WLAN的技術系統(tǒng)原理和基礎理論

1、WLAN的技術系統(tǒng)原理和基礎理論 引入無線局域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡與無線通信技術相結合的產(chǎn)物。它利用射頻（RF）技術，取代舊式的雙絞線構成局域網(wǎng)絡，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能。無線網(wǎng)絡所需的基礎設施不需再埋在地下或隱藏在墻里，并且可以隨需移動或變化。WLAN已經(jīng)成為寬帶接入的有效手段之一，使用WLAN的區(qū)域及其承載的業(yè)務愈來愈多。為了更好地構建理想中的無線網(wǎng)絡，我們需要了解無線網(wǎng)絡的技術體系、熟悉構建無線網(wǎng)絡的設備的功能。了解WLAN基礎知識了解協(xié)議族標準了解主流WLAN設備及天線了解WLAN典型部署學習完本課程，您應該能夠： 課程目標目 錄WLAN基礎理論第二部分 WLAN網(wǎng)絡架構與規(guī)劃 目錄協(xié)

2、議簡析 無線局網(wǎng)定義 無線局域網(wǎng)定位802.11b802.11a802.11g802.11n標準發(fā)布時間Sept 1999Sept 1999June 20032007年上半年合法頻寬83.5MHz325MHz83.5MHz工作在2.4 GHz 和5 GHz頻率范圍 2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz 5.725-5.850GHz2.400-2.483GHz/非重疊信道 3123/調制技術CCK/ DSSSOFDMCCK/OFDMMIMO OFDM物理發(fā)送速率1,2,5.5, 116, 9, 12, 18,24, 36, 48, 546, 9, 12, 18,24, 36,

3、 48, 54理論上的最大UDP吞吐量 (1500 byte)7.1 Mbps30.9 Mbps30.9 Mbps300Mbps甚至高達600Mbps兼容性與11g產(chǎn)品可互通與11b/g不能互通與11b產(chǎn)品可互通與a/b/g互通協(xié)議的發(fā)展進程惠州一期工程AP以為主，速率最大為11Mbps；二期工程AP以為主，速率最大達到54Mbps。 WLAN頻段各個國家授權使用的WLAN頻段Channel Freq (GHz) US/Can Europe Japan xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx信道標號中心頻率信道低端/高端頻率12412MHz2401/2423MHz22417MHz2

4、406/2428MHz32422MHz2411/2433MHz42427MHz2416/2438MHz52432MHz2421/2443MHz62437MHz2426/2448MHz72442MHz2431/2453MHz82447MHz2436/2458MHz92452MHz2441/2463MHz102457MHz2446/2468MHz112462MHz2451/2473MHz122467MHz2456/2478MHz132472MHz2461/2483MHz中國WLAN信道使用狀況波段：傳輸速率：Barker 列 + BPSK - 1MbpsBarker 列 + QPSK - 2Mbp

5、sCCK + QPSK - 11MbpsPBCC + QAM - 22MbpsOFDM + OFDM - 54Mbps技術特點：將帶寬劃分為13個寬22MHz的子信道最多三個相互不重疊的信道直序擴頻傳輸(DSSS)和 信道劃分蜂窩式WLAN覆蓋 任意相鄰區(qū)域使用無頻率交叉的頻道，如：1、6、11頻道 ； 適當調整發(fā)射功率，避免跨區(qū)域同頻干擾； 蜂窩式無線覆蓋實現(xiàn)無交叉頻率重復使用。WiredLANEthernetChannel 1(54 Mbps)Channel 6(54 Mbps)Channel 11(54 Mbps)Channel 11(54 Mbps)Channel 1(54 Mbps)

6、水平層信道規(guī)劃與測試WLAN信道規(guī)劃垂直層信道規(guī)劃與測試WLAN信道規(guī)劃RF障礙物相對衰減度范例木材低辦公室分區(qū)塑料低內(nèi)墻合成材料低辦公室分區(qū)石棉低天花板玻璃低窗戶水中濕木、養(yǎng)魚池磚中內(nèi)墻和外墻大理石中內(nèi)墻紙高壁紙混凝土高樓板和外墻防彈玻璃高安全隔間金屬很高桌子、辦公分區(qū)、鋼筋混凝障礙物對WLAN信號影響【無線知識】 移動 一樣，無線網(wǎng)絡工作站也可漫游在不同的AP之間，只要AP及它覆蓋范圍內(nèi)的無線終端的Channal及ESSID（Extended Service Set ID)相同，無線終端就可在AP的覆蓋區(qū)域內(nèi)自由訪問網(wǎng)絡。WLAN幾個常見FAQAccess Point，通常又稱為網(wǎng)絡橋接器

