wlan基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

1、目目 錄錄無線優(yōu)點無線優(yōu)點 WLAN五大五大技術(shù)優(yōu)勢技術(shù)優(yōu)勢 安裝便捷安裝便捷 傳輸速率高傳輸速率高 易于擴展易于擴展 覆蓋范圍廣覆蓋范圍廣 經(jīng)濟節(jié)約經(jīng)濟節(jié)約 無線頻譜無線頻譜頻譜范圍頻譜范圍 音頻AM無線電VHFFMUHF微波紅外線可見光紫外線X射線宇宙射線伽瑪射線各種無線網(wǎng)絡(luò)各種無線網(wǎng)絡(luò) LAN“無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)”MAN“無線城域網(wǎng)無線城域網(wǎng)”WAN“無線廣域網(wǎng)無線廣域網(wǎng)”PAN“無線個人網(wǎng)無線個人網(wǎng)”Bluetooth802.11b802.11a802.11gHiperLAN2802.11MMDSLMDSGSMGPRSCDMA2.5G-3G中低數(shù)據(jù)速率中低數(shù)據(jù)速率中高數(shù)據(jù)速率中高數(shù)據(jù)

2、速率高的數(shù)據(jù)速率高的數(shù)據(jù)速率低數(shù)據(jù)速率低數(shù)據(jù)速率短距離短距離中等距離中等距離中到長距離中到長距離長距離長距離筆記本筆記本/PC/PC到設(shè)備到設(shè)備/ /打印機打印機/ /鍵盤鍵盤/ /電話電話筆記本電腦和筆記本電腦和手持設(shè)備無線聯(lián)網(wǎng)手持設(shè)備無線聯(lián)網(wǎng)固定固定最后一公里接入最后一公里接入PDA PDA 設(shè)備與手持設(shè)備與手持設(shè)備到互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備到互聯(lián)網(wǎng) 1 Mbps 1 Mbps154Mbps154Mbps1111、 54Mbps54Mbps10K - 384Kbps10K - 384Kbps2.4G2.4G信道中國劃分信道中國劃分2.4GHz2.4GHz頻段頻段WLANWLAN信道配置表信道配置表信道信

3、道中心頻率（中心頻率（MHzMHz）信道低端信道低端/ /高端頻率高端頻率124122401/2423224172406/2428324222411/2433424272416/2438524322421/2443624372426/2448724422431/2453824472426/2448924522441/24631024572446/24681124622451/24731224672456/24781324722461/2483802.11b802.11b和和802.11g802.11g的工作頻段在的工作頻段在2.4GHz2.4GHz（2.410GHz-2.483GHz2.410

4、GHz-2.483GHz），其），其可用帶寬為可用帶寬為83.5MHz83.5MHz，劃分為，劃分為1313個信個信道，每個信道帶寬為道，每個信道帶寬為22MHz 22MHz 北美北美/FCC 2.412-2.461GHz(11/FCC 2.412-2.461GHz(11信道信道) )歐洲歐洲/ETSI 2.412-2.472GHz(13/ETSI 2.412-2.472GHz(13信道信道) )日本日本/ARIB 2.412-2.484GHz(14/ARIB 2.412-2.484GHz(14信道）信道）2.4G2.4G信道劃分圖表信道劃分圖表 5G 5G 頻譜國際劃分坐標頻譜國際劃分坐標

5、5.15.15.25.25.35.35.45.45.05.05.55.55.65.65.75.75.85.8GHzGHz5.15-5.355.15-5.355.470-5.7255.470-5.725室內(nèi)200mW室外1W5.15-5.255.15-5.25室內(nèi)200mW5.25-5.35室外1W5.725-5.825室外4W日本日本歐洲歐洲美國美國HiperlanHiperlan高速無線接入高速無線接入國家信息基礎(chǔ)設(shè)施國家信息基礎(chǔ)設(shè)施IEEE802.11aIEEE802.11a5.725-5.850中國中國擴頻微波設(shè)備擴頻微波設(shè)備5.8G5.8G信道中國劃分信道中國劃分5.8GHz5.8GH

6、z頻段頻段WLANWLAN信道配置頻率表信道配置頻率表信道信道中心頻率中心頻率(MHz)(MHz)信道低端信道低端/ /高端頻率高端頻率(MHz)(MHz)157455735/5755257655755/5775357855775/5795458055795/5815558255815/5835中國中國802.11a802.11a的工作頻段在的工作頻段在5.8GHz(5.725GHz-5.850GHz)5.8GHz(5.725GHz-5.850GHz)，其可用帶寬，其可用帶寬為為125MHz125MHz，劃分為，劃分為5 5個信道，每個信道帶寬個信道，每個信道帶寬為為20MHz20MHz美國美

