【云駐共創】物聯網無線短距離Wi-Fi技術專題

前言

Wi-Fi通往全聯接之路:

5G技術在我們現代社會當中提供了千兆級的無限接入，它是運營商通過的室外宏站，再加上未來慢慢陸續建設的室內5G宏站來提供的網絡服務。5G的網速，它提供了在老百姓側這一端大概是峰值速率1.5G左右。在做理論宣傳的時候，5G的技術下行小、全吞吐率可以20G，上行10G，但是用戶體驗的峰值速率，我們在手機側大概是1.5G。5G技術它是面向于未來萬物互聯的信息社會所提供的2020年到2030年的全球統一蜂窩網絡的通信技術。

這個通信網絡技術對運營商來說是走向萬物互聯網的殺手锏，但有一個特點，它的成本比較高昂。在我們中國未來到了2025年大概要建設六百萬的站點，然后到了2030年左右的尾聲。它跟國內的5G站點疊加，預計會有一千萬。但是作為業內人士，我們會了解到這四大運營商所構建的，我們想象當中未來有可能一千萬的站點，也其實對運營商而言是非常非常大的運營成本，它要找到萬物互聯很多的內容，只有很多的用戶和企業使用它，才能得到把它運營成本降下來。但是對于運營企業而言，我們走到家里面，怎么去體驗光纖級的接入呢？這個就比較困難了，因為5G它都是室外站點，找到你的家庭，找到室內，它的信號變差了，體驗不了光纖級一千兆的記錄。

了解到我們今天晚上講的課程比較民用的、比較成本低廉的WiFi技術，WiFi技術它也有后續的引進，比如說我們今年的比較火的，在室內無線連接的技術WiFi6，所以今天的話我們就和各位同學簡單介紹一下WiFi的前世今生。

我們在日常家里面所使用的WiFi走向未來，它有哪些連接的用途？我們比較清晰的通過各種傳媒了解到，未來的社會是一個萬物互聯的全連接社會，所有的終端都會加上傳感器之后去和網絡互聯，進行我們數的沉淀，那么各種各樣的數連接起來之后就會形成大數據，有了數據之后就會進行處理，形成人工智能的肥沃土壤。

在很多場景里面，其實啊我們通過運營商去連接，它的成本比較高昂。我們中國還是社會主義的國家，有這樣的大國去培養這么多的國企，不計經濟利益人的去建設，比如說六百萬家的4G基站或者一千萬家的5G基站，但是絕大多數國家都沒有這樣的國力，其實美國也不會有這樣的社會條件去建設這么多的站點。所以在整個全球范圍內，在尤其是在室內，會找到一種經濟、好用的連接技術，人的連接、物的連接，我們就看到WiFi，那么WiFi它會進行改良，我們今天晚上給大家介紹的WiFi6，WiFi6在企業、金融、醫療、場館、政府、教育、您的家庭里面，不僅僅可以滿足手機的上網的需求，同時也可以連接物的連接。

有些同學會講，WiFi在家庭里面他的這個繞射能力、穿透能力、信號比較差，我這客廳放了一個WiFi，找到房間里面信號比較差，那么WiFi技術衍生出子母機，同時到了WiFi6里面，它進行了改良，使得它的覆蓋能力比WiFi4提升了四倍以上。所以在室內里面，WiFi6的成本和WiFi4一樣，現在可能稍微高昂一點，但是再過兩年就和您家里的WiFi一樣的成本了。在這樣比較低的成本的條件下，WiFi6在家庭里面得到了室內得到了大規模的應用。

那么走向室外呢會有什么呢？工業級的5G， WiFi在固定的園區內至少得可以達到民用家的無限+體驗。好，那么今天我們就來和大家簡單的介紹一下民用的試用場景，在室內更加經濟高效的WiFi技術。那么介紹WiFi我們避不開一個課題就是WLAN無線局域網。那么WiFi與WLAN有什么樣的關系呢？

一、WLAN/Wi-Fi基本概念介紹

1.1什么是WLAN

WLAN?,Wireless Local Area Network,無線局域網,是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。它以無線多址信〕作為傳輸媒食;利用電磁波完成數據交互，實現傳統有線局域網的功能。

大家經常說WiFi，那么WiFi和WLAN有什么區別？

無線局域網就是WLAN的全稱，我們的無線網絡分為個人網、無線局域網、無限城市網以及廣域網。廣域網就是今年和去年大前年熱持5G，第五代移動通訊，他走過了五代，那么這五代移動通訊它面對的是全球運營商所構建的可以全球漫游的移動通訊，它稱之為廣域網。個人網的典型技術就是藍牙。局域網里面的典型技術就是WiFi，所以WiFi它是包含于WLAN的。那局域網里面還有哪些技術呢？比如說在酒店里面是不是看會看到保安人士拿無線對講機，或者說我們在十年前您在家里面會有無神的固化子母機，這些都可以叫無線局域網，但是采用了802.11，也就是美國電器工程師協會IEEE組織采用802.11物理層技術實現的技術，我們稱之為WiFi。所以WiFi我們可以采用美國IEEE?802.11的技術就稱之為WiFi，它是WLAN技術的一種。

由于WiFi的應用非常的廣泛，我們在手機、pc機、以及我們家庭里面、汽車里面都可以連WiFi，使得我們感覺WiFi就是無線局域網的典型技術了，就是無線局域網了。確實WiFi技術在現代人類社會的接入當中提供了非常便利的服務，它成為我們上網的最后一百米通訊的電線技術，而我們這個4G、5G成了人們登陸互聯網的最后一公里的技術。

