第8講+無線局域網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)

第7章WLAN的實(shí)現(xiàn)1.評(píng)估WLAN的需求2.規(guī)劃和設(shè)計(jì)WLAN3.實(shí)驗(yàn)性測(cè)試4.安裝與配置5.操作與支持6.案例學(xué)習(xí)：WLAN上的語(yǔ)音服務(wù)1.評(píng)估WLAN的需求（1）確定用戶需求（2）確定技術(shù)需求（3）評(píng)估可用技術(shù)a.網(wǎng)絡(luò)容量b.工作范圍c.選擇技術(shù)解決方案（1）確定用戶需求如果WLAN是用來服務(wù)較大的用戶群，那么大范圍征求用戶需求意見就非常重要，可以利用調(diào)查表或進(jìn)行采訪。首先有必要向預(yù)期的用戶群講解技術(shù)來增進(jìn)他們的了解，這樣調(diào)查時(shí)，他們就能給出針對(duì)性的意見。用戶需求應(yīng)以他們的體驗(yàn)來描述，而不是通過特定的解決方案或技術(shù)特性，因?yàn)樗麄兣c特定的技術(shù)是獨(dú)立的。例如，當(dāng)調(diào)查對(duì)工作性能的期望時(shí)，物理層的數(shù)據(jù)速率是一種技術(shù)特性，然而用戶真正關(guān)心的問題則是傳輸某個(gè)指定大小的文件所需的時(shí)間。表WLAN用戶需求類型續(xù)表WLAN用戶需求類型（2）確定技術(shù)需求技術(shù)需求緊跟用戶需求，通過將其轉(zhuǎn)化為特定的技術(shù)特性來傳遞用戶需求，如表7.2所示。例如，如果用戶需要高速地傳輸大的文件，如視頻編輯應(yīng)用，這個(gè)要求將轉(zhuǎn)化為高且有效的數(shù)據(jù)速率的技術(shù)要求。一些技術(shù)特性，如工作范圍以及與干擾和共存有關(guān)的事項(xiàng)，須在場(chǎng)地調(diào)查和網(wǎng)絡(luò)硬件物理布局初始規(guī)劃好之后給予說明。表7.2WLAN技術(shù)特性

續(xù)表7.2WLAN技術(shù)特性

（3）評(píng)估可用技術(shù)a.網(wǎng)絡(luò)容量b.工作范圍c.選擇技術(shù)解決方案表WLAN技術(shù)及其特性比較

續(xù)表WLAN技術(shù)及其特性比較

a.網(wǎng)絡(luò)容量要求的網(wǎng)絡(luò)總?cè)萘浚褐妇W(wǎng)絡(luò)上期望的并發(fā)用戶數(shù)最大時(shí)的帶寬需求總量。由于用戶數(shù)很少會(huì)達(dá)最大數(shù)，并且在出現(xiàn)使用高峰期的短暫期間里，有限的性能下降也是可以接受的。所以可以允許有一定的寬限。如果上述需求超過單個(gè)接入點(diǎn)的容量，那么就需要用多個(gè)接入點(diǎn)，容量上限可由可用的不重疊信道數(shù)量決定。IEEE802.11a、b和g的有效網(wǎng)絡(luò)容量比較

b.工作范圍無線網(wǎng)絡(luò)連接的工作范圍受多種因素的影響：使用的調(diào)制與編碼方案網(wǎng)絡(luò)工作的建筑物所使用的建筑材料特性......影響WLAN工作范圍的因素

c.選擇技術(shù)解決方案在做出最后決定之前，做一些實(shí)地測(cè)量很有用。例如，確認(rèn)在狹窄室內(nèi)環(huán)境中的5GHz網(wǎng)絡(luò)可達(dá)到的范圍。未來硬件的發(fā)展很快會(huì)使在2.4GHz與5GHz之間的選擇變得沒有意義。隨著同時(shí)支持IEEE802.11b/g和IEEE802.11a的雙頻段設(shè)備大量生產(chǎn)，其價(jià)格將降到與單頻段產(chǎn)品相近，因而雙頻段WLAN能充分利用兩種RF頻帶的優(yōu)勢(shì)，將具有很高的性價(jià)比。2.規(guī)劃和設(shè)計(jì)WLAN（1）勘測(cè)RF環(huán)境

