3G,4G,Wifi选型需求分析及技术简介


3G,4G,Wifi选型需求分析及技术简介

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用户需求分析

减少布线,或有的地方很难布线。

​ 例如:偏远森林,沙漠,海岛,土地所有制导致不能随便开挖等各种原因。

–3G,4G–

优点: 布线,距离远。

缺点:流量费高(可以和运营商合作 )

–Wifi–

优点:费用低,

缺点:距离近

研发需求分析

WANTED

3G,4G选型标准需求

1:产品生命周期,时间空间的重叠。 初产时间较近,出货时间长,

2:客户那里运营商网络制式??(例如TD-LTE****,FDD-LTECDMA2000等等),

​ 运营商名称??(一般不同国家不一样,一个国家很多个运营商)

3:3G,4G具体型号选择: 1:厂家选择??? 2:网络制式选择(需要选择制式尽可能支持区域大的,亚洲,欧美,日韩)??? 3:USB 使用的技术代差(1:usb猫,2:usb光驱,3:html拨号)

4:客户3G,4G使用场景??。流量大小,费用

**注意:**可能客户那里支持的制式和国内不一样,我们这边验证的制式在客户那里不能用,客户那里支持的制式在国内又没法验证。选择制式的时候特别需要注意。

Wifi选择需求

5:芯片厂家需要支持Linux驱动。 芯片出来年代???,价格???,协议标准(决定速度),网络信号质量???,传输速度(不同距离速度,是否要求穿墙)???

6:对应的无线路由器调试

7:客户Wifi使用场景??。 主要是使用距离引起速度衰变, 现在有2,4G,5G路由,速度有150Mbit/s 300Mbit/s,450Mbit/s。需要ap评估这种速度能否满足各种场景使用需求

3G,4G部分

中国2G,3G,4G制式标准

运营商制式

UMTS(Universal Mobile Telecommunications System),意即通用移动通信系统。UMTS是国际标准化组织3GPP制定的全球3G标准之一。作为一个完整的3G移动通信技术标准,UMTS并不仅限于定义空中接口。它的主体包括CDMA接入网络和分组化的核心网络等一系列技术规范和接口协议。除WCDMA作为首选空中接口技术获得不断完善外,UMTS还相继引入了TD-SCDMA和HSDPA技术。
UMTS网络优先选择的就是WCDMA,国内就是中国联通

电信

  • 2G CDMA
  • 3G CDMA2000
  • 4G TD-LTE**,**FDD-LTE

移动

  • 2G GSM
  • 3G TD-SCDMA
  • 4G TD-LTE**,**FDD-LTE

联通

  • 2G GSM

  • 3G WCDMA

  • 4G TD-LTE**,**FDD-LTE

  • 中国移动TD-LTE:支持频段38、39、40

  • 中国联通TD-LTE:支持频段40、41

  • 中国电信TD-LTE:支持频段40、41

  • 中国联通FDD-LTE:支持频段3

  • 中国电信FDD-LTE:支持频段3

全球制式和区域

2G有GSM,还有CDMA

​ 我们平时说的G 网或者C 网了。联通和移动都是GSM,电信的133号段(之前是联通主营,后来转移给电信)是C网

3G有3种:WCDMA,CDMA2000,TD_CDMA

WCDMA(日本、欧洲)、CDMA2000(北美)、TD-SCDMA(中国移动)

使用最广泛的是WCDMA。美国、欧洲等国很多是WCDMA和CDMA2000都有的。
另外WCDMA、CDMA2000里面还有更细的划分,主要是技术、标准、速度的细微差别。

WCDMA(欧洲版):这个是欧洲的主流,也是目前世界范围3G 的使用模式最广的,在中国大陆,是中国联通3G (沃)的模式。
CDMA2000(美国版):这个数量相对少些,由美国为代表。在大陆,是中国电信3G (天翼)的模式
TD-SCDMA(中国版):这个是中国大陆自主知识产权的,可以说是中国特色的3G ,虽然大部分的通讯厂商宣布对此技术可以支持,但世界范围内使用的范围有限。在大陆,是中国移动3G的网络模式。

