WIFI

组建方法

　　一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。AP为AccessPoint简称，一般翻译为“无线访问节点”，或“桥接器”。它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。有了AP，就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。特别是对于宽带的使用，WiFi更显优势，有线宽带网络（ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。

　　长距离工作，别看无线WIFI的工作距离不大，在网络建设完备的情况下，802.11b的真实工作距离可以达到100米以上，而且解决了高速移动时数据的纠错问题、误码问题，WIFI设备与设备、设备与基站之间的切换和安全认证都得到了很好的解决。

　　但随着无线产业从802.11g到下一代802.11n标准的演变，越来越多的产品开始采用功能强大的802.11n技术，因为它能提供更快更可靠的无线连接。802.11n平台的速度比802.11g快7倍，比以太网快3倍。另外，它具有更大的覆盖范围，可以在整个家庭内提供健壮的连接，即使是各个角落也游刃有余。由于它具有很大的带宽，因此802.11n是能够同时承载高清视频、音频和数据流的无线多媒体分发技术。而且802.11n产品还提供并发双频操作，因此能为宽带多媒体应用提供更多的信道容量。

　　如今许多消费者拥有数字电影、电视片、音乐和照片库，他们非常希望能够从家庭中的任何地方通过无线设备访问这些媒体内容。802.11n不仅支持多个并发用户和设备，而且它的超强功能可保证服务质量，确保家庭中所有设备提供更佳用户体验，同时提供智能的内容管理和发布。

　　802.11n标准的版本还是草案2.0版，正式版的批准有望在2009完成。802.11n规范的草案2.0版已经非常完善，今后对草案应该不会有大的修改。对支持802.11n较早草案的802.11n设备而言，这些设备可以通过固件实现升级。为了促进802.11n的普及，Wi-Fi认证非常关键。

　　因此，市场向802.11n转变的趋势越来越明显，并且更具性价比。802.11n生态系统也在迅速发展，有越来越多的制造商在HDTV、机顶盒和媒体适配器中增加802.11n技术。该趋势将推动整个家庭的视频发布无线覆盖成为新的杀手应用。据ABI Research公司预测，2008年802.11n产品将占全部Wi-Fi交货量的近一半。

标准

　　IEEE 802.11个版本发表于1997年,其中定义了介质访问接入控制层(MAC层)和物理层.物理层定义了工作在2.4GHZ的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式,总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备之间的通信可以自由直接(ad hoc)的方式进行,也可以在基站(Base StatiON,BS)或者访问点(Access Point,AP)的协调下进行。

　　1999年加上了两个补充版本:802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层,802.11b定义了一个在2.4GHZ的ISM频段上但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。

　　2.4GHZ的ISM频段为世界上绝大多数国家通用,因此802.11b得到了最为广泛的应用.苹果公司把自己开发的802.11标准起名叫AirPort.1999年工业界成立了Wi-Fi联盟,致力解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题.Wi-Fi为制定802.11无线网络的组织,并非代表无线网络。

　　802.11标准和补充

　　802.11 ,1997年,原始标准(2Mbit/s,2.4GHZ频道)。

　　802.11a,1999年,物理层补充(54Mbit/s,5GHz频道)。

　　802.11b,1999年,物理层补充(11Mbit/s,2.4GHZ频道)。

　　802.11c,符合802.1D的媒体接入控制层(MAC)桥接(MAC Layer Bridging)。

　　802.11d,根据各国无线电规定做的调整。

　　802.11e ,对服务等级(Quality of Service, QoS)的支持。

　　802.11f,基站的互连性(Interoperability)。

　　802.11g,物理层补充(54Mbit/s,2.4GHZ频道)。

　　802.11h,无线覆盖半径的调整,室内(indoor)和室外(outdoor)信道(5GHz频段)。

　　802.11i,安全和鉴权(Authentification)方面的补充。

　　802.11n,导入多重输入输出(MIMO)和40Mbit信道宽度(HT40)技术,基本上是802.11a/g的延伸版。

　　除了上面的IEEE标准,另外有一个被称为IEEE 802.11b+的技术,通过PBCC技术(Packet Binary Convolutional Code)在IEEE802.11b(2.4GHZ频段)基础上提供22Mbit/s的数据传输速率.但这事实上并不是一个IEEE的公开标准,而是一项产权私有的技术(产权属于美国德州仪器,Texas Instruments).也有一些被称为802.11g+的技术,在IEEE 802.11g的基础上提供108Mbit/s的传输速率,跟802.11b+一样,同样是非标准技术,由无线网络芯片生产商Atheros所提倡的则为SuperG。

