WLAN科普 作為傳輸介質(zhì)的無線局域網(wǎng)

一、WLAN定義

關(guān)于WLAN，相信大家對它早已不陌生了。幾乎每天我們都能體驗(yàn)到WLAN給我們的生活帶來的高效和便捷。在家里，通過無線路由器，我們不必再端端正正的坐在電腦旁，可以坐在沙發(fā)上，躺在床上，甚至可以坐在馬桶上收發(fā)郵件，在線欣賞歐美大片，盡情享受擺脫有線束縛帶來的自由。在候車室，手捧筆記本和Pad的人們正逐漸代替手捧報(bào)紙和雜志的人們。走進(jìn)咖啡廳，越來越多的人第一件事不是點(diǎn)餐，而是詢問咖啡廳無線網(wǎng)絡(luò)的密碼……

隨著WLAN的來勢洶洶，越來越多的人想了解WLAN技術(shù)，WLAN也成為當(dāng)前熱門話題之一。小編不才，愿意和大家一起學(xué)習(xí)探討WLAN技術(shù)，解決一些WLAN方面的問題。下面請大家泡杯茶，耐心的讀完下面這段文字，開始我們知道而又不知道的WLAN之旅吧。

為什么說是知道而又不知道的WLAN呢?其中一個(gè)原因是很多人對WLAN已經(jīng)很熟悉了，都知道WLAN，但是讓大家完整的說出WLAN的定義，卻很少人能說的出。WLAN的全稱是Wireless Local Area Network，中文含義是無線局域網(wǎng)，WLAN的定義有廣義和狹義兩種：廣義上講WLAN是以各種無線電波(如激光、紅外線等)的無線信道來代替有線局域網(wǎng)中的部分或全部傳輸介質(zhì)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。WLAN的狹義定義是基于IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，利用高頻無線射頻(如2.4GHz或5GHz頻段的無線電磁波)作為傳輸介質(zhì)的無線局域網(wǎng)。

說到這里，大家不妨和我們?nèi)粘Ｉ钪械腤LAN聯(lián)系一下，我們經(jīng)常聽到的“802.11n、2.4G、5G”是不是感覺和WLAN的狹義定義有種千絲萬縷的關(guān)系呀?其實(shí)，我們?nèi)粘Ｉ钪械腤LAN，就是指的WLAN的狹義定義。在WLAN的演進(jìn)和發(fā)展過程中，其實(shí)現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有很多，如藍(lán)牙、802.11系列、HyperLAN2等。而802.11系列標(biāo)準(zhǔn)由于其實(shí)現(xiàn)技術(shù)相對簡單、通信可靠、靈活性高和實(shí)現(xiàn)成本相對較低等特點(diǎn)，成為了WLAN的主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，且802.11系列標(biāo)準(zhǔn)也成為了WLAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的代名詞。

關(guān)于802.11系列標(biāo)準(zhǔn)我們后面會有詳細(xì)介紹，這里大家先了解下WLAN的定義。

了解了WLAN的定義之后，小編再問大家一個(gè)不太能想的到的問題，大家都有在家使用WLAN和在候車廳等大型場所使用WLAN的經(jīng)歷吧。大家有沒有發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)地方的WLAN有什么不同呀?有沒有想過這樣一個(gè)問題：家庭房屋的面積相對較小，而候車廳面積很大，如果像家庭一樣，候車廳也使用家庭使用的無線路由器，怎么覆蓋候車廳那么大的面積。家庭接入的用戶較少一般不會超過幾十個(gè)，而在候車廳里可能是成百上千的用戶在使用WLAN，候車廳怎么滿足那么多的用戶接入呢。

有人會說是不是在候車廳里布放了很多無線路由器，以實(shí)現(xiàn)候車廳的大范圍覆蓋和多用戶接入呢?但是，如果在候車廳布放很多無線路由器，當(dāng)我們在碩大的候車廳來回移動(dòng)時(shí)是不是要出現(xiàn)信號中斷提醒你接入新的無線路由器的情況，就像從自己家移動(dòng)到了鄰居家一樣，即使鄰居家的無線網(wǎng)絡(luò)名字和密碼跟自己家的一樣，也會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷重新獲取IP地址的現(xiàn)象。有興趣的童鞋可以回家和鄰居試一試。

那么，是什么造成有的WLAN僅可以滿足家庭等小場所的使用，而有的WLAN卻可以滿足候車廳等中大型場所使用呢。下面小編就給大家介紹一下WLAN的基本架構(gòu)，在大家了解了WLAN基本架構(gòu)后，上面的問題就迎刃而解了。

二、基本架構(gòu)

