本文接上一篇,繼續介紹WIFI相關基礎知識。這一篇將帶你了解WIFI技術中常用的術語,當然這些術語不僅僅適用于WIFI,同時有部分術語也適用于大部分無線技術。
1.發射功率、接收靈敏度
Tx是發射( Transmits)的簡稱
Rx是接收( Receive )的簡稱
發射功率:發射端發送的電磁波的能量,通常有兩種衡量單位:功率(W)和分貝毫瓦(dBm)
說明:發射功率越大,傳輸距離越遠,就像喊話的時候,嗓門越大,聲音越大,傳輸更遠。在WIFI設備中可以通過在TX鏈路中增加PA(功率放大器)來增加設備的發射功率。
接收靈敏度:接收端能識別到的最低的電磁波能量,衡量單位:分貝毫瓦(dBm)
說明:靈敏度值越小,靈敏度越高,傳輸距離越遠,就像耳朵能聽到的最小的聲音,耳朵越靈,很小的聲音都能聽到,就可以離喊話的人更遠。在WIFI設備中可以通過在RX鏈路中增加LNA(低噪聲放大器)來增強設備的接收靈敏度。
2.信號強度
信號強度(RSSI,Received Signal Strength Indication):信號強度的指示值,在接收端查看此值。通常有兩種衡量單位:功率(W)和分貝毫瓦(dBm),RSSI值通常看到的都為負值,是使用dBm作為單位。
為什么為負值?
因為Wi-Fi信號為mW級,但是隨著信號的傳播,受到障礙物和距離的影響,能量會逐漸衰弱,信號到接收端的時候會衰減到低于1mW/0dBm,因此我們在接收端看見的是強度為負的數值。
名詞解釋:dBm (分貝毫瓦):是表示功率絕對值的單位,是與1mw的比值單位表示為dBm。因為Wi-Fi信號的能量通常為毫瓦( mW )級,因此業界將Wi-Fi信號大小表示為與1mw的強度比,用dBm來表示。
mW與dBm轉換的關系:
x=10*log(y/1mW)---其中x的單位為dBm,y的單位為W,x dBm和y W是等價的
例如:0dBm = 1mW,30dBm = 1000mw,Wi-Fi信號發出時強度通常就在這個范圍內。
說明:以無線路由器為例,我們認為手機或者其它終端收到-60dBm以上為理想的信號強度,-60dBm~-75 dBm為中等信號強度,小于-75dBm為弱信號。
3.信噪比、信干噪比
? 信號:是指來自設備外部需要通過設備進行處理的電子信號。
? 干擾:是指系統本身以及異系統帶來的干擾,如同頻干擾、多徑干擾。
? 噪聲:是指經過設備后產生的原信號中并不存在的無規則的額外信號,這種信號與環境有關,不隨原信號的變化而變化。
信噪比SNR(Signal to noise Ratio)指的是系統中信號與噪聲的比。
計算公式:SNR = 10log( PS / PN )
其中:SNR:信噪比,單位是dB;PS:信號的有效功率;PN:噪聲
的有效功率。
SNR越大,通信質量越高。說明信號中攜帶的噪聲信號越小,從而對信號傳輸的影響越小。在無線局域網中,信噪比應高于30dB,用戶的上網體驗才能不受影響。可通過增大設備能力來提高信噪比,例如提高天線增益和降低接收機等效噪聲溫度。
信干噪比SINR( Signal to Interference plus NoiseRatio)指的是系統中信號與干擾和噪聲之和的比。
計算公式:SINR = 10log [ PS /( PI + PN ) ]。其中:SINR:信干噪比,單位是dB;PS:信號的有效功率;PI :干擾信號的有效功率;PN:噪聲的有效功率。
SINR越大,通信質量越高。說明信號中攜帶的噪聲和干擾信號越小,從而對信號傳輸的影響越小。可通過減少干擾和增大設備能力來提高信干噪比,例如可以選擇干擾較少的信道以減小其它信號的干擾;以及提高天線增益和降低接收機等效噪聲溫度。
聯系:信噪比和信干噪比都是度量通信系統通信質量可靠性的一個主要的技術指標。
區別:信噪比是信號與噪聲的比,而信干噪比增加了“干擾”的影響,是信號與干擾和噪聲之和的比。
4.空口
在無線局域網中,空口可以理解為AP和STA上的虛擬邏輯口。802.11標準在空口上定義了一套無線傳輸規范,包括每個無線信道的使用頻率、帶寬、接入時機和編碼方法等。
空口全稱“空中接口”是看不見摸不著的,空口之間建立的鏈路稱為無線鏈路,STA和AP之間可以通過無線鏈路互通,AP和AP之間可以通過無線鏈路建立無線網橋。和空口相對應的是有線口,有線口固定在設備上,通常指電接口(如同軸電纜、網線等)和光接口(如光纖)。
5.空間流
無線電在同一時間發送多個信號,每一份信號都是一個空間流。空間流使用自己的發射機和天線進行發送,每個空間流通過不同的路徑到達接收機
在MIMO系統中,收發天線的數據被分成多個獨立的空間流,空間流越多,獨立處理數據的路數就越多,速率也越高。例如:對于11n 協議的設備,1條獨立空間流最高速率150Mbps,2條就是300Mbps.
