WLAN 需要規(guī)劃 掌握射頻通信知識(shí)
無線網(wǎng)路技術(shù)的功能日漸強(qiáng)大,對于要掌握射頻通信技術(shù),我們這里給大家詳細(xì)的介紹了無線技術(shù)的講解,供應(yīng)商試圖用“易于安裝”、“無縫連接”等承諾來掩蓋Wi-Fi物理層信號(hào)的異?,F(xiàn)象。但是,你需要利用射頻技術(shù)來管理一個(gè)大型的無線網(wǎng)絡(luò),就像你必須知道如果連線才能構(gòu)建有效的局域網(wǎng)一樣。
要掌握射頻通信知識(shí)
和撥號(hào)調(diào)制解調(diào)器、電纜調(diào)制解調(diào)器一樣,Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)也要利用調(diào)制技術(shù)將計(jì)算機(jī)里的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成類似的射頻信號(hào)。將數(shù)據(jù)通過調(diào)制解調(diào)器轉(zhuǎn)換并發(fā)送出去的速度與有效帶寬、調(diào)制解調(diào)器的類型等因素有關(guān)。復(fù)雜的調(diào)制方法與簡單的調(diào)制方法相比,可以在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送更多比特的數(shù)據(jù),比如54Mbps 802.11無線網(wǎng)絡(luò)的64進(jìn)制的正交幅度調(diào)制(16-QAM)方法的速率就比1-Mbps無線網(wǎng)絡(luò)的二進(jìn)制差分頻移鍵控(DBPSK)調(diào)制方法的速率快得多。
由于信號(hào)的質(zhì)量隨著傳播的距離不斷下降,因此在速度和距離上,不得不采取折衷策略。在空氣中傳播的無線電波衰減很快,比通過電纜傳輸?shù)纳漕l信號(hào)衰減大得多。
FCC規(guī)則控制著2. 4 GHz ISM頻段和5 GHz UNII頻段的利用。2.4 GHz ISM是指從2. 4 GHz到 2.4835 GHz這83.5 MHz,作為工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)藥頻段。5 GHz UNII是指從5.15 GHz到5.35 GHz的200MHz加上5.725GHz 到5.825 GHz的100MHz,共計(jì)300MHz的頻段,用于國家信息建設(shè)。這些頻段又被進(jìn)一步劃分為多個(gè)頻道,一般Wi-Fi的頻道帶寬都是22MHz。
速率和距離
FCC的鑒定程序?qū)o線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者進(jìn)行限制,主要出于如下原因:因?yàn)楣蚕淼姆窍拗祁l段的使用問題目前仍處于爭論狀態(tài),因此產(chǎn)品的設(shè)計(jì)必須使得干擾最小化。Wi-Fi系統(tǒng)工作在非限制頻段,所以必須用很低的功率發(fā)射信號(hào),另一方面,又要保證在受到其它同頻段工作設(shè)備一定程度干擾的時(shí)候,能夠比較穩(wěn)定地工作。
擴(kuò)頻信號(hào)處理技術(shù)就像變魔術(shù)一樣,使得各個(gè)系統(tǒng)可以同時(shí)共存。擴(kuò)頻系統(tǒng)很穩(wěn)定,但是值得注意的是:設(shè)計(jì)多單元的企業(yè)擴(kuò)頻系統(tǒng)時(shí),相干干擾的問題是不可避免的。這一點(diǎn)大家一定要明確,因?yàn)檫@將有助于設(shè)計(jì)和支持無線局域網(wǎng)絡(luò)。
每個(gè)Wi-Fi設(shè)備,都是一個(gè)發(fā)送和接收無線信號(hào)的收發(fā)器,不管它是個(gè)PC卡、NIC還是AP(訪問點(diǎn))。因?yàn)樗械腤i-Fi系統(tǒng)都采用高頻的微波信號(hào),所以信號(hào)的衰減很快。比如較高頻率的5-GHz 802.11a信號(hào)所遭受的衰減程度就比2.4-GHz的高,尤其是當(dāng)覆蓋范圍內(nèi)有地面、墻體等固體目標(biāo)時(shí)。
除了要考慮信號(hào)的衰減以外,接收器還要處理環(huán)境噪聲。比如說,你筆記本里的高速CPU實(shí)際上就是一個(gè)射頻噪聲源,它使得房間內(nèi)的信號(hào)被壓制。但是,現(xiàn)在的無線技術(shù)已經(jīng)可以保證接收設(shè)備在很低的信噪比條件下正常工作。
射頻信號(hào)的發(fā)射功率經(jīng)常用瓦特來度量。一套環(huán)繞立體聲音響系統(tǒng)的輸出功率往往在500瓦左右,而基于微波的射頻系統(tǒng)的輸出功率則要低得多。即使***功率的Wi-Fi系統(tǒng),其發(fā)射功率也不過200毫瓦,也就是五分之一瓦特。正因?yàn)闊o線系統(tǒng)工作時(shí)功率很低,所以工程師要利用對數(shù)變換,也就是用分貝作為單位,來表示信號(hào)的能量級(jí)別。當(dāng)以1毫瓦為參考值時(shí),分貝被縮寫為"dBm"。如果說某一信號(hào)為0 dBm,那么其功率為1毫瓦。
如果信號(hào)能級(jí)低于1毫瓦,那么它的分貝數(shù)就是負(fù)值。例如,802.11b Wi-Fi NIC可以接收到傳輸速率為2 Mbps,***能級(jí)為 -90 dBm的信號(hào)。
有兩個(gè)規(guī)則值得注意:***,當(dāng)一個(gè)信號(hào)增強(qiáng)了3dB,實(shí)際上信號(hào)輸出功率增長了一倍。同樣的,信號(hào)降低了3dB,輸出功率降低了一半。第二,每當(dāng)信號(hào)增強(qiáng)10dB,信號(hào)的輸出功率將是原來的10倍。所以,如果0 dBm相當(dāng)于1毫瓦,那么10 dBm相當(dāng)于10毫瓦,20 dBm相當(dāng)于100毫瓦,30 dBm相對于1,000毫瓦,也就是1瓦特。利用這兩個(gè)規(guī)則,你可以算出23 dBm相當(dāng)于200毫瓦,明白了吧?
