Wi-Fi网络权威指南——802.11ac

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出版者:西安电子科技大学出版社
作者:【美】Matthew S. Gast 马修·加斯特
出品人:
页数:138
译者:李靖
出版时间:2018-1-18
价格:24.00元
装帧:平装
isbn号码:9787560647845
丛书系列:
图书标签:
  • 物联网
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  • 无线通信
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  • 技术指南
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具体描述

如今,Wi-Fi已经成为移动互联网和物联网等领域不可或缺的网络通信技术,据Wi-Fi联盟统计,目前全球已经有近30000种设备通过其互通性认证,预计到2016年底Wi-Fi设备的出货量将超过150亿台,到2020年将有500 亿台设备互相连接。自IEEE在1999年定义了最初的802.11协议开始,Wi-Fi技术的发展历经最高速率54Mbps的802.11a/b/g,600Mbps的802.11n以及目前1.3Gbps的802.11ac多个重要阶段。

目前802.11ac已经成为绝大部分Wi-Fi设备的主流通信协议,802.11ac基于原有的5G频段,通过扩展空间流和信道宽度进一步提升了网络速率,而其最大的特点就是利用Beamforming和MU-MIMO技术从根本上增加了网络容量,进一步为Wi-Fi技术在各个领域的深入应用提供了巨大的想象空间。

本书从Wi-Fi的起源开始,以802.11协议为基础详述了802.11ac物理层和MAC层的变化和改进,并着重探讨802.11ac的核心技术——Beamforming(波束成形)和MU-MIMO(多用户-多输入多输出),最后为相关从业者对802.11ac无线网络的规划设计提供了具体的指导建议。

本书的英文原著(《802.11ac: A Survival Guide》)为Wi-Fi业界的经典著作之一,重点探讨了基于802.11ac协议的技术原理和实际应用。若需要完整和深入地了解802.11协议和上一代802.11n协议,可以结合《802.11 Wireless Networks:The Definitive Guide》和《802.11n:A Survival Guide》这两本书一起阅读。本书适合设计企业和商业场景无线网络的网络架构师,部署和维护无线网络的系统管理员或网络管理员以及Wi-Fi行业的从业者和爱好者阅读。