4G有2种: LTE FDD,LTE TDD

LTE FDD(世界绝大多数国家)、LTE TDD(中国移动和国外极少数地区的个别运营商)。

TD- LTE是我国自主研发的4G标准,是由TD-SCDMA(3G网络)发展而来。

LTE FDD是现在国际上主流的,使用最广泛的4G网络,由WCDMA演化而来。

现在全球有超过200个LTE的商用网络,其中超过90%是FDD的。

从技术上说,TD- LTE采用的是时分双工,而LTE FDD采用的是频分双工

TD-LTE和FDD-LTE 是4G的两种国际标准,各有利弊。TD-LTE占用频段少,节省资源,带宽长,适合区域热点覆盖;FDD速度更快,覆盖更广,但占用资源多。适合广域覆盖。

国内三家运营商4G网络制式分别如下

联通4G:TD-LTE、FDD-LTE

电信4G:TD-LTE、FDD-LTE

移动4G:TD-LTE

虽然联通跟电信都是采用双4G网络制式,但目前4G网络仅在部分地区覆盖,3G网络仍然是不可或缺的。而联通3G采用的是WCDMA,为欧洲标准,是技术发展最成熟、国际通用和覆盖范围最广的制式,目前是国内3G网络最快的,最高可达42Mbps,在国外已将其定义为4G标准。

综合以上,选型推荐。

3G推荐选型:WCDMA欧洲,CDMA2000美国

4G推荐选型:FDD-LTE

WIFI部分

2.4G和5G究竟是什么


以往我们一直使用的Wi-Fi大多数是支持 IEEE 802.11n(第四代)无线标准的,而且工作在2.4GHz这个频段上的,所以称之为2.4gWi-Fi,但是严格来说工作在5GHz频段上的不一定就是5G Wi-Fi,因为IEEE 802.11a(第一代)IEEE 802.11n(第四代)和IEEE 802.11ac(第五代)这三种标准都可以工作在5GHz这个频段上。


严格来说只有支持802.11ac的才是真正5G Wi-Fi(在这个视频里我们将它称作ac 5G),现来在说支持2.4G和5G双频的路由器其实很多都是指支持第四代无线标准,也就是802.11n的双频,而真正支持ac 5G的路由最便宜都要400、500甚至上千元


我们的路由器一般会有标有一些类似54Mbps,150Mbps,300Mbps这样的参数,要说明一下,这个参数不是指路由器的无线覆盖范围,而是指它的最高传输速率。若要支持ac 5G的也要双方同时支持,单方面支持是不行的。


这个速率就相当于车道上的限速标志,当然也不能完全等同与限速标志,因为如果网络中多个设备同时传输要分流的

最后不要忘记要考虑空间的大小,200多平米的房子一般普通无线路由器的2.4G勉强可以覆盖,5G的话150平米就开始有压力,如果房屋太大或者多楼层的话可能就要考虑一下多个无线路由桥接了。

5GWifi速度快,穿墙弱

5G Wi-Fi的最大缺点就是穿墙能力比较弱,墙体对Wi-Fi信号的强度影响是比较大的,每穿过一面墙,Wi-Fi信号就要减弱不少。

路由器摆放小技巧。增强信号

最根本一半是有线速度限制,但信号强度也很重要

另外分享一个摆放路由器的方法,如果受制与网线或者台式电脑的位置就没得说,但是如果可以移动的话,这个位置的原则是要经过尽量少的墙体

最好不要放在地上,更不要放在角落,

放在高处

而且应该经适当的放高一点,而不是放在地上,这和手机信号塔的原理是一样的,更加不应该因为他碍眼把它放进抽屉、柜子等里面。这些方法可以略微增强信号强度,不过想从根本上解决信号问题,还是要换一款更好的路由。

无线网卡选购简介

常见值得选购的USB无线网卡按技术规格和价位,大致可以分为如下3类:

单频11n网卡,标注速度200-300M,20-30元。

双频11n网卡,支持5g频段,标注速度600M,40-50元。

双频11ac网卡,支持5g频段,标注速度900-1200M或更高,80元以上。

无线网卡要想达到标注的技术标准和速度,首先需要路由器支持该标准及速度,否则会降速运行。

USB协议:速度,选择2.0还是3.0

USB2.0的速度传输,理论最大速率480M bit/S。 60MB/S

USB3.0的理论最大速率是5G bit/S,要比USB2.0快10倍! 640MB/S

看线路,工艺质量,实际速度可能不到理论速度一半

USB3.0 对wifi和BlueTooth干扰

USB3.0的传输频率确实是5GHz串行,但USB3.0使用4条数据线组成2组,每组负责一个传输方向,实现全双工双向5GHz,而每条数据线的基准频率是2.5GHz。