增益和損失
無線發(fā)射器包括用來產(chǎn)生強(qiáng)信號(hào)的放大器,也就是射頻增益的提供者。射頻技術(shù)設(shè)計(jì)者可以通過調(diào)整參數(shù),增加輸入功率來提高增益。對于一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò),要想正常工作,必須提供足夠的系統(tǒng)增益,來補(bǔ)償兩個(gè)結(jié)點(diǎn)間的傳播損失。否則,當(dāng)你驅(qū)車離家時(shí),就會(huì)逐漸地不能接收到數(shù)據(jù),就像你逐漸地聽不到你感興趣的無線電臺(tái)節(jié)目一樣。在露天情況下的衰減被稱為自由空間衰減,主要因?yàn)樵诳罩行盘?hào)的分散造成的。在建筑物里,無線網(wǎng)絡(luò)還會(huì)遭受其它類型的衰減,比如(墻體、地面和門等的)吸收,(不規(guī)則表面的漫反射造成的)散射,(繞過物體的)衍射,(穿過不同介質(zhì)如玻璃墻時(shí)的)折射等。這些特性和頻率有關(guān)。
多途干擾
雖然增益和損失往往能夠決定你是否能聯(lián)接無線網(wǎng)絡(luò),但是還有另外一個(gè)因素影響著建筑物里的無線電波:多途傳輸,當(dāng)無線電波遇到固體表面時(shí)造成的一種干擾。一個(gè)直接的后果就是接收器接收到一串幅度不同、存在時(shí)延的同一信號(hào)形式的疊加。
工程師們一直在努力設(shè)計(jì)可以克服多途干擾的系統(tǒng)。比如,目前的大多數(shù)Wi-Fi系統(tǒng)都采用雙陣列系統(tǒng),在某些情況下可以減少多途的影響。在大多數(shù)情況下,無線接收器的設(shè)計(jì)決定了在處理多途時(shí)候的健壯性。這也就是為什么有的高輸出功率的NIC在“速率-距離”性能方面,還不如其它供應(yīng)商的低輸出功率NIC的原因,因?yàn)楹笳呒尤肓硕嗤咎幚淼墓δ堋?/p>
發(fā)射器的輸出功率和接收器的靈敏度的差值,就是傳播損失,或者鏈路預(yù)算。比如,Cisco Aironet 802.11b NIC,***輸出功率為20 dBm,Cisco 1200 AP 的靈敏度為 -85dBm(注意,負(fù)的dBm表示還不到1毫瓦),其傳輸速率為11-Mbps。那么整個(gè)的傳播損失***可以為20-(-85)=105 dB。
隨著射頻信號(hào)的變差,Wi-Fi系統(tǒng)由于誤碼率和重試次數(shù)的增加,性能逐漸下降。為了對此進(jìn)行補(bǔ)償,當(dāng)信號(hào)能級(jí)降低的時(shí)候,Wi-Fi系統(tǒng)能自動(dòng)降低數(shù)據(jù)傳輸速率。準(zhǔn)確地說,調(diào)制方案不再采用高效方案,因而降低了傳輸速率。拿目前的802.11b系統(tǒng)來說,數(shù)據(jù)速率可以從11 Mbps降低到5.5 Mbps、2 Mbps,***可以降到1Mbps。如果最終信號(hào)能級(jí)不能支持1Mbps的數(shù)據(jù)傳輸,那么連接將被關(guān)閉。
對于有線網(wǎng)絡(luò)來說,可以利用線路掃描儀來驗(yàn)證UTP(非屏蔽雙絞線)或者光纜系統(tǒng)的狀態(tài)。如果你的系統(tǒng)正常安裝和終止,這些驗(yàn)證通常只是例行公事,系統(tǒng)一旦通過驗(yàn)證,將很少改變。但是,無線網(wǎng)絡(luò)則不同,更具有流動(dòng)性,因?yàn)閭鞑ソ橘|(zhì)經(jīng)常在變,門的開關(guān)、人的走動(dòng)都會(huì)造成影響。理解射頻系統(tǒng)的工作原理,將會(huì)使你更好地利用site-survey和troubleshooting工具,使你更好地設(shè)計(jì)和規(guī)劃Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。