WLAN有兩種基本架構(gòu)，一種是FAT AP架構(gòu)，又叫自治式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。一種是AC+FIT AP架構(gòu)，又叫集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。我們先從最熟悉的家庭無線路由器入手，家庭無線路由器采用的是FAT AP架構(gòu)，即自治式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。FAT AP英文全稱是FAT Access Point，中文稱為胖接入點(diǎn)，也有很多人直接稱為胖AP。FAT AP不僅可以發(fā)射射頻提供無線信號供無線終端接入，還能獨(dú)立完成安全加密、用戶認(rèn)證和用戶管理等管控功能。想一下我們家里的無線路由器，我們可以為WLAN設(shè)置密碼，可以配置黑名單或白名單控制用戶接入，還可以管理接入的用戶(如設(shè)置用戶的接入速率)等，這些都符合FAT AP的特征。所以，家庭使用的無線路由器就是一種FAT AP。下面的組網(wǎng)圖是一個(gè)簡單的基于FAT AP架構(gòu)的組網(wǎng)應(yīng)用。

FAT AP功能強(qiáng)大，獨(dú)立性強(qiáng)，具備自治能力，因此FAT AP架構(gòu)人們又稱為自治式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。不需要介入專門的管控設(shè)備，獨(dú)自就可以完成無線用戶的接入，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的加密和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)等功能。

獨(dú)立自治是FAT AP的特點(diǎn)，也是FAT AP的缺點(diǎn)。當(dāng)單個(gè)部署時(shí)，由于FAT AP具備較好的獨(dú)立性，不需要另外部署管控設(shè)備，部署起來很方便，成本也較低廉，在類如家庭WLAN或者小企業(yè)WLAN的使用場景中，F(xiàn)AT AP往往是最適合的選擇。給我們感受最深刻的就是我們在家里使用一個(gè)無線路由器就能享受WLAN帶給我們的便捷。

但是，在大的使用場景中，如我們上面提到的候車廳，F(xiàn)AT AP的獨(dú)立自治就變成了自身的缺點(diǎn)。由于WLAN覆蓋面積較大，接入用戶較多，需要部署許多FAT AP設(shè)備，而每個(gè)FAT AP又是獨(dú)立自治的，缺少統(tǒng)一的管控設(shè)備，管理這些設(shè)備就變得十分麻煩。不說別的，光為這些FAT AP升一次級就是一場災(zāi)難。所以，在大量部署的情況下，F(xiàn)AT AP會帶來巨大的管理維護(hù)成本。而且由于獨(dú)自控制用戶的接入，F(xiàn)AT AP無法解決用戶的漫游問題。一般在中大型使用場景中人們往往不會選擇FAT AP架構(gòu)，而是使用我們下面要講的AC+FIT AP架構(gòu)。

如果大家不了解漫游，可以想象下我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C(jī)，當(dāng)坐在高鐵上從一個(gè)城市移動(dòng)到另一個(gè)城市，手機(jī)信號要在沿途不停的斷開舊網(wǎng)絡(luò)，接入新網(wǎng)絡(luò)?；蛘呦胂笙?，我們拿著Pad等無線終端，從自己家移動(dòng)到鄰居家并接入鄰居家的WLAN，這個(gè)過程也可以理解為漫游。后面在介紹WLAN各種特性的時(shí)候會講到什么是漫游，大家先了解下漫游大概的概念。

既然有胖AP，那對應(yīng)的就應(yīng)該有瘦AP。FIT AP英文全稱是FIT Access Point，中文稱為瘦接入點(diǎn)，也有很多人直接稱為瘦AP。和胖AP不同，瘦AP除了提供無線射頻信號外，基本不具備管控功能。也正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，它被稱為瘦AP，而上面具備管控功能的AP被稱為了胖AP。為了實(shí)現(xiàn)WLAN的功能，除了FIT AP外，還需要具備管理控制功能的設(shè)備——AC。AC英文全稱是Access Controller，中文稱為無線接入控制器。AC的主要功能是對WLAN中的所有FIT AP進(jìn)行管理和控制，AC不具備射頻(AC只是管理控制設(shè)備，不能發(fā)射無線射頻信號)，它和FIT AP配合共同完成WLAN功能。這種架構(gòu)就被稱為了AC+FIT AP架構(gòu)。下圖為某大型企業(yè)基于AC+FIT AP架構(gòu)部署的WLAN組網(wǎng)示意圖。

由上圖我們可以看到，根據(jù)AC所管控的區(qū)域和吞吐量的不同，AC可以出現(xiàn)在匯聚層，也可以出現(xiàn)在核心層。而FIT AP一般部署在接入層和企業(yè)分支。這種層級分明的協(xié)同分工，更能體現(xiàn)出AC+FIT AP架構(gòu)的集中控制的特點(diǎn)，這種架構(gòu)又被大家稱為集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