帶你走出家庭、走出您的體驗，然后您可以非常便利地享受三大運營商，未來還有廣電四大運營商提供的4G與5G服務。那么我們來看看WiFi有哪些標準組織呢？

1.2 WLAN標準組織

WiFi聯盟

Wi-Fi聯盟(全稱:國際Wi-Fi聯盟組織)，正式名稱:Wi-Fi Alliance,簡稱WFA，是一個商業聯盟，擁有Wi-Fi

成立于1999年，2000年改名為Wi-Fi聯盟

關注和加強產品和功能的認證測試

產品兼容性測試

WI-FI聯盟的言方網站是http://www.wi-fi.org/

WiFi最主要的是由美國組成的專利形成的。那么我們在WiFi6里面，中國廠家陣營也充分地參與進去了。WiFi它的典型比較專業的就是大家看到的WiFi標志，那標志里面比較專業一點呢？就是大家會看到是Wi-Fi，WiFi聯盟2000年改名成WiFi聯盟的，以前呢叫的名字比較專業，802.11、802.11n、802.11g、802.11b等等，都是在不同階段的WiFi版本。為了名字取得更加親民一點，把它慢慢改造成了WiFi?1到了WiFi?6，那么現在就處在第六代WiFi，第六代WiFi。我們開篇呢和各位同學簡單介紹過，現在運營商在宣傳5G與F5G，那什么是F5G？由于室外的宏戰，5G宏站它提供了100M的體驗，在家庭里面的WiFi是第四代WiFi，叫802.11n。

802.11n它只能提供300M的帶寬，而且連接用戶數多于六人以上的過程當中，它會出現卡頓。在小朋友在家里看著電視，去上網的過程當中就會出現卡頓，所以它連接數體驗不佳。那么WiFi?6我們就可以提供千兆級的光纖接入，而且連接數也有極大的增強。

WiFi成本價格低廉，只要你家里面有網線、有光纖級的接入，那么這個時候就非常便利，您自己都可以去配置WiFi，配置用戶名與密碼。

WiFi的董事會成員，如上圖，是非常開放的。但清一色最主要的還是美國的陣營。所以WiFi?4以前其實都是美國的整個WiFi陣營在美國的話語權。WiFi都是一些我們可以使用的頻段，不需要去一個企業購買所用的頻段，科研、醫療、民用都可以，只需注冊、無需付費，頻段讓利于民。所以大家會看到WiFi陣營里面，在我們的家庭、企業、還有科研里面做到了極為廣泛的應用。

lnstitute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)美國電氣和電子工程師協會

由美國無線電工程師協會和美國電氣工程師協會合并而成

負責制定11系列標準

IEEE的官方網站是ieee.org/

WiFi最主要的就是美國工程與定制工程師協會形成的，我們聽到的internet里面的互聯網是802.3，WiFi是802.11，它是互聯網末端最后一百米的無線接入，IETF是Internet工程任務組(Internet Engineering TaskForce)的簡寫。負責互聯網相關技術規范的研發和制定，無線方面負責制定集中控制型AC+AP標準，形成RFC文檔IETF的官方網站是www.ietf.org/

WiFi是五眼聯盟，軍用里情報網所衍生出來的。從九十年代開始互聯網應用于民用之后，衍生出在美國、中國、數十大的高科技公司，也就是我們現在所形成的大IT企業。它在大IT里面又分為應用的、操作系統的、網絡的、終端的，形成的一系列的公司。

WAPI聯盟

WAPI (Wireless LAN Authentication and PrivacyInfrastructure)無線局域網鑒別和保密基礎結構，是一種安全協議，同時也是中國無線局域網安全強制性標準。與現行的802.11i傳輸協議比較相近。 WAPI的官方網站是http://www.wapia.org/

初期的時候我們第一要考慮它的安全，所以專門成立了WAPL聯盟。只要您進入中國這個大市場，所有的WiFi終端都需要支持中國方案的WAPl。WAPl就是我們中國所提出的802.11 i，是在WiFi里面提供網絡安全的一個標準。802.11 i它是美國IEEE提出的安全標準，我們中國是WAPl，現有的設備你既可以支持802.11 i，也需要支持中國的WAPl。但具體去應用的時候，我們中國比較開放，使用權還是歸用戶所有。

去頒發我們WiFi所使用的頻段，由誰來管控呢？中國叫無線電管理委員會。美國去管理無線電的時候是FCC:美國聯邦通訊委員會(Federal CommunicationsCommissin)。歐洲去管理無線電叫ETSI:歐洲電信標準化協會(European TelecommunicationsStandards Institute)。在資本主義國家，它可能更加的考慮到它的適配度、適用性、經濟型。所以美國他去頒布WiFi的時候，它的頻譜照我們中國的WiFi頻段要豐富得很多。我們中國這樣的體制里面去發展5G，然后未來的6G、7G，它是類似于工業級的產品，我們擁有全世界最多的人口，所以我們可以充分的利用工業級的5G、6G產品，未來可以有更好的發展。

