Wi-Fi模组基础知识讲解

Wi-Fi模组基础知识讲解设计-技术资料主要内容•Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi模组的应用市场•Wi-Fi模组的生产流程及关键技术指标第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi的基础概念.无线保真技术•Wi-Fi模块的概念.通用Wi-Fi/AP+Router/嵌入式Wi-Fi•AP与STA（Station）两种模式•Wi-Fi的频率范围.2.4GHz/5GHz•DFS动态频率选择及原因•Wi-Fi协议第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi的基础概念.无线保真技术Wi-Fi：WirelessFidelity（无线保真技术）早期称802.11b标准，随着技术的发展，出现以后的802.11g、802.11n、802.11a、802.11ac等标准。由澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）发明并在1996年在美国申请专利的无线网络技术。WLAN:WirelessLocalAreaNetwork（无线局域网），利用射频（RF）技术在不必授权的ISM频段中进行无线连接，取代双绞线（或有线）连接一定局域内设备的网络。Wi-Fi技术是其重要的组成部分。其余如Zigbee等。第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi模块的概念Wi-Fi模块，核心采用Wi-Fi技术，将串口或者TTL电平转换为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块。Wi-Fi模块分为三类：1、通用Wi-Fi模块，使用在PC、PAD、手机、机顶盒上等自身不带Wi-Fi协议栈和驱动，必须依靠Android、windows、Linux、IOS的系统来完成应用。2、路由器方案的Wi-Fi模块，协议和驱动借助拥有强大FLASH和Ram资源的芯片加上Linux系统来完成应用，典型如家庭路由器。3、嵌入式Wi-Fi模块，内置协议栈和驱动，接口一般为MCU接口如UART等，适合各类智能家居或智能硬件产品。第一章·Wi-Fi模组的基本知识•AP与STA（Station）两种模式Wi-Fi模块的两种模式：·AP：AccessPoint无线接入点，无线网络的创建者，是网络的中心节点，一般无线路由器就是一个AP。·STA：每个连接到无线网络的终端，都可以称作一个站点。Wi-Fi模块的组网模式：基础网（Infra）和自组网（Adhoc）·Infra：由AP创建，众多STA加入所组成的无线网络，以AP为中心，所有通信都通过AP来转发完成。·Adhoc：由两个及以上STA自己组成，网络中不存在AP，网络中所有STA都可以直接通信。第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi的频率范围.2.4GHz/5GHz2.4GHz：无需申请的公用ISM频段，2402MHz~2483.5MHz。全段共83.5MHz划分13个信道，第14信道基本不用，信道实际有效带宽20MHz，每一信道间有2MHz的强制隔离带，不重叠信道有3个如下。Channel1234567891011121314Frequency(MHz)24122417242224272432243724422447245224572462246724722484第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi的频率范围.2.4GHz/5GHz5GHz：分为3个band，频率范围5170~5875MHz美国区域对频率要求：第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi的频率范围.2.4GHz/5GHz5GHz：分为3个band，频率范围5170~5875MHz欧盟/日本区域对频率要求：第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi的频率范围.2.4GHz/5GHz5GHz：分为3个band，频率范围5170~5875MHz5GHz因与很多地方的军用雷达频率冲突，Wi-Fi模块在不同的国家使用需考虑其对频率的限制要求。在我国，目前开放使用的频率只有5735MHz~5875MHz。频率与channelNo.的计算方法：每个channel相隔5MHzchannel36的频率计算如下5000MHz+36*5MHz=5180MHz第一章·Wi-Fi模组的基本知识•DFS动态频率选择及原因DFS（DynamicFrequencySelection）动态频率选择。802.11a标准使用5GHz频率。这个标准在美国没有问题，但是在欧洲却遇到强烈的抵制。因为欧洲军方的雷达系统广泛运用这一频率(其中探测隐型飞机的雷达就使用这一频率)。如果民用的无线产品也使用这一频率，很可能会对军事雷达和通讯产生干扰。为了解决这一安全顾虑，在欧洲出售的WLAN产品必须具备TPS和DFS这两个功能，即发射功率控制和动态频率选择。TPS是为了防止无线产品发放过大的功率来干扰军方雷达。DFS是为了使无线产品主动探测军方使用的频率，并主动选择另一个频率，以避开军方频率。通过这种方式，也可以避免其它WLAN，最高效地利用波长。这两个功能是属于强制性的，不符合标准的产品将不会获得欧盟的上市许可。第一章·Wi-Fi模组的基本知识•DFS动态频率选择及原因•CE测试遵从的标准：EN301893Master设备需要测试的项目有：ChannelAvailabilityCheck---信道可用性检查In-ServiceMonitoring---在线监测ChannelShutdown---信道关闭Non-OccupancyPeriod---非占用周期UniformSpreading---均匀分布Slave设备需测试项目：In-ServiceMonitoring---在线监测（不具备雷达脉冲检测功能的不需要测试）ChannelShutdown---信道关闭具备DFS功能的设备，如果能监测到雷达脉冲，则当前工作频率上的数据传输会被中止，并且寻找其它空频率进行重新传输。放弃使用的频率在随后的30分钟内不再使用，这些动作都是由设备自动完成，使用者一般情况下不会注意到的。