深度解析现代无线网络架构与前沿技术:超越标准规范的实战蓝图 本书聚焦于构建、优化和维护新一代企业级与高性能家庭无线网络环境,内容完全围绕当前主流和新兴的无线技术标准展开,深入探讨了从物理层到应用层的全景式部署策略。 --- 第一章:新一代无线网络基础架构与性能瓶颈剖析 本章为理解现代高速无线系统的基石,不涉及任何特定代际标准(如802.11ac)的细节。 1.1 无线信道与频谱管理的宏观视角 探讨无线电波的传播特性,包括路径损耗、多径效应(Multipath)以及非视距(NLOS)传输的影响。分析在不同物理环境中(如室内多楼层、大型开放空间、高密度部署)信号衰减的建模方法。重点阐述了频谱资源的重要性,以及如何从整体网络规划角度对可用频段进行宏观分配,而非讨论具体信道带宽或频带划分。 1.2 影响网络吞吐量的核心限制因素 深入剖析决定实际用户体验速率的几个关键瓶颈,这些瓶颈独立于任何特定PHY层技术演进。分析包括: 协议开销分析: 深入解析MAC层(如CSMA/CA机制)引入的等待时间、重传机制对有效数据传输速率的压制作用。 后端有线网络的瓶颈: 考察接入层交换机、汇聚层设备以及核心路由器带宽不足对无线性能的限制。讨论如何通过有线网络冗余和链路聚合(LAG/LACP)来消除这一瓶颈。 客户端侧处理能力: 探讨终端设备(笔记本电脑、移动设备)的无线网卡处理能力、驱动程序效率以及操作系统对无线流量的调度策略对最终体验的影响。 1.3 网络拓扑选择与冗余设计 本节侧重于高可用性无线网络架构的设计原则。详细对比了集中式(Controller-based)与分布式(Standalone/Mesh)架构的优劣,尤其关注大规模部署下的控制平面与数据平面分离的必要性。讨论了关键组件(如AP、控制器、核心交换机)的冗余方案设计,包括热备、N+1备份以及故障转移(Failover)机制的验证与实现。 --- 第二章:高级物理层增强技术与信号处理 本章聚焦于提升频谱效率和抗干扰能力的核心技术原理,强调通用信号处理思想。 2.1 空间流复用与多天线原理(MIMO/MU-MIMO 概念基础) 系统阐述多输入多输出(MIMO)系统的理论基础,包括信道矩阵的构建、奇异值分解(SVD)在信道分解中的作用,以及如何通过增加天线数量理论上提升数据速率。深入分析空间复用(Spatial Multiplexing)和空间分集(Diversity Gain)的应用场景和权衡取舍。本节着重于通用算法和数学模型,不涉及特定标准下的具体配置参数。 2.2 波束赋形(Beamforming)的通用实现路径 探讨波束赋形作为一种先进的能量集中技术,如何通过精确控制多个天线单元的相位和幅度,将信号能量定向发送给特定用户。分析数字波束赋形和模拟波束赋形在硬件复杂度和性能上的差异。讨论波束成形中信道状态信息(CSI)获取的挑战与解决方案。 2.3 干扰抑制与噪声处理技术 详细分析外部射频干扰源(如雷达、微波炉、邻居网络)的识别、分类和缓解策略。介绍频域、时域和空域抑制干扰的通用算法,包括先进的数字信号处理(DSP)技术在噪声门限设置和动态功率控制中的应用。强调如何利用软件定义网络(SDN)的概念来实时调整射频策略以应对动态变化的干扰环境。 --- 第三章:网络管理、安全与服务质量(QoS)的深度优化 本章关注的是无线网络投入运营后的管理、安全防护以及确保关键业务性能的策略。 3.1 统一无线网络管理平台(WLC/SD-WAN 集成) 详细描述现代集中式管理平台的功能集,包括实时性能监控、历史趋势分析、自动化配置推送和固件生命周期管理。重点分析如何将无线域控制器(WLC)的功能与广域网优化(SD-WAN)架构相结合,实现端到端(从客户端到云端/数据中心)的可见性和策略一致性。讨论使用API和脚本化管理(如Ansible, Python)来实现网络基础设施的自动化运维。 3.2 健壮的无线安全架构设计 超越基础的WPA2/WPA3认证,本章深入探讨企业级无线安全防御体系: 身份验证与授权: 详细讲解基于802.1X(RADIUS/TACACS+)的动态密钥管理、证书认证和证书吊销列表(CRL)的维护。 入侵检测与防御系统(WIDS/WIPS): 分析如何通过监控管理(Monitor)模式下的射频环境,实时检测“恶意接入点”(Rogue AP)、“中间人攻击”(Evil Twin)以及DoS攻击。探讨事件响应流程的自动化脚本设计。 微分段(Micro-segmentation): 讨论如何利用VLAN、ACL和动态策略推送,在无线网络内部实现用户隔离,限制横向移动(Lateral Movement)。 3.3 业务关键流量的QoS保证机制 阐述如何在共享的无线介质上为不同类型的业务(如VoIP、视频会议、核心数据库同步)提供可预测的性能: 流量分类与标记: 深入研究802.11标准中的优先级队列机制(如WMM/802.11e的AC机制),以及如何确保上行和下行流量的正确DSCP/CoS值标记和穿越不同网络层级的映射。 资源预留(Admission Control): 讨论基于带宽预留和最大并发用户数的动态接入控制策略,确保关键应用获得所需的最小带宽保障。 延迟敏感型应用优化: 针对实时应用,探讨如何通过优化帧聚合(如A-MPDU/A-MSDU)和缩短帧间间隔(SIFS/DIFS)来最小化抖动和延迟。 --- 第四章:无线网络性能的评估、故障排除与容量规划 本章是面向网络工程师的实战指南,强调如何科学地测量和规划无线容量。 4.1 无线网络性能指标的科学测量方法 介绍超越简单Ping测试的高级测量技术: 吞吐量测试的陷阱: 区分理论最大速率、TCP吞吐量和实际应用层吞吐量,讲解使用iPerf等工具进行精确的单流与多流测试方法。 射频环境分析(Spectrum Analysis): 详细讲解如何使用频谱分析仪来识别非Wi-Fi干扰源,并解释信噪比(SNR)、接收信号强度(RSSI)与实际连接质量的关系图谱。 漫游性能基准测试: 制定一套标准化流程,用于评估客户端在不同AP之间切换时的延迟和丢包率,确保无缝体验。 4.2 系统化故障排除流程与工具应用 建立一套基于逻辑分层的故障排除框架,从物理层(射频环境)到应用层(策略配置): 1. 射频层诊断: 检查覆盖范围、功率设置和信道利用率。 2. 数据链路层诊断: 检查MAC地址过滤、关联/认证错误日志。 3. 网络层诊断: 验证IP地址分配、VLAN正确性以及DHCP/RADIUS服务器响应时间。 4. 工具链应用: 介绍如何有效利用设备自身的命令行接口(CLI)日志、Syslog以及第三方网络性能监控(NPM)工具进行快速定位。 4.3 动态容量规划与扩展性预测 本章重点在于如何预测未来需求并提前规划: 用户密度建模: 基于房间类型、应用类型(如大文件下载 vs. VoIP)和预期并发率,建立精确的用户/设备密度模型。 覆盖与容量的平衡: 论述如何通过调整AP密度和功率,在保证最小覆盖强度的前提下,最大化网络容量,避免过度部署或部署不足。 流量演进预测: 结合行业数据和内部使用趋势,对未来1-3年的带宽增长进行量化预测,为硬件升级和控制器扩展提供数据支持。 --- 本书旨在为构建下一代高性能、高可靠性无线网络的专业人士提供一套超越单一标准限制的、面向全生命周期的架构设计与运维实战指南。

作者简介

作者简介

Matthew S. Gast

在Aerohive担任软件产品总监。他一直活跃在Wi-Fi技术社区,并在行业组织中拥有多个领导角色。Matthew曾在2012年担任主席,负责802.11协议的修订工作。在Wi-Fi联盟,他领导安全工作组研究新的安全技术,并曾领导Wi-Fi联盟的网络管理工作组,对新节能技术的认证需求进行调研。他同时也是一个狂热的飞行员,当他不在Wi-Fi领域工作时,一般可以在机场(或更有可能在机场上空)找到他。

译者简介

李靖

Aerohive公司创始工程师团队之一,与Matthew在公司共事,曾主要负责初创的自学习分布式通信架构,经历公司从车库创办至纽交所上市的完整过程,在可扩展SAAS架构、行业场景应用和自学习分布式Wi-Fi产品的规划和设计上有独到见解和成功经验,在全球市场运营着数百万设备和数千万用户。目前,持续致力于基于IoT的移动互联网产品的规划设计和咨询。

魏毅

曾在美国高通(Qualcomm)公司担任高级工程师,博通(Broadcom)公司担任主管工程师,无线通信领域的资深专家,亲身实践GSM、3G、4G、Wi-Fi等无线通信技术发展于更替,曾在高通致力于Wi-Fi技术的标准化制定和验证。曾与李靖共事于Aerohive公司,专攻新一代无线智能AP的研发设计、标准化制定和验证工作,为公司从创始至上市的过程中作出了重要贡献。

刘长明先生推荐序

“你们有Wi-Fi吗?”这是我女儿一到巴黎旅游就迫不及待地问出租车司机的第一个问题。

“当然有了”,出租车司机一边回答一边掏出他的智能手机,开始Wi-Fi和4G之间的转换。这使我女儿兴奋不已,长途旅行的烦闷和疲惫一扫而光。她又可以和她的朋友无拘无束的使用Snapchat联系了,感谢 Wi-Fi!