我們就給大家介紹了所有的標準組織，那么我們接下來給各位同學介紹一下WiFi發展的歷程。

1.3 WLAN發展演進

我們可能剛剛去接觸WiFi的時候，一開始是寬帶，2000年左右寬帶是兩兆，慢慢的我們接到光纖網線是百兆級的接入，在寬帶兩兆的時候，是電話同軸電纜，那個時候的WiFi叫802.11 b。再往后我們接觸到的技術可以引用802.11 g，網線進步增大到802.11 n。到802.11 n的時候，適合我們國內的3G大概是同樣年份，大概是2009年左右，所以2010年家里面有802.11 n，我們國家又分發了3G牌照。從2010年開始，中國就走入了移動互聯網的范疇。

2018年10月，Wi-Fi聯盟對不同Wi-Fi標準指定了新的命名，802.11ax被命名為Wi-Fi6。

WiFi他現在是處在WiFi6，是802.11 ax，之前我們用的是802.11n。這個就是我們最常用的WiFi 4與WiFi 6，現在我們絕大部分用的都是WiFi 6的產品。登錄華為商城，購買WiFi 6的產品，現在要購買華為的旗艦機，它都代表WiFi 6的芯片。

2010年之后，流行起來的就不再是以前的博客，慢慢流行的就是我們看到以博客為準的短文。2010年以后人們慢慢接入了移動互聯網，移動互聯網里面由喬布斯所生產的智能終端，使得不會敲鍵盤的一些人也可以非常輕巧地進入到我們的互聯網當中，接入的互聯網的人數得到了指數級的增長。802.11是WiFi 1，802.11 b是WiFi 2，802.11 a/g是WiFi 3，802.11 n是WiFi 4；802.11 ac是WiFi 5，WiFi 5它的頻段只能用到5G頻段，我們的家里常常使用WiFi都用的是2.4G頻段，頻段越高，5G是5G赫茲。

5G赫茲什么概念呢？

1G等于10的9次方啊，1個億是十的八次方，5G赫茲相當于我們一秒鐘要震蕩五十億次，所以它的波長比較小，然后覆蓋特性比較差，所以我們常常用的是2.4G。802.11ax可以同時使用2.4 G和5G，頻譜更加寬。如果信號覆蓋不好的時候，可以只用2.4G頻譜，所以802.11 ax， WiFi 6得到了大規模的使用。802.11 ac和802.11 a的命運是一樣的，比如說2802.11 a出現的年頭是2000年左右，但是它的頻段太高。802.11 g它既可以支持2.4 G，又可以支持5G，而速率和802.11 a是一樣的。所以大家會看到802.11 n、802.11 ax在2.4G和5.8G都可以支持，是未來我們下一代最主要用到的WiFi。WiFi它和我們的互聯網的發展，尤其是我們帶寬的發展是相輔相成的。

我們講到WiFi 1到WiFi 6，常常說的是物理層的速率，也就是物理層。WiFi 1只有兩兆，到了WiFi 2可以11M，WiFi 3可以54M。到了WiFi 4我們可以兩個天線接收，150M，那么四個天線接收就可以600M。但是我們的WiFi設備通常是兩個天線接收，峰值速率達到300M。在WiFi五速率就提升到更高了，可以達到800多M。但是它的頻段和我們的802.11 a一樣太高了，覆蓋性能不好，所以802.11 ax WiFi 6結合2.4 G，同時美國又結合6G，它的頻譜更加的寬泛，帶寬一下子可以達到160M，速率得到了很大的提升。

802.11技術過程當中的e指的是我們服務等級，我們可以基于各種業務流去設定它的時延、丟包、抖動、帶寬。IEEE 802.11i，無線網絡的安全方面的補充(2004)。IEEE 802.11ax，又稱為高效率無線標準(High-Efficiency Wireless，HEW)，以現行的IEEE802.11ac做為基底的草案，以提供比現行的傳輸速率加快4倍為目標。

1.4 WLAN頻段

WiFi的頻段，專業的叫ISM頻段，它是工業(Industrial)、科學(Scientific）與醫療(Medical)之縮寫，使用此頻段只需登記注冊而無需付費的頻段，所以得到了極大的推廣。

由于WiFi它是美國的，所以頻譜非常寬泛，而我們中國會稍微謹慎一點，因為我們中國的人多，使在公共場景使用的頻譜也多，而WiFi是一個民用頻譜，它的頻譜使用效率沒有我們未來5G、6G頻譜使用效率高，所以我們中國是比較理性的去使用WiFi。中國的ISM頻段有:433.05-434.79 MHz、2400-2483.5 MHz 、5725-5850 MHz。

上圖是給大家展示的2.4G的WiFi，每一個信道帶寬是22M，我們常常用到的是最低的頻段1、6、11，每個信道號的中心頻率之間間隔是5M。1、6、11我們就隔五個評級，因為五個它的中心頻率差25M，可以大于22M，我們需要大于等于22M，所以我們常常用的是1信道。有的同學是一個想把WiFi信號調得更好的，隔壁鄰居家都是1信道，我可以調為6信道，讓家里的WiFi信號更純凈一點。

頻段帶寬示意如上圖，任意相鄰區域使用無頻率交叉的頻道，如: 1、6、11頻道；適當調整發射功率，避免跨區域同頻干擾；蜂窩式無線覆蓋實現無交叉頻率重復使用。

5G里美國劃分得非常的寬泛，劃分了二十三個信道，但是我們國內劃分得比較嚴謹，只劃分了四個信道，149、153、157和161用來無線信號覆蓋，適當調整發射功率，避免跨區域同頻干擾到了5G一個信道是20M帶寬，一個信道號只隔5M，所以149、153、157和161信道號相互之間挨著一點，這樣5G的利用率會比2.4G高一點，這個就是5G的WiFi。