7、（網(wǎng)橋），顧名思義即充當有線局域網(wǎng)絡與無線局域網(wǎng)絡的橋梁。因此任何一臺裝有無線網(wǎng)卡的PC均可通過AP去分享有線局域網(wǎng)絡甚至廣域網(wǎng)絡的資源。除此之外，AP本身還兼具有網(wǎng)管的功能，可對它覆蓋范圍內(nèi)的無線終端進行管理何謂網(wǎng)橋(Access Point)？1是一種特殊的無線網(wǎng)絡應用模式（對等模式），一群計算機接上無線網(wǎng)絡卡，即可相互連接，資源共享，無需透過網(wǎng)橋（AP）。(Ad-hoc是什么意思？2【無線知識】WLAN幾個常見FAQ和移動 一樣，無線網(wǎng)絡工作站也可漫游在不同的AP之間，只要AP及它覆蓋范圍內(nèi)的無線終端的Channal及ESSID（Extended Service Set ID)相同，無線

8、終端就可在AP的覆蓋區(qū)域內(nèi)自由訪問網(wǎng)絡。何謂漫游(Roaming)功能？3一種整合有線與無線局域網(wǎng)絡架構的應用模式（接入模式）。透過此種架構模式，即可實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的共享，此應用需透過Access Point。 Ad-hoc是什么意思？何謂Infrastructure？4【無線知識】WLAN幾個常見FAQBSS是一種特殊的Ad-hoc局域網(wǎng)的應用，稱為Basic Service Set (BSS)。一群計算機設定相同的BSS，即可自成一個group，而此BSS名稱，即所謂的BSSID。ESS是一種infrastructure的應用，一個或多個以上的BSS，即可被定義成一個Extended Ser

9、vice Set ( ESS )，使用者可于ESS上roaming及存取BSSs中的任何資料，其中AP必須設定相同的ESSID及channel才能允許roaming。WEP是“Wired Equivalent Protection ”，一種將數(shù)據(jù)加密的處理方式，WEP 40bits/128bits的encryption 是的標準規(guī)范。通過WEP的處理便可使我們的數(shù)據(jù)傳輸更加安全。什么叫BSS、ESS 、WEP？5【無線知識】WLAN幾個常見FAQ無線局域網(wǎng)一般采用擴頻技術，采用適當?shù)氖彝馓炀€，可以具有較好的抗干擾能力（譬如多徑干擾、墻、建筑物、辦公器材等）；無線局域網(wǎng)采用國家開放的頻率，一般設

10、備譬如對講機、醫(yī)療設備、家用電器等常規(guī)設備均不會產(chǎn)生干擾抗干擾能力？6的AP由于理論帶寬只有11M，建議目標覆蓋區(qū)域用戶數(shù)不超過10個，的AP由于理論帶寬只有54M，建議目標覆蓋區(qū)域用戶數(shù)不超過30個。AP接入用戶數(shù)量？7AP輸出功率為100mw，室外開闊地一般能覆蓋半徑3050m，室內(nèi)無墻體隔離的辦公區(qū)域半徑一般能覆蓋有10m20mAP覆蓋范圍？7很多的研究已經(jīng)證明，WLAN產(chǎn)品可以在家庭及商業(yè)中使用，對人體來說是安全。典型的WLAN產(chǎn)品，如AP（Access Point，接入點），輸出功率為100mw，對于網(wǎng)卡來說，通常只有10mw至50mw。相比較來說，手機的發(fā)射功率在通話時可以超過1W

11、，而無線對講機甚至可以達到5 W。另外，隨發(fā)射頻率越高，輻射能力越低,而且使用的方式也并不像手機一樣和人體直接接觸，因此對人體沒有影響。政府有相關的法令對發(fā)射功率進行嚴格的限制，因此通過政府相關部門認證過的無線設備對人體是無害的。WLAN產(chǎn)品對人體的電磁輻射是安全的5工作在頻段的11Mbps速率無線局域網(wǎng)業(yè)界標準；工作在5GHz頻段的54Mbps速率無線局域網(wǎng)標準的繼任者，在所使用的相同的頻段上提供了最 54Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率；定義了無線局域網(wǎng)的服務質量（quality-of-service，QOS），例如對語音IP（voice-over IP）的支持；無線安全標準，WPA是其子集；1234

12、WLAN常用術語下一代無線局域網(wǎng)規(guī)范，此規(guī)范將使得無線局域網(wǎng)的傳輸速率提升一倍；未來主流無線局域網(wǎng)技術基于可擴展認證協(xié)議（Extensible Authentication Protocol，EAP）的認證方案；789一組針對高容量城域網(wǎng)（metropolitan area networks，Mans）的通信標準，也被稱為WirelessMan或WiMAX； WLAN常用術語 WLAN基礎知識 協(xié)議簡析 WLAN設備 WLAN的典型部署目錄協(xié)議族成員WLAN網(wǎng)絡基本概念WLAN網(wǎng)絡接入訪問機制WLAN網(wǎng)絡接入漫游WLAN常用術語協(xié)議族無線局域網(wǎng)工作組 PHY802.11(1/2 Mbps)80

