(8)--2.2.1 无线传感技术之WiFi.ppt

WiFi技术

学习内容WiFi的发展历程WiFi的物理层技术WiFi关键技术WiFi未来发展及应用

一、WiFi简介802.11无线技术最初是因连接收银机而发明。WiFi的原始版本于1997年正式标准化，其工作时的数据流量仅为2Mb/s，但却为未来的发展奠立基础。IEEE802.11是针对WIFI技术制定的一系列标准，其中定义了介质访问接入控制层和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式，总数据传输速率设计为2Mbps。1999年加上了两个补充版本：802.11a定义了一个在5GHzISM频段上的数据传输速率可达54Mbps的物理层，802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上，数据传输速率高达11Mbps的物理层。

图1802.11协议发展历程

802.11g在2003年7月通过，其载波的频率为2.4GHz，传输速率达54Mbps。802.11g的设备向下与802.11b兼容。其后有些无线路由器厂商因应市场需要而在IEEE802.11g的标准上另行开发新标准，并将理论传输速度提升至108Mb/s或125Mb/s。IEEE802.11n于2009年9月正式批准，最大传输速度理论值为600Mbps，并且能够传输更远的距离。IEEE802.11ac是目前速度最快的802.11无线通信标准，它通过5GHz频带进行无线局域网通信，在理论上，它能够提供高达1.3Gbps的传输速率，进行多站式无线局域网通信。

二、WiFi物理层技术WiFi是由无线接入点AP(AccessPoint)、站点(Station)等组成的无线网络。AP是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网甚至广域网的资源。它的工作原理相当于一个内置了无线发射器的HUB或路由，而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的客户端设备。802.11发布之初，只支持1Mbps和2Mbps两种速率，工作于2.4GHz频段上面，两个设备之间的通信可以自由直接的方式进行，也可以在基站（BS）或者访问点（AP）的协调下进行。

802.11a标准采用了与原始标准相同的核心协议，工作频率为5GHz，使用正交频分多路复用副载波，最大原始数据传输率为54Mb/s。802.11g的调制方式和11a类似，但其载波的频率为2.4GHz，共14个频段，原始传送速度也可达为54Mbps，802.11g的设备向下与802.11b兼容。802.11n引入了MIMO的技术，使用多个发射和接收天线来允许更高的数据传输率，并扩大了传输范围；并支持在标准带宽20MHz和双倍带宽40MHz，使用4×4MIMO时的速度最高可达600Mbps。802.11ac采用并扩展了源自802.11n的空中接口概念，包括高达160MHz的射频带宽，最多8个MIMO空间流以及最高可达256QAM的调制方式。

表1上述几种标准的主要属性对比。

三、WiFi关键技术1.载波监听多路访问/冲突避免协议CSMA/CA通信方式将时间域的划分与帧格式紧密联系起来，保证某一时刻只有一个站点发送，实现了网络系统的集中控制。2.直接序列扩频技术802.11b所采取的主要调制技术。在相同的吞吐量下，直接序列扩频技术需要比跳频技术更多的能量，但达到比跳频技术更高的吞吐量，802.11b能达到5.5Mbps和11Mbps，采用就是HR/DSSS（高速直接序列扩频技术）技术。

3.正交频分复用OFDM是一种基于正交多载波的频分复用技术，它是802.11a/g/n/ac中都采取的调制技术，它将高速串行数据流经串/并转换后，分割成大量的低速数据流，每路数据采用独立载波调制并叠加发送，接收端依据正交载波特性分离多路信号。4.扩展绑定技术这是802.11n中所引入的新技术，并在802.11ac中得以继承和发展。它能够提高所用频谱的宽度从而提高传输速率。802.11a/g使用的频宽是20MHz，而802.11n支持将相邻两个频宽绑定为40MHz来使用。在802.11ac中频宽进一步的可以扩展到80MHz和160MHz，使得传输速率进一步的提升。

5.多输入多输出技术MIMO是802.11n和802.11ac采用的关键技术。MIMO结合复数的射频链路和复数的天线，即同时在多个天线上发送出不同的信号，而接收端则通过不同的天线将在不同的射频链路的信号独立的解码出来。在802.11n中，1个独立空间流最高可达150Mbps，4个独立空间流可达600Mbps。6.智能天线技术802.11n采用的一个新的技术，通过多组独立天线组成的天线阵列，可以动态调