使用AC+FIT AP架構(gòu)為像候車廳這種大型場所部署WLAN時(shí)，比使用FAT AP架構(gòu)更經(jīng)濟(jì)、高效。在AC+FIT AP架構(gòu)下，可以統(tǒng)一為FIT AP下發(fā)配置，統(tǒng)一為FIT AP進(jìn)行軟件升級，還可以按照時(shí)段控制FIT AP的工作數(shù)量等等，這些大大降低了WLAN的管控和維護(hù)的成本。而且，由于用戶的接入認(rèn)證可以由AC統(tǒng)一管理，解決用戶漫游的問題就變得很容易。綜上所述，AC+FIT AP架構(gòu)適用于中大型使用場景，而FAT AP架構(gòu)適用于小型使用場景。

普通家庭使用的無線路由器是FAT AP架構(gòu)

大型場所一般使用AC+FIT AP架構(gòu)

三、射頻

學(xué)過物理的都知道，擊鼓鳴金，是物體振動(dòng)在介質(zhì)中產(chǎn)生聲波，傳遞信息到人耳，信息載體是傳遞聲波的介質(zhì)。烽火連天，或者更先進(jìn)的旗語，是通過物體反射的可見光線傳入人眼從而傳遞信息，載體是可見光。WLAN同樣是無線通信的范疇，雖跟原始的“無線通信”有本質(zhì)區(qū)別，但卻有著共同點(diǎn)——都需要載體。

WLAN跟日常生活中的無線廣播、無線電視、手機(jī)通信一樣，都是用射頻作為載體。射頻是頻率介于3赫茲(Hz)和約300G赫茲(Hz)之間的電磁波，也可以稱為射頻電波或射電。人們?yōu)檫@段電磁波又定義了無線頻譜，按照頻率范圍劃分為極低頻、超低頻、中頻、高頻、超高頻等，WLAN使用的射頻頻率范圍是2.4GHz頻段(2.4GHz～2.4835GHz)和5GHz頻段(頻率范圍是5.150GHz～5.350GHz和5.725GHz～5.850GHz)，分別屬于特高頻(300**z～3GHz)和超高頻(3GHz～30GHz)，用一張圖來看下我們WLAN射頻所在頻譜的位置。

5GHz頻段的5.150GHz～5.350GHz和5.725GHz～5.850GHz為中國使用，各個(gè)國家使用的頻寬范圍不一樣，貼子下方附有國家信道順從表的參考鏈接，感興趣的同學(xué)可以查看各個(gè)國家使用的5GHz頻段。

WLAN使用的2.4GHz頻段和5GHz頻段屬于ISM頻段。ISM，即工業(yè)(Industrial)、科學(xué)(Scientific)與醫(yī)療(Medical)。ISM頻段主要開放給工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療三個(gè)機(jī)構(gòu)使用，只要設(shè)備的功率符合限制，不需要申請?jiān)S可證(Free License)即可使用這些頻段，大大方便了WLAN的應(yīng)用和推廣。

四、信道

了解了什么是射頻后，射頻是怎么作為載體傳遞信息的呢?我們高中物理都有學(xué)過射頻傳輸信息的基本調(diào)制方式：調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅，發(fā)送端將信息調(diào)制到載波上，通過改變載波的頻率、相位和振幅傳遞信息，接收端收到信息后，再解調(diào)還原信息。通過這樣一個(gè)調(diào)制解調(diào)的過程，就實(shí)現(xiàn)了信息的傳遞。我們?nèi)粘Ｉ钪杏龅降恼{(diào)頻廣播，調(diào)幅廣播等就是這樣傳遞信息的。WLAN射頻傳輸信息的基礎(chǔ)也是調(diào)頻、調(diào)相或調(diào)幅。只不過調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅通常用在模擬信號的傳輸，在數(shù)字通信領(lǐng)域射頻的調(diào)制方式較為復(fù)雜，主要有：振幅鍵控、頻率鍵控、相位鍵控和正交幅度調(diào)制(一種幅度、相位聯(lián)合調(diào)制的技術(shù)，它同時(shí)利用了載波的幅度和相位來傳遞信息)。通過下圖大家可以看下載波在調(diào)制后的樣子。

這樣看來使用射頻通信和有線通信是不是沒有多大區(qū)別?我們更為熟悉的有線通信其實(shí)也是將信號調(diào)制成電脈沖或光脈沖，然后放到電纜或光纜上傳輸。只不過射頻需要解決更多的問題，如射頻的反射、衍射等問題。無論是使用射頻通信還是使用有線媒介的通信，其過程都可以簡單的看成是信源->信道->信宿，信源是信息的發(fā)送者，信宿是信息的接收者。那么信道是什么呢?有線的信道我可以簡單的理解為線纜，WLAN的信道是不是可以簡單的理解為射頻呢?根據(jù)“信源->信道->信宿”的描述，信道就是發(fā)送者和接收者的中間部分，那可不就是射頻了

