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3.2.4IEEE802.11ah
以IEEE802.11为前缀的是无线局域网络标准,后跟用于区分各自属性的一个或者两个字母。美国电气和电子工程师协会(IEEE)应无缝互连的应用需求提出了802.llah标准,实现低功耗、长距离无线区域网络连接,需要采用1GHz以下频段。有效地改善了WiFi信号易受建筑物阻挡而影响传输距离和覆盖范围的弊病。
IEEE最初制定的一个无线局域网标准就是802.11,这也是第一个被国际上认可的在无线局域网领域内的协议。主要用于解决校园网和办公室局域网中,用户和用户终端的无线接入,业务主要限于数据存取,速率最高只能达到2Mb/so由于802.11在速率和传输距离上不能满足人们的需要。因此JEEE小组又相继推出了在技术上主要差别在于MAC子层和物理层802.11a.802.lib等许多新标准。
从1997年第一代802.11标准发布以来,WiFi得到了巨大的发展和普及。在今天,WiFi成为用户上网的首选方式,在WiFi系统发展过程中,每一代802.11的标准都在大幅度地提升速率。如802.llac速度能达到lGb/s,802.llac标准运行在5GHz频段,与2.4GHz的802.lln或802.11g相比有更快的速度。802.llah标准,理想情况下传输距离可以达到1km的,实现更大的覆盖范围。802.llah采用900MHz频段,运行速度大大降低,仅能达到150kb/s和18Mb/s之间的速度,这适合于短时间数据传输的低功率设备,是物联网无线通信可选技术。
1.IEEE802.11信道划分
IEEE802.11以载波频率为2.4GHz频段和5GHz频段来划分,在此之上划分成多个子信道。
1)2.4GHz频段
IEEE802.11工作组和国家标准GB15629.1102共同规定,2.4GHz工作频段为2.4?2.4835GHz,子信道个数为12个且宽带为22MHz。每个国家各有不同,信道为1?11号可供美国使用;欧盟国家为1?13号;中国为1?13号,如图3-7所示。
由图3-7可知,在2.4GHz频段中,大部分频点之间相互重叠,只有三个频点是可同时使用的。
2)5GHz频段
IEEE802.11工作小组在5GHz频段上选择了555MHz的带宽,共分为三个频段,频率范围分别是5.150-5.350GHz.5.470?5.725GHz、5.725?5.850GHzo2002年中国工业与信息化部规定5.725-5.850GHz为中国大陆5.8GHz频段,信道带宽20MHz,可用频率125MHz,总计5个信道,如图3-8所示。
2012年工业与信息化部放开5.150-5.350GHz的频段资源,用于无线接入系统。新开放的信道为8个20MHz的带宽。由于5GHz频段的13个信道是不叠加的,所以这13个信道可以在同一个区域内覆盖,后8个信道仅可在室内应用中使用,如图3-9所示。
4.物理帧结构
IEEE802.llah定义的物理层汇聚过程(PhysicalLayerConvergenceProcedure,PLCP)协议数据单元(ProtocolDataUnit,PDU)PPDU的结构分为两种:一种是2MHz及其以上带宽的发送帧格式,类似IEEE802.llac;另一种是IEEE802.llah为了提高覆盖范围而提出的1MHz带宽发送帧。
2MHz带宽的帧格式继承了IEEE802.lln和IEEE802.llac的物理层帧格式。短训练域(ShortTrainingField,STF)符号数与IEEE802.lln相同,在每个符号中,STF占据12个非零子载波。长训练域(LongTrainingField,LTF)对应了IEEE802.llac中相同FFT长度的甚高速长训练域(VHT-LTF)O信号域SIG占据2个符号,每个符号采用
Q-BPSK调制。此模式下2MHz、4MHz、8MHz、16MHz带宽下的STF、LTF、SIG字段分别对应IEEE802.llac的20MHz、40MHz、80MHz、160MHz带宽下的相应字段。如图3-11所示。