Wi-Fi在不知不觉中已经变成人们日常生活中的一种必需品,而不像以前那样可有可无。对于像我女儿这一代人而言,Wi-Fi甚至比食物和水更重要。有了Wi-Fi,不管走到哪里,他们都可以通过社交媒体联系在一起,他们可以通过Youtube或者Netflix一起欣赏他们喜欢的电影,通过Internet一起玩游戏或者使用Spotify 享受音乐带来的乐趣。更加令人惊奇的是,他们也需要Wi-Fi来完成他们学校的作业,老师通常会把每门功课的资料和作业发布到网上。

在现实生活中,Wi-Fi不仅开启了许许多多不同的应用,而且无处不在。人们不光在家里,学校和办公室使用Wi-Fi,在一般的公众场合,像机场,出租车,旅馆,餐馆,咖啡馆,零售店,博物馆和赛场都有Wi-Fi覆盖。当人们使用智能手机的时候,总是希望有Wi-Fi的连接从而使用自己喜欢的应用软件。

除了给人们提供互联网以外,作为IoT最基本的一项无线互联技术,Wi-Fi还把“智能的设备”联系在一起从而开启了IoT的时代。你家里的温度调节器通过Wi-Fi连接到Internet,这样你可以在回家之前把家里的温度调到你所想要的温度。你家里的监控摄像头通过Wi-Fi接入Internet,这样你可以对家里所发生的一切进行实时监控。除了实现智能家居,Wi-Fi开启了工业智能自动化,办公室智能自动化,智慧城市,智慧医疗等等。预计到2020年将有500 亿个设备互相连接,比目前全球73亿总人口多出许多倍。

Wi-Fi给这个世界带来的成就都要归功于整个Wi-Fi产业界,包括一些政府部门像FCC批准免费使用一些无线频段。还有像IEEE和WFA这样的标准机构,完成一些标准的制定和出台相应的互通性测试。还有许多Wi-Fi芯片公司,像Broadcom、Qualcomm这类专门提供Wi-Fi芯片的公司,还有像Aerohive提供Wi-Fi系统产品的公司,以及许多像Apple和Nest生产iPhone,iPad和温度调节器的WiFi终端设备提供商。所有这些产品都严格遵循相应的标准,并且通过互通性测试实现各种Wi-Fi产品之间的互通性。基于各方面的努力,Wi-Fi技术在过去的十年中得以飞速发展,从802.11a/b/g的54Mbps速率到802.11n 的600Mbps,再到今天的802.11ac大于1Gbps的速率!有了这样的数据传输速率,传统的以太网有线传输完全可以被替换。更加激动人心的10Gbps已经初见端倪,我们期待着看到802.11ax的产品在接下来的两年里进入市场。

任何技术本身都不是凭空想象出来的,它都是由人创造出来的。Matthew是Wi-Fi业界的一位资深专家。在IEEE,他积极参与了Wi-Fi标准的制定工作,并且是几个工作组的负责人。他不但协助制定标准,而且在像Aerohive这样的Wi-Fi产品公司里工作,致力于将标准产品化。不仅如此,他还是一位Wi-Fi知识的传播者和倡导者。他已经撰写了三本关于Wi-Fi技术的书,并在各种Wi-Fi行业的会议中演讲。他的第一本书,也就是由O’Reilly出版社出版的802.11 Wireless Networks The Definitive Guide,在我十年前创办Aerohive的时候就已经拜读过三遍!他是一位很了不起的作家。我极力把这本书推荐给加入到Aerohive的每一位工程师,作为他们自学入门的教科书。

在Aerohive之前,我和他已经相识很多年了。我们在NetScreen一起共事过, NetScreen是互联网界在2000年左右非常著名的一家网络安全公司。之后他为了追求他在Wi-Fi方面的兴趣而加入了一家Wi-Fi设备提供商Trapeze。随后在洛杉矶举行的一次IEEE的会议上我们有幸再次碰面。更加走运的是通过几次交谈,他终于同意加入Aerohive。

我也熟知李靖和魏毅好多年了。作为Aerohive最早期的工程师,他们承担了Wi-Fi相关产品的工程技术工作,对产品质量在业界获得良好声誉起到至关重要的作用。他们为公司从创始至上市的过程中作出了重要贡献,是非常出色的Wi-Fi工程师和从业者。我也非常高兴他们能够把该书翻译成中文,希望国内的读者都能够从中受益!