那么空間流與WIFI設備天線是什么關系呢?--問題:是不是天線數量越多的WIFI設備越好呢?
(獨立)空間流數<=收發(R/T)端最小的天線數目
6.MIMO
(Multiple-Input Multiple-Output)表示多輸入多輸出,也叫做多收多發,由m個發射(Tx) 天線和n個接收(Rx)天線組成的天線系統。通常表示為M*N,MIMO通過利用空間復用和空間分集等技術,在不增加帶寬的情況下,提高系統容量、覆蓋范圍和信噪比。通過STA數量來劃分的話,也叫做SU-MIMO(Single-User Multiple-Input Multiple-Output),只針對一個STA。
空間復用:是指將需要傳送的數據分為多個數據流,然后在不同的天線上進行傳輸,從而提高系統的傳輸速率。
空間分集:是指利用發射端的多根發射天線將相同信息的空間流通過不同的路徑發送,同時在接收端獲取同一個數據的多個獨立衰落的空間流,從而提高數據的可靠性。
7.MU-MIMO
(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output)表示多用戶多輸入多輸出,MU-MIMO系統用于增加多個STA的速率,即占用相同時頻資源的多個并行空間流發送給不同的STA。MU-MIMO 使用信道的空間分集來在相同帶寬上發送獨立的數據流。
MIMO 間隙:由于目前的無線終端設備通常僅配有1-2根天線,而常見的無線AP設備則配有3-4根天線。這就讓無線數據的傳輸必須一個一個地排隊進行,即同一時間里采用SU-MIMO技術的無線路由器只能和1個無線終端建立傳輸連接,這就讓無線終端很難全部占用所有的傳輸信道,發揮不出無線路由器的最大性能,這種現象就被稱為MIMO間隙。
MU-MIMO技術被用來來解決MIMO間隙的問題。
只要相應的無線路由器與終端都支持MU-MIMO技術,利用MU-MIMO技術便可以在同一時間里為每一個終端建立一個獨立的“空間流”,讓無線數據能夠同時發送給多個終端,這樣就極大地提升了無線傳輸的整體性能。
說明:MU-MIMO 在 802.11ac (WIFI5)就已經引入,分為DL/UL MU-MIMO但WIFI5 只支持 DL 4x4 MU-MIMO(下行)。在802.11ax 中進一步增加了 MU-MIMO 數量,可支持 DL 8x8 MU-MIMO,借助 DL OFDMA技術(下行),可同時進行 MU-MIMO 傳輸和分配不同 RU 進行多用戶多址傳輸,既增加了系統并發接入量,又均衡了吞吐量。UL MU-MIMO(上行)是 802.11ax 中引入的一個重要特性,UL MU-MIMO 的概念和 UL SU-MIMO 的概念類似,都是通過發射機和接收機多天線技術使用相同的信道資源在多個空間流上同時傳輸數據,唯一的差別點在于 UL MU-MIMO 的多個數據流是來自多個用戶。802.11ac 及之前的 802.11 標準都是 UL SU-MIMO,即只能接受一個用戶發來的數據,多用戶并發場景效率較低,802.11ax 支持 UL MU-MIMO 后,借助 UL OFDMA 技術(上行),可同時進行 MU-MIMO 傳輸和分配不同 RU 進行多用戶多址傳輸,提升多用戶并發場景效率,大大降低了應用時延。
8.信道綁定
802.11a/b/g標準,空口都工作在20MHz頻寬,802.11n通過將相鄰的2個20MHz信道綁定成40MHz,吞吐量提高2倍,其中一個為主信道,一個為輔信道,主信道發送beacon報文和部分數據報文,輔信道發送其他報文
802.11n既可以工作在40MHz也能工作在20MHz,即2種頻寬模式:HT(High Throughput)40和HT20。
為避免干擾,原本20MHz的帶寬都會預留一小部分帶寬,當捆綁成40MHz的時候,這部分帶寬也用來通信,進一步提高吞吐。
由于2.4G頻段只有14個信道,使用HT40模式時,則有效通道有3~13,非重疊的只有3,11。當所在區域有其它使用2.4G頻段無線信號,為了減少信號干擾,此時2.4G頻段不建議使用HT40模式,最好在5GHz頻段下使用HT40模式。
以上為部分WIFI技術中常用到術語,源于個人整理,后續將繼續分享,這其中每一個概念都是一個知識點,都值得深入研究,本文僅在此做一個基本梳理。便于大家有一個基本的認識。