13、2.11b(5.5/11 Mbps)802.11g(54 Mbps)802.11a(54 Mbps)MAC802.11e QoS802.11i 安全增強802.11n(300 Mbps)802.11f 漫游和切換802.11h 動態(tài)調整802.11s mesh網(wǎng)絡的基本元素 SSIDAP1SSID“marketing”SSID：Service Set ID 服務集識別碼STASTASTA網(wǎng)絡的基本元素 BSSStations (STA)：任何的無線終端設備。 AP （Access Point）：一種特殊的STABSS：Basic Service SetBSS1BSS2STA1STA2STA3S

14、TA5STA6STA4APAP802.11 組網(wǎng)模式 Ad hocSTASTASTASTASTA組網(wǎng)模式 多個BSS以太網(wǎng)APAPSTASTASTASTA層工作原理 概述層負責客戶端與AP之間的通訊。 主要功能包括：掃描、接入、認證、加密、漫游和同步。 802.11MAC 報文分類：數(shù)據(jù)幀 用戶的數(shù)據(jù)報文控制幀 協(xié)助發(fā)送數(shù)據(jù)幀的控制報文，例如：RTS、CTS、ACK等管理幀 負責STA和AP之間的能力級的交互，認證、關聯(lián)等管理工作 例如：Beacon、Probe、Association及Authentication等層工作原理 用戶接入管理過程STAAP Discovery選擇AP(采用偵聽B

15、eacon幀或發(fā)送Probe幀)AuthenticationAssociation和建立Association關系的AP收發(fā)數(shù)據(jù)1234層工作原理 Scanning802.11MAC 使用Scanning功能來完成Discovery尋找和加入一個網(wǎng)絡當STA漫游時尋找一個新的APPassive Scanning 通過偵聽AP定期發(fā)送的Beacon幀來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡。Active Scanning 在每個信道上發(fā)送Probe request報文，從Probe response中獲取BSS的基本信息。STA可以在屬于同一個SSID的AP接入點接入；STA可以在Wireless網(wǎng)絡中任意移動；保證已有的業(yè)

16、務不中斷，用戶的標識（IP地址）不改變。STAAPAP移動ESS什么是漫游無線客戶端的漫游客戶端的漫游更多的是取決于客戶端驅動程序算法，RSSI、SNR、上一次接入終端等因素都會帶來影響，當然，最主要的因素還是從一臺AP到另一臺AP的信號強度變化。Intel網(wǎng)卡的漫游主動性 WLAN基礎知識 協(xié)議簡析 WLAN設備 WLAN的典型部署目錄直通線制作（T568B標準）第一部分 WLAN原理常用傳輸媒體直通線（T568B標準）：PC與交換機、交換機與AP、交換機與交換機連接；交叉線：把直通線的另一端8根線中1-2和3-6的顏色相反，用于PC與AC、AP、E1轉換器，E1轉換器與交換機之間連接橙白橙

17、色綠白藍色藍白綠色棕白棕色1 2 3 4 5 6 7 8第一部分 WLAN原理橙白橙色綠白藍色藍白綠色棕白棕色1 2 3 4 5 6 7 8橙白橙色綠白藍色藍白綠色棕白棕色1 2 3 4 5 6 7 8直通線的線序：一頭為：橙白、橙、綠白、藍、藍白、綠、棕白、棕 一頭為：橙白、橙、綠白、藍、藍白、綠、棕白、棕第一部分 WLAN原理綠白綠色橙白藍色藍白橙色棕白棕色1 2 3 4 5 6 7 8橙白橙色綠白藍色藍白綠色棕白棕色1 2 3 4 5 6 7 8交叉線的線序；一頭為：橙白、橙、綠白、藍、藍白、綠、棕白、棕 一頭為：綠白、綠、橙白、藍、藍白、橙、棕白、棕 把直通線的另一端8根線中1-3和2

18、-6的顏色相反第一部分 WLAN原理常用傳輸媒體ST插頭SC插頭光纖單模光纖：以激光作為光源，只能傳輸一路信號，傳輸距離遠，設備比多模貴多模光纖：以發(fā)光二極管作為光源，可傳輸多路信號，傳輸距離較近接口標準：ST（圓形）、SC（方形）目 錄第一部分 WLAN原理第二部分 WLAN網(wǎng)絡架構與規(guī)劃第二部分 CMCC網(wǎng)絡結構總體規(guī)劃 接入控制器AC二層交換機無線接入器AP集中式網(wǎng)絡架構接入控制器AC二層交換機無線接入器AP分布式網(wǎng)絡架構第二部分 WLAN常規(guī)組網(wǎng)方式1. 集中式AC AC集中布置在中心機房AC上連CMNET，下連中心交換機AC上連端口配置公網(wǎng)IP地址AC啟用DHCP為用戶分配IP地址路由器和AC配置靜態(tài)路由AC下連端口啟用NAT，進行私有IP和公網(wǎng) IP的