寰创通信802.11n 技术交流 寰创通信WLAN初级培训教材.ppt

802.11n技术交流,内容提要,802.11n技术分析,1,3,802.11n主要应用,802.11n产品介绍,3,802.11n测试及验收方案,2,3,4,802.11协议比较,802.11n采用的关键技术,802.11n物理层采用的关键技术MIMOMIMO-OFDM40MHz信道Short GIFECMRC等。802.11n MAC层采用的关键技术Block确认帧聚合等。,802.11n关键技术MIMO,MIMO是一个非常复杂的技术，简单来讲就是结合复数的RF链路和复数的天线，同时在多个天线上发送出不同的信号，而接收端则通过通过不同的天线将不同的信号在不同的RF链路上将不同的信号独立的解码出来。多天线，MIMO在802.11N通常定义为MN，其中M为Tx天线数，N为接收天线数。多空间串流，空间串流数是决定最高物理传输速率的参数，在802.11n中定义了最高的串流数为4。串流数也多速率就越高，在802.11n中，在其他参数确定后，最高速率按空间串流Nss的倍数变化，如1个独立串流最高可达150Mbps，2独立串流则为300,3个独立空间流为450Mbps，4个独立空间流600Mbps。串流数与天线，一般而言，天线数与串流数一致，也可采用不对称的天线数和串流数，但是天线数量必须不小于串流数，如2个空间串流的至少需要两个天线来支持。,802.11n关键技术MIMO,N个子空间流同时发送到信道，各发射信号占用同一频带,不增加带宽,各发射接收天线间的通道独立相应,多入多出系统可以创造多个并行空间信道,通过并行空间信道独立传输信息,速率提高,最多可分割4个空间流支持天线数量为44空间流越多，功耗越大802.11n协议包含MIMO省电模式需要更高性能时才使用多路径，以降低功耗,802.11n关键技术OFDM（正交频分复用）技术,802.11n关键技术MIMO-OFDM,802.11n关键技术FEC（Forward Error Correction）,FEC(Forward Error Correction)按照无线通信的基本原理，为了使信息适合在无线信道这样不可靠的媒介中传递，发射端将把信息进行编码并携带冗余信息，以提高系统的纠错能力，使接收端能够恢复原始信息。802.11n所采用的QAM-64的编码机制可以将编码率(有效信息和整个编码的比率)从3/4 提高到5/6。所以，对于一条空间流，在MIMO-OFDM基础之上，物理速率从58.5提高到了65Mbps(即58.5乘5/6除以3/4)。,802.11n关键技术Short GI,Short Guard Interval(GI)由于多径效应的影响，信息符号(Information Symbol)将通过多条路径传递，可能会发生彼此碰撞，导致ISI干扰。为此，802.11a/g标准要求在发送信息符号时，必须保证在信息符号之间存在800 ns的时间间隔，这个间隔被称为Guard Interval(GI)。802.11n仍然使用缺省使用800 ns GI。当多径效应不是很严重时，用户可以将该间隔配置为400，对于一条空间流，可以将吞吐提高近10%，即从65Mbps提高到72.2 Mbps。对于多径效应较明显的环境，不建议使用Short Guard Interval(GI)。,802.11n关键技术40MHz绑定技术,40MHz绑定技术对于无线技术，提高所用频谱的宽度，可以最为直接地提高吞吐。就好比是马路变宽了，车辆的通行能力自然提高。传统802.11a/g使用的频宽是20MHz，而802.11n支持将相邻两个频宽绑定为40MHz来使用，所以可以最直接地提高吞吐。需要注意的是：对于一条空间流，并不是仅仅将吞吐从72.2 Mbps提高到144.4(即72.22)Mbps。对于20MHz频宽，为了减少相邻信道的干扰，在其两侧预留了一小部分的带宽边界。而通过40MHz绑定技术，这些预留的带宽也可以用来通讯，可以将子载体从104(522)提高到108。按照72.2*2*108/104进行计算，所得到的吞吐能力达到了150Mbps。,802.11n关键技术帧聚合（Frame Aggregation）,帧聚合技术包含针对MSDU的聚合(A-MSDU)和针对MPDU的聚合(A-MPDU)：A-MSDU技术是指把多个MSDU通过一定的方式聚合成一个较大的载荷。这里的MSDU可以认为是Ethernet报文。