WLAN的信道是具有一定頻寬的射頻，就像公路要有一定的寬度一樣，以便可以承載要傳輸?shù)男畔?。對?.4GHz頻段來說，2.4GHz頻段的頻寬是2.4835GHz-2.4GHz=0.0835GHz=83.5**z，WLAN是不是就使用全部的83.5**z的頻寬作為一個(gè)信道呢?這里我們使用一個(gè)比喻，有助于大家對WLAN信道的理解。我們看廣播電視的時(shí)候，都知道頻道吧：1頻道、2頻道、中央1臺、中央5臺。我們要看中央1臺，就不能看中央5臺，每次只能選定1個(gè)頻道。如果中央5臺使用中央1臺的頻率發(fā)射信號會怎樣?那兩個(gè)頻道大家都收不到，或滿屏幕的雪花。高中物理告訴我們一條波如果遇到頻率相同的波會產(chǎn)生干擾，會根據(jù)相位差進(jìn)行疊加或衰減(如：頻率相同，相位相差180°的波彼此會抵消)。所以，中央1臺有個(gè)固定的頻率，中央5臺也有它的固定的頻率，互不干擾。

我們可以把WLAN信道理解為電視機(jī)的頻道，如果WLAN使用整個(gè)2.4GHz頻段作為一個(gè)信道，當(dāng)同一覆蓋范圍內(nèi)有兩個(gè)及兩個(gè)以上的AP，大家都用相同的信道，會造成嚴(yán)重的干擾(如同中央5臺使用了中央1臺的頻道一樣)，兩個(gè)AP都無法有效提供WLAN服務(wù)。所以，在WLAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議里將2.4GHz頻段劃分出13個(gè)相互交疊的信道，每個(gè)信道的頻寬是20**z(802.11g、802.11n每個(gè)信道占用20**z，802.11b每個(gè)信道占用22**z)，每個(gè)信道都有自己的中心頻率(如同CCTV-1的200**z)。

14信道是特別針對日本定義的，各個(gè)國家2.4GHz頻段開放的信道不一樣，北美地區(qū)(美國，加拿大)開放1～11信道，歐洲開放1～13信道，中國同樣開放1～13信道。一般，我們更多的講述是2.4GHz頻段分13個(gè)相互交疊的信道。

這13個(gè)信道可以找出3個(gè)獨(dú)立信道，即沒有相互交疊的信道。獨(dú)立信道由于沒有頻率的交疊區(qū)，相鄰AP使用這3個(gè)獨(dú)立信道不會彼此產(chǎn)生干擾。如下圖中的1、6、11就是三個(gè)互不交疊的獨(dú)立信道。

在部署WLAN時(shí)，為避免相鄰AP產(chǎn)生同頻干擾，多采用蜂窩式信道布局。蜂窩式布局中相鄰AP間使用不交疊的獨(dú)立信道，可以有效避免同頻干擾。

華為AP產(chǎn)品2.4G射頻默認(rèn)使用1信道，如果用戶在部署WLAN時(shí)忘了配置信道，可能會造成某些AP覆蓋重合的區(qū)域產(chǎn)生同頻干擾，使用戶無法上線。但是，為眾多AP配置信道也是件很累人的事情，華為產(chǎn)品支持射頻信道的自動(dòng)模式。AP上線后，AC會根據(jù)AP周圍的無線環(huán)境，自動(dòng)為AP射頻設(shè)置信道，避免了用戶為多個(gè)AP配置信道的繁雜工作。

華為產(chǎn)品還支持射頻調(diào)優(yōu)功能，可以根據(jù)射頻周圍的無線環(huán)境自動(dòng)調(diào)整信道和發(fā)射功率，保持整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)處于一個(gè)最佳的狀態(tài)。在WLAN初次部署完成后，建議執(zhí)行一次射頻調(diào)優(yōu)。比如周圍的賣場也有WLAN，很可能會和我們自己部署的WLAN有部分區(qū)域的射頻沖突，射頻調(diào)優(yōu)可以讓W(xué)LAN自己根據(jù)無線環(huán)境調(diào)整信道部署和發(fā)射功率，減少射頻的沖突。而且無線環(huán)境可能是變化的，在低峰時(shí)段執(zhí)行定期的射頻調(diào)優(yōu)也是有必要的。

2.4GHz頻段射頻在各個(gè)國家已經(jīng)放開使用，越來越多的無線設(shè)備都工作在2.4GHz頻段(如藍(lán)牙設(shè)備)，使得2.4GHz頻段日益擁擠，信道干擾嚴(yán)重，有時(shí)會影響WLAN用戶的正常業(yè)務(wù)。