关于蓝牙与共处技术

　　现如今，无论人们去何处，几乎都想知道家居与办公室使用LSAN（无线局域网）和WPAN（无线私人局域网）的环境，因为蓝牙和其它无线技术可为人们提供极大的移动性和灵活性。

　　就目前而言，一般认为蓝牙和WiFi（802.11b，即无线高保真系统）在技术上以及应用上彼此间是相安无事的。但是，随着在免特许的2.4GHz频段中工作的设备数量持续增加，这些设备在办公室等环境中频繁地一起使用，人们不得不考虑相互间干扰问题。十分显然，干扰是必须解决的。在理论上，似乎不存在什么干扰；但在现实中，由于种各原因，它们间确实存在着干扰。

　　蓝牙技术

　　蓝牙采用FHSS（跳频扩频）来保证抗干扰的鲁棒性。它在2.4Hz频带的所有79.1信道上每秒跳频1600次。若检测到某个频率存在任何干扰，那么，在一千六百分之一秒后，立刻启用另一频率来发送信息。FHSS是蓝牙规范防范干扰的核心功能。

　　随着蓝牙和WiFi日益被肩并肩地集成在一个产品（如笔记本电脑中）潜在的风险干扰增加了，单凭FHSS不足以应付干扰问题。因此在蓝牙规范（1.2版）的研发阶段，希望能一劳永逸地解决干扰问题。为此，在蓝牙SIG内，一个新工作小组，即CWG（共处工作小组）受命来解决这一难题。

　　AFH——一个行之有效的解决方案

　　CWG召集众多从事蓝牙技术的公司来讨论可能的解决方案。该工作组对各种提案进行了充分的评估，博采众提案之长，最终形成统一的决议草案。当然，该草案还要提交蓝牙结构体系评审局审议通过。

　　CWG最终选择的是AFH（自适应跳频）技术。AFH让单信道映象分散在从设备，由从设备来确定何时使用修改的跳频内核。如果一个选中的信道的标记是坏的，那么从一组好信道中，另选一个新信道。而且，主设备用同一信道来发送和接收数据。由于在某个给定的时隙中，坏信道中的主设备并未接收从设备的传输，便能对主设备进行更好的校正。

　　蓝牙在2.4GHz频带中满处跳频。无意间会对同一频带中的静态频率设备产生干扰。AFH则动态地改变设备的跳频序列，限制蓝牙设备可跳频的信道数量来避免干扰。采用这种跳频机制，就能预留出一组频率供诸如WiFi等其它系统使用。

　　各个国家制订法规的当局（如美国FCC）已规定了可使用的最小一组信道。因此，为了保证设备在全球范围内的互操作性，蓝牙规范要求一组至少有20个主设备标记是好的信道。即便如此，这个数量还是大于某些当权规定的数量。

　　AFH不仅规定了新的跳频选择机制，还定义了从设备如何用信令将信道的特征通知给主设备，主设备再将新跳频序列通知给从设备。信令需通过LMP（链路管理协议）定义，但在原有蓝牙协议中并未定义主设备如何使用这个数据。严格规定的事项包括LMP包用的信令格式和基带跳频内核。未规定的事项是信道分类算法。蓝牙产品的研发者有使用各自方法的自由，在市场中相互竞争。由此引发是否要定义信道评估，这一问题已成为目前争论的焦点。此外，在实施方案中是否要设置定时要求，以便在认证期间进行测试，对此问题亦是悬而未决。

　　信道分类

　　信道分类有两种基本方法，即测量包出错率或测量接收到的信号强度。包出错率直接表明每个频率有多少个包未被正确地接收，主设备根据它来确定信道标记是好是坏。从设备则可利用任何空闲的时间周期性地测量全部信道的接收到信号强度，以此来确定信道的信号强度是否稍高于正常的背景强度。信号稍强的信道对主设备可能被认为是坏的。