所以,总带宽是5GHz没错,但每条线上是2.5GHz,这个频率距离2.4G Wifi的频率太近了,又因为高频设备大多数都使用了SSC技术(扩频时钟?)使得信号不完全分布在一个固定频率上,所以就波及了2.5GHz附近的其它频率,所以对Wifi和蓝牙产生了较大的干扰。

USB 3.0 干扰 Wifi 2.4G通讯的问题和解决方法

USB3.0 WIFI干扰解决方法

USB3.0的确对2.4G有影响,不过一样可以解决,比如网件的解决方法就是,USB3.0 和网口,天线不在一面,USB3.0接口弄到前面,而且是所有接口有金属屏蔽罩(包括WAN和LAN口),连USB接口与主板连线处都用屏蔽胶布包裹。可惜国内厂商哪怕是大如华为,网口也舍不得这点成本用金属屏蔽的。

带有USB 3.0接口的无线路由,如果出现外接3.0移动硬盘后网速下降,断网,或者ping延时变得很高,说明出现了3.0对无线的干扰。

USB3.0与无线冲突解决办法:

第一种:给USB接口加金属膜做屏蔽可以适当降低干扰,但不能完全屏蔽

第二种:给主板的USB底座增加统一(并与使用设备)接地和增加金属屏蔽罩,基本可以排除

【推荐】第三种:用1.2米 双磁环带屏蔽层的USB延长线将移动硬盘放到一米外的地方使用,基本可以完全可以排除

其实不单是无线路由,像我们平常使用的无线鼠标键盘、蓝牙、wifi电视、iPad、手机等各种使用民用2.4G的通信设备都会出现与USB3.0冲突的情况。

USB3.0 移动硬盘干扰解决方法

相信随着USB3.0使用的用户越来越多,不少人遇到了一插上USB3.0的硬盘,wifi就出现降速或者中断的问题。其本质原因是USB 3.0 干扰2.4GHz下的Wifi通讯。

解决方法如下,

1.更换无线路由为5GHz,因为USB 3.0对5GHz的Wifi干扰程度较低
2.把硬盘盒从USB3.0接口换到USB2.0接口也可以将问题解决
3.使用高质量带屏蔽的USB3.0设备/线缆/接口。或者在USB3.0接口处加屏蔽罩(金属箔即可)
4.最简单的,使用1m以上的高质量USB3.0延长线。将USB3.0设备远离电脑主机。

Intel官方对USB3.0对WIFI干扰的描述文档:

http://www.usb.org/developers/whitepapers/327216.pdf

目前在调试的两款型号

TL-WN823N

  • ​ Bus 002 Device 007: ID 0bda:818b
  • ​ RTL8192EU
  • ​ 300M迷你型无线USB网卡 TL-WN823N

TL-WN725N

  • ​ Bus 002 Device 008: ID 0bda:8179
  • ​ rtl8188eu
  • ​ 150M无线USB网卡 TL-WN725N
  • ​ 网上的驱动版本数据结构和3.10差异较大,不能用

Wifi芯片厂家

Realtek

​ 官方无linux驱动支持

(已经被MTK收购): 官方有linux驱动

Atheros

(已经被高通qualcomm收购):AR9271

整理推荐芯片型号

USB 2.0 Mbit/s

rt3070

rt5370

RT3573

RT5572

集成分析

3G,4G集成分析

根据拨号技术流程,现在已经发现的USB上网有三种

  • 1:默认识别为USB Modem,使用pppoe拨号脚本拨号。
  • 2:默认识别为usb cdrom,使用usb-modeswitch 转换usb设备工作状态,转换为USB Modem后再采用pppoe拨号脚本拨号。
  • 3:使用CGI 调用Html链接方式拨号。不需要我们配置用户名密码,网络制式,最方便。

1:Pppoe拨号

pppd call wcdma 

2:usb_modeswitch转换usb设备工作模式。

usb_modeswitch -W -c /etc/usb_modeswitch.d/19D2:0117

3:CGI拨号示例

从集成实现来说,这种最方便。

./curl --header "Referer: http://192.168.0.1/index.html" http://192.168.0.1/goform/goform_set_cmd_process?goformId=SET_CONNECTION_MODE&ConnectionMode=auto_dial

./curl --header "Referer: http://192.168.0.1/index.html" http://192.168.0.1/goform/goform_process?goformId=MODE_SWITCH&switchCmd=FACTORY

Wifi集成分析

步骤:

  • 1:驱动移植识别
  • 2:wireless_tools或者wpa_supplicant拨号

wpa_supplicant依赖openssl和libnl,支持PSK加密需要用到这个。wireless_tools只支持普通web加密。

带宽性能测试

服务器运行 iperf -s

客户端运行 iperf -c 服务器ip -t 60000 -i 2

iperf -c 192.168.1.100 -t 60000 -i 2
TP—Link 845

笔记本有线连接运行服务端, H3531a(2716TE_C)使用TL-WN823N连接

[root@Tvt iperf]# ./iperf.hisi3531A -c 192.168.1.100 -t 60000 -i 2
\------------------------------------------------------------
Client connecting to 192.168.1.100, TCP port 5001
TCP window size: 21.0 KByte (default)
\------------------------------------------------------------
[ 3] local 192.168.1.103 port 47671 connected with 192.168.1.100 port 5001
[ ID] Interval    Transfer   Bandwidth
[ 3] 0.0- 2.0 sec 2.25 MBytes 9.44 Mbits/sec
[ 3] 2.0- 4.0 sec  256 KBytes 1.05 Mbits/sec
[ 3] 4.0- 6.0 sec  128 KBytes  524 Kbits/sec
[ 3] 6.0- 8.0 sec  256 KBytes 1.05 Mbits/sec
[ 3] 8.0-10.0 sec 1.25 MBytes 5.24 Mbits/sec
[ 3] 10.0-12.0 sec 3.75 MBytes 15.7 Mbits/sec
[ 3] 12.0-14.0 sec 4.25 MBytes 17.8 Mbits/sec
[ 3] 14.0-16.0 sec 3.13 MBytes 13.1 Mbits/sec
[ 3] 16.0-18.0 sec 1.75 MBytes 7.34 Mbits/sec
[ 3] 18.0-20.0 sec 1.38 MBytes 5.77 Mbits/sec
[ 3] 20.0-22.0 sec 1.13 MBytes 4.72 Mbits/sec
[ 3] 22.0-24.0 sec  256 KBytes 1.05 Mbits/sec
[ 3] 24.0-26.0 sec  128 KBytes  524 Kbits/sec
[ 3] 26.0-28.0 sec  128 KBytes  524 Kbits/sec
[ 3] 28.0-30.0 sec  512 KBytes 2.10 Mbits/sec
[ 3] 30.0-32.0 sec 2.88 MBytes 12.1 Mbits/sec
[ 3] 32.0-34.0 sec 1.63 MBytes 6.82 Mbits/sec
[ 3] 34.0-36.0 sec 3.50 MBytes 14.7 Mbits/sec
[ 3] 36.0-38.0 sec  768 KBytes 3.15 Mbits/sec
[ 3] 38.0-40.0 sec 4.38 MBytes 18.4 Mbits/sec
[ 3] 40.0-42.0 sec 5.38 MBytes 22.5 Mbits/sec
[ 3] 42.0-44.0 sec 7.13 MBytes 29.9 Mbits/sec
[ 3] 44.0-46.0 sec 6.63 MBytes 27.8 Mbits/sec
[ 3] 46.0-48.0 sec 5.38 MBytes 22.5 Mbits/sec
[ 3] 48.0-50.0 sec 5.75 MBytes 24.1 Mbits/sec
[ 3] 50.0-52.0 sec 7.50 MBytes 31.5 Mbits/sec
[ 3] 52.0-54.0 sec 4.63 MBytes 19.4 Mbits/sec
[ 3] 54.0-56.0 sec 7.50 MBytes 31.5 Mbits/sec
[ 3] 56.0-58.0 sec 6.75 MBytes 28.3 Mbits/sec
[ 3] 58.0-60.0 sec 5.13 MBytes 21.5 Mbits/sec
[ 3] 60.0-62.0 sec 5.38 MBytes 22.5 Mbits/sec
[ 3] 62.0-64.0 sec 4.75 MBytes 19.9 Mbits/sec
[ 3] 64.0-66.0 sec 6.00 MBytes 25.2 Mbits/sec
[ 3] 66.0-68.0 sec 3.50 MBytes 14.7 Mbits/sec
[ 3] 68.0-70.0 sec 5.50 MBytes 23.1 Mbits/sec
[ 3] 70.0-72.0 sec 4.75 MBytes 19.9 Mbits/sec
[ 3] 72.0-74.0 sec 1.50 MBytes 6.29 Mbits/sec
[ 3] 74.0-76.0 sec 4.50 MBytes 18.9 Mbits/sec
[ 3] 76.0-78.0 sec 4.25 MBytes 17.8 Mbits/sec
[ 3] 78.0-80.0 sec 5.13 MBytes 21.5 Mbits/sec
[ 3] 80.0-82.0 sec 7.88 MBytes 33.0 Mbits/sec
[ 3] 82.0-84.0 sec 7.38 MBytes 30.9 Mbits/sec
[ 3] 84.0-86.0 sec 4.38 MBytes 18.4 Mbits/sec
[ 3] 86.0-88.0 sec 5.25 MBytes 22.0 Mbits/sec
[ 3] 88.0-90.0 sec 6.63 MBytes 27.8 Mbits/sec
[ 3] 90.0-92.0 sec 5.00 MBytes 21.0 Mbits/sec
[ 3] 92.0-94.0 sec 6.88 MBytes 28.8 Mbits/sec
[ 3] 94.0-96.0 sec 8.25 MBytes 34.6 Mbits/sec
[ 3] 96.0-98.0 sec 7.25 MBytes 30.4 Mbits/sec