a.噪聲和干擾勘測(cè)b.傳播和信號(hào)強(qiáng)度勘測(cè)（2）物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

a.網(wǎng)絡(luò)物理布局設(shè)計(jì)b.利用無線交換機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)和部署c.網(wǎng)絡(luò)橋接（點(diǎn)到點(diǎn)無線連接）（1）勘測(cè)RF環(huán)境a.噪聲和干擾勘測(cè)b.傳播和信號(hào)強(qiáng)度勘測(cè)a.噪聲和干擾勘測(cè)此類勘測(cè)主要檢查：是否有其他使WLAN性能降低的無線干擾源，如附近的網(wǎng)絡(luò)、軍用設(shè)施等.噪聲和干擾勘測(cè)

b.傳播和信號(hào)強(qiáng)度勘測(cè)較好傳播和信號(hào)強(qiáng)度勘測(cè)，能夠保證：網(wǎng)絡(luò)資源的正確分布，以免規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)受到覆蓋盲區(qū)的影響，導(dǎo)致該范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)性能差。好的勘測(cè)也可以保證網(wǎng)絡(luò)容量的合理規(guī)劃。傳播和信號(hào)強(qiáng)度的勘測(cè)

傳播及信號(hào)強(qiáng)度勘測(cè)結(jié)果的顯示

（2）物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a.網(wǎng)絡(luò)物理布局設(shè)計(jì)b.利用無線交換機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)和部署c.網(wǎng)絡(luò)橋接（點(diǎn)到點(diǎn)無線連接）a.網(wǎng)絡(luò)物理布局設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)的規(guī)劃從工作區(qū)域的場(chǎng)地規(guī)劃及傳播和信號(hào)強(qiáng)度的勘測(cè)結(jié)果入手，最終得到布局規(guī)劃的細(xì)節(jié)：需要的接入點(diǎn)數(shù)目最優(yōu)的天線類型及其位置無沖突工作信道各接入點(diǎn)合適的功率設(shè)置影響WLAN物理結(jié)構(gòu)的因素

影響WLAN物理結(jié)構(gòu)的因素

信道分配模型如圖7.2所示，它基于2.4GHz頻帶上的三個(gè)不重疊信道1,6,11。然而，有些地區(qū)（如歐洲、日本等，見6.3.2節(jié)）允許此頻帶內(nèi)有13個(gè)信道，這樣在信道1,5,9,13之間最小頻率重疊的前提下，可允許有4個(gè)接入點(diǎn)工作，可潛在地將網(wǎng)絡(luò)容量增加1/3。這種允許附加信道的分配模型如圖7.3所示。7.2