　　上面已提及，规范还未对信道分类进行硬性规定。然而，多数信道分类实施方案能在极短时间内标出坏信道，远比原先想象有要快得多，这说明市场运作是极有威力的。

　　蓝牙规范采用新技术衍生出又一个要求，它们必须和业已通过的规范是后向兼容的。这就是说，如果的1.2版蓝牙规范包含了AFH，它绝不能破坏与其它蓝牙设备和可发现性和连接性，包括那些按照早期规范构建的设备。此外，BLM（基带链路管理）、HCI（主控制器接口）和GAP（通用接入协议）也需作相应的变更，以保持后向兼用性。这些变更在规范中应以变更要求详细地加以说明。规范变更要求几经讨论，获得通过形成原型。在原型期间，不能出卖任何产品。当然可对按规范制造原型进行广泛的测试，以保证互操作性。AFH已有十几种实施方案，全都能正常地工作。

　　互操作性测试

　　互操作性测试可按私人工作组测试事件运作；也可按蓝牙组织安排的互操作性测试事件运作，这是公开的事件，任何人在完全未对外泄露的协议下以各种平台测试他们的蓝牙产品。在规范公布后，这些事件对促进和保证互操作性是非常成功的。尽管AFH已通过数月，对AFH的测试仍在进行中。

　　目前，市场上已出现波采用AFH的蓝牙产品。这些产品成长和户用蓝牙的手机和耳机有关，让WLAN无处不在。随着2.4GHz频带变得日益拥挤，设备应具备某种智能来识别其它设备，这样才能不致堵塞频带。与之相应，设计者只有清醒地认识到蓝牙赖以生存的空间面貌，才能获得成功，开拓发展。

无操作系统下的原理及应用

　　目前，在无线监控、工业控制、视频传输等行业应用中，嵌入式无线系统主要采用以NORDIC解决方案为代表的无操作系统环境，该方案由“CPU+无线数传模块”构成，能够实现短距离低带宽无线通信。但由于窄带无线通信的技术所限，只能实现2Mbps的传输速率，对应在实际视频传输中，只能满足10米内320*240下小于15帧/秒的应用。随着市场对更大屏幕、更快的传输速率、更流畅的视频效果的需求，这一解决方案将远远满足不了人们的需求。系统升级需要WLAN这样的宽带无线传输设备，传统的升级做法为在原有系统架构下，增加Flash、SDRam，并运行一套嵌入式操作系统来驱动WLAN模块，不但大大增加了系统成本，而且产品开发难度增大，周期延长，不利于新产品的推出。

　　WLAN作为无线局域网通信中应用最为广泛的技术，早已从PC/笔记本市场，逐渐延伸到了音视频、手持终端、无线城市覆盖、工业应用等人们日常生活的方方面面，将人们的生活带入了便利的智能化无线时代。

　　北京中电华大电子设计有限责任公司推出的Nos-WiFi产品(如图1所示)改变了这一现状。华大电子多年来致力于WiFi核心芯片及模块产品的研究和开发，至今已经成功量产了天联系列（Airquick）3款同时支持国内（WAPI）/国际（11i）安全标准的芯片，并以此为基础，推出了近十款WLAN模块产品，产品应用覆盖了笔记本、USB外置无线网卡、家庭音视频、安防监控、运营商热点产品、家庭网关、工业应用、智能交通等各个领域。

　　Nos-WiFi系列模块产品是为了满足工业应用、安防监控等领域中，现有产品的无线功能升级的需要而研发的，其的特点在于：它提供了一个不基于任何操作系统的驱动软件，可以集成到任何的系统平台中运行，并实现高速的数据传输，使得没有操作系统也能使用WiFi进行视频传输成为可能。其驱动软件结构如图2所示:

　　本产品集成到主机系统中的位置如图3所示：

　　Nos-WiFi的特点和现状

　　对于市面上的大多数基于802.11b/g/n标准的USB无线模块来说，它们绝大多数都应用在PC平台上，因此，这些usb无线模块的厂商通常只能提供基于windows或linux环境下的驱动程序，相应的在嵌入式应用中，只有使用了诸如WinCE、嵌入式linux操作系统的嵌入式系统平台才能应用这些产品。而对于那些自身硬件资源有限，处理能力较低的嵌入式设备来说，WinCE和嵌入式linux无疑是一个庞然大物，只使用一些简单的支持调度功能的操作系统甚至是不使用任何的操作系统是它们的选择。而在这些系统上却没有可供使用的USB无线模块。即使这些厂商迫于压力升级了系统的硬件以满足使用USB无线模块的需求，但是由此而增加的成本也大大降低了产品的竞争力。例如，在一个典型的支持WiFi功能的基于Linux操作系统的嵌入式设备中，为了支撑操作系统，硬件架构需求为“CPU+32MB SDRAM +32MB FLASH”，而在一个不运行操作系统的嵌入式设备里面，硬件架构可变成“CPU+8MB SDRAM +1MB Serial flash”，由此带来的成本差异约为4美元，考虑到主CPU价格的区别，有无操作系统环境下设备整体成本相差约6美元。