未來無線接入的需求是非常海量的，我們中國的發展必須根據自己的國情，自己培養我們國產化的通訊設備、IT設備需要有自己的主控權，所以這個時候我國更加傾向于來主導來培養我們的移動蜂窩網絡。蜂窩式無線覆蓋實現無交叉頻率重復使用，WiFi是民用產品，充分的參與進去，提供了民用級、非工業級的無線技術。

美國在今年的4月23號專門頒發了WiFi里面的6G頻譜，它的頻譜是5925M到7125M，整整1.2G頻譜。這樣的話美國它在3G到6G的頻譜被國防部占了。我國針對5925到7125，我們是想把它作為5G的擴展頻譜，以及未來6G的頻譜這樣去對待。到時候美國會發現審時度勢，發現他的5G頻譜選擇失敗，國防部不會讓。6G我們也沒有產業，他干脆就把這個頻段發給美國所處的WiFi?6E。在未來全球的應用市場當中，WiFi?6E把全球的頻譜得到了大規模的升溫之后，如果全球跟著我走，那我把這個頻段就占到了。那么未來中國和歐洲要去發展WiFi六E這段6G的頻譜的話，美國就得了先機。未來在國內所上的WiFi?6可能不支持WiFi?6E。WiFi?6E的E是指什么特點呢？這個就是WiFi?6的擴展頻譜，它需要支持5925到7125，1.2G赫茲。

WLAN產品對人體的電磁輻射是安全的，很多的研究已經證明，WLAN產品可以在家庭及商業中使用，而且對人體不會造成危害。WiFi的發射WiFi的設備路由器最大功率是一百毫瓦，我們的基站發射功率比較大，比如說基站的4G典型是四十瓦，5G典型是兩百瓦，它是面對的最后一公里的通訊是在室外的，而到了室內只需要一百毫瓦。典型的WLAN產品，如AP (Access Point，接入點)，輸出功率為100mw，對于網卡來說，通常只有10mw至50mw。相比較來說，手機的發射功率在通話時可以超過1W，而無線對講機甚至可以達到5W。政府有相關的法令對發射功率進行嚴格的限制，因此通過政府相關部門認證過的無線設備對人體是無害的。

二、WLAN/Wi-Fi網絡結構介紹

2.1 ?WLAN網絡結構介紹

基本服務集（Basic Service Set，簡稱BSS）是802.11網絡的基本組件，由一組相互通信的工作站所構成。

工作站之間的通信在某個模糊地帶進行著，稱為基本服務區域（Basic Service Area），此區域受限于所使用的無線媒介的傳播特性。

只要位于基本服務區域，工作站就可以跟同一個BSS的其他成員通信。

Stations (STA):任何的無線終端設備

AP(Access Point):一種特殊的STA

BSS(Basic Service Set):基本服務集

802.11基本元素

BSS(Basic Service Set):基本服務集

BSA (Basic service area) :基本服務區域

ESS (Extended Service Set):擴展服務集

SSID (Service Set ldentifier):服務集標識

BSSID (Basic Service Set ldentifier) :基本服務集標識符

ESS（Extended Service Set）是采用相同的SSID的多個BSS形成的更大規模的虛擬BSS；

BSSID實際上就是AP的MAC地址，用來標識AP管理的BSS；在同一個AP內BSSID和SSID一一映射。SSID是Service Set Identifier的縮寫，意思是：服務集標識符。SSID技術可以將一個無線局域網分為幾個需要不同身份驗證的子網絡，每一個子網絡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的子網絡，防止未被授權的用戶進入本網絡。

在一個ESS內SSID是相同的，但對于ESS內的每個AP與之對應的BSSID是不相同的。

如果一個AP可以同時支持多個SSID的話，則AP會分配不同的BSSID來對應這些SSID。

AP支持多SSID，在802.11組網模式(Ad hoc)中lndependent BasicService Set (IBSS)，組網不需要AP而且適用于小規模。

基本服務集（Basic Service Set，簡稱BSS）是802.11網絡的基本組件，由一組相互通信的工作站所構成。BSA(Basic service area):基本服務區域，相當于一個無線單元。所謂ESS，就是利用骨干網絡將幾個BSS串聯在一起。SSID:用戶所謂的網絡名稱。BSSID實際上就是AP的MAC地址，用來標識AP管理的BSS。

無線中繼，中繼模式同樣也叫做無線分布系統（WDS），wDs (Wireless Distribution System無線分布式系統)︰通過無線鏈路連接兩個或者多個獨立的有線局域網或者無線局域網，組建一個互通的網絡，從而實現數據訪問。無線WDS技術提高了整個網絡結構的靈活型和便捷性。在WDS部署中，網橋組網模式可分為:點對點(P2P)方式、點對多點(P2MP)方式和中繼橋接方式。

802.11 mesh組網模式，無線AP之間有冗余，解決了無線單點故障問題。

2.2 FAT AP與FIT AP技術介紹

接入點AP（Access Point）：為STA提供基于802.11標準的無線接入服務，起到有線網絡和無線網絡的橋接作用。

胖接入點FAT AP（FAT Access Point）：在自治式網絡架構中提供STA的無線接入服務，除了提供基本的無線連接功能外，還能提供安全和管理等增強功能。

目前業界企業級WLAN的技術發展趨勢形成了兩套主流的組網趨勢，即FAT AP和FIT AP（胖AP和瘦AP的方案）。FAT AP是傳統的WLAN組網方案，AP本身承擔了認證終結、漫游切換、動態密鑰產生等復雜功能，相對來說AP的功能較重因此稱為FAT AP。