華為產(chǎn)品在V2R3C00版本開始支持頻譜分析功能，頻譜分析可以分析出AP周圍存在的干擾設(shè)備，如嬰兒監(jiān)視器、微波爐、藍(lán)牙設(shè)備等。

WLAN 可以使用的另一個(gè)頻段——5GHz頻段，有更高的頻率和頻寬，可以提供更高的速率和更小的信道干擾。WLAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議將5GHz頻段分為24個(gè)20**z寬的信道，且每個(gè)信道都為獨(dú)立信道。這為WLAN提供了豐富的信道資源，更多的獨(dú)立信道也使得信道綁定更有價(jià)值，信道綁定是將兩個(gè)信道綁定成一個(gè)信道使用，能提供更大的帶寬。如兩個(gè)20**z的獨(dú)立信道綁定在一起可以獲得20**z兩倍的吞吐量，這好比將兩條道路合并成一條使用，自然就提高了道路的通過能力。

802.11n支持通過將相鄰的兩個(gè)20**z信道綁定成40**z，使傳輸速率成倍提高。802.11n也同時(shí)定義了2.4GHz頻段的信道綁定，但由于2.4GHz頻段較擁擠的信道資源，降低了2.4GHz頻段信道綁定的實(shí)用性，一般不推薦使用2.4GHz頻段的信道綁定。

圖中，黑色的半圓表示獨(dú)立信道，紅色的半圓表示標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議推薦的信道綁定，UNII-2e為5GHz新增頻段，該頻段中國尚未放開使用。目前中國已放開使用的信道有36, 40, 44, 48, 52, 56, 60, 64, 149, 153, 157, 161, 165。各個(gè)國家開放的信道不一樣，可以參照國家信道順從表，參考地址：國家信道順從表。

5GHz頻段并非只有WLAN設(shè)備在使用，很多國家的軍用雷達(dá)也在使用5GHz頻段，使用該頻段的民用無線設(shè)備很可能對雷達(dá)等重要設(shè)施產(chǎn)生干擾。為了解決這一安全顧慮，在一些國家出售的WLAN產(chǎn)品必須具備TPS和DFS這兩個(gè)功能，即發(fā)射功率控制和動(dòng)態(tài)頻率選擇。TPS是為了防止無線產(chǎn)品發(fā)放過大的功率來干擾軍方雷達(dá)。DFS是為了使無線產(chǎn)品能主動(dòng)探測軍方使用的頻率，如頻率沖突并主動(dòng)選擇另一個(gè)頻率，以避開軍方頻率。在這些國家這兩個(gè)功能是屬于強(qiáng)制性的，不符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品將不會獲得這些國家的上市許可。

大概了解了WLAN射頻和信道之后，我們以WLAN里經(jīng)常出現(xiàn)的dBm和dB是什么來結(jié)束本期內(nèi)容。

dBm的含義是分貝毫瓦，通俗的說就是每1毫瓦產(chǎn)生多少分貝能量。dB是個(gè)相對值是增益的意思，X (dBm) - Y (dBm) = Z (dB)，如10dB=20dBm-10dBm。

dBm和毫瓦的換算關(guān)系是：P(dBm)=10logP(mW)，也就是100mW=10Log10 2 =20dBm。大家可以牢記一個(gè)規(guī)律，就是功率減少10倍，換算出來的dBm降低10dB。功率減少一半，換算出來的dBm降低3dB。如：50mW=17dBm，25mW=14dBm，5mW=7dBm。

五、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議

在WLAN的發(fā)展歷程中，一度涌現(xiàn)了很多技術(shù)和協(xié)議，如IrDA、Blue Tooth和HyperLAN2等。但發(fā)展至今，在WLAN領(lǐng)域被大規(guī)模推廣和商用的是IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，WLAN也被定義成基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的無線局域網(wǎng)。我們對802.11已不陌生，在購買支持WLAN功能的產(chǎn)品時(shí)都能看到802.11的影子。本期我們講下802.11主要的具有里程碑意義的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議：802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.11ac。雖然協(xié)議比較枯燥乏味，但了解了這些協(xié)議，有助于我們部署WLAN，下面就跟隨小編一起看下這幾個(gè)主要協(xié)議吧。

WLAN和有線局域網(wǎng)最大的區(qū)別就是“無線”，通過上期的學(xué)習(xí)我們知道WLAN通信媒介是射頻，射頻和有線局域網(wǎng)的媒介(電纜或光纖)相比具有完全不一樣的物理特性，這就導(dǎo)致WLAN的物理層(PHY)和媒介訪問控制層(MAC)不同于有線局域網(wǎng)。所以，802.11協(xié)議主要定義的就是WLAN的物理層和MAC層。