刘长明

Aerohive创办人兼CTO

译者序

我们作为高科技行业的从业者,日常工作事务繁重,为何还要花很多时间来翻译这本书呢?简言之,有三方面的原因。第一是Wi-Fi作为互联网入口的网络接入技术很重要,我们怀着极大的兴趣不谋而合,非常愿意为Wi-Fi领域做此贡献;第二是我曾经有幸与原作者Matthew一起共事过同一家公司,每次与他交流谈论Wi-Fi技术、产品和行业总是获益匪浅,回味无穷,我们认为这是一本非常好的基于802.11ac的Wi-Fi权威著作;第三是Wi-Fi技术属于经典的前沿技术,如果翻译不专业,容易误导读者,我们作为多年Wi-Fi技术的研究者和实践者,愿尽绵薄之力。

本书原作者Matthew作为Wi-Fi界公认的专家,一直活跃在Wi-Fi技术社区,并在行业组织中拥有多个领导角色。Matthew曾在2006年至2010年担任IEEE 802.11工作组主席,负责802.11-2012协议的修订工作。在Wi-Fi联盟,他领导安全工作组研究新的安全技术,并曾领导Wi-Fi联盟的网络管理工作组,对新节能技术的认证需求进行调研。他在Wi-Fi领域作出了诸多贡献,并在2013年8月写成此书。

Julius Genachowski为原著所写的推荐序值得一读。正如Julius Genachowski先生所说:“创新者们持续围绕现有的非授权频谱迈大步前进。尤其是Wi-Fi领域,Wi-Fi正在更高效地利用频谱,并在速度、容量和可靠性上具有令人难以置信的提升。这本书对Wi-Fi和移动互联网的未来的作出了重要贡献,并且恰逢其时。”

本书中文版邀请了刘长明先生作推荐序,长明于2006年创办Aerohive公司,期间作为创始人兼CTO在技术和产品的战略方向上身先士卒,并始终如一,与工程师们肩并肩持续打造极具匠心精神的产品,公司于2014年成功在纽交所上市,而我也有幸经历了公司从创建之初到上市的全过程。长明在本书中推荐语的观点会使读者深受启发。在此对长明表示诚挚的感谢!

由于本书涉及的技术内容重点专注于802.11ac,限于篇幅不可能对涉及到802.11基础协议和上一代802.11n的相关技术都详细介绍,但每章均有相应的脚注,其中也提供了一些延伸阅读的参考文献或网站。对于高阶的读者,如果感到内容还不足以开胃,建议进一步阅读脚注中提到的那些参考资料,同时结合一脉相承的专注802.11协议基础的802.11 Wireless Networks The Definitive Guide和专注上一代802.11n协议的802.11n A Survival Guide两本书一起阅读。这样将会从整体上对Wi-Fi技术有更充分和深入的理解,从而获得超出预期的满足感。

本书翻译工作的情况如下:李靖负责翻译了原英文版的推荐序、作者序、致谢、第1章、第3章、名词解释和封底初稿。魏毅负责翻译了第2章初稿。李鑫负责翻译了第4章初稿。王赛负责翻译了第5章初稿。完成翻译初稿后,为保证技术上的准确性和翻译的质量,团队间相互对各自章节的审校不下十遍。本书的成功出版离不开整个团队夜以继日的努力,真心感谢团队以及背后默默支持团队完成此项工作的家人们!

感谢西安电子科技大学出版社引进本书,这对国内广大Wi-Fi从业者和爱好者来说是一大福音。特别感谢阔永红主编对本书的出版予以高度重视,以及刘小莉老师真诚高效的工作,提高了本译著的质量。对于本书出版付印过程中参与服务的诸多台前幕后的工作人员。对此予以特别感谢!

本书尽力真诚,并以“信、达、雅”为标准力求还原作者之本意,但仍难免有疏漏之处,若读者发现任何不理想之处,尽可反馈至译者邮箱allforwifi@163.com,望不吝赐教。

李 靖

2016年6月20日 夜

如今,人们很容易认为Wi-Fi和它神奇的好处是理所当然的。Wi-Fi是我们互联网生态系统中的一个基本组成部分,很难想象一个没有它世界会是什么样子。事实上,没有Wi-Fi的世界,就不是我们现在所拥有的世界,而我们也会错过互联网的潜力所带来的巨大机会。

但是,Wi-Fi的发明并不是必然的。美国政府在频谱政策上采取的一项重大创新,给Wi-Fi技术的创新提供了必要条件。

Wi-Fi是使用在非授权(unlicensed)基础上的频谱,美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission,简称FCC。在过去超过75年,由美国政府创建的机构,负责管理通信包括电磁频谱的使用。)直到1985年,一直没有允许以这种方式使用频谱。频谱的频率只以独家授权的方式进行分配。这些独有的许可证授予发射电台、电视、卫星和回程传输,帮助创造了巨大的经济和社会价值,所以说FCC之前一直未授权使用非授权频段,也并不让人惊讶。

但后来,有人对于一些处于空闲状态的频谱,包括900MHz,2.4GHz和5.8GHz,提出了一个想法。没有人能弄清楚它们可以被许可用来做什么。这些频段被其他商业用途所使用的频段包围,而且以较高甚至普通的功率或距离进行传输,都会对其他频段造成干扰。这些后来被称为“垃圾”或“垃圾带”,它们也一直空闲在那里。

也就是说,直到一个名叫Michael Marcus的杰出的政策创新者,一位FCC的主管工程师,提议频谱可以在没有授权和共享的基础上提供使用,只要以低功率水平进行传输,它们便不会干扰邻近的授权频段。

而赌注是,创新者会弄清楚如何从频谱中提取价值。虽然当时并非按这样的框架设想,但是想法很简单,即前瞻性,而现在回想起来,与美国发明的大圆弧显然是一致的:为创新提供一个平台,创新者自会前来。

因此,在1985年5月9日,FCC通过了并不引人瞩目的法案,“扩频技术”,它开启了“垃圾”频带。从而使创新者可以一展身手。

没过多久,有人使用非授权频谱,发明了车库门开启装置;然后是无线麦克风无绳电话,蓝牙,和最终的Wi-Fi。

Wi-Fi已经取得令人瞩目的成就:从开始到现在,它已经被全球大约2亿个家庭所使用。在全球范围内有超过75万个Wi-Fi热点,每年销售支持Wi-Fi功能的设备超过8亿台。所有这些指标依然在增长。