通常，当AP或无线客户端从协议栈收到报文(MSDU)时，会打上Ethernet报文头，我们称之为A-MSDU Subframe;而在通过射频口发送出去前，需要一一将其转换成802.11报文格式。而A-MDSU技术旨在将若干个A-MSDU Subframe聚合到一起，并封装为一个802.11报文进行发送。从而减少了发送每一个802.11报文所需的PLCP Preamble，PLCP Header和802.11MAC头的开销，同时减少了应答帧的数量，提高了报文发送的效率。,802.11n关键技术帧聚合（Frame Aggregation）,802.11n关键技术帧聚合（Frame Aggregation）,A-MPDU：与A-MSDU不同的是，A-MPDU聚合的是经过802.11报文封装后的MPDU，这里的MPDU是指经过802.11封装过的数据帧。通过一次性发送若干个MPDU，减少了发送每个802.11报文所需的PLCP Preamble，PLCP Header，从而提高系统吞吐量。,802.11n关键技术帧聚合（Frame Aggregation）,802.11n关键技术块确认（Block ACK）,Block ACK为保证数据传输的可靠性，802.11协议规定每收到一个单播数据帧，都必须立即回应以ACK帧。A-MPDU的接收端在收到A-MPDU后，需要对其中的每一个MPDU进行处理，因此同样针对每一个MPDU发送应答帧。Block Acknowledgement通过使用一个ACK帧来完成对多个MPDU的应答，以降低这种情况下的ACK帧的数量。,802.11n速率计算方法,802.11n采用MIMO多天线技术，当存在一根天线(1X1)，在每种带宽下它存在8种速率(记为MCS0-MCS8，MCS：Modulation and coding scheme);当存在两根天线(2X2)，在每种带宽下它存在16种速率(记为MCS0-MCS15)；当存在三根天线(3X3)，在每种带宽下它存在24种速率(记为MCS0-MCS23);当存在四根天线(4X4)，在每种带宽下它存在32种速率(记为MCS0-MCS31)。802.11n采用多种调制技术，但是每一列速率对应的码率(即有效数据和发出的数据的比率)是不一样的，例如在MCS7和MCS15时，码率是5/6，而在MCS6和MCS14时，码率是3/4。802.11n采用和11a/g一样的OFDM调制方式，OFDM是将一个宽的带宽正交地分割成几个小的子载波，这些子载波并行地传输数据。对于20MHz时，其子载波的数目为56个，其中52个用于传输数据，另外4个称之为pilot carries，用于辅助传输；当40MHz时，子载波数目为114个，其中108个用于传输数据，其余为pilot carries。802.11n支持400us的Short GI。原11a/g 的Short GI 时长800us，短间隔Short GI 时长为400us无线信号在空间传输会因多径等因素在接收侧形成时延，如果后面的数据块发送的过快，会和前一个数据块的形成干扰，GI 可以用来规避这个干扰。在使用Short GI 的情况下，可提高10%的速率。802.11n速率=有效载波数编码率子载波传输数位空间流数GI,802.11n速率表,内容提要,802.11n技术分析,1,3,802.11n主要应用,802.11n产品介绍,3,802.11n测试及验收方案,2,3,4,室内放装型AP,20,室内放装11n 1*1 APCPU：400Mhz高主频10/100 Base-T Ethernet 自适应接口天线：MIMO 1*1吞吐量：HT20模式（理论75M）下实测超过45M；HT40模式下（理论150M）实测超过90M；RF性能：功率：20dBm54Mbps 灵敏度：-93dBm MCS0/HT20-76dBm MCS7/HT20-90dBm MCS0/HT40-73dBm MCS7/HT40,室内分布型AP,21,室内放装11n 1*1 APCPU：400Mhz高主频10/100 Base-T Ethernet 自适应接口天线：MIMO 1*1吞吐量：HT20模式（理论75M）下实测超过45M；HT40模式下（理论150M）实测超过90M；RF性能：功率：27dBm54Mbps 灵敏度：-93dBm MCS0/HT20-76dBm MCS7/HT20-90dBm MCS0/HT40-73dBm MCS7/HT40,室内放装型AP,22,室内放装11n 2*2 APCPU：680Mhz高主频10/100/1000 Base-T Ethernet 自适应接口天线：MIMO 