由于FAT AP自身的原理特點，組網簡單且成本低廉，它通常適用于規模較小、僅僅是數據接入業務需求的WLAN網絡組建，或者是一些局部應用WLAN網絡進行熱點覆蓋的項目。

FAT AP組網的局限性：

FAT AP組網更適合在家庭和中小型網絡中使用，無法滿足大型的無線企業網絡的需求，這是由于FAT AP自身的特點所決定的。當需要組建大型無線網絡或需要要更多的增值服務時:AC和 FIT AP因此應運而生。

無線AC通過專用信令建立到AP的隧道，進行管理、控制AP等動作，AP下用戶獲得的IP地址取決于AC上ESS接口所屬的VLAN，即屬于哪個VLAN，就會分配哪個VLAN的地址段。當AP下的用戶獲得IP地址后，用戶數據按照現有網絡拓撲進行轉發，與AC之間的隧道無關。AP支持兩種轉發模式，一種是本地轉發模式，即AP下用戶的數據按照現有網絡拓撲進行轉發；另一種是AC轉發，即AP下用戶的數據全部通過AP與AC之間的隧道傳輸至AC，由AC統一進行轉發，即集中轉發模式。目前AC默認為集中轉發模式。下接AP過多時，轉發瓶頸為AC的接口大小。

“胖”AP與“瘦”AP組網技術對比

胖AP組網:

每個AP都是一個單獨的節點，獨立配置其信道和功率；安裝簡便

每個AP獨立工作，較難擴展到大型、連續、協調的無線局域網和增加高級應用

每個AP都需要獨立配置安全策略，如果AP數量增加，將會給網絡管理、維護及升級帶來較大的困難

很難進行無線網絡質量的優化數據的采集

瘦AP組網:

通過AC對AP群組進行自動信道分配和選擇，及自動調整發射功率，降低AP之間的互干擾，提高網絡動態覆蓋特性。

支持二層/三層漫游切換

容易實現非法AP檢測和處理

管理節點上移后，運維數據采集針對AC而非AP，解決了網管系統受限于AP處理能力和性能的問題

FAT AP方案技術基于傳統主流，傳統加密、認證方式，普通安全性。網絡管理對每AP下發配置文件，用戶管理類似有線，根據AP接入的有線端口區分權限，WLAN組網規模L2漫游，適合小規模組網；增值業務可以實現簡單數據接入。

FIT AP方案是新生方式，增強管理。安全性增加射頻環境監控，基于用戶位置安全策略，高安全性。網絡管理AC上配置好文件，AP本身零配置，維護簡單。用戶管理上無線專門虛擬專用組方式，根據用戶名區分權限，使用靈活。WLAN組網L2、L3漫游，拓撲無關性，適合大規模組網，可以拓展豐富的業務。

Fat AP的主要特點:

Fat AP是與Fit AP相對來講的，Fat AP將WLAN 的物理層、用戶數據加密、用戶認證、QoS、網絡管理、漫游技術以及其他應用層的功能集于一身。

Fat AP無線網絡解決方案可由由Fat AP直接在有線網的基礎上構成。

Fat AP設備結構復雜，且難于集中管理。

Fit AP的主要特點:

Fit AP是相對Fat AP 來講的，它是一個只有加密、射頻功能的AP，功能單一，不能獨立工作。

整個Fit AP無線網絡解決方案由無線交換機和 Fit AP在有線網的基礎上構成。

Fit AP 上“零配置”，所有配置都集中到無線交換機上。這也促成了Fit AP解決方案更加便于集中管理,并由此具有三層漫游、基于用戶下發權限等Fat AP不具備的功能。

室內放裝：簡單桌面放置或掛墻,可通過位置的變動和自帶天線的調節來調整信號。

室內分布：安裝或放置在室內固定地點，通過饋線連接到室內的天線（如頂吸天線），根據信號的分流需要，可以使用功分、耦合等器件。

室外覆蓋：安裝或放者在固定地點,通過饋線連接到天線(如定向天線]，根據信號的分流和專要，可以使用功分、耦合等器件以及網橋等設備。

其他：移動監控（地鐵、叉車等）......

三、Wi-Fi 4技術介紹

WiFi 4(802.11n)較WiFi 3優勢

WiFi-3就是802.11 g，WiFi-4是802.11 n，WiFi-4向前兼容。

WiFi 4就是我們日常最常用的802.11 n，它的峰值速率是300 M，這個只是宣傳。要想真正達到300M需要具備什么特征呢？

AP需要購買四天線的AP，信道帶寬只需要20M就可以。如果想體現到六百M的峰值速率的話，就需要40Hz的帶寬。WiFi里面采用的無線波形，如果了解的話它叫OFDM波形，符號與符號間它有一定的間隔，平常我們默認的是八百毫秒，要想體驗到300M的峰值數。我們的手機一般是兩個tp接手，兩個tp接收的情況下，只能體驗到130M的峰值速度。如果僅僅是20M的帶寬，要想體驗到150M的話，需要改變保護間隔400ns。如果你的手機是四天線的，才可以達到300 M。

舉個例子，編碼效率的話是從802.11 g升級到5/6，也就是6個物理層傳輸的內容有五個是數據，其余一個數據是幫助還原。子載波數多相當于你的路就多，所以802.11 n它的峰值速度是600 M。但是往往我們空口速率顯示的是300M，但是實際上如果手機是兩個天線接收又是800ns的保護間隔，這個時候體驗的速度其實是130 M。所以需要簡單的配置一下，才能使讓你家里的pc機和終端才能把WiFi的性能發揮到極致。