建立在非授权频谱的设备和服务是美国经济的重要组成部分:据研究估计,非授权频谱每年为美国经济的贡献高达370亿美金。在美国的Wi-Fi热点每年为授权的宽带服务贡献大约250亿美金。

而好处也延伸到其他关键部门:例如,根据一份报告,80%的无线医疗创新,现在都是基于非授权频段。非授权频段正在改变着我们的家庭,目前已经具有在市场上令人惊叹的产品,它们提供了全新和令人兴奋的方式,来享受音乐和视频,同时提升了能源的使用效率。Wi-Fi是机器与机器通信(machine-to-machine communications),或物联网(Internet of Things)(一个迅速新起的市场,它具有巨大的潜力来改变物品的连接方式)的关键基础;在过去的五年中,使用非授权频谱的M2M连接的设备已经增加了300%,而这仅仅是个开始。

换句话说,非授权频谱是美国经济的福音,一直到今天,它持续为创始公司和创新者们提供了,历经数百万次测试的频谱试验环境,帮助他们以快速的方式将新技术带给消费者。

在过去的三十年,Wi-Fi并不是唯一的在频谱政策上的创新。

在20世纪90年代,由于效率低下,FCC取代了之前通过抽奖逐个授权,以及对比听证的管理方式,并在世界范围内率先进行频谱拍卖,迄今已组织了超过80次拍卖会,授予超过3万个许可证。这些拍卖给美国财政部营收超过500亿美金,更重要的是,经济学专家称其给美国经济所产生的价值超过5000亿美金。

因此,FCC必然开始灵活使用频谱牌照的授予权,而不是严格限制使用于特定的目的。灵活的频谱授权有助于确保频谱应用在,最受市场和消费者的重视的领域,而FCC在过去几年中一直在努力,最大限度地提高灵活性,并废除过时的使用规则和限制。

总之,授权和非授权频谱已经给我们创造了神奇的移动互联网生态系统,包括今天我们所享有的智能手机、平板电脑、新的“APP经济”等等。移动革命正在推动经济增长,创造就业机会,以及提升美国的竞争力。自2009年以来,美国有近2500亿美金民营资本投资于有线和无线宽带网络;美国的民营投资ICT比任何其他一个领域都要多,包括主要的石油和天然气,或汽车公司。美国是率先在全国范围内部署4G LTE网络的国家,并在2012年后期,我们在世界范围内拥有了足够多的LTE用户,使我们成为下一代4G应用和服务的全球试验平台。

新的移动应用的经济,一个U.S.A制造的现象,已经在美国创造了超过50万个就业机会,在2012年,全球销售超过90%的智能手机,其操作系统是由美国公司开发的,而在三年前只有25%。2009年至2012年间,美国在无线网络上的年投资额增长40%以上,而在欧洲,无线网络的投资相对平平,在亚洲,包括中国,仅微涨4%。

但我们知道,我们移动生态事业的发展面临巨大的挑战。没有任何挑战会比频谱资源的紧缩更大。

频谱是有限的资源。然而智能手机和平板电脑的增长速度比历史上任何通讯或计算机设备都要快;美国移动数据流量去年增长了近300%,而到2016年预计将额外增加16倍。Wi-Fi和其他非授权的创新是弥补这种供需缺口的关键。Wi-Fi已经比蜂窝网络承载了更多的流量,商业移动运营商正在将互联网总流量的33%转载至Wi-Fi,到2017年,预计其流量将增长到46%。

因此,随着美国移动生态系统的蓬勃发展和对频谱需求的暴涨,政策制定者需要释放大量新的频谱资源以供使用,包括授权和非授权的。

幸运的是,FCC一直专注于这项任务。在奥巴马政府早期,FCC发布了全国首个国家宽带计划(National Broadband Plan),其中包括,到2015年实现释放300 MHz频谱(包括授权和非授权的),以及到2020年的500 MHz的目标,未来十年用于宽带服务的无线电波的资源基本上翻倍。我们将实现2015年的目标,并在持续关注和领导下,我们也将实现2020年的目标。

2010年,FCC通过在电视频道之间提供高品质的可用“白空间”频谱,释放了大量的低频带频谱,这些资源25年来未被授权。而在2013年初,FCC通过了一项计划,为Wi-Fi增加大约35%的非授权频谱,其中在5 GHz频段释放195 MHz频谱资源。

但是,我们需要更多-更多的频谱资源和更多的政策创新。

激励拍卖是下一代频谱政策的一个重大创新。作为2010年提出的国家宽带计划的一部分,激励拍卖具有双面性,运用市场的力量来重新规划,由电视广播(在600 MHz频段)使用的授权和未授权无线宽带频谱资源。2012年,美国国会通过并由总统奥巴马签署了具有里程碑意义的立法授权拍卖;FCC在2014年跟进以举行了世界上第一个激励拍卖。

除了释放大量频谱资源给授权使用,激励拍卖具有释放下一代非授权频谱的潜力。因此,作为拍卖的一部分,FCC提议留出大量的广播频谱作为非授权使用。令我惊讶的是,这项提议遇到了一些反对意见。有人说100%的回收频谱应该为独家授权使用进行拍卖。这将会是一个错误,因为它会关闭一个力求创新的潜在的新机会。就如Matthew Gast和其他人已经证明的,如果我们为创新建立新的平台,创新者自会到来。

同时,创新者们持续围绕现有的非授权频谱迈大步前进。尤其是Wi-Fi领域,Wi-Fi正在更高效地利用频谱,并在速度、容量和可靠性上具有令人难以置信的提升。我相信千兆Wi-Fi,新的802.11ac标准和Matthew Gast的重要指南,将论证一个新的非授权平台的强大价值。