　　目前无操作系统环境无线数据透传业务领域，主要使用Zigbee或者Nordic等公司的2.4Ghz私有协议无线数传模块（非标准WiFi产品），但这些产品仅在很短距离（约10m）以内能够实现2Mbps左右的数据吞吐率，无法实现大数据量室内中远距离数据传输。而采用Nos-Wifi产品的无线传输方案，基于802.11g标准的WiFi传输技术物理层传输速率可达54Mbps，即使在室外覆盖范围100米的情况下仍能实现5.5Mbps的物理层传输速率，使得远距离、高吞吐的数据传输成为可能。

　　Nos-Wifi产品的典型应用

　　流媒体电视

　　在现代生活向数字化、网络化推进的大环境下，家电产品的３ｃ融合已经成为一种不可避免的产品发展趋势，而电视作为现代家庭显示中心的地位不可动摇。因此，流媒体电视机应运而生。流媒体电视不仅可以收看更清晰的电视节目，还可以播放数码相机、移动硬盘等数码设备里的图片、音乐、电影，让全家人共同欣赏。

　　而流媒体电视与WiFi技术的结合，使得人们可以通过无线网络直接与家庭电脑连接，从而直接播放存储在电脑上的流媒体文件，甚至更进一步，使用无线网络通过家庭无线路由器接入Internet网络，实现真正的网络在线播放功能。Nos-Wifi产品使得在流媒体电视中加入WiFi功能变得更加容易。

　　无线安防、视频监控

　　在点对点的无线通讯应用，比如baby Monitor等监控产品，Nos WiFi更能凸现优势。

　　Baby Monitor，即婴儿监护器，是小型无线电传送装置，包括发射器和接收器两部分。发射器放置在婴儿身边，设置有麦克风和摄像头，对于婴儿发出的每一个细微声响、动作，都可以准确无误地收录，并通过发射器上的天线发出清晰的信号。接收器是一个便携式掌上显示器，用来接收这些信号，由父母随身携带。通过这种装置，父母就可以在别的房间甚至室外院落中处理其他事务，同时，对孩子的情况也了如指掌。

　　工业控制、智能交通

　　现代的工业控制对系统的联网能力要求越来越高，工业控制的复杂度越来越高。因此，对于工业控制中的CPU的资源限制也越来越大。本模块产品可以在不改变系统大的架构下，轻松升级现有的系统。将现有的系统升级到无线的TCP/IP网络。

　　同样，现代的职能交通领域对系统的联网能力以及系统的联网的灵活性要求越来越高。Nos-wifi可以轻松的在对原有的系统进行升级改造。使的交通设施可以容易的进行TCP/IP网络的联网。

Wi-Fi认证

　　目前 Wi-Fi联盟所公布的认证种类有:

　　WPA/WPA2:WPA/WPA2是基于IEEE 802.11a、802.11b、802.11g的单模、双模或双频的产品所建立的测试程序.内容包含通讯协定的验证、无线网络安全性机制的验证,以及网络传输表现与相容性测试。

　　WMM(Wi-Fi MultiMedia):当影音多媒体透过无线网络的传递时,要如何验证其带宽保证的机制是否正常运作在不同的无线网络装置及不同的安全性设定上是WMM测试的目的。

　　WMM POWER Save:在影音多媒体透过无线网络的传递时,如何透过管理无线网络装置的待命时间来延长电池寿命,并且不影响其功能性,可以透过WMM POWER Save的测试来验证。

　　WPS(Wi-Fi Protected Setup):这是一个2007年年初才发布的认证,目的是让消费者可以透过更简单的方式来设定无线网络装置,并且保证有一定的安全性.目前WPS允许透过Pin Input CONfig(PIN)、 Push Button Config(PBC)、USB Flash Drive Config(UFD)以及Near Field Communication Contactless Token Config(NFC)的方式来设定无线网络装置。

　　ASD(Application Specific Device):这是针对除了无线网络存取点(Access Point)及站台(Station)之外其他有特殊应用的无线网络装置,例如DVD播放器、投影机、打印机等等。

　　CWG(Converged Wireless Group):主要是针对 Wi-Fi mobile converged devices 的 RF 部分测量的测试程序。