IEEE802.11b接入點(diǎn)在三個(gè)非重疊信道情況下的信道分配模型

7.3四個(gè)非重疊信道時(shí)的信道分配模型規(guī)劃工具如WirelessValley公司的“LANPlanner”可用來改進(jìn)WLAN的設(shè)計(jì)，該工具可以對(duì)期望的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行仿真并以圖形顯示。接收信號(hào)強(qiáng)度指示器(ReceivedSignalStrengthIndicator,RSSI)、信號(hào)干擾比(SignaltoInterferenceRatio,SIR)、信噪比(SignaltoNoiseRatio,SNR)、吞吐量和誤比特率(ThroughputandBitError,BER)等信息可以用數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃顯示，這樣可以對(duì)復(fù)雜的環(huán)境進(jìn)行更精確的規(guī)劃。利用這些工具和方法不但可以自動(dòng)布局與配置網(wǎng)絡(luò)部件，還可自動(dòng)生成材料和維修記錄清單，從而簡(jiǎn)化接下來的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)步驟。b.利用無線交換機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)和部署無線交換機(jī)不僅可以改變兩個(gè)站點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)通信的路由方式，特別在大型WLAN安裝時(shí)，還提供有助于設(shè)計(jì)和后繼配置的工具。典型的無線交換機(jī)工具包括：根據(jù)容量和覆蓋區(qū)域的自動(dòng)布局規(guī)劃。多接入點(diǎn)和WLAN交換機(jī)的單擊配置。簡(jiǎn)單的監(jiān)控和操作，從檢測(cè)及定位非法的接入點(diǎn)到傳輸功率自適應(yīng)調(diào)整，來消除覆蓋缺口并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。無線交換機(jī)自動(dòng)規(guī)劃工具c.網(wǎng)絡(luò)橋接（點(diǎn)到點(diǎn)無線連接）如果WLAN要求連接兩個(gè)分離的工作區(qū)域，例如從一個(gè)建筑物內(nèi)的WLAN連接到另一個(gè)建筑物內(nèi)的有線或者無線LAN，這就需要設(shè)計(jì)點(diǎn)到點(diǎn)的連接。由于RF在戶外的傳播比室內(nèi)更容易預(yù)測(cè)，所以通常設(shè)計(jì)點(diǎn)到點(diǎn)連接比前述的室內(nèi)布局設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單。如果能夠確定適當(dāng)?shù)奶炀€位置，在其之間提供直接的視距傳播，則該鏈路預(yù)算的計(jì)算可參考4.5.5節(jié)。在給定鏈路范圍和所用的RF頻帶情況下，所確定的發(fā)射功率和天線增益的結(jié)合應(yīng)能使接收端有足夠的接收信號(hào)強(qiáng)度以獲得期望的數(shù)據(jù)速率。3.實(shí)驗(yàn)性測(cè)試試驗(yàn)性測(cè)試包括：安裝若干最終應(yīng)用于該工程的同類型接入點(diǎn)且覆蓋部分工作區(qū)域。選擇的工作區(qū)域是給設(shè)計(jì)階段帶來最大困難的部分，不論是干擾還是傳播問題，這對(duì)設(shè)計(jì)方案的魯棒性也是一次最好的考驗(yàn)。對(duì)安裝后試驗(yàn)系統(tǒng)的每日性能所作的監(jiān)測(cè)和用戶反饋，以及超負(fù)荷條件下運(yùn)行極限測(cè)試。試驗(yàn)性測(cè)試的結(jié)果：可能是確認(rèn)了設(shè)計(jì)階段提出的安裝方案也可能會(huì)指出原設(shè)計(jì)需要調(diào)整才能完全達(dá)到用戶預(yù)期的需求。WLAN試驗(yàn)性測(cè)試項(xiàng)目

4.安裝與配置（1）WLAN的安裝（2）WLAN的配置a.接入點(diǎn)配置b.無線站點(diǎn)配置c.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)配置d.自動(dòng)WLAN配置與管理（1）WLAN的安裝安裝WLAN應(yīng)該遵循一套系統(tǒng)的方法，即在某一建筑區(qū)安裝并測(cè)試完成后，再安裝下一區(qū)域。這能確保有問題可盡早發(fā)現(xiàn)，一旦整個(gè)網(wǎng)絡(luò)安裝好之后，再來找出某個(gè)錯(cuò)誤點(diǎn)則會(huì)困難得多。VLAN的實(shí)現(xiàn)步驟VLAN的實(shí)現(xiàn)步驟如果安裝涉及多個(gè)接入點(diǎn)，則應(yīng)依次對(duì)每個(gè)BSS進(jìn)行這些步驟，每個(gè)BSS的工作檢驗(yàn)完成后再進(jìn)行下一個(gè)BSS。在安裝好第一個(gè)接入點(diǎn)后，安裝與此接入點(diǎn)相連接的每個(gè)站點(diǎn)需重復(fù)步驟4～6。對(duì)于第二個(gè)以及后續(xù)接入點(diǎn)的安裝，需重復(fù)步驟1～6。（2）WLAN的配置a.接入點(diǎn)配置b.無線站點(diǎn)配置c.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)配置d.自動(dòng)WLAN配置與管理a.接入點(diǎn)配置a.接入點(diǎn)配置典型的接入點(diǎn)配置界面b.無線站點(diǎn)配置無線NIC配置