附录

1:TD- LTE和LTE FDD标准差异

TD- LTE是我国自主研发的4G标准,是由TD-SCDMA(3G网络)发展而来。

LTE FDD是现在国际上主流的,使用最广泛的4G网络。

现在全球有超过200个LTE的商用网络,其中超过90%是FDD的。

从技术上说,TD- LTE采用的是时分双工,而LTE FDD采用的是频分双工

那什么是频分双工,什么又是时分双工呢?

先来解释“双工”。

移动通信系统的工作方式分为:单工、半双工和全双工

1,单工就是信息只能向一个方向传播。例如寻呼机和收音机,只能接收信息,不能发出信息。

2,半双工就是信息可以双向传播,但是上传信息的时候只能上传,下载的时候只能下载。例如对讲机,你说话的时候听不见别人别人说,听别人说的时候自己不能说。

3, 全双工就是信息可以同时双向传播。例如手机,可以边听边说。
其中全双工又分为:时分双工TDD,与频分双工FDD。

​ 所谓的频分双工就是将信息上传和信息下载放在两个不同的频段,称为上行频段和下行频段,且这两个频段必须对称。为了不防止上下行频段之间的信息串频,两个频段不能重叠,而且中间必须隔开一段,称为保护频。如下图:上行和下行频段相互分开

保护帧

所谓的时分双工就是将上传和下载放在同一个频段,也就是上行频段和下行频段完全一样。那它是如何做到上下的信息不串频呢?其实很简单,顾名思义,频分双工分的是频段,那时分双工分的就是时间。将波传播的时间轴一分为二,

前半部分用于信息的上传,后一部分用于信息的下载。其实这从理论上更像是同步的半双工,但是由于上行和下行时间差距极短,我们无法感觉到,所以从效果上也是全双工。如下图:时间帧的第一帧为上行,第二帧而为下行,上下行共用一个频段,用时间的差将他们隔开。

数据帧

​ 接下来说一说移动TD- LTE和电信联通LTE FDD的优缺点,其实就是时分双工与频分双工的特点。

​ TD- LTE由于采用上行和下行分时,所以上行和下行的时间差导致他信息传输的速度受到一定的限制。他的理论下载峰值为100Mbps,相比FDD的150Mbps来说,慢了不少。当然TD- LTE的基站信号覆盖半径也比LTE FDD小一点。

​ LTE FDD也并非都是优点。FDD制式必须要找对称分开的上行、下行频段,也就是说它必须浪费更多的频段资源。那中国联通的FDD网为例,工信部给他发的频段牌照为,上行17551765MHz和下行18501860MHz(2×10M),实际联通只得到了上下各10M的频段,但是加上当中的保护频段,一共占用了1755~1860MHz也就是105MHz的频段。这就导致了频段资源利用率低,是一种资源的浪费。目前,频率资源本身就紧张,能找到对称的上行和下行频段就尤其难。频率除了用在手机上网通讯上,像广播,军事,甚至无线路由器等民用领域也广泛使用。将来随着科技的进步,频率频段的稀缺会日益严重。

​ TD-LTE和FDD-LTE 是4G的两种国际标准,各有利弊。TD-LTE占用频段少,节省资源,带宽长,适合区域热点覆盖;FDD速度更快,覆盖更广,但占用资源多。适合广域覆盖。


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