WLAN产品基础介绍-20141113

WLAN产品基础介绍深圳爱猫网络新媒体科技有限公司家用服务器产品部徐雷2内容通信产品开发基本流程简介WLAN标准简介wifi关键指标常见组网模型无线路由器硬件架构实例通信产品开发基本流程简介产品评审委员会(PRB)•跨部门团队•结构化流程业界比较流行的产品开发流程4通信产品开发基本流程简介业务评审根据公司业务战略、产品战略、市场情况，获利能力，资源的可获得情况和风险等，在产品开发决策评审点做出“项目继续/项目终止”的决策，包括概念决策、计划决策和市场发布决策，以及生命周期终止决策。PDRPlanDecisionReview.决定产品是否继续开发。ADRAvailabilityDecisionReview.决策产品是否可以推向市场.5通信产品开发基本流程简介TR1产品需求规格的评审。关注产品需求规格的完备性TR2产品总体设计的评审。重点关注产品设计需求映射到产品设计规格的完备性。TR3模块概要设计（HLD）的评审。确保产品设计规格已经完全、正确地在各模块概要设计中得到体现TR4各模块实现评审。评估该模块能否进入样机测试。TR5样机评审。对产品/样机整体的设计稳定性和技术成熟度的评估TR6转产评审。评估生产级的技术成熟度和制造能力达到转量产要求技术评审(TechnicalReview)通过技术评审，帮助研发人员尽早发现产品开发中存在的问题和风险，及时采取相应的解决方案和行动计划，保证研发质量，减少研发浪费。6通信产品开发基本流程简介产品开发团队架构图结合我司实际的ODM产品开发流程通信产品开发基本流程简介WLAN标准简介WLAN标准简介信道（Channel）无线信道类似于车道；无线信道不是独占的，而是所有同信道的AP共用的；相同信道上工作的AP会降低吞吐量；WLAN标准简介2.4GHz信道分布每个信道的带宽是22MHz，不同国家能够使用的信道是不一样的只有3个互不重叠的信道：1,6,11(或者2,7,12…)1-13信道频率：2412+(n-1)*5MHz2.4G频带2.4G~2.4835总共83.5M信道带宽WLAN标准简介不同国家的2.4GHz信道信道标识符频率（单位：MHz）调整域美国EMEA日本世界其它地区12412XXXX22417XXXX32422XXXX42427XXXX52432XXXX62437XXXX72442XXXX82447XXXX92452XXXX102457XXXX112462XXXX122467-XXX132472-XXX142484--X-WLAN标准简介5GHz信道分布WLAN标准简介工作在5G频段的有11a/n/ac,11a信道带宽20MHz，11n信道带宽20M/40MHz可选，11ac信道带宽20M/40M/80M/160M可选5G频段带宽：5.15~5.35,5.725~5.825共300M信道带宽中国开放的信道36,40,44,48,52,56,60,64以及149,153,157,161,165信道WLAN标准简介不同标准对比WLAN标准简介WLAN标准简介WLAN关键指标1TransmitterPower发送功率2TransmitSpectrumMask

发送信号频谱模版3FrequencyError

频率误差4EVM矢量误差幅度

5SpectralFlatness

频谱平坦度6ReceiverSensitivity接收灵敏度7ConductiveThroughputTest

吞吐量1.TransmitterPower发送功率

发射功率无统一标准，需根据实际情况灵活应用。可是，对于室内设备，北美最大功率不超过30dBm，中国及欧洲国家最大功率不超过20dBm，日本最大功率不超过22dBm。在中国如果超过20dBm，需要中国无线电委员会备案。发送功率表征的是待测物发送无线信号强度的大小，在满足频谱模版、EVM性能的前提下，功率越大，其性能越好，在实际应用中表现为无线覆盖范围越大。测量发送功率使用IQview/nxn/Iqxel进行测量。WLAN关键指标发射功率有天线口发射功率（PA输出功率减去线损，尽量减少线损）和空口发射功率（用等效全向发射功率EIRP描述，天线口发射功率+天线增益）之分，用功率谱密度描述，取RMS值衡量。WLAN设备的发射功率，单位mW或dBm；dBm为分贝毫瓦，是以1mW相比的对数值。dBm=10log(Power/1mW)1mW=0dBm,10mW=10dBm100mW=20dBm每下降3dB，功率减少一半，负的dBm表示功率小于1mWWLAN关键指标2.TransmitSpectrumMask发送信号频谱模版使待测产品处于发射状态，用矢量信号分析仪或IQview/nxn/IQxel观察其波形，其频谱模版在下图所示蓝色粗实线以下为合格，在发送功率满足要求的前提下，频谱模版越小且离蓝色粗实线越远，其性能越好。