典型的無線NIC配置界面c.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)配置如果WLAN是某個(gè)有線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，則不需要再對(duì)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(NOS)進(jìn)行配置。然而，若WLAN是一個(gè)全新的網(wǎng)絡(luò)，則還需進(jìn)行一系列的NOS配置工作。具體配置細(xì)節(jié)取決于所用的NOS，一般應(yīng)包括：確保網(wǎng)絡(luò)協(xié)議已安裝，如TCP/IP。確保網(wǎng)絡(luò)軟件已安裝，如文件或打印機(jī)共享。允許部分網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)可以被普通用戶或者工作組接入。允許打印機(jī)、掃描儀等設(shè)備共享接入。d.自動(dòng)WLAN配置與管理過去：基于第一代或“胖”接入點(diǎn)的傳統(tǒng)WLAN配置，僅具有有限的或非內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)管理能力，其初始配置以及進(jìn)行的管理大多通過基于Web的用戶界面執(zhí)行。網(wǎng)絡(luò)管理工作需要對(duì)每個(gè)接入點(diǎn)分別進(jìn)行，比如改變安全設(shè)置、RF工作信道、傳輸功率或接入策略等。對(duì)于企業(yè)WLAN，隨著接入點(diǎn)數(shù)目的增加，配置將會(huì)十分耗時(shí)，并且很快將變得難以管理。現(xiàn)在：無線交換機(jī)自動(dòng)配置與管理工具

5.操作與支持（1）網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測(cè)（2）網(wǎng)絡(luò)改動(dòng)控制（1）網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測(cè)從中規(guī)模到大規(guī)模的WLAN實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)管理員需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能保持大概的了解，這樣才能確定及定位任何問題的性質(zhì)和位置，并迅速采取解決措施。WLAN管理工具的多樣化使性能監(jiān)測(cè)工作得以簡(jiǎn)化，一般采用基于建筑物藍(lán)圖或工作區(qū)域的其他規(guī)劃的圖形界面，可使網(wǎng)絡(luò)管理員能夠看到從接入點(diǎn)和接口卡收集來的性能數(shù)據(jù)。通過SNMP查詢接入點(diǎn)和站點(diǎn)采集到的這種實(shí)時(shí)性能數(shù)據(jù)，以及來自系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)，可以用來判別：活躍的接入點(diǎn)和客戶站；平均數(shù)據(jù)速率，重試率和總體的網(wǎng)絡(luò)利用率；區(qū)域內(nèi)的噪聲水平和干擾；網(wǎng)絡(luò)區(qū)域或個(gè)別接入點(diǎn)發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)誤的概率。WLAN管理軟件（2）網(wǎng)絡(luò)改動(dòng)控制一套經(jīng)過證明的網(wǎng)絡(luò)策略和支持改動(dòng)控制的程序，可以保證此管理方式下的未來的改動(dòng)可使性能得以維持或增強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)策略可列出如下：支持的標(biāo)準(zhǔn)（如IEEE802.11b/g）支持的硬件生產(chǎn)商或NIC模式SSID管理安全或加密需求（如個(gè)人防火墻，WEP/WPA）改動(dòng)控制程序應(yīng)確定對(duì)安裝提出的改動(dòng)在改動(dòng)實(shí)施前怎樣進(jìn)行技術(shù)地分析和確認(rèn)。這些改動(dòng)可以包括硬件、軟件和配置設(shè)置。改動(dòng)控制程序應(yīng)包含：程序的使用范圍，何種類型的改動(dòng)需加以控制提出的改動(dòng)所需的過程和文件審閱者和決策者的任務(wù)及責(zé)任認(rèn)可不同類型改動(dòng)的依據(jù)6.案例學(xué)習(xí)：WLAN上的語(yǔ)音服務(wù)（1）VoWLAN的寬帶要求（2）RF覆蓋（3）服務(wù)質(zhì)量（4）無縫漫游（5）實(shí)驗(yàn)性測(cè)試（6）VoWLAN的安全（1）VoWLAN的寬帶要求使用語(yǔ)音業(yè)務(wù)對(duì)WLAN帶寬需求很高，對(duì)所要支持的并發(fā)呼叫的數(shù)目的估計(jì)，是決定要求的設(shè)計(jì)或現(xiàn)有WLAN設(shè)計(jì)是否合適的關(guān)鍵因素。盡管單路語(yǔ)音會(huì)話需要帶寬約為64kbps，或者壓縮后大約可小至10kbps，但I(xiàn)P和IEEE802.11MAC協(xié)議使需求帶寬增至大約每路200kbps。共享無線媒體上的碰撞會(huì)進(jìn)一步限制并發(fā)的語(yǔ)音會(huì)話數(shù)。若提供與收費(fèi)長(zhǎng)途電話相當(dāng)?shù)恼Z(yǔ)音質(zhì)量，單一接入點(diǎn)能支持的實(shí)際并發(fā)呼叫數(shù)目取決于所用的無線標(biāo)準(zhǔn).IEEE802.11WLAN的VoWLAN容量