7、國(FCC): 5.15GHz(FCC): 5.15GHz5.35GHz; 5.725GHz5.35GHz; 5.725GHz5.825GHz5.825GHz歐洲歐洲(ETSI): 5.47GHz(ETSI): 5.47GHz5.725GHz5.725GHz中國中國: 5.725GHz: 5.725GHz5.85GHz5.85GHz 5.8G5.8G信道劃分圖表信道劃分圖表 5.8GHz 5.8GHz有有8 8個互不干擾的信道個互不干擾的信道, ,中國頻段中中國頻段中, ,可提供可提供5 5個互不干擾的信道個互不干擾的信道 每信道占用每信道占用20MHz20MHz頻帶帶寬頻帶帶寬; ; 提供提

8、供6/9/12/18/24/36/48/54Mbps 6/9/12/18/24/36/48/54Mbps 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率; ; 采用采用OFDMOFDM調(diào)制方式調(diào)制方式; ;802.11802.11發(fā)展歷程發(fā)展歷程 802.11：1997年，原始標準 (2Mbit/s，工作在2.4GHz) 802.11a：1999年，物理層補充 (54Mbit/s，工作在5GHz)802.11b：1999年，物理層補充 (11Mbit/s，工作在2.4GHz) 802.11c：2001年，符合802.1d的媒體接入控制層橋接 (MAC Layer Bridging) 802.11d：2001年，根據(jù)

9、各國無線電規(guī)定做的調(diào)整，增加跨國自適應(yīng)機制802.11e：2005年，支持服務(wù)等級 (Quality of Service) ，主要用于流媒體服務(wù)802.11f：2003年，基站互連性 (IAPP, Inter-Access Point Protocol)，2006年撤銷 802.11g：2003年，物理層補充 (54Mbit/s，工作在2.4GHz)802.11h：2004年，專為歐洲設(shè)計，動態(tài)頻率選擇和傳輸功率控制機制802.11i：2004年，無線網(wǎng)絡(luò)的安全方面的補充802.11j：2004年，專為日本設(shè)計，按照日本無線規(guī)則所做無線覆蓋半徑的調(diào)整 802.11k：2007年，無線資源管理

10、，靈活調(diào)整頻段頻道載波等，提高頻段利用效率802.11l：預(yù)留及準備不使用802.11m：2007年，修訂和維護上述標準的細節(jié) 802.11n：2008年，草案，更高傳輸速率的改善，采用多進多出(MIMO) 和頻道綁定（CB）的正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù) 802.11 802.11 演變圖演變圖物理組件物理組件 WDS WDS APAP Wireless MediumWireless Medium StationStation組網(wǎng)模型組網(wǎng)模型 獨立型網(wǎng)絡(luò) AD-HOD 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò) 漫游 WDS分布式AD-HODAD-HOD Ad-Hoc Ad-Hoc 也叫對等網(wǎng)絡(luò)，也叫對等網(wǎng)絡(luò)，是指安裝

11、有無線網(wǎng)絡(luò)適配器是指安裝有無線網(wǎng)絡(luò)適配器（無線網(wǎng)卡）（無線網(wǎng)卡）的多臺計算機組的多臺計算機組成的局域網(wǎng)，它們通過無線適配器進行彼此的通訊。對等模式下的所有無線終端必成的局域網(wǎng)，它們通過無線適配器進行彼此的通訊。對等模式下的所有無線終端必須使用相同的工作信道。須使用相同的工作信道?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò) 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式中，網(wǎng)絡(luò)中任意一臺無線網(wǎng)絡(luò)終端均可通過基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式中，網(wǎng)絡(luò)中任意一臺無線網(wǎng)絡(luò)終端均可通過APAP接入有線網(wǎng)絡(luò)。接入有線網(wǎng)絡(luò)。此模式可作為有線網(wǎng)絡(luò)的延伸和補充。由于無線帶寬為共享帶寬，通常建議一個此模式可作為有線網(wǎng)絡(luò)的延伸和補充。由于無線帶寬為共享帶寬，通常建議一個APA