WiFi-4有哪些技術呢？

802.11n協議定義了協議棧中的MAC層以及物理層:

物理層關鍵技術:

- MIMO天線

-OFDM正交頻分復用

-信道捆綁技術

- Short Gl。

MAC層:

幀聚合(Frame Aggregation)

塊確認（( Block ACK)

OFDM-更多的子載波

FDMA技術的演進

將個高速的較寬的信道劃分成多個低速并行并且正交的窄帶子信道，這些子信道稱為子載波。

從48個增加到52個，它的帶寬增加了1/12。

802.11a/g在20M模式有52個子載波(48個可用)；802.11n在20M模式有56個子載波(52個可用)

在20M帶寬下， 802.11a/g子載波有48個，速率可達到54Mbps； 802.11n子載波有52個，速率可達到58.5Mbps。

編碼率

在無線傳輸系統中，每個數據都會通過前向糾錯碼FEC(Forward Error Correction)，將數據更正、還原成正確的數據。

為了提高吞吐率，需要將出現錯誤的比例降至最低,讓糾錯碼不會太耗占帶寬，但卻能維持相同的糾錯能力，而這個比例就稱為編碼比率或者碼率(Code Rate)。

如:802.11g的碼率為3/4，即有效數據占3/4，糾錯碼占1/4，通過物理技術，802.11n把有效數據傳輸比率提高，從3/4提升至5/6。

Guard lnterval

由于多徑效應的影響，信息符號(Information Symbol將通過多條路徑傳遞,可能會發生彼此碰撞，導致ISI干擾。

為此，11a/g標準要求在發送信息符號時，必須保證在信息符號之間存在800 ns的時間間隔，這個間隔被稱為Guard Interval (GI)。

Short Guard Interval (Short Gl)

11n仍然缺省使用800 ns。當多徑效應不嚴重時，可以將該間隔配置為400ns，可以將吞吐提高近10%，此技術稱為Short Gl。

有了更多的時間去傳用戶的數據，OFDM符號的長度為4000ns，在無線收發過程由收/勢問擊多 dancuoqin程中,需要若干間隔時間，而這個間隔時間就稱為Guard lnterval，簡稱GI。以往GI的時間約為800ns，11n標準中有項選用功效，允許使用僅400nS的保護問隔時間。原有800ns減少一半，若使用這項功能，則11n的傳輸率可以從65M bps拉升到 72.2M bps左右。

信道捆綁將兩個相鄰的20MHz帶寬捆綁在一起組成一個40MHz通訊帶寬，一個是主通道也是公共通道，供所有站點使用。一個是輔助通道，供高吞吐量的站點使用。經過信道捆綁可以大帶寬增加到108個進行傳數據，所以這一系列的技術使得802.11 n 的速率提升到600M。

802.11n同時定義了2.4GHz頻段和5GHz頻段的WLAN標準，與11a/blg每信道只用20MHz頻寬不同的是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絡獲得高于2倍的傳輸速率。

MIMO-空分復用技術

在接收端和發射端使用多幅天線，充分利用空間傳播的多徑分量，在同一頻帶上使用N個數據通道(MIMO子信道)發射信號，從而使得容量隨著天線數量的增加而線性增加。2*2MIMO下，數據速率提升至原先的兩倍。

空分復用技術是復用四層服務，四層需要有四個天線去接收，我們往往在pc端都是兩個天線，手機端現在的旗艦機都是10個天線接受的，所以速率到了很大的提升。

四、Wi-Fi6技術介紹

Wi-Fi 6標準演進，產業鏈趨于成熟

Wi-Fi 6是下一代802.11ax標準的簡稱。隨著Wi-Fi標準的演進，WFA為了便于Wi-Fi 用戶和設備廠商輕松了解其設備連接或支持的Wi-Fi型號，選擇使用數字序號來對Wi-Fi重新命名。另一方面,選擇新一代命名方法也是為了更好地突出Wi-Fi 技術的重大進步，它提供了大量新功能，包括增加的吞吐量和更快的速度、支持更多的并發連接等。根據 WFA的公告，現在的 Wi-Fi命名分別對應如下802.11技術標準:

Wifi-6是在2019年發布的，WiFi-4的特征是4個天線，40M Hz的帶寬、400ns的保護間隔，可以達到600M的峰值速率。WiFi-6首先它的峰值速度從600M提升到9600M。

Wi-Fi6相比Wi-Fi5覆蓋好，容量大。越小的子載波信道帶寬，更遠的覆蓋范圍。Wi-Fi 6相比Wi-Fi 5速度提升38.3%左右，包括1024QAM提升25%，減少幀間隔開銷提升6%，更多的子載波數提升5%。

WiFi 6速度有多快？

4G是移動網絡高速率的代名詞，同樣，Wi-Fi 6是無線局域網高速率的代名詞，但這個高速率是怎么來的，由以下幾個因素決定。

WiFi-6 (802.11ax) 新標準，助力企業數字化

Wi-Fi 6(802.11ax)繼承了Wi-Fi 5(802.11ac)的所有先進MIMO特性，并新增了許多針對高密部署場景的新特性。

OFDMA頻分復用技術

802.11ax之前，數據傳輸采用的是OFDM模式，用戶是通過不同時間片段區分出來的。每一個時間片段，一個用戶完整占據所有的子載波，并且發送一個完整的數據包。802.11ax中引入了一種更高效的數據傳輸模式，叫 OFDMA(因為802.11ax支持上下行多用戶模式，因此也可稱為MU-OFDMA)，它通過將子載波分配給不同用戶并在OFDM系統中添加多址的方法來實現多用戶復用信道資源。

