WiFi關鍵技術 - 【科普】一文讓你了解Wi-Fi技術

　　4 WiFi關鍵技術

　　為了盡量減少數(shù)據(jù)的傳輸碰撞和重試發(fā)送，防止各站點無序地爭用信道，無線局域網(wǎng)中采用了載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免協(xié)議。CSMA/CA通信方式將時間域的劃分與幀格式緊密聯(lián)系起來，保證某一時刻只有一個站點發(fā)送，實現(xiàn)了網(wǎng)絡系統(tǒng)的集中控制。送出數(shù)據(jù)前，監(jiān)聽媒體狀態(tài)，等沒有人使用媒體，維持一段時間后，再等待一段隨機的時間后依然沒有人使用，才送出數(shù)據(jù)。由于每個設備采用的隨機時間不同，所以可以減少沖突的機會。

　　直接序列擴頻技術是802.11b所采取的主要調(diào)制技術。直接序列擴頻技術是把使用11位的Chipping Barker序列來將數(shù)據(jù)編碼并發(fā)送的技術。發(fā)送端通過spreader把chips（就是一串的二進制碼）添加入要傳輸?shù)谋忍亓髦?，稱為編碼；然后在接收端用同樣的chips進行解碼，就可以得到原始數(shù)據(jù)了。在相同的吞吐量下，直接序列擴頻技術需要比跳頻技術更多的能量；但以消耗能量為代價，它也能達到比跳頻技術更高的吞吐量，802.11b能達到5.5Mbps和11Mbps就是采用HR/DSSS技術。

　　正交頻分復用OFDM（Orthogonal frequency-division multiplexing）是一種基于正交多載波的頻分復用技術，它是802.11a/g/n/ac中都采取的調(diào)制技術，它將高速串行數(shù)據(jù)流經(jīng)串/并轉(zhuǎn)換后，分割成大量的低速數(shù)據(jù)流，每路數(shù)據(jù)采用獨立載波調(diào)制并疊加發(fā)送，接收端依據(jù)正交載波特性分離多路信號。

　　OFDM與傳統(tǒng)頻分復用FDM的區(qū)別在于：傳統(tǒng)的頻分復用技術需要在載波間保留一定的保護間隔，結合濾波來減少不同載波間領譜的重疊，從而避免各載波間的相互干擾；而OFDM技術的不同載波間的頻譜是重疊在一起的，各子載波間通過正交特性來避免干擾，有效地減少了載波間的保護間隔，提高了頻譜利用率。

　　擴展綁定技術是802.11n中所引入的新技術，并在802.11ac中得以繼承和發(fā)展，它能夠提高所用頻譜的寬度從而提高傳輸速率。802.11a/g使用的頻寬是20MHz，而802.11n支持將相鄰兩個頻寬綁定為40MHz來使用。而當頻寬是20MHz的時候，為了減少相鄰信道的干擾，在其兩側預留了一小部分的帶寬邊界。而通過40MHz綁定技術，這些預留的帶寬也可以用來通訊，可以將子載體從104（52×2）提高到108。在802.11ac中頻寬進一步的可以擴展到80MHz和160MHz，使得傳輸速率進一步的提升。

　　多輸入多輸出MIMO（Multiple Input Multiple Output）技術是802.11n和802.11ac采用的關鍵技術。傳統(tǒng)單輸入輸出無線傳輸SISO（Single Input Single Output），接收的無線信號中攜帶的信息量的多少取決于接收信號的強度超過噪聲強度的多少，即信噪比。信噪比越大，信號能承載的信息量就越多，在接收端復原的信息量也越多。MIMO結合復數(shù)的射頻鏈路和復數(shù)的天線，即同時在多個天線上發(fā)送出不同的信號，而接收端則通過不同的天線將在不同的射頻鏈路的信號獨立的解碼出來。MIMO在802.11n通常定義為M*N，其中M為發(fā)射機天線數(shù)，N為發(fā)射機天線數(shù)?？臻g流數(shù)是決定最高物理傳輸速率的參數(shù)，在802.11n中定義了最高的流數(shù)為4，流數(shù)越多速率就越高。在802.11n中，在其他參數(shù)確定后，最高速率按空間流的倍數(shù)變化，如1個獨立空間流最高可達150Mbps， 4個獨立空間流可達600Mbps。空間流數(shù)與天線數(shù)，一般是一致的。但也可采用不對稱的天線數(shù)和空間流數(shù)，天線數(shù)量必須不小于空間流數(shù)，如2個空間流的至少需要兩個天線來支持。

　　智能天線技術也是802.11n采用的一個新的技術，通過多組獨立天線組成的天線陣列，可以動態(tài)調(diào)整波束，保證讓WLAN用戶接收到穩(wěn)定的信號，并可以減少其它信號的干擾。因此其覆蓋范圍可以擴大到好幾平方公里，使WLAN移動性極大提高。在兼容性方面，802.11n采用了一種軟件無線電技術，它是一個完全可編程的硬件平臺，使得不同系統(tǒng)的基站和終端都可以通過這一平臺的不同軟件實現(xiàn)互通和兼容，這使得WLAN的兼容性得到極大改善。這意味著WLAN將不但能實現(xiàn)802.11n向前后兼容，而且可以實現(xiàn)WLAN與無線廣域網(wǎng)絡的結合。

　　5 總結

　　經(jīng)過10多年的發(fā)展，WiFi的應用已經(jīng)得到極大的發(fā)展，目前市場上面有超過30億臺電子設備使用Wi-Fi技術，涉及到的領域越來越廣泛。相比較傳統(tǒng)的物理連接布線而言，它的使用非常簡便，非常適合移動辦公的需要，同時它比藍牙技術等傳統(tǒng)無限通信技術具備更高的傳輸速率，更遠的傳送距離。但同時也具備一些缺點，如無線信號容易受到建筑物墻體的阻礙，傳播時容易受到同頻段的其他信號的干擾，另外網(wǎng)絡的安全性也差強人意，容易受到非法用戶對網(wǎng)絡進行竊聽、攻擊和入侵。相信隨著無線通信技術的發(fā)展，這些問題會得到解決和完善。