12、P可以接入可以接入20203030個無線客戶端，以獲取滿意的訪問數(shù)率。個無線客戶端，以獲取滿意的訪問數(shù)率。漫游漫游 漫游模式中，用戶可隨意在兩個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中無線漫游，從而給移動辦公帶漫游模式中，用戶可隨意在兩個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中無線漫游，從而給移動辦公帶來了極大的方便。來了極大的方便。重疊重疊 10-15%WDSWDS WDS WDS（ Wireless Distribution System Wireless Distribution System ）模式是利用無線電波作為傳輸）模式是利用無線電波作為傳輸介質(zhì)將物介質(zhì)將物理上分開的局域網(wǎng)連接理上分開的局域網(wǎng)連接起起來來，使用高增益的定向天線，使

13、用高增益的定向天線，可以將無可以將無線網(wǎng)絡(luò)的線網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離傳輸距離擴展到擴展到2020公里公里以上。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，采用無線方式，以上。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，采用無線方式，不但架設(shè)方便，而且無需月租費，維護費用低廉。不但架設(shè)方便，而且無需月租費，維護費用低廉。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型 分布式 分布式系統(tǒng)， 傳遞幀時，可使用此服務(wù)來決定目的地址位于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上的地址 整合分布式系統(tǒng)，用來將幀傳遞至無線網(wǎng)路之外的IEEE802LAN 關(guān)聯(lián)分布式系統(tǒng)，建立以AP為網(wǎng)關(guān)的關(guān)聯(lián) 重新關(guān)聯(lián)分布式系統(tǒng)，重新建立以AP為網(wǎng)關(guān)的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型 取消關(guān)聯(lián)分布式系統(tǒng)，用來從網(wǎng)絡(luò)中移除station 身份

14、驗證工作站， 建立關(guān)聯(lián)之前進行身份認證 解除身份驗證工作站，終結(jié)身份驗證關(guān)系，副作用終止當前關(guān)聯(lián) 機密性工作站，防止竊聽 MSDU工作站，用來傳遞數(shù)據(jù)至接收端 TPC工作站，頻譜管理，降低工作站傳輸功率以減少干擾 DFS工作站、頻譜管理，避免在5G頻帶干擾雷達操作MACMAC 工作原理工作原理802.11MAC負責(zé)客戶端與AP之間的通信，主要功能包括:掃描，接入，認證，加密，漫游，同步等報文分類： 控制幀 協(xié)助數(shù)據(jù)幀的發(fā)送 數(shù)據(jù)幀 用戶數(shù)據(jù)報文 管理幀 負責(zé)STA與AP之間能力級的交互，認證，關(guān)聯(lián)等,如beacom, probe.MACMAC面臨挑戰(zhàn)面臨挑戰(zhàn) 射頻鏈路品質(zhì)，噪音；多徑衰減等造成

15、的死區(qū)。 隱藏節(jié)點，半雙工，無法對感知沖突，引入RTS/CTS。隱藏的隱藏的STASTAA,B之間有連接，B,C之間有連接，但是A,C之間沒連接。A,C同時向B發(fā)送數(shù)據(jù)，造成干擾。RTSRTS、CTSCTSRTS 請求發(fā)送CTS 允許發(fā)送MAC MAC 訪問時機訪問時機載波偵聽多址訪問/碰撞回避（CSMA/CA）機制: 采用“先聽后講”的機制； 802.11采用的是碰撞回避策略(Collision Avoidance)，與802.3不同； 每個STA都有發(fā)送信息的機會，盡量保證介質(zhì)占用的公平性；CSMA/CACSMA/CA基本檢測方法基本檢測方法 MACMAC訪問控制訪問控制 實現(xiàn)對多個STA

16、的公平競爭訪問 基本訪問控制DCF 集中訪問控制PCF幀格式幀格式 802.11802.11對上層封裝對上層封裝 幀處理與橋接幀處理與橋接 數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀 控制幀控制幀 管理幀管理幀 幀傳送狀態(tài)幀傳送狀態(tài) 初始狀態(tài)，未認證，未關(guān)聯(lián) 已經(jīng)認證，但是未關(guān)聯(lián) 已經(jīng)認證，已經(jīng)關(guān)聯(lián)幀等級幀等級分為3個等級，狀態(tài)1可以傳遞第1級幀，狀態(tài)2傳遞第2級幀狀態(tài)3可以傳遞第3級幀第1級幀幀等級幀等級 第2級幀 第3級幀幀類型幀類型 管理結(jié)構(gòu)管理結(jié)構(gòu) MAC層管理實體 MLME 物理層管理實體 PLME 系統(tǒng)管理實體 SMESTASTA接入過程接入過程掃描掃描802.11MAC802.11MAC采用掃描來完成采用掃描