在20世紀(jì)90年代初為了滿足人們對WLAN日益增長的需求，IEEE成立了專門的802.11工作組，專門研究和定制WLAN的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，并在1997年6月推出了第一代WLAN協(xié)議——IEEE 802.11-1997，協(xié)議定義了物理層工作在ISM的2.4G頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率設(shè)計(jì)為2Mbps。該協(xié)議由于在速率和傳輸距離上的設(shè)計(jì)不能滿足人們的需求，并未被大規(guī)模使用。

隨后，IEEE在1999年推出了802.11a和802.11b。802.11a工作在5GHz的ISM頻段上，并且選擇了正交頻分復(fù)用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)，能有效降低多路徑衰減的影響和提高頻譜的利用率，使802.11a的物理層速率可達(dá)54Mbps。802.11b則依然工作在2.4GHz的ISM頻段，但在802.11的基礎(chǔ)上進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，使802.11b的通信速率達(dá)到11Mbps。

OFMD是一種多載波調(diào)制技術(shù)，主要是將指定信道分成若干子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波是并行傳輸，可以有效提高信道的頻譜利用率。

雖然802.11b提供的接入速率比802.11a低，但當(dāng)時(shí)5GHz芯片研制過慢，待芯片推出時(shí)802.11b已被廣泛應(yīng)用。由于802.11a不能兼容802.11b，再加上5GHz芯片價(jià)格較高和地方規(guī)定的限制等原因，使得802.11a沒有被廣泛采用。

在2000年初，IEEE 802.11g工作組開始開發(fā)一項(xiàng)既能提供54Mbps速率，又能向下兼容802.11b的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。并在2001年11月提出了第一個(gè)IEEE 802.11g草案，該草案在2003年正式成為標(biāo)準(zhǔn)。802.11g兼容了802.11b，繼續(xù)使用2.4GHz頻段。為了達(dá)到54Mbps的速率，802.11g借用了802.11a的成果，在2.4GHz頻段采用了正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)。IEEE 802.11g的推出，滿足了當(dāng)時(shí)人們對帶寬的需求，對WLAN的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。

大家可能會有疑問：為什么不在1999年制定802.11b標(biāo)準(zhǔn)時(shí)就直接采用和802.11a相同的OFDM技術(shù)，這樣就可以更早的在2.4GHz頻段上取得54Mbps的速率了，而不必等到2001年底的802.11g的出現(xiàn)。事實(shí)上在1999年討論802.11b的時(shí)候，OFDM技術(shù)確實(shí)被提出應(yīng)用到802.11b標(biāo)準(zhǔn)中，但當(dāng)時(shí)美國聯(lián)邦通信協(xié)會(FCC)禁止在2.4GHz頻段使用OFDM，這條禁令直到2001年5月才被撤銷，6個(gè)月后，采用OFDM技術(shù)的802.11g草案才得以順利出臺。

在急速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)世界54Mbps的速率不會永遠(yuǎn)滿用戶需求。在2002年一個(gè)新的IEEE工作組——IEEE 802.11任務(wù)組N即TGn(Task Group n)成立，開始研究一種更快的WLAN技術(shù)，目標(biāo)是達(dá)到100Mbps的速率。該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)一波三折，由于小組內(nèi)兩個(gè)陣營對協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的爭論不休，新的協(xié)議直到2009年9月才被敲定并批準(zhǔn)，這個(gè)協(xié)議就是802.11n。在長達(dá)7年的制定過程中，802.11n的速率也從最初設(shè)計(jì)的100Mbps，完善到了最高可達(dá)600Mbps，802.11n采用了雙頻工作模式，支持2.4GHz和5GHz，且兼容802.11a/b/g。

802.11n標(biāo)準(zhǔn)剛剛塵埃落定后， IEEE就開始了下一代的WLAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議——802.11ac的制定工作。并在2013年正式推出了802.11ac標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，802.11ac工作在5GHz頻段，向后兼容802.11n和802.11a，80.211ac沿用了802.11n的諸多技術(shù)并做了技術(shù)改進(jìn)，使速率達(dá)到1.3Gbps。

華為產(chǎn)品在V200R003C00及之前版本支持802.11n、802.11g、802.11b和802.11a，從V200R005C00版本開始支持802.11ac，并推出了支持802.11ac的AP：AP5030DN和AP5130DN。

華為產(chǎn)品在V200R003C00版本及之前版，需要使用配置命令配置射頻的類型：

[6605_v2r3_111-wlan-radio-prof-test] radio-type?

