WiFi学习指南20120623.doc

WiFi学习指南 最后整理时间：2012年6月1日 无线网络，就是利用电磁波作为信息传输的媒介构成的无线局域网（WLAN），与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输介质的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。 第一部分：电磁波的频谱及传输特性 （1）电磁波的波长和频率之间的关系及速率 电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。电磁波是一种物质，具有能量。 电磁波的传播速度很快，在真空中的传播速度与光波相同，速度为3×108米/秒，在空气和光纤中稍慢一些。电磁波的传输速度与频率、波长和强弱无关，它只与传输介质有关，在同一种介质中电磁波的速度当然是一样的。 因为电磁波的频率与波长有关系，所以电磁波可以承载的信息量与它的波长也有关。利用当前的技术，在低频处每个赫兹编码少量几位信息是可以做到的，但是在高频处通常可以编码8位信息，所以750MHz带宽的同轴电缆可以承载几个Gbps。 电磁波的速度、波长和频率可用下面的公式表示： 由上式可以看出，频率越高的电磁波，其波长越短；频率越低的电磁波，其波长越长。 电磁波的频谱 按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。 如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话，它们是工频电磁波、无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。以无线电的波长最长，宇宙射线的波长最短。 上图列出的频段名称是正式的ITU名字，并且是以波长为根据的。术语LF、MF和HF分别指低频、中频和高频。一开始，没有人想到会使用超过10MHz频段，所以后来又有了甚高频（VHF）、特高频（UHF）、超高频（SHF）、极高频（EHF）和至高频（THF）。 电磁波是一种横波，具有横波的一般特性：频率越高波长越短，传播时波长越短的越容易受到障碍物的阻挡，波长越长的越容易绕过障碍物或发生衍射现象。电磁波在传输过程中遇到不同的材料时，会产生反射、吸收和穿透现象，这些作用和其程度、效果取决于电磁波的频率和被照射物质的特性。一般来讲，频率越高的电磁波穿透能力越强。事实上，常常对于同一种介质，不同频率的电磁波的穿透性与频率有时并不成正比关系，这与介质自身性质有关。对于X射线和伽马射线这类极高频的电磁波，它们更具有粒子性，因而能够穿透大多数物体。因此医院用X射线检查体内病变，工业上用伽马射线为工件探伤。 在电磁波波谱中，无线电波、微波、红外线和可见光都可以通过调节振幅、频率或相位来传输信息。紫外线、X射线和R射线可能会更好一些，因为它们的频率更高，但是这些波很难产生和调节，通过建筑物时传播不好，而且对生物有害。 因为电磁波的频率与波长有关系，所以电磁波可以承载的信息量与它的波长也有关。利用当前的技术，在低频处每个赫兹编码少量几位信息是可以做到的，但是在高频处通常可以编码8位信息，所以750MHz带宽的同轴电缆可以承载几个Gbps。 因此，对于给定的波段的宽度，我们可以计算出对应的频段，然后可以计算出该波段的数据传输率。波段越宽，数据传输率越高。详细计算方法参阅《计算机网络第四版》第二章。 电磁波很容易产生，也可以传输很长的距离，并且易于穿透建筑物，所以它广泛应用于通信领域。电磁波是全方向的，这意味着它们将从源沿着所有的方向传播开去，所以发射设备和接收设备不必在物理上小心地对齐。 （3）电磁波的信号强度 （略） （4）不同频率的电磁波的传输特性 电磁波的传输特征与它的波长和频率有关，不同类型的电磁波的传输特征有明显的区别。 低频电磁波可以很好地穿透障碍物，这就是为什么收音机可以在室内使用。使用低频波段进行数据通信的最大问题是带宽太低。在100MHz以上的频段内，电磁波几乎按直线传播。通过抛特线形状的天线，可以把所有的能量集中于一小束，从而获得极高的信噪比，此时要求发射端和接收端的天线精确地相互对齐。 电磁波频率甚低时，主要借由有形的导电体才能传递。原因是在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去；电磁波频率高时即可以在自由空间内传递，也可以束缚在有形的导电体内传递。在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。 举例来说，太阳与地球之间的距离非常遥远，但在户外时，我们仍然能感受到和煦阳光的光与热，这就好比是“电磁辐射借由辐射现象传递能量”的原理一样。 电磁波通过不同介质时，会发生折射、反射、绕射、穿透散射及吸收等等。 衰减 虽然电磁波在传输过程中，都会有不同程度的衰减，但高频电磁波的衰减随距离的增加会急剧下降，明显高于低频