17、來完成DISCOVERYDISCOVERY功能：功能： 尋求或加入1個 AP 當STA漫游時，尋找新的AP掃描形式分為掃描形式分為2 2種：種： 被動掃描：通過定期監(jiān)聽AP發(fā)送的beacon幀來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，beacon包含該AP所屬的BSS的基本信息以及AP的基本能力級，包括：BSSID,SSID, 支持的速率，支持的認證，加密算法，beacon發(fā)送間隔，使用信道等。當未發(fā)現(xiàn)期望的SSID的BSS，就處于IBSS狀態(tài)。 主動掃描：在每個信道上發(fā)送probe request報文，從probe response中獲得BSS的基本信息，probe response包含的信息與beacon幀中的信息類似

18、。認證認證關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)其他幀其他幀 省電 定時器操作 傳送功率控制 動態(tài)選頻 物理層物理層(PHY)(PHY)概述概述 跳頻擴頻 FH 直接序列 DS 紅外 IR 802.11a OFDM 802.11b HR/DS 802.11g ERP 802.11n MIMOWLANWLAN擴頻擴頻 無線局域網(wǎng)的通訊方式采用的是擴頻通信技術(shù)。擴頻通信是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬。 擴頻技術(shù)包括以下幾種方式：直接序列擴展頻譜，簡稱直擴（DS），跳頻（FH），跳時（TH），線性調(diào)頻（Chirp）以及現(xiàn)在流行的正交頻分復(fù)用（OFDM）。此外，還有這些擴頻方式的組合方式，如

19、FH/DS、TH/DS、FH/TH等。 目前在WLAN通信中應(yīng)用較多的主要是DSSS（直接序列擴頻）和OFDM（正交頻分復(fù)用）。擴頻通信技術(shù)具有以下特點： 1.很強的抗干擾能力 2.可進行多址通信 3.安全保密 4.抗多徑干擾WLANWLAN擴頻擴頻DSSS(DSSS(直接序列擴頻直接序列擴頻) )直接序列擴頻（直接序列擴頻（Direct Sequence Spread SpectrumDirect Sequence Spread Spectrum，簡稱，簡稱DSSSDSSS） ，就是使用具有高碼，就是使用具有高碼率的擴頻序列，在發(fā)射端擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴，率的

20、擴頻序列，在發(fā)射端擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴，把展開的擴頻信號還原成原來的信號。把展開的擴頻信號還原成原來的信號。OFDMOFDM 正交頻分復(fù)用正交頻分復(fù)用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 簡稱簡稱OFDM) OFDM) 技術(shù)技術(shù)是一種多載波發(fā)射技術(shù)，它將可用頻譜劃分為許多載波，每一個載波都用低速率數(shù)據(jù)是一種多載波發(fā)射技術(shù)，它將可用頻譜劃分為許多載波，每一個載波都用低速率數(shù)據(jù)流進行調(diào)制。它獲取高數(shù)據(jù)傳輸率的訣竅就是，把高速

21、數(shù)據(jù)信息分開為幾個交替的、流進行調(diào)制。它獲取高數(shù)據(jù)傳輸率的訣竅就是，把高速數(shù)據(jù)信息分開為幾個交替的、并行的并行的BitBit流，分別調(diào)制到多個分離的子載頻上，從而使信道頻譜被分到幾個獨立的流，分別調(diào)制到多個分離的子載頻上，從而使信道頻譜被分到幾個獨立的、非選擇的頻率子信道上，在、非選擇的頻率子信道上，在APAP與無線網(wǎng)卡之間進行傳送，實現(xiàn)高頻譜利用率。與無線網(wǎng)卡之間進行傳送，實現(xiàn)高頻譜利用率。FHSSFHSS 跳頻擴頻跳頻擴頻 (Frequency Hopping Spread Spectrum(Frequency Hopping Spread Spectrum，簡稱，簡稱FHSS) FHSS

22、) 就是載波可以在一個很寬的就是載波可以在一個很寬的頻帶上按照偽隨機碼的定義從一個頻率跳變到另一個頻率。頻帶上按照偽隨機碼的定義從一個頻率跳變到另一個頻率。使用使用FHSSFHSS技術(shù)，技術(shù)，2.4G2.4G頻道被劃分成頻道被劃分成7575個個1MHz1MHz的子頻道，接受方和發(fā)送方協(xié)商一個調(diào)頻的模的子頻道，接受方和發(fā)送方協(xié)商一個調(diào)頻的模式，數(shù)據(jù)則按照這個序列在各個子頻道上進行傳送，每次在式，數(shù)據(jù)則按照這個序列在各個子頻道上進行傳送，每次在802.11802.11網(wǎng)絡(luò)上進行的會話都可能網(wǎng)絡(luò)上進行的會話都可能采用了一種不同的跳頻模式，采用這種跳頻方式主要是為了避免兩個發(fā)送端同時采用同一個采用了一