2*2吞吐量：HT20模式（理论150M）下实测超过90M；HT40模式下（理论300M）实测超过180M；RF性能：功率：20dBm54Mbps 灵敏度：-93dBm MCS0/HT20-76dBm MCS7/HT20-90dBm MCS0/HT40-73dBm MCS7/HT40,室外型AP,23,室外覆盖11n 1*1 APCPU：400Mhz高主频10/100 Base-T Ethernet自适应接口天线:MIMO 1*1 吞吐量：HT20模式（理论75M）下实测超过45M；HT40模式下（理论150M）实测超过90M；RF性能：功率27dbm54Mbps 灵敏度-75dbm54Mbps-93dBm MCS0/HT20-76dBm MCS7/HT20-90dBm MCS0/HT40-73dBm MCS7/HT40 EVM小于-25db54mbps室外标准防水防尘外壳,室外回传型AP,24,室外覆盖11n 2*2 APCPU：680Mhz高主频10/100/1000 Base-T Ethernet自适应接口天线:MIMO 1*1 吞吐量：HT20模式（理论150M）下实测超过90M；HT40模式下（理论300M）实测超过180M；RF性能：功率27dbm54Mbps 灵敏度-75dbm54Mbps-93dBm MCS0/HT20-76dBm MCS7/HT20-90dBm MCS0/HT40-73dBm MCS7/HT40 EVM小于-25db54mbps室外标准防水防尘外壳,内容提要,802.11n技术分析,1,3,802.11n主要应用,802.11n产品介绍,2,802.11n测试及验收方案,3,3,4,室内覆盖场景,对于室分场景:建议采用1*1类型11n AP进行分布部署实现高用户密度的无线信号覆盖,室内“放装+室分”方案,采用802.11n 2*2系列设备 其中1个天馈接口，进入室内分布系统其他天馈接口，仍然连接普通放装天线,室外覆盖场景,对于室外场合且用户密度大场景:建议采用2*2或者3*3类型11n AP进行放装部署可以采用定向天线、也可采用全向天线,室外定向天线,由于11n系列产品的多天线为了实现MIMO(多接收多发射)若采用多面定向天线,那么多面天线的方向需面向相同的目标覆盖区域;对于室外遮挡环境:由于802.11n技术标准，相对于802.11a/b/g子载波数目没有变化，所以穿透遮挡指标没有太大改善在设计时考虑避免建筑物的遮挡,POE供电,802.11n AP供电选择POE交换机供电，最大功耗不超过15.4w（802.3af）POE模块供电，采用POE+技术实现大功耗受电设备AP设备本地供电，支持48V DC本地供电,802.11n AP功耗1*1系列AP功耗为9W2*2系列b/g/n 100mW AP设备功耗为8W2*2系统a/g/n 100mW AP设备功耗为12W2*2系统b/g/n 500mW AP设备功耗为14W2*2系统a/g/n 500mW AP设备功耗为24W,AP缺省配置参数,建筑环境在空阔环境：启动SGI参数在建筑密集环境：关闭SGI参数无线环境在干扰较少环境：工作于HT40模式在干扰环境：工作于HT20模式，建议采用静态信道模式,内容提要,802.11n技术分析,1,3,802.11n主要应用,802.11n产品介绍,2,802.11n测试及验收方案,4,3,3,802.11n 测试及验收条目第一类：功能测试及验收条目第二类：性能测试及验收条目第三类：覆盖能力测试及验收条目,多空间流功能验证,配置802.11n AP工作单空间流模式AP工作于HT20模式下，关闭SGI功能用户关联到AP，显示为65M协商速率;AP工作于HT40模式下，关闭SGI功能用户关联到AP，显示为150M协商速率;配置802.11n AP工作双空间流模式AP工作于HT20模式下，关闭SGI功能用户关联到AP，显示为130M协商速率;AP工作于HT40模式下，关闭SGI功能用户关联到AP，显示为300M协商速率;,多空间流 模型与条件,测试模型WLAN网络工作于本地转发模式终端支持802.11n模式避免无线干扰环境信号质量大于-65dBm预设条件交换机启用千兆网口POE供电模块支持高功耗（超过15.4W 802.3af）终端关闭无线模块节电模式,多空间流 