多年来,Matthew Gast一直不遗余力地发挥着Wi-Fi的潜力。这本书对Wi-Fi和移动互联网的未来的作出了重要贡献,并且恰逢其时。

—Julius Genachowski

Julius Genachowski在2009年6月至2013年5月期间,担任美国联邦通信委员会主席。

目录信息

序 1
前言 5
第一章802.11ac导论 12
1.1历史 12
1.2 802.11ac核心技术 15
1.2.1波束成形(Beamforming)和多用户MIMO(MU-MIMO) 17
1.2.2 802.11ac工作频段 19
1.3 802.11ac产品开发计划 21
第二章 物理层(The PHY) 22
2.1扩展MIMO操作 22
2.2 802.11ac无线信道 23
2.2.1无线信道布局 23
2.2.2可用信道频谱资源 27
2.3传输:调制、编码和保护间隔 29
2.3.1调制和编码策略(MCS) 29
2.3.2保护间隔(Guard Interval) 32
2.3.3纠错码(Error-Correcting Codes) 33
2.4物理层帧 33
2.4.1 VHT信号字段 35
2.4.2数据字段 40
2.5发送和接收过程 42
2.6 802.11ac数据速率 45
2.6.1 802.11ac数据速率矩阵 46
2.6.2 802.11ac与其他802.11物理层数据速率的比较 49
2.7 强制性物理层功能 50
第三章 介质访问控制(MAC) 51
3.1 帧构成 51
3.1.1帧大小和聚合 52
3.1.2管理帧 54
3.2介质访问过程 59
3.2.1空闲信道评估(CCA) 59
3.2.2 802.11ac与传统802.11设备的保护和共存 63
3.2.3动态带宽操作(RTS / CTS) 65
3.3安全 69
3.4强制性MAC功能 71
第四章 波束成形 73
4.1 波束成形基础 73
4.1.1 802.11ac空数据包(NDP)波束成形 78
4.2单用户(SU)波束成形 83
4.2.1单用户波束成形的信道校准 84
4.3多用户(MU)波束成形 88
4.3.1多用户波束成形的信道校准 88
4.3.2多用户MIMO传输 91
4.3.3 MU-MIMO的实现 95
第五章 802.11ac无线网络规划 100
5.1 802.11ac的准备工作 101
5.1.1紧跟802.11ac技术浪潮 102
5.1.2客户端设备混合 104
5.2.3应用规划 106
5.1.4物理网络连接 108
5.1.5安全 111
5.1.6更多的规划考虑 113
5.2 802.11ac无线规划 114
5.2.1可用无线信道 114
5.2.2覆盖和容量评估 114
5.2.3设备选型 119
5.2.4 802.11ac网络架构 121
5.2.5硬件考虑 127
5.3构建802.11ac网络 130
5.3.1信道选择 130
5.3.2网络优化 132
5.4检查清单 136
名词解释 138
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读后感

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用户评价

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作为一名在企业网络环境中工作的IT管理员,我深知部署和维护稳定、高性能的无线网络是多么重要。《Wi-Fi网络权威指南——802.11ac》这本书,是我在处理802.11ac网络部署和故障排除时必不可少的参考资料。本书在对802.11ac标准的讲解上,不仅涵盖了PHY层和MAC层的技术细节,还深入探讨了其在实际企业环境中的应用策略。我特别欣赏书中关于802.11ac在频谱利用方面的优化,例如对20/40/80/160MHz信道宽度的灵活使用,以及在干扰环境下如何通过动态频率选择(DFS)和信道评估来选择最优信道。这些知识对于我们在密集部署的环境中避免同频干扰至关重要。书中对AP(接入点)的管理和配置,包括漫游机制、功率控制、安全策略(如WPA3)等方面也进行了详细的阐述,这些内容直接关系到用户体验和网络安全。我尤其对书中关于802.11ac在不同场景下(如办公室、会议室、大型集会区域)的部署建议和容量规划方法印象深刻,这些为我们设计和实施企业级Wi-Fi网络提供了坚实的理论基础和实践指导。本书真正做到了“权威”,为我们提供了一套全面而深入的802.11ac技术解决方案。

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这本《Wi-Fi网络权威指南——802.11ac》绝对是我近期阅读过的最令人印象深刻的技术类书籍之一。作为一名在网络安全领域摸爬滚打多年的从业者,我一直对Wi-Fi技术的发展保持着高度关注,尤其是802.11ac标准的出现,它在速度和容量上的飞跃,无疑为现代无线网络的应用场景带来了革命性的变化。然而,正如书名所暗示的,“权威指南”并非浪得虚名,这本书的内容深度和广度都超出了我的预期。从最基础的物理层信号调制与解调,到复杂的MIMO(多输入多输出)和波束成形技术,书中都进行了极为详尽的阐述。我尤其赞赏作者在解释这些抽象概念时所采用的类比和图示,例如,在描述MIMO如何通过多天线并行传输数据时,作者将其比作“多车道高速公路”,这瞬间让原本枯燥的技术细节变得生动易懂。书中对802.11ac各个不同子标准的演进,如VHT(Very High Throughput)的引入,以及其对频谱利用率、信道带宽、编码速率等方面的影响,都进行了层层剥茧的分析,让我得以窥见Wi-Fi技术背后精密的工程设计和逻辑。阅读过程中,我常常需要反复推敲某些公式和算法,但每一次深入的钻研都让我对Wi-Fi网络的底层运行机制有了更深刻的理解,这对于我后续进行更复杂的网络故障排除和性能优化工作至关重要。这本书不仅仅是关于802.11ac的标准介绍,它更是对整个无线通信原理的一次系统梳理,对于任何想要深入理解现代Wi-Fi网络技术的人来说,都具有不可估量的价值。