第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi协议WLAN标准族（一）日本采用的等同于IEEE802.11h的规范IEEE802.11j无线局域媒质接入控制层安全性增强协议IEEE802.11i额外定义了物理层方面的要求（如信道化、跳频模式等）IEEE802.11h2.4GHz频段高速物理层扩展IEEE802.11g支持IEEE802.11的接入点互操作协议（IAPP）IEEE802.11fMAC层增强——服务质量保证（QoS）IEEE802.11e物理层方面的特殊要求IEEE802.11d物理层和媒质接入层规范——2.4GHz频段高速物理层扩展IEEE802.11b物理层和媒质接入层规范——5.8GHz频段高速物理层规范IEEE802.11a物理层和媒质接入层规范IEEE802.11负责的技术领域标准编号第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi协议WLAN标准族（二）与其他网络的交互性IEEE802.11u无线网络管理IEEE802.11v无线网络性能预测IEEE802.11tMesh网状网IEEE802.11s快速漫游IEEE802.11rVLAN的支持机制IEEE802.11q车载条件下的无线通信IEEE802.11pVoWLANIEEE802.11o高速物理层和媒质接入层规范IEEE802.11n对IEEE802.11规范体系进行维护、修正和改进IEEE802.11m射频资源管理IEEE802.11k负责的技术领域标准编号第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi协议第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi协议8021.11n技术：802.11n是Wi-Fi技术发展历程中的重要一步，与其前身802.11a和802.11g不同，802.11n不仅仅是一种新型物理层协议（PHY）。Wi-FiCERTIFIEDn拥有数种显著改进，其吞吐量已达到传统802.11技术的五倍以上，覆盖范围达到后者的两倍，且连接更为稳定。802.11n技术能够轻松覆盖普通住宅，提供足够的带宽，支持视频、游戏、数据与语音应用。用户从传统网络更新至802.11n网络时，将能明显体会到性能与网络可靠性的显著进步。第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi协议8021.11n技术：802.11n提供更高的吞吐量，其改进了以下内容:1、多天线MIMO技术，提高了覆盖范围和可靠性，降低了误码率。基于多天线采用了STBC（空时分组编码）。能够将分发至多个传输天线、多个时间点的传输数据流进行分组，从而提高接收效率。2、20MHz&40MHz带宽兼容，扩展信道带宽。3、短GI（400ns）支持4、聚合媒介访问控制数据单元（A-MSDU）机制，增加用于传输媒介访问控制（MAC）协议帧的帧大小。聚合MAC协议数据单元（A-MPDU）机制则能够将所传输的802.11帧的最大容量由传统的2304字节增加到64k字节。第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi协议8021.11ac技术：802.11ac是加强版的802.11n技术，提供了更高数据速率。最高可达到6.39Gps11ac相比11n改进了以下技术：1、扩展信道带宽40MHz至80MHz、160MHz，并向下兼容20MHz更多的子载波数（增幅达到117%和333%）。2、密集的调制模式从802.11n的64阶正交调幅（QAM）到256阶的(QAM)，在小范围内达到33%的增幅。3、更多的MIMO数据流，能到达8个数据流（增幅100%）。•超高的吞吐量及更宽的带宽，使得11ac只能在不是那么拥挤的5GHz频段上使用，双频产品在2.4GHz仍使用802.11n技术。第一章·Wi-Fi模组的基本知识•Wi-Fi协议8021.11ac技术：802.11n&802.11ac三维比较图：第二章·Wi-Fi模组的应用市场•Wi-Fi模组的应用市场Wi-Fi模块应用有：网络电视、网络机顶盒、手机、PAD、PC、智能网络投影仪、移动网络设备、智能网络冰箱、智能网络洗衣机、、智能网络音箱、网络车载设备、智能网络空调、智能监控设备.....传统网络市场：网络机顶盒、网络电视、路由器、PAD、手机、PC等等1、使用Wi-Fi模块STA模式连接路由器，接入互联网获得网络信息，视频、网页、语音、应用软件等等。2、使用Wi-Fi模块的AP模式，作网络的接入点组成一个局域网，并通过有线网络连入互联网。3、STA&AP共存模式实现，无线网络的中继。智能网络家电市场：单机智能家电（DEM）、网络智能家电（Wi-Fi）、互联智能家电（Wi-Fi，Zigbee）智能网络家居市场：安防监控、设备仪表、智能家电互联管理。第二章·Wi-Fi模组的应用市场•Wi-Fi模组的应用市场如普通模块SDWF-13D/CW使用在机顶盒中：第二章·Wi-Fi模组的应用市场•Wi-Fi模组的应用市场如嵌入式模块SDWFCU-33HR使用在智能家电中：第三章·Wi-Fi模组的生产流程及关键技术指标•Wi-Fi模组生产流程（SDWF-8B1/CW为例）•Wi-Fi测试技术讲解•Wi-Fi技术指标要求•Wi-Fi测试认证指标要求第三章·Wi-Fi模组的生产流程及关键技术指标•Wi-Fi模组生产流程（SDWF-8B1/CW为例）17贴片修正工位分板再次修正功能测试MAC地址验证检查外观编带包装第三章·Wi-Fi模组的生产流程及关键技术指标•Wi-Fi模组生产流程（SDWF-8B1/CW为例）修正工位：第三章·Wi-Fi模组的生产流程及关键技术指标•Wi-Fi模组生产流程（SDWF-8B1/CW为例）分板工位：第三章·Wi-Fi模组的生产流程及关键技术指标•Wi-Fi模组生产流程（SDWF-8B1/CW为例）功能测试工位：第三章·Wi-Fi模组的生产流程及关键技术指标•Wi-Fi模组生产流程（SDWF-8B1/CW为例）MAC地址检测工位：第三章·Wi-Fi模组的生产流程及关键技术指标•Wi-Fi模组生产流程（SDWF-8B1/CW为例）外观检查工位：第三章·Wi-Fi模组的生产流程及关键技术指标•Wi-Fi模组生产流程（SDWF-8B1/CW为例）编带包装工位：第三章·Wi-Fi模