影響Wi-Fi速率的三大因素:空間流、子載波數量和信號傳輸時間、編碼方式。

空間流數量：空間流其實就是AP的天線，天線數越多，整機吞吐量也越大，就像高速公路的車道一樣，8車道一定會比4車道運輸量更大。

編碼方式：編碼方式就是調制技術，即1個Symbol里面能承載的bit數量。從 Wi-Fi1到Wi-Fi 6，每次調制技術的提升，都能至少給每條空間流速率帶來20%以上的提升。

有效子載波數量：載波類似于頻域上的 Symbol，一個子載波承載一個Symbol，不同調制方式及不同頻寬下的子載波數量不一樣。

WiFi-6網絡并發容量提升

在Wi-Fi 4的年代MIMO就已經出現，可以稱為SU-MIMO， 在SU-MIMO情境下，每次路由器發包只能給同一個設備，其他設備在此時只能暫停，也就是所謂的排隊，帶來一定的網絡延遲。

這相當于一個人用一雙手去處理多項任務，這種情況下最多只能有一雙手的能力。而隨著天線數量迅速增多，需要更高效率的并發能力，這時候我們就利用MU-MIMO，就像千手觀音一般用更多的手同時去處理大量終端發起的網絡需求。

802.11ax標準將引入上行 MU-MIMO、OFDMA 頻分復用、1024-QAM高階編碼等技術，將從頻譜資源利用、多用戶接入等方面解決網絡容量和傳輸效率問題。目標是在密集用戶環境中將用戶的平均吞吐量相比如今的 Wi-Fi5提高至少4倍，并發用戶數提升3倍以上，因此，Wi-Fi 6(802.11ax)也被稱為高效無線(HEW)。

WiFi-6網絡時延降低，通過OFDMA又效減少沖突，提升頻譜利用率。WiFi-6終端功耗降低，影響終端電池使用時間的主要因素:非工作狀態保持連接的高能耗。

WiFi-6核心技術點（VS WiFi 5）

擁有了大帶寬，速率高達9.6Gbps，帶寬提升了4倍；高并發，每AP接入1024終端，并發用戶數提升了4倍；低時延，業務時延低至20ms，平均時延降低50%；低耗電，目標時間喚醒機制，終端功耗降低了30%。

Wi-Fi 6的核心新特性:

OFDMA頻分復用技術

DL/UL MU-MIMO技術

更高階的調制技術(1024-QAM)

空分復用技術(SR)&BSS Coloring著色機制

擴展覆蓋范圍(ER)

802.11ax標準本身沒有指定任何新的安全增強功能或要求，但是Wi-Fi 6?AP中會很快支持WPA3加密功能，這是一種更安全的加密方式，新增如下4項新功能:

對使用弱密碼的人采取“強有力的保護”。如果密碼多次輸錯，將鎖定攻擊行為，屏蔽Wi-Fi身份驗證過程來防止暴力攻擊。

WPA3將簡化無顯示接口設備的安全設置流程。能夠使用附近的Wi-Fi設備作為其他設備的配置面板，為物聯網設備提供更好的安全性。用戶將能夠使用他的手機或平板電腦來配置另一個沒有屏幕的設備（如智能鎖、智能燈泡或門鈴）等小型物聯網設備設置密碼和憑證，而不是將其開放給任何人訪問和控制。

在接入開放性網絡時，通過個性化數據加密增強用戶隱私的安全性，它是對每個設備與AP之間的連接進行加密的一個特征。

WPA3的密碼算法提升至192位的CNSA 等級算法，與之前 WPA2的128位加密算法相比，增加了字典法暴力密碼破解的難度。

WTA新推出的安全考慮：

WTA2:—些公共場所嫌輸入密碼麻煩，干脆使用open的SSID，WPA2對此無能為力

WPA3:即使是open的SSID也能提供用戶無感知的數據傳輸加密

WPA2-personal:對個人加密采用PSK方式容易遭受字典攻擊破解密碼

WPA3-personal:使用SAE替換PSK，使用4次握手提供更高安全

WPA2:沒有UI的I0T設備無法輸入密碼

WPA3:通過掃描二維碼/密碼/NFC/藍牙等方式，輕松添加IOT設備

WPA2:128位安全模式

WPA3-enterprise :增加位數，192位安全模式

WiFi 6安全 --WPA3

802.11協議中沿用13年的WPA2加密協議漏出破綻，于2017年10月被完全破解.2018年6月26日, WiFi聯盟宣布推出WPA3安全協議。11ax的協議標準里不包括wpa3，從2020年開始，WFA會強制要求Wi-Fi 6支持WPA3。

WPA3-personal，采用SAE (對等同步認證)替代了PSK，同時需要支持PMF (802.11w),有兩種工作模式:

單獨的WPA3-SAE模式，終端必須支持WPA3，且要協商PMF

WPA3-SAE Transition Mode模式，可以與以前的加密方式共存在同一SSID里，但是不能使用TKIP及WEP算法

WPA3-enterprise，對于安全要求高的企業&政府，可以選用WPA3-enterprise，192位安全模式

華為Air Engine WiFi 6產品背后的技術

華為AirEngine系列產品將是業界最完整的Wi-Fi 6產品線，也將是業界Wi-Fi 6標準實現程度最完備和最高的產品，從而100%發揮出Wi-Fi 6標準在性能、容量、體驗保障、物聯上的獨特優勢。相比于業界的Wi-Fi 6產品，華為AirEngine Wi-Fi 6突破10Gbps網絡速率，以非一般的速度和流暢體驗，為企業的辦公、生產、公共服務場景構建一張全無線的高品質網絡。

華為AirEngine Wi-Fi 6新產品，是構建在Wi-Fi 6標準基礎上，在天線技術、基帶技術、射頻算法技術上做了顯著的創新，為企業帶來超越10Gbps的極速移動辦公體驗，零丟包的移動作業體驗，以及每時每刻、無處不在的100Mbps網絡體驗。

突破10Gbps網絡速率：

華為AirEngine AP擁有業界獨家16條空間流，高達10.75Gbps的吞吐速率，為AR/VR，4K高清視頻等大流量業務提供光纖一樣的網絡體驗。

獨家雙10GE和光口上行：

華為AirEngine AP是業界獨家支持雙10GE上行（向下兼容2.5GE，5GE多速率），且支持10G SPF+光纖上行，100%釋放華為AirEngine的極速性能。

零死角網絡覆蓋，讓覆蓋更穩：

華為AirEngine AP內置多達16條獨特設計的智能天線和源自5G的波束成型算法，使得覆蓋半徑比傳統天線遠20%，信號更強，為用戶提供零死角的網絡覆蓋。

應用體驗保障，讓應用更穩：

華為AirEngine AP獨家的SmartRadio智能應用加速技術，動態感知應用類型，層次化動態QoS策略，保證關鍵應用時延低至10ms，讓AR/VR、語音等實時類應用體驗無卡頓。

“零”丟包無損漫游，讓漫游更穩：

華為AirEngine AP獨家的SmartRadio 無損漫游技術，對傳統漫游過程進行了主動優化，使得擁有華為EMUI/MagicUI系統的移動終端可實現毫秒級快速無損漫游，保障視頻會議、語音電話等辦公應用在移動中無卡頓。

軟件定義射頻（Software Defined Radio）

華為AirEngine AP擁有業界首創的軟件定義射頻能力，使得AirEngine AP可以在雙射頻、三射頻以及雙射頻+掃描模式間自由切換，以滿足高帶寬場景、高并發場景，以及高干擾場景的體驗要求。

多物聯(Multi-IoT)融合：

華為AirEngine AP通過獨特的內置物聯網卡槽設計，實現多種物聯網應用的融合部署，統一接入，降低TCO。可支持包括：BLE、RFID、ZigBee等多種物聯網協議的終端。

靈活的RTU（Right-to-use）模式，保護投資：

華為AirEngine AP在高端和標準款型上，可以通過啟用RTU的模式，實現空間流數的升級，從而通過軟件定義射頻（SDR）實現2射頻切3射頻，或者通過RTU增加額外的獨立掃描射頻，以滿足安裝部署后不斷增加的用戶和終端對于性能的需求，幫助企業節省TCO。

源自華為5G技術，打造業界首創隨時隨地100Mbps Wi-Fi 連續組網：

華為AirEngine AP在Wi-Fi 6標準的基礎上，業界首個實現OFDMA與MU-MIMO整網聯合調度，在高密接入下整網的性能大幅提升。同時，基于AI的智能運維，主動探測網絡環境，預測網絡狀態，持續的動態優化網絡，保持整網100Mbps無處不在的最優性能。

業界首個16空間流室外型AP，極速超遠距離覆蓋：

華為AirEngine 8760R擁有業界獨家的16空間流，其中2.4GHz頻段擁有8空間流，有效提升信號的接收靈敏度，實現高達700米的超遠距離的覆蓋，滿足無線城市、鄉村在空曠區域部署的需求，節省投資。

總結：

WiFi是一種基于IEEE802.11系列協議標準實現的無線通信技術，該通信協議于1996年由澳洲的研究機構CSIRO提出，WiFi 憑借其獨特的技術優勢，被公認為是目前最為主流的WLAN技術標準。隨著WiFi無線通信技術的不斷優化和發展，當前主要有4種通信協議標準，即802.11g、802.11b、802.11n和802.11a，根據不同的協議標準主要有兩個工作頻段，分別為2.4GHz和5.0GHz。

Wi-Fi (Wireless Fidelity)又稱“行動熱點”，是創建于IEEE 802.11標準的無線局域網的技術，基于兩套系統的密切相關，有人把Wi-Fi當做lEEE 802.11標準的同義術語。Wi-Fi由Wi-Fi聯盟（成立于1999年，2002年10月正式改名為Wi-Fi Alliance)所持有，目的是改善基于IEEE 802.11標準的無線網路產品之間的互通性。IEEE 802.11的設備已安裝在市面上的許多產品，如打印機、筆記本電腦以及其他可以無線上網的周邊設備。

WiFi6從 DL/UL MU-MIMO、OFDMA、1024-QAM三大最重要的核心技術上實現了設定的目標，另外，華為通過自己的軟件算法優化實現了對802.11ac及之前標準的老終端性能提升。

注：本文整理自華為云社區內容共創活動之

物聯網無線短距離Wi-Fi技術專題

查看活動詳情：https://bbs.huaweicloud.com/blogs/308924

IoT 網絡

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