11b/g/a发射功率频谱模板应分别符合以下要求：b模g/a模WLAN关键指标20M带宽11n、40M带宽11n发射功率频谱模板应分别符合以下要求：无线频谱模版可以测量发送信号的质量和对相邻信道的干扰抑制能力。20Mn模40Mn模WLAN关键指标3.FrequencyError频率误差频率误差表征射频信号偏离该信号所处信道中心频率的大小，通常以IQview/nxn/IQxel或矢量信号分析仪来测量，单位为ppm。FreqErr(kHz)与Sym.Clk(ppm)转换举例：FreqErr：10.34kHz；carrierfrequency：2.412GHz1)%changeoffrequency=10.34k/2.412G=0.000429%2)ppm=0.000429%*1000000=4.29ppm

测试频率误差要求：＜±25ppm（802.11b）＜±20ppm（802.11g/a/n/ac）频偏越小越好，在实际的硬件电路设计中，晶振性能的一致性影响WIFI产品频率误差的一致性，在晶振的选型上，要将性能与成本做折中考虑。确定晶体负载电容公式：CL=[C1C2/(C1+C2)]+Cstray其中：Cstray是存在于电路中的寄生电容，通常为2~5pF.

C1,C2为我们电路中所用的并联谐振的负载电容。

WLAN关键指标4.EVM矢量误差幅度EVM是errorvectormagnitude的缩写，他表征的是一个给定时刻理想无误差基准信号与实际发射信号的向量差，如下图所示。b模EVMspec：35%20log(35/100)=-9.12dbIEEE中g模EVMspec:WLAN关键指标1.在AP处于发送状态时，EVM与发送功率相关联：发送功率越大，矢量误差被放大的越多，体现在测试结果上，就是EVM越大即发送信号质量越差。2.在AP的无线指标中，EVM是发送状态时一个非常重要的指标，它是表征信号发送质量的好坏的一个指标。3.在实际应用中，我们要在发送功率和EVM间取一个折中，发送信号功率不能太大的原因。EVM越大，说明信号受到的干扰越大，接收到的信号质量越差；反之，干扰小，接收到的信号质量就好。EVM有幅度偏差、频率偏差、相位偏差之分。功率放大器的非线性失真影响幅度偏差，I/Q信号同步影响相位偏差，本振的噪声和电源噪声影响频率偏差，影响EVM因素主要有功率放大器的非线性失真、噪声、以及供电环境。WLAN关键指标5.SpectralFlatness频谱平坦度我们要求平坦度测试曲线必须要在上图所示的两条红线的范围之内，频谱平坦度的平坦与否影响无线信号的连接性能。反映信号子载波的功率变化，它测量每个子载波的平均功率对所有子载波的平均功率的偏移。11b没有平坦度，是因为其采用的调制方式时单载波调制，11g/n/ac采用的是OFDM调制方式。WLAN关键指标6.ReceiverSensitivity接收灵敏度接收灵敏度是表征待测物接收性能的一个参数，接收灵敏度越好，其接收到的有用信号就越多，其无线覆盖范围越大。接收灵敏度可以用IQview/nxn来测量，在测量接收灵敏度时，要使待测设备处于接收状态，用IQview/nxn的信号发生器发送特定的包文件，在IQview/nxn操作软件上更改信号输出功率，直到PER（%）（误包率）满足规范规定的要求（11bPER:8%,psdulength:1024bytes;11g,11aPER:10%,psdulength:1000bytes;

11nPER:10%,psdulength:4096bytes）。接收灵敏度为IQview/nxn上的信号输出功率与IQview/nxn/IQxel和待测件之间的cable、衰减器、DCBlock等总的衰减值之差。接收灵敏度应满足如下要求：WLAN关键指标举例：如果WiFi测试的数值为－83dBm，总的衰减为2dBm，那么测试得到的接收灵敏度为-83-2＝－85dBm。WLAN关键指标7.ConductiveThroughputTest