23、種不同的跳頻模式，采用這種跳頻方式主要是為了避免兩個發(fā)送端同時采用同一個子頻段。子頻段。跳頻（跳頻（FHFH）直擴（）直擴（DSDS）技術(shù)對比）技術(shù)對比 FHSS FHSS系統(tǒng)采用跳變的頻率載波，接收方與發(fā)送方協(xié)商頻率跳變模式系統(tǒng)采用跳變的頻率載波，接收方與發(fā)送方協(xié)商頻率跳變模式 易于實施易于實施 抗干擾能力強抗干擾能力強 吞吐量有限（吞吐量有限（2-3 Mbps 2.4GHz）DSSS DSSS系統(tǒng)采用系統(tǒng)采用“chip”代表數(shù)據(jù)位，稱為寬帶無線技術(shù)代表數(shù)據(jù)位，稱為寬帶無線技術(shù) 吞吐量高（吞吐量高（11Mbps) 覆蓋范圍更廣覆蓋范圍更廣 抗干擾能力弱抗干擾能力弱IEEE802.11a/b/

24、gIEEE802.11a/b/g對比對比 802.11802.11802.11b802.11b802.11a802.11a802.11g802.11g協(xié)議批準時間協(xié)議批準時間1997.71999.91999.92003.6可用頻寬可用頻寬83.5MHz83.5MHz300MHz83.5MHz工作頻段工作頻段2.42.4835GHz2.42.4835GHz5GHz2.42.4835GHz非重疊信道數(shù)非重疊信道數(shù)33243擴頻調(diào)制技術(shù)擴頻調(diào)制技術(shù)FHSS DSSSDSSS CCKOFDM QPSKOFDM QPSK傳輸速率傳輸速率1,2Mbps1,2,5.5,11Mbps6,9,12,18,24,

25、36,48,54Mbps1,2,5.5,6,9,11,12,18,24,36,48,54Mbps業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)語音 數(shù)據(jù) 圖像語音 數(shù)據(jù) 圖像語音 數(shù)據(jù) 圖像WLAN WLAN 調(diào)制技術(shù)調(diào)制技術(shù) 信號的調(diào)制信號的調(diào)制就是要把信號進行變化、控制、改變以賦予把信號通信中所需就是要把信號進行變化、控制、改變以賦予把信號通信中所需要的特性，并承載信息進行傳輸。要的特性，并承載信息進行傳輸?；镜恼{(diào)制方法：幅度調(diào)制（基本的調(diào)制方法：幅度調(diào)制（AMAM）、頻率調(diào)制（）、頻率調(diào)制（FMFM）IEEE802.11bIEEE802.11bDSSSDSSS調(diào)制方式調(diào)制方式 補償碼鍵控補償碼鍵控(CCK)(CCK)

26、11Mbps/5.5Mbps11Mbps/5.5Mbps 差動四進制相移鍵控差動四進制相移鍵控(DQPSK)(DQPSK) 2Mbps2Mbps 差動二進制相移鍵控差動二進制相移鍵控(DBPSK)(DBPSK) 1Mbps1MbpsIEEE802.11aIEEE802.11aOFDMOFDM調(diào)制方式調(diào)制方式 BPSK(BPSK(二進位移相鍵控二進位移相鍵控, Binary Phase Shift Keying), Binary Phase Shift Keying) QPSK( QPSK(正交移相鍵控正交移相鍵控, Quadrature Phase Shift Keying), Quadrature Phase Shift Keying) 16QAM( 16QAM(正交調(diào)幅正交調(diào)幅, Quadrature Amplitude Modulation), Quadrature Amplitude Modulation) 64QAM 64QAM IEEE802.11gIEEE802.11gOFDMOFDM調(diào)制方式調(diào)制方式 11G11G協(xié)議由于兼容協(xié)議由于兼容11b11b協(xié)議，因此其調(diào)制方式是協(xié)議，因此其調(diào)制方式是11a11a與與11b11b的結(jié)合，即工作在的結(jié)合，即工作在6Mbps6Mbps、12Mbps12Mbps