維護(hù)，從而大大降低了系統(tǒng)的吞吐量。802.11n通過改善MAC層來減少固定的開銷及擁塞造成的損失。幀聚合技術(shù)塊確認(rèn)技術(shù)幀聚合802.11n引入幀聚合技術(shù)，提高M(jìn)AC層效率，報(bào)文幀聚合技術(shù)包括：MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元聚合（A-MSDU）MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元聚合（A-MPDU）兩種不同的幀聚合方式會有不同的效率提升。MSDU聚合MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元（MSDU－MacServiceDataUnits）匯聚：收集以太網(wǎng)幀匯聚轉(zhuǎn)成802.11無線幀P1P3MACheaderMACprocessingP2P1P3P2P1P3P2MPDU聚合MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元MPDU（MACProtocolDataUnit）匯聚：轉(zhuǎn)成802.11無線幀將802.11無線幀匯聚MACheaderMACheaderMACheaderMACprocessingP1P3P2P1P3P2塊確認(rèn)為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?02.11協(xié)議規(guī)定每收到一個(gè)單播數(shù)據(jù)幀，都必須立即回應(yīng)ACK幀。塊確認(rèn)機(jī)制通過使用一個(gè)ACK幀來完成對多個(gè)MPDU的應(yīng)答，以降低這種情況下的ACK幀的數(shù)量，如下圖所示：AP客戶端A-MPDU塊確認(rèn)P3P2P1headerheaderACKP1,P2,P3802.11a/b/g協(xié)議802.11n協(xié)議802.11ac協(xié)議802.11ac802.11ac工作頻段為5GHz頻率。保持與舊的協(xié)議的兼容性。改進(jìn)了物理層幀結(jié)構(gòu)，考慮的不同信道帶寬共存時(shí)的信道管理等。安全性方面，它將完全遵循802.11i安全標(biāo)準(zhǔn)的所有內(nèi)容。802.11ac將可以幫助企業(yè)或家庭實(shí)現(xiàn)無縫漫游。802.11ac優(yōu)勢更高的吞吐率802.11acwave2最大可以支持3.47Gbps。更少的干擾主流的承載頻率是5G頻段。更多的接入提供了更大的吞吐率和多用戶MIMO在客觀上提高了更多的用戶接入能力。802.11acwave1和wave2關(guān)鍵特性對比屬性802.11acwave1(Wi-Fi)802.11acwave2(Wi-Fi)信道頻寬20/40/80MHz20/40/80/80-80/160MHz調(diào)制方式256QAM256QAM空間流數(shù)34載頻波段5GHz5GHz理論速率1.3Gbps3.47GbpsMU-MIMOMU-MIMO（Multi-UserMultiple-InputMultiple-Output）多用戶-多輸入多輸出，其采用顯式波束成形（ExplicitBeamforming）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信號的傳播方向和接收控制，向多個(gè)終端發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)保證終端彼此不受干擾。MU-MIMO之后，可以將AP空間流靈活分配給多個(gè)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，緩解了AP和終端空間流能力不匹配的問題，充分發(fā)揮了AP的性能。單用戶MIMO多用戶MIMO同一時(shí)刻只能向一個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)同一時(shí)刻最多向四個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)Stream1Stream2Stream3Stream4AP用戶Stream1Stream2Stream3Stream4AP用戶1用戶2用戶4用戶3A-MPDU擴(kuò)展在802.11ac中，為了進(jìn)一步提高效率和可靠性，增加了MPDU幀的大小和A-MPDU幀的大小，長度限制從64k到1M。802.11ac只支持A-MPDU。RTS/CTS擴(kuò)展802.11n的RTS/CTS比較粗放，不能根本解決隱藏終端問題。802.11ac的RTS/CTS可以攜帶帶寬指示，并且CTS只在無干擾信道上發(fā)送。RTSRTSCTSCTSRTSRTSCTSCTSDataRTSRTS主信道Interferenceatresponder80MHzInterferenceatresponder子信道主信道信道帶寬802.11ac協(xié)議引入了80MHz帶寬和160MHz帶寬。36404448525660641001041081121161201281281321361401441491531571611654838546