测试步骤,测试步骤步骤1：在AC配置串流模式（AC配置-AP服务-WLAN服务-高级参数-802.11n串流）步骤2：终端1关联到AP，并获取IP地址，查看物理层速率验证：若无线网卡显示速率与期望速率保持一致，通过步骤3：终端1与PC1，通过IxChariot/Endpoint进行数据吞吐量测试（测试脚本为Filesndl-HT.scr）验证：如实际测试速率达到130M（300M物理层速率），通过步骤4：在单串流与双串流模式下，分别测试多次（如3次），平均吞吐量满足要求，通过,多空间流功能验证,Optional 40 MHz,NSS=2,NES=1,通过准则单串流设备HT20模式下，速率大于45M表示通过单串流设备HT40模式下，速率大于90M表示通过双串流设备HT20模式下，速率大于90M表示通过双串流设备HT40模式下，速率大于180M表示通过,终端兼容性验证,配置802.11n AP工作802.11a/b/g/n兼容模式802.11b 终端可正常关联到AP且业务正常，显示速率为11M802.11g 终端可正常关联到AP且业务正常，显示速率为54M802.11a 终端可正常关联到AP且业务正常，显示速率为54M802.11n 终端可正常关联到AP且业务正常，显示速率为65M/150M/300M,终端兼容性 模型与条件,配置802.11n AP工作802.11a/b/g/n兼容模式AP采用2*2：2类型设备，工作于802.11a/b/g/n兼容模式AP工作于本地转发模式,终端兼容性 测试步骤,测试步骤步骤1：三台终端分别配置为802.11a、802.11b、802.11g、802.11n模式步骤2：三台终端分别关联到AP验证：关联成功，并物理层显示速率与期望一致，通过802.11b显示11M、802.11a/g显示为54M、802.11n显示为150M或者300M步骤3：三台终端分别关联到AP，进行速率测试终端实际速率与该用户在RADIU注册速率一致，通过通过准则802.11b显示11M、802.11a/g显示为54M、802.11n显示为150M或者300M,多用户附着及性能验证,测试目标在单串流HT20模式下,支持20个用户同时接入,并每个用户保持2Mb数据带宽测试模型采用本地转发组网在BRAS上对每个用户进行2Mb流量限制准备20台支持802.11n的笔记本预设条件AP工作于单串流模式下,工作于HT20模式下信号质量大于-65dBm,多用户附着及性能测试步骤,测试步骤步骤1：PC1无线关联到AP,通过认证;然后进行数据下载或者视频播放记录:在接入交换机上查看当前用户的数据流量(如display interface ethernet0/0/1)记录:PC1同时启动PING包到网关,查看PING包时延步骤2：逐台增加PC,直到无法通过认证;记录:在接入交换机上查看当前用户的数据流量(如display interface ethernet0/0/1)记录:PC1同时启动PING包到网关,查看PING包时延步骤3：记录每增加1台PC后的数据流量、PING包时延、以及总接入PC数目通过准则：支持20个用户同时接入，并业务正常,信号覆盖测试,常用wifi信号强度测试软件NetWork StumblerWirelessMonAirMagnet其他无线信号测试软件wifi信号测试工具AirMagnet WLAN网络分析仪AirMagnet 勘测/频谱分析仪,信号强度,场强勘测,信号覆盖通过准则,无线信号覆盖建议指标在95%覆盖区域中信号强度大于-70dBm在95%覆盖区域中信号强度大于-20dB干扰建议指标在同一地点接收同频信号不超过3个，主信号与其他信号差值大于10dB,性能测试方法,常用测试方法测试工具或者软件，如NetIQChariot在AP上配置参数：关闭SGI、启动HT40模式，选择干扰较少的无线信道可采用多台终端并发的方式，对指定AP进行性能测试,性能测试准则,建议通过指标单用户数据传输速率，到达指定指标（如2Mb）AP整体传输速率，达到指定指标（如150Mb）忙时丢包率小于10%（到用户网关）忙时时延小于60ms（到用户网关）,用户认证测试,用户认证测试用户多次认证测试:弹出portal界面、通过认证用户正常下线测试:主动下线测试用户自动下线测试:用户自动下线测试用户隔离测试多用户同时接入WLAN网络，通过认证用户之间相同访问失败（如PING等业务失败）,业务流测试,用户接入WLAN网络，通过认证后ftp业务测试，可以正常下载/上传数据流http浏览网页测试，可以正常浏览网页media点播业务测试，可以从视频站点正常播放视频Email业务测试，可以正常进行邮件收发在线游戏业务测试，可以在线游戏用户基础业务测试telnet、SSH功能测试SNMP、trap功能测试ACL功能测试,