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一直以来,我都是一个科技产品的爱好者,尤其是对于家里网络连接的体验非常在意。家里的Wi-Fi信号时好时坏,路由器也经常需要重启,这些问题让我非常苦恼。《Wi-Fi网络权威指南——802.11ac》这本书,虽然名字听起来很专业,但读起来却意外地容易理解。作者并没有一开始就抛出复杂的公式,而是从我们每天都能接触到的“上网”这个行为出发,循序渐进地解释了Wi-Fi技术的发展。我尤其喜欢书中关于“信号强度”和“网络速度”的章节,作者用非常形象的比喻,比如“水管的粗细”来比喻信道带宽,“信息打包的效率”来比喻调制方式,让我这个对电子工程一窍不通的人也能明白802.11ac为什么比之前的Wi-Fi标准快这么多。书中还提到了很多关于如何优化家庭Wi-Fi网络的实用技巧,例如路由器摆放的位置、如何选择信道、以及为什么有时候设备连接不上Wi-Fi。这些内容让我茅塞顿开,也让我学会了一些简单的故障排除方法。现在,我能够更自信地管理家里的无线网络,也能够更好地理解为什么有时候网络会变慢。这本书真的就像一位耐心细致的老师,一步一步地引导我进入Wi-Fi的世界。

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我必须说,《Wi-Fi网络权威指南——802.11ac》这本书给我的冲击远不止是知识的获取,更是一种对技术理解的升华。我是一位资深的IT架构师,在日常工作中需要设计和部署大型的企业级无线网络,而802.11ac标准自然是绕不开的核心。在阅读此书之前,我虽然熟悉802.11ac的基本特性,比如更高的吞吐量和更低的延迟,但对于其实现细节,例如OFDMA(正交频分多址接入)和MU-MIMO(多用户多输入多输出)在具体场景下的应用和限制,一直缺乏一个系统性的认知。这本书的出现,恰好填补了这一空白。作者在讲解MU-MIMO时,并没有停留在“允许AP同时与多个设备通信”的表面描述,而是深入分析了其在下行链路和上行链路的区别,以及对波束成形技术的依赖程度,甚至还探讨了设备端支持MU-MIMO的复杂性。这让我深刻理解了为什么并非所有802.11ac设备都能完全发挥MU-MIMO的优势。此外,书中对802.11ac在不同频段(2.4GHz和5GHz)的应用策略,以及如何通过信道绑定、动态频率选择(DFS)等技术来优化频谱利用,提供了非常实用的指导。我尤其欣赏书中关于“Wi-Fi网络规划与部署”章节的深度,它不仅仅是理论的堆砌,而是结合了实际的部署案例,分析了不同密度、不同场景下AP的选型、功率设置、漫游配置等关键要素。这本书让我对如何构建一个稳定、高效、高密度且具备良好用户体验的802.11ac无线网络有了全新的认识,也让我能够更自信地在复杂环境中解决潜在的网络瓶颈问题。

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我一直以来都对网络技术抱有浓厚的兴趣,尤其是在家中组建一个稳定高效的Wi-Fi网络,是我一直追求的目标。《Wi-Fi网络权威指南——802.11ac》这本书,可以说是我在这个领域里的一次“圣杯”级的发现。我并没有专业的IT背景,所以一开始我对这类技术书籍有些畏惧,担心内容过于深奥。然而,这本书出乎意料地平易近人。作者在讲解802.11ac带来的速度提升时,并没有直接给出数字,而是从数据传输的基本原理出发,一层层地剖析了为什么802.11ac能够实现如此高的速率。例如,书中详细介绍了802.11ac如何通过更宽的信道带宽(如80MHz和160MHz)来“拓宽马路”,如何使用更高阶的调制方式(如256-QAM)来在同一时间“运送更多货物”,以及如何通过MIMO技术实现“多车道并行”,这些类比让我这种外行也能大致理解其中的奥秘。更让我感到受益匪浅的是,书中还给出了许多实用的家庭网络设置建议,比如如何选择一个好的路由器,如何摆放路由器才能获得最好的信号覆盖,以及在遇到网络慢的问题时,可以尝试哪些基本的排查步骤。这本书让我从一个只会“连Wi-Fi”的用户,变成了一个能够理解Wi-Fi技术、并能对其进行简单优化的“爱好者”,这是一种前所未有的满足感。

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作为一名专注于网络性能优化的技术顾问,我对《Wi-Fi网络权威指南——802.11ac》这本书的评价是:信息量巨大,分析细致入微,实践指导意义强。在802.11ac标准发布后,我们团队接到了大量关于如何优化现有Wi-Fi网络的客户咨询,而这本书提供了一个非常全面的技术框架来应对这些挑战。书中对802.11ac的PHY层特性,例如VHT(Very High Throughput)模式下的信号处理,包括OFDM的子载波分配、信道估计、均衡等,都有深入的剖析。我尤其赞赏书中对MU-MIMO(多用户多输入多输出)技术的详细解读,它不仅仅是理论上的介绍,还深入探讨了MU-MIMO在不同部署场景下的实际表现,以及它对AP和客户端设备性能的要求。这对于我们进行性能评估和容量规划非常有帮助。此外,本书对Wi-Fi网络的漫游机制、功率控制、QoS(服务质量)策略等方面也进行了细致的讲解,这些都是在实际部署中影响用户体验的关键因素。书中提供的案例分析,以及针对不同应用场景的优化建议,更是为我们的日常工作提供了宝贵的参考。这本书让我能够更深入地理解802.11ac技术背后的复杂性,并能更有效地指导客户解决实际的网络问题。