80211an 802.11an

80211bgn 802.11bgn

80211gn 802.11gn

80211n 802.11n

80211b 802.11b

80211a 802.11a

80211bg 802.11bg

80211g 802.11g

其中，80211n的意思是配置射頻模式為802.11n，如果終端只支持802.11b或802.11g而不支持802.11n，則無法接入WLAN。而80211bgn，則表示射頻既支持802.11n又支持802.11b和802.11g，此時(shí)802.11b、802.11g和802.11n的終端都可以接入WLAN。同理，如果參數(shù)配置為80211an，則射頻支持802.11a和802.11n，支持802.11a和802.11n的終端都可以接入WLAN……。到了V200R005C00版本， radio-type命令被刪除了，用戶無需配置射頻類型，射頻會自動(dòng)兼容終端支持的協(xié)議，簡化了用戶操作。除此之外V200R005C00和V200R003C00版本的配置射頻支持的最大速率的步驟也不一樣，具體大家可以參照WLAN 產(chǎn)品手冊 ：WLAN產(chǎn)品手冊

當(dāng)前在802.11各協(xié)議中由于802.11ac剛推出，大眾終端產(chǎn)品支持802.11ac的還不多，802.11n產(chǎn)品仍舊是主流產(chǎn)品。802.11n較之前的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議主要有如下優(yōu)勢：更多的子載波、更高的編碼率、更短的GI(Guard Interval)、更寬的信道、更多的空間流和MAC層的報(bào)文聚合功能等，而獲取這些優(yōu)勢的技術(shù)802.11ac也有沿用。下面我們看下華為產(chǎn)品如何配置才能更好的發(fā)揮802.11n的優(yōu)勢。

更多的子載波：802.11n比802.11a/g多了4個(gè)有效子載波(802.11b沒有使用OFMD技術(shù)不做對比)，用戶無需配置只要使用802.11n通信即可獲得802.11n的此項(xiàng)優(yōu)勢。下圖中58.5Mbps是802.11n較之前的標(biāo)準(zhǔn)更多的子載波可以帶來的理論速率。

更高的編碼率：WLAN使用射頻傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，除了用戶的有效傳輸數(shù)據(jù)外，還需附有更錯(cuò)碼FEC(Forward Error Correction)，當(dāng)有效數(shù)據(jù)在傳遞過程中因衰減、干擾等因素而導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí)，通過更錯(cuò)碼可將數(shù)據(jù)更正、還原成正確數(shù)據(jù)。802.11n將之前3/4的有效編碼率提高到5/6，此項(xiàng)改進(jìn)點(diǎn)使得802.11n的速率提升了11%。用戶無需配置只要使用802.11n通信也可以直接獲得802.11n的此項(xiàng)優(yōu)勢。

更短的GI (Short Guard Interval)：使用802.11a/b/g發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必須要保證在數(shù)據(jù)之間存在800 ns的時(shí)間間隔以避免數(shù)據(jù)幀間的干擾，這個(gè)間隔被稱為Guard Interval (GI)。802.11n缺省仍然使用800ns的GI，但在空間環(huán)境較好時(shí)，可以將該間隔配置為400ns，此項(xiàng)改進(jìn)可以將吞吐提高近10%(約72.2Mbps)。用戶在射頻模板視圖下可以執(zhí)行命令 80211n guard-interval-modeshort配置802.11n的short GI功能：

system-view

[AC6605] wlan

[AC6605-wlan-view] radio-profile name 80211n

[AC6605-wlan-radio-prof-80211n] 80211n guard-interval-mode short

而802.11ac可以執(zhí)行命令 80211ac guard-interval-mode short配置802.11ac的short GI功能，如：

system-view

[AC6605] wlan

[AC6605-wlan-view] radio-profile name 80211ac

[AC6605-wlan-radio-prof-80211ac] 80211ac guard-interval-mode short

這里需要注意，并不是所有的環(huán)境都適合配置short GI。在復(fù)雜的空間環(huán)境里，射頻遇到障礙物可能會產(chǎn)生反射等現(xiàn)象，會造成AP和STA之間的多路徑傳輸(多徑效應(yīng))。在多徑環(huán)境中，前一個(gè)數(shù)據(jù)塊還沒有發(fā)送完成，后一個(gè)數(shù)據(jù)塊可能通過不同的路徑先到達(dá)了，合理的GI長度能夠避免相互干擾。如果GI時(shí)長不合理，會降低鏈路的使用效率。

所以，在復(fù)雜的環(huán)境中建議關(guān)閉short GI功能(對應(yīng)命令 80211n guard-interval-mode normal，802.11ac為80211ac guard-interval-mode normal)。

更寬的信道：我們在講射頻的時(shí)候已經(jīng)提及，802.11n支持將相鄰兩個(gè)20**z的信道綁定成40**z的信道，信道更寬傳輸能力就更大，可以帶來2倍以上的提升。在射頻視圖下執(zhí)行命令 channel命令可以配置40**z信道，并指定一個(gè)主信道：

system-view

[AC6605] wlan

[AC6605-wlan-view] ap 0 radio 0

[AC6605-wlan-radio-0/0] channel 40**z-plus 1//表示配置40**z寬的信道，主信道是1.

