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纯净的硅(高级)

最全的Wi-Fi 技术的演进来了,看一下是否说全了,欢迎来补充。 [复制链接]

在过去的 20 年中,通常被称为 Wi-Fi 的 IEEE 802.11 已从 2 Mbps 发展到千兆位以上的速度,吞吐能力提高了 1000 倍。该标准通过引入诸如 802.11n、802.11ac 和 802.11ax(Wi-Fi 6)等新协议不断推进自身发展(如图1)。新标准支持更高阶的调制方案,例如 64 QAM、256 QAM 和 1024 QAM。这些新标准支持向单个客户端或多个客户端同时传输多个数据流;除提高峰值数据速率外,还努力加强了表征系统对可用频谱的利用程度的频谱效率。为提高网络效率和网络容量,已引入诸如多用户多输入多输出(MU-MIMO)和正交频分多址(OFDMA)等的多用户技术。Wi-Fi(802.11)标准一经发布和实施,世界便随着市场的开放及新技术的涌现而开始发生变化。每个新标准都建立在以前的标准基础之上,并在速度和可靠性层面有所改进。

 

如果您正寻求购置新的无线网络设备或移动设备,太多的选择和缩写会让您不知所措。自 1997 年 Wi-Fi 首次向消费者发布以来,其标准一直在不断发展,通常会带来更快的速度和更高的网络/频谱效率。随着更多功能被添加到原始 802.11 标准中,其相应的补充标准(802.11b,802.11g 等)也广为人知。表1 列出了不同的标准以及基于这些标准可以达到的最大理论数据速率。由于多种因素的影响,包括信号随距离出现的衰减、调制速率和前向纠错编码、带宽、MIMO 乘法器、保护间隔和典型错误率,典型速率会低于理论值。802.11 家族由一系列使用相同基本协议的半双工空中调制技术组成。在本文中,我们将针对每个 Wi-Fi 标准的基础知识展开讨论。

 

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表1 Wi-Fi 历史

 

>> 802.11-1997 标准

802.11-1997 是该系列中的首个无线标准,其于 1997 年发布,但现已过时。这一标准在采用了冲突避免功能的载波侦听多路访问协议(CSMA/CA)局域网(LAN)中,定义了空中数据通信设备的协议和兼容互连。该协议支持三种物理层技术,包括以 1 Mbps 工作的红外、支持 1 Mbps 和可选 2 Mbps 数据速率的跳频扩展频谱(FHSS),和同时支持 1/2 Mbps 数据速率的直接序列扩展频谱(DSSS)。由于互操作性问题、成本和缺乏足够的吞吐量,该协议未被广泛接受。

 

>> 802.11b 标准

802.11b 产品于 1999 年中期投放市场。它的最大理论数据速率为 11 Mbps,并采用与原始标准中定义的相同的 CSMA/CA 媒介访问方式。802.11b 吞吐量的显著提高以及价格的大幅降低,使得 802.11b 作为一种无线技术被广泛接受。802.11b 使用 2.4~2.5 GHz 的 ISM 非授权频段,是 DSSS 的直接扩展,并利用补码键控(CCK)作为其调制技术。802.11b 用于点对多点配置,其中接入点与该接入点范围内的移动客户端进行通信。

 

这一范围取决于射频环境、输出功率和接收机灵敏度。802.11b 的信道带宽为 22 MHz,可以以 11 Mbps 的速率运行,但会缩减到 5.5 Mbps,再到 2 Mbps,以及 1 Mbps(自适应速率选择),来降低由于错误而导致的重播率[1]。802.11b 标准与其它无线标准共享相同的频率带宽。因此,住宅内的无线设备,例如微波炉、蓝牙设备和无绳电话会对 Wi-Fi 造成干扰。

 

>> 802.11a 标准

802.11a 采用与原始标准相同的核心协议,工作频率为 5 GHz,使用 52 个子载波正交频分复用(OFDM),最大理论数据速率为 54 Mbps,由此实现 20 Mbps 的实际吞吐量。其支持的其它数据速率包括 6、9、12、18、24、36 和 48 Mbps。802.11a 与 802.11b 由于在不同的非授权 ISM 频段中运行,因而无法互操作。鉴于 2.4 GHz 频段越来越拥挤,5 GHz 频段给 802.11a 增添了显著优势,但因受制于高载波频率,整体有效范围小于 802.11b/g。

 

802.11a 产品最初由于成本因素、覆盖范围小且与 802.11b 不兼容而未被广泛接受。在 52 个 OFDM 子载波中,有 48 个用于数据,4 个为导频子载波,载波间隔 312.5 kHz。这些子载波中的每一个均可为 BPSK、QPSK、16 QAM 或 64 QAM。信道带宽 20 MHz,占用带宽 16.6 MHz;符号持续时间为 4 微秒,其中包括 0.8 微秒的保护间隔。OFDM 的优势包括减少接收中的多径效应和提高频谱效率[2]。表2 列出了 11a 支持的不同调制及其各自理论数据速率。

 

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表2 20 MHz 信道间隔的 802.11a 调制速率和数据速率

 

>> 802.11g 标准

802.11g 于 2003 年夏季上市。它使用与 802.11a 相同的 OFDM 技术,并像 802.11a 一样支持的最大理论速率为 54Mbps;但也如同 802.11b 一样,在拥挤的 2.4 GHz 下运行,因而容易受到干扰等因素的影响。802.11g 向后兼容 802.11b(即 802.11b 设备可以连接到 802.11g 接入点)。802.11g 能够兼容使用 802.11a 和 802.11b/g 的双频或双模接入点。

 

>> 802.11n 标准

802.11n 的引入让 Wi-Fi 变得更快、更可靠;这一进步通过将 MIMO 和 40 MHz 信道添加至物理层(PHY)并将帧聚合添加到 MAC 层来实现。MIMO 是一种使用多个发射和接收天线来利用多路径传播从而使无线链路容量倍增的方法。这些天线需要在空间上分离,以使从每个发射天线到每个接收天线的信号具有不同的空间特征,以便在接收机上可以将这些流分离为并行的独立信道。

 

以 40 MHz 带宽工作的信道,宽度可加倍,并在单个 20 MHz 信道上获得两倍的 PHY 数据速率。802.11n 草案允许最多 4 个空间流,最大理论吞吐量为 600 Mbps。

 

20 MHz 信道拥有 56 个 OFDM 子载波,其中 52 个用于数据,4 个为导频,载波间隔 312.5 kHz。这些子载波中,每一个均可为 BPSK、QPSK、16 QAM 或 64 QAM。总符号持续时间为 3.6 或 4 微秒,其中分别包括 0.4 或 0.8 微秒的保护间隔。表3 列出了单个数据流的不同调制和编码方案(对于多个数据流,数据速率是流数的倍数)。802.11n 支持帧聚合,其中多个 MAC 服务数据单元(MSDU)或 MAC 协议数据单元(MPDU)打包在一起,以减少开销并将其平均到多个帧上,以提高用户级别的数据速率。此外,802.11n 向后兼容 802.11g、11b 和 11a[3]。Qorvo 一直是 802.11n 组件的领先供应商,提供包括功率放大器、低噪声放大器、交换机和集成前端模块(FEM)等产品。

 

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表3 802.11n 单个数据流的调制与数据速率

 

好了,这里给大家分享这些,更多内容见Wi-Fi 技术的演进,欢迎大家来补充啊,同时来展望一下Wi-Fi的未来吧。

 

 

此帖出自RF/无线论坛

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谢谢分享,确实是很全了

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话说能不能也给咱来讲讲蓝牙的前世今生呀

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