吞吐量吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接受并转发的最大数据速率。

吞吐量没有标准，但一般满足以下规格：11n上、下行均要满足≥70Mbps(2T2R,HT20)；≥140Mbps(2T2R,HT40)具体吞吐量与芯片平台处理能力有关，制定标准时一般需要参照竞品。除了屏蔽环境下吞吐量，为了改善用户体验，还需要测试室内覆盖、室外覆盖、干扰环境吞吐量以及穿墙等。WLAN关键指标常见组网模型SSID：ServiceSetID区分不同WLAN服务单元的标识（“网络名字”）无线是无形，需要标识来表示一个WLAN网络服务单元SSID是一个统称，不同的组网方式，SSID有不同的称呼ESSID：ExtendSeviceSetIDBSSID：BasicServiceSetID（AP的MAC地址）不同的AP可以使用相同的SSID（组成了ESS）最大32个字符，可以是任何字符常见组网模型无线站点接入3步走1.扫描：获取周围AP的信息(SSID,加密,速率)，主动/被动扫描2.认证：Open或Shared认证3.关联：成为AP关联的站点ProbeRequestProbeResponseAUTHAUTHAssociationRequestAssociationResponseData

扫描方式被动扫描(必须的)：STA扫描各个频道，从所有的可能AP得到Beacon帧,并且得到他们的强度。Beacon帧周期的从AP发出，它包含AP的同步信息主动扫描(可选的)：STA通过广播探测请求帧试图去查找一个AP，附近的所有AP响应探测请求两者都支持，决定于能量消耗和性能的权衡当STA决定了去加入哪个BSS时，下一步进行认证过程常见组网模型常见组网模型认证过程开放的系统认证(必须的)：STA发送认证申请给APAP响应认证申请共享系统认证(选择的)：STA发送认证需求给APAP把询问文本放到响应帧里STA用它的WEP关键字来加密询问文本，并把它发送回APAP解密询问文本并和最初的文本进行比较，然后发送认证应答帧给STA常见组网模型无线安全：WEPWEP：WiredEquivalentPrivacy随802.11标准提出RC4加密算法2种强度：40bits和104bitsInitializationvector(IV)=24bitsWEP2：128bitIV长度不够，导致重用IV，容易破解如果不是share认证，即使WEP密码错误，站点端显示的还是连接上，只是不能正常数据通信。常见组网模型无线安全：WPA/WPA2WiFi组织基于IEEE802.11i标准提出WPA：草案的IEEE802.11i标准WPA2：正式的IEEE802.11i标准WPA128bitsRC加密算法每个数据帧采用一个密码TKIP动态密码管理协议WPA2采用AES加密算法支持128bits,192bits,256bitsCCMP密码管理协议支持缓存密钥和预认证2种模式WPAEnterprise：采用802.1x认证（EAP-TLS,EAP-TTLS,PEAP等）WPAPersonal：采用PSK（预共享密钥）WPA和WPA2可以共存，TKIP和CCMP也可以共用常见组网模型WPS(Wi-FiProtectedSetup)类似称呼：QSS/SES/AOSS/EZ-SETUP为了解决无线安全设置比较繁琐、专业性强的问题过程站点通过WPS协商过程获得AP当前的无线安全设置(SSID,安全模式，密码)正常接入到BSS2种常见的启动WPS协商的方式：PIN和PBCPIN：在AP上输入站点的PIN码PBC：2分钟内分别按下AP和站点上的按钮可以让站点快速接入WPS协商过程正常关联过程启动WPS启动WPS常见组网模型APSTASTASTAWLAN网络BSSESSWirelessconnectionBSSAPSTASTASTADS常见组网模型DSDS：DistributionSystemWLAN网络的主干网，连接多个AP是AP的上行网络通过DS连接多个BSS形成ESS可以是有线网络（Ethernet或者ADSL），也可以使用无线布网（WDS）DS常见组网模型BSSBSS：BasicServiceSet任意个站点和一个AP组成一个BSS站点关联到该BSS的AP后才能使用该BSS的服务站点之间的数据通信都需要经过AP转发APSTASTASTA常见组网模型ESS多个BSS组成ESS类似于移动蜂窝通信的Cell为了避免干扰，相邻BSS会使用不同的信道同一ESS下所有BSS使用相同的SSID和安全设置常见组网模型WLAN组网方式对等模式(Ad-Hoc)五种基本结构模式(Infrastructure)AP模式(AccessPoint)路由模式（Router）中继模式(Repeater)网桥模式(Bridge)客户端模式（Client）常见组网模型对等模式(Ad-Hoc)也称为IBSS没有中心设备各个设备自发组网设备之间是对等的直接点对点之间传送数据，不需要