工业网络技术教材PPT15 Wi-Fi通信及应用.pptx

Wi-Fi通信及应用

一、Wi-Fi基本原理二、生产监控与应用

一、Wi-Fi基本原理任何数据都能被分解为二进制数码，0、1、声音、图片、任何数据。Wi-Fi和有线网不同的地方在于传输数据的方式，有线网通过将数据转化为电子信号，通过物理线路传输。Wi-Fi使用无线电波进行传输。1.Wi-Fi基本概念Wi-Fi的全称为WirelessFidelity，是基于IEEE802.11标准创建的无线局域网技术。Wi-Fi的原意是一种认证标志，指“无线相容性认证”，实质上是一种商业认证，同时也是一种无线联网技术，能和其他使用802.11协议的通讯相互兼容。全球的认证机构是Wi-Fi联盟（WFA），其前身是WECA（无线以太网兼容性联盟，WirelessEthernetCompatibilityAlliance）。

一、Wi-Fi基本原理Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。既看不到，摸不到，也听不到，但它对当今世界已经产生巨大的影响并将持续进行。从我们家庭的无线网络到办公室和公共场所，无需依赖电缆的高速无线连接。可以毫不夸张地说，由于有了随时可用的Wi-Fi，我们因而可以拥有更好的生活，能够更直接、更简单并具备高移动性的方式使用我们的笔电本电脑、平板电脑和便携式电子产品，再也不用担心身边有一堆杂乱的电线。

一、Wi-Fi基本原理2.Wi-Fi工作原理（1）工作模式常见的两种Wi-Fi工作模式是桥接模式和路由模式。表1为两种工作模式比较图。桥接模式下，所有设备都通过主路由获取IP地址。桥接设备转发所有数据包给路由设备。路由模式下，所有下级终端设备发往上级网络的数据包都将转发给默认网关进行处理。

一、Wi-Fi基本原理表1工作模式比较图?桥接模式路由模式AP管理地址手工配置，与上级设备DHCP地址段不同通过DHCP从上级设备获取Wi-Fi终端地址通过DHCP从上级设备获取（桥接AP对于Wi-Fi）终端透明由AP通过DHCP分配，地址段与上级设备DHCP地址段不同多AP情况多AP管理地址段不同多AP的DHCP地址段不同优点1.多AP接入时，同属一个网段，局域网应用不受限制2.终端在AP间漫游后地址不变1.即插即用2.AP的管理地址不易遗忘缺点1.如果通过桥模式直接接入家庭网关，接入设备数有限制1.AP的DHCP地址段可能和上联设备有冲突（有的AP支持上联冲突检测，但多AP；接入时还是有冲突可能）2.多AP接入时，局域网应用受到限制

一、Wi-Fi基本原理（2）Wi-Fi技术参数Wi-Fi主要有五类参数，分别是：频段、速率、频宽、空间流数量、MU-MIMO。①频段：两个主要频段2.4GHz，5GHz2.4GHz是ISM频段（工业/科学/医用频段，IndustrialScientificandMedicalBand）中的一段，各国都开放，因此许多无线技术都采用该频段（主要有微波炉、蓝牙和ZigBee、Wi-Fi、车库门控制器、无绳电话、无线鼠标、一些无线家用设备）5GHz：目前我国开放了5.8GHz和5.1GHz两个频段。②速率：在实际传输时，由于有Beacon帧（信标）类的短报文、传输延迟、竞争避让等因素，最大的有效吞吐量只有关联速率的50%。2、3个设备以最大关联速率发送数据时，整个无线网络利用率最高；设备数量再增加，无线网络整体的吞吐量就会极速下降。

一、Wi-Fi基本原理③频宽：802.11n开始引入，指成倍提升频宽，在实际操作中即同时占用相邻信道。802.11n支持40MHz和20MHz两种频宽。802.11ac支持更高的80MHz和160MHz频宽。④空间流数量802.11n协议最多支持四条空间流；802.11ac协议最多支持八条空间流；802.11acwave2最大的特点是支持MU-MIMO（多用户多入输出，Multi-UserMultiple-InputMultiple-Output），能进一步提高无线网络的利用率。⑤MU-MIMOMU-MIMO（多用户多入输出，Multi-UserMultiple-InputMultiple-Output）

一、Wi-Fi基本原理技术实现描述：上行MU-MIMO：不同终端使用相同的时频资源进行上行发送。（终端侧基本不用做改动，设备侧需要识别各终端并加以区隔，避免干扰）下行MU-MIMO：设备使用相同的时频资源向不同终端进行下行发送。（终端侧通过消除/零陷（ZeroForcing）算法，分离不同发送给不同终端的数据流；也可以通过在设备侧采用波速赋形（BF,Beamforming）的方法，提前分离不同用户的数据流，从而简化设备侧的操作）。

一、Wi-Fi基本原理3.Wi-Fi技术优点（1）网络覆盖范围大，移