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作为一名无线网络工程师,我深知802.11ac标准在无线通信领域的里程碑式意义,它不仅提升了速率,更是在频谱效率、容量和多用户性能上带来了质的飞跃。《Wi-Fi网络权威指南——802.11ac》这本书,无疑是迄今为止我读过的关于该标准最全面、最深入的著作之一。本书对于802.11ac标准中的核心技术,如VHT(Very High Throughput)模式,包括其在物理层引入的更宽信道带宽、更多空间流以及更优化的编码和调制方案,都进行了详尽的阐述。我尤其欣赏书中对MIMO(多输入多输出)和波束成形(Beamforming)技术的深入分析。作者不仅解释了这些技术的基本原理,还深入探讨了它们在实际部署中的挑战,例如MIMO对天线设计和信号处理的要求,以及波束成形在提升信号方向性和降低干扰方面的作用。书中还对802.11ac协议栈的MAC层和PHY层进行了详细的解析,包括CSMA/CA协议的改进、EDCA参数的配置以及OFDM(正交频分复用)的实现细节。这些内容对于我们进行实际的网络设计、故障排除和性能优化至关重要。我强烈推荐这本书给所有从事无线网络相关工作的专业人士,它将为你提供宝贵的知识和实用的工具,帮助你更好地理解和应用802.11ac技术。

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一直以来,我对无线通信技术都充满好奇,特别是像802.11ac这样能显著提升我们日常上网体验的标准,总是想一探究竟。当我在书店偶然翻到《Wi-Fi网络权威指南——802.11ac》这本书时,我便被它厚重的体量和专业的气息所吸引。我并非网络工程师,只是一个对科技产品充满热情的普通用户,但这本书的作者似乎很有耐心,他并没有将所有内容都写得晦涩难懂。书中关于Wi-Fi信号传播的原理,比如信号衰减、反射、衍射等,用非常生动形象的比喻进行了说明,让我这种非专业人士也能理解。例如,在解释多径效应时,作者用了“在狭窄的山谷中大声呼喊,声音会通过山壁反射回来,形成回声”来类比,瞬间就点亮了我对信号干扰的理解。更让我惊喜的是,书中对802.11ac引入的更高阶调制方式,如256-QAM,以及它如何通过更复杂的方式编码数据来提升传输效率,都进行了详细的讲解。虽然有些公式和数学推导我可能无法完全消化,但作者通过大量的图表和流程图,让整个过程变得清晰可见。我特别喜欢书中有关于“家庭Wi-Fi网络优化”的部分,它详细介绍了如何通过调整路由器位置、选择合适的信道、甚至如何利用一些免费的Wi-Fi分析工具来改善家里的网络信号。读完这本书,我不再仅仅是看到“5G Wi-Fi”就觉得速度快,而是开始理解了它背后的技术原理,也能够更明智地选择和配置家里的无线设备,这无疑是一种非常棒的自我提升。

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作为一名无线通信领域的软件开发者,我一直在寻找一本能够全面深入剖析802.11ac标准的书籍,而《Wi-Fi网络权威指南——802.11ac》这本书的出现,无疑是我的福音。我之前的工作主要集中在Wi-Fi芯片驱动程序的开发,对于MAC层协议栈的设计和实现有着直接的需求。这本书在MAC层协议的细节上,比如CSMA/CA(载波侦听多路访问/冲突避免)机制的优化,ACK(确认)帧的处理,以及EDCA(增强分布式信道访问)参数的配置,都进行了深入的研究。我尤其对书中关于802.11ac在拥挤环境下的性能表现分析印象深刻,它详细探讨了在大量设备接入时,如何通过调整EDCA参数来为不同优先级的数据流分配带宽,这对于提升VoIP、视频会议等实时应用的体验至关重要。书中还提到了802.11ax(Wi-Fi 6)的前瞻性内容,这让我能够提前了解下一代Wi-Fi标准的发展方向,并思考如何在当前的802.11ac平台上进行一些前置的优化和兼容性设计。我非常欣赏作者在技术细节上的严谨性,以及在逻辑梳理上的清晰度。书中对各种协议帧格式的详细解析,对状态机的描述,以及对不同配置选项的优劣势分析,都为我进行软件开发提供了坚实的基础和宝贵的参考。这本书绝对是我案头必备的技术参考书之一。

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我是一名在校的计算机科学专业的学生,对数据通信领域有着极大的兴趣。在学习了基础的计算机网络知识后,我一直想深入了解Wi-Fi技术是如何运作的。《Wi-Fi网络权威指南——802.11ac》这本书,对于我来说,简直是打开了新世界的大门。虽然我还没有机会接触到真正的802.11ac设备,但通过这本书,我仿佛能够亲身体验到它带来的速度革命。书中对于802.11ac标准的设计理念,以及它如何解决之前Wi-Fi标准在速率和容量上的瓶颈,进行了非常清晰的解释。我特别喜欢书中关于“信道带宽”的部分,作者通过生动的图示,将原本抽象的“80MHz”和“160MHz”信道概念具象化,让我明白为什么更宽的信道能够传输更多的数据。另外,书中对MIMO技术,也就是“多天线”技术的讲解也非常到位。作者用“多路并发”的比喻,让我能够理解为什么使用多个天线能够显著提高数据传输的吞吐量。虽然书中包含了一些数学公式和技术术语,但我发现作者非常善于用通俗易懂的方式进行解释,并且提供了大量的例子供我参考。这本书让我对Wi-Fi技术有了更宏观的认识,也激发了我未来深入研究无线通信领域的决心。

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关于Wi-Fi技术和产品非常经典的一本书

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