（2）RF覆蓋語(yǔ)音服務(wù)對(duì)無線覆蓋區(qū)域有更高的要求，以使漫游用戶在使用VoWLAN電話時(shí)可以不會(huì)遇到覆蓋盲區(qū)，如在走廊或樓梯間。如果WLAN是設(shè)計(jì)用于工作區(qū)域或會(huì)議室，那么在規(guī)劃VoWLAN服務(wù)時(shí)，需要做更針對(duì)傳播和信號(hào)強(qiáng)度的勘測(cè)。只有當(dāng)所有接入點(diǎn)都達(dá)到最大的支持?jǐn)?shù)據(jù)速率時(shí)，語(yǔ)音用戶的服務(wù)質(zhì)量才能夠提高。這可以保證當(dāng)一個(gè)用戶從接入點(diǎn)移出后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量沒有降低，同時(shí)這也意味著，為了提供適當(dāng)?shù)腞F覆蓋來支持語(yǔ)音通信，有必要增加接入點(diǎn)的密度。（3）服務(wù)質(zhì)量VoWLAN需要保證一定的服務(wù)質(zhì)量，以最小化可導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量降低的丟包、延時(shí)和抖動(dòng)等現(xiàn)象。如6.4.1節(jié)所述，為了改善最初的IEEE802.11規(guī)范缺乏QoS的問題，提出了IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)，Wi-Fi聯(lián)盟也發(fā)布了無線多媒體(WMM)作為IEEE802.11e規(guī)范的過渡體。WMM和IEEE802.11e規(guī)定的優(yōu)先級(jí)，從高到低是語(yǔ)音、視頻、盡力而為和背景傳輸類別。IEEE802.11e和WMM規(guī)范將成為幾乎所有的WLAN硬件的基本技術(shù)要求，至少是需要VoWLAN應(yīng)用的硬件。（4）無縫漫游僅僅完成RF覆蓋還不能有效保證不間斷VoWLAN服務(wù)的無縫漫游。VoWLAN漫游用戶還需在接入點(diǎn)之間快速轉(zhuǎn)換，以避免切換中的時(shí)延與包丟失，這樣服務(wù)質(zhì)量才不會(huì)降低或中斷。當(dāng)語(yǔ)音用戶從一個(gè)接入點(diǎn)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)時(shí)