在802.11ac信道帶寬可以支持80**z，如：

system-view

[AC6605] wlan

[AC6605-wlan-view] ap 0 radio 1

[AC6605-wlan-radio-0/1] channel 80**z 149

更多的空間流：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)空間流以單入單出SISO(Single Input Single Output)的方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的。在802.11n支持最大4個(gè)空間流的多入多出MIMO(Multiple Input and Multiple Output)方式傳輸數(shù)據(jù)(802.11ac最大支持8*8的MIMO)。華為多天線AP都支持MIMO，如AP5130、AP7110、AP5030支持3*3 MIMO，AP3010、AP6510、AP6610支持2*2 MIMO。

MAC 層的報(bào)文聚合：在802.11的MAC層協(xié)議中，有很多固定的開銷，尤其在兩個(gè)幀之間的確認(rèn)信息。在最高數(shù)據(jù)率的傳輸下，這些多余的開銷甚至比需要傳輸?shù)恼麄€(gè)數(shù)據(jù)幀還要長。例如：802.11g理論傳輸速率為54Mbps，實(shí)際上卻只有22Mbps，將近有一半多的速率浪費(fèi)了。802.11n的MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元MPDU(MAC Protocol Data Unit)幀匯聚功能，可以將多個(gè)MPDU聚合為一個(gè)物理層報(bào)文，只需要進(jìn)行一次信道競爭或退避，就可完成N個(gè)MPDU的同時(shí)發(fā)送，從而減少了發(fā)送N-1個(gè)MPDU報(bào)文所帶來的信道資源消耗。執(zhí)行命令 80211n a-mpdu enable可以使能802.11n的MPDU幀匯聚功能，然后執(zhí)行 80211n a-mpdumax-length-exponent命令可以配置匯聚幀的最大長度，802.11n的匯聚幀最大長度為65535字節(jié)。如：

system-view

[AC6605] wlan

[AC6605-wlan-view] radio-profile id 0 name rp01

[AC6605-wlan-view] 80211n a-mpdu enable

[AC6605-wlan-radio-prof-rp01] 80211n a-mpdu max-length-exponent 3 //3表示匯聚幀最大長度是65535字節(jié)

另外，802.11ac還支持MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元MSDU(Mac Service Data Units)匯聚，大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率，具體配置如：

system-view

[AC6605] wlan

[AC6605-wlan-view] radio-profile name rp01

[AC6605-wlan-radio-prof-rp01] a-msdu send enable

[AC6605-wlan-radio-prof-rp01] a-msdu send max-subframes 2 //2表示匯聚的幀數(shù)。

除了802.11標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議外，在WLAN領(lǐng)域還有一個(gè)更常見更常用的名詞——Wi-Fi。我們技術(shù)貼連載已經(jīng)進(jìn)行到第3期，一直沒有提及什么是Wi-Fi。在了解了802.11各協(xié)議后，正好也是解釋什么是Wi-Fi的時(shí)機(jī)了。

WiFi是無線保真(Wireless Fidelity)的英文縮寫。在802.11b時(shí)代，雖然所有的802.11b產(chǎn)品都使用相同的802.11b標(biāo)準(zhǔn)，但為了保證不同廠商的產(chǎn)品能夠具有良好的兼容性，1999年一些WLAN設(shè)備生產(chǎn)廠商一起成立了一個(gè)工業(yè)聯(lián)盟——無線以太網(wǎng)兼容性聯(lián)盟WECA(Wireless Ethernet Compatibility Alliance)，后更名為Wi-Fi聯(lián)盟。Wi-Fi聯(lián)盟建立了一套驗(yàn)證802.11b產(chǎn)品兼容性的測試程序，稱為Wi-Fi認(rèn)證，通過該程序認(rèn)證的產(chǎn)品可以使用Wi-Fi認(rèn)證標(biāo)簽。后來，Wi-Fi認(rèn)證的范圍逐步擴(kuò)展到802.11a，802.11g和802.11n。另外，由于忍受不了802.11n漫長的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程和市場需求的推動(dòng)，Wi-Fi聯(lián)盟以802.11n 2.0版草案作為產(chǎn)品認(rèn)證的依據(jù)，在802.11n標(biāo)準(zhǔn)推出之前已經(jīng)認(rèn)證批準(zhǔn)了數(shù)百個(gè)802.11n產(chǎn)品。這也是為什么當(dāng)時(shí)802.11n標(biāo)準(zhǔn)還未正式發(fā)布，而我們在市場上早已可以購買到各類兼容性良好的802.11n產(chǎn)品的原因。

標(biāo)簽： WLAN科普