HCIA路由交換技術(shù)實(shí)戰(zhàn)（微課版） 課件 項(xiàng)目26WLAN

項(xiàng)目26WLAN無線應(yīng)用概況1、無線網(wǎng)絡(luò)的概念無線網(wǎng)絡(luò)（WirelessNetwork）是采用無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)既包括允許用戶建立遠(yuǎn)距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括對(duì)近距離無線連接進(jìn)行優(yōu)化的紅外線技術(shù)及射頻技術(shù)。無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介不同，它利用無線電技術(shù)取代網(wǎng)線。無線網(wǎng)絡(luò)相比有線網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)：高靈活性可擴(kuò)展性強(qiáng)無線應(yīng)用概況2、無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前中國(guó)網(wǎng)民數(shù)量約占全國(guó)人口的50%，而通過無線上網(wǎng)的用戶超過9成。國(guó)家將加快構(gòu)建高速、移動(dòng)、安全、泛在的新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施，推進(jìn)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛運(yùn)用，形成萬物互聯(lián)、人機(jī)交互、天地一體的網(wǎng)絡(luò)空間，在城鎮(zhèn)熱點(diǎn)公共區(qū)域推廣免費(fèi)高速無線局域網(wǎng)（WLAN）接入。目前，無線網(wǎng)絡(luò)在機(jī)場(chǎng)、地鐵、客運(yùn)站等公共交通領(lǐng)域、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、教育園區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、商城等公共區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了重點(diǎn)城市的全覆蓋，下一階段將實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)級(jí)別的公共區(qū)域全覆蓋，無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)。無線應(yīng)用概況3、無線局域網(wǎng)的概念無線局域網(wǎng)絡(luò)是指以無線信道作傳輸媒介的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetwork，WLAN)。計(jì)算機(jī)無線聯(lián)網(wǎng)方式是有線聯(lián)網(wǎng)方式的一種補(bǔ)充，它是在有線網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，使網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)具有可移動(dòng)性，能快速、方便地解決以有線方式不易實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)信道的連通問題。IEEE802.11協(xié)議簇是由電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（InstituteofElectricalandElectroSTAsEngineers；IEEE）所定義的無線網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)，無線局域網(wǎng)基于IEEE802.11協(xié)議工作。無線應(yīng)用概況4、無線局域網(wǎng)的概念大家經(jīng)常說Wi-Fi，那么Wi-Fi和WLAN有什么關(guān)系？？？Wi-Fi＝采用IEEE802.11技術(shù)的WLAN無線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)1、IEEE802.11a工作在5.8GHz頻段最大54Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率物理層速率可達(dá)54Mbit/s傳輸層可達(dá)25Mbit/s載波調(diào)制技術(shù)無線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)2、IEEE802.11bIEEE802.11b運(yùn)作模式基本分為兩種：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式(AD-HOCMode)基本模式（InfrastructureMode）。工作在2.4GHz頻段1、2、5.5&11Mbit/s數(shù)據(jù)速率擴(kuò)展的DirectSequencingSpreadSpectrum(DSSS)標(biāo)準(zhǔn)的ComplementaryCodeKeying(CCK)調(diào)制無線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)3、IEEE802.11g工作在2.4GHz頻段使用正交頻分復(fù)用（OFDM）調(diào)制技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率提高到20Mbit/s以上保障了后向兼容性無線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)4、IEEE802.11n工作在2.4GHz、5.8GHz頻段最大傳輸速率300~600Mbit/sOFDM調(diào)制技術(shù)MIMO技術(shù)（MultipleInputMultipleOutput）協(xié)議兼容向下兼容IEEE802.11b/g/a協(xié)議無線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)5、IEEE802.11ac工作在5.8GHz頻段最大傳輸速率6933Mbit/sOFDM調(diào)制技術(shù)MIMO技術(shù)（MultipleInputMultipleOutput）運(yùn)行模式：極高吞吐率（VeryHighThroughput）兼容性繼續(xù)工作在5.0GHz頻段上以保證向下兼容性，但數(shù)據(jù)傳輸通道會(huì)大大擴(kuò)充，20MHz的基礎(chǔ)上增至40MHz或者80MHz，甚至有可能達(dá)到160MHz無線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)6、IEEE802.11ax，也稱為高效無線網(wǎng)絡(luò)(High-EfficiencyWireless-HEW)IEEE802.11ax標(biāo)準(zhǔn)在物理層導(dǎo)入了多項(xiàng)大幅變更依舊可向下兼容于IEEE802.11a/b/g/n與ac設(shè)備無線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)I7、EEE802.11協(xié)議的頻率、最大傳輸速率表協(xié)議兼容性頻率理論最高速率IEEE802.11a

5.8GHz54Mbit/sIEEE802.11b

2.4GHz11Mbit/sIEEE802.11g兼容IEEE802.11b2.4GHz54Mbit/sIEEE802.11n兼容IEEE802.11a/b/g2.4GHz或5.8GHz600Mbit/sIEEE802.11ac兼容IEEE802.11a/n5.8GHz6.9Gbit/sIEEE802.11ax兼容IEEE802.11a/b/g/n/ac2.4GHz或5.8GHz9.6Gbit/s無線射頻與AP天線1、2.4GHz頻段當(dāng)AP工作在2.4GHz頻段的時(shí)候，AP工作的頻率范圍是2.4GHz~2.4835.8GHz。在此頻率范圍內(nèi)又劃分出14個(gè)信道。每個(gè)信道的中心頻率相隔5MHz，每個(gè)信道可供占用的帶寬為22MHz。無線射頻與AP天線2、5.8GHz頻段當(dāng)AP工作在5.8GHz頻段的時(shí)候，中國(guó)WLAN工作的頻率范圍是5.725.8GHz~5.850GHz。在此頻率范圍內(nèi)又劃分出5個(gè)信道，每個(gè)信道的中心頻率相隔20MHz。無線射頻與AP天線3、5.8GHz頻段信道與頻率表ChannelTransmit1495.745GHz1535.765GHz1575.785GHz1615.805GHz1655.825GHz無線射頻與AP天線4、全向天線全向天線，即在水平方向圖上表現(xiàn)為360°都均勻輻射也就是平常所說的無方向性，在垂直方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度的波束，一般情況下波瓣寬度越小，增益越大。無線射頻與AP天線5、定向天線定向天線，在水平方向圖上表現(xiàn)為一定角度范圍輻射，也就是平常所說的有方向性。它同全向天線一樣，波瓣寬度越小，增益越大。無線射頻與AP天線6、吸頂天線吸頂天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，雖然尺寸很小，但由于是在天線寬帶理論的基礎(chǔ)上，借助計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，以及使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào)試，因此能很好地滿足在非常寬的工作頻帶內(nèi)的駐波比要求。無線射頻與AP天線7、室外全向天線2.4GHz和5.8GHz室外全向天線外觀與參考參數(shù)頻率范圍5100MHz~5850MHz增益12dB垂直面波瓣寬度7駐波比<2.0極化方式垂直接頭型號(hào)N-K支撐桿直徑40~50mm頻率范圍2400MHz~2483MHz增益12dB垂直面波瓣寬度7駐波比<1.5極化方式垂直接頭型號(hào)N-K支撐桿直徑40~50mm無線射頻與AP天線8、拋物面天線由拋物面反射器和位于其焦點(diǎn)處的饋源組成的面狀天線叫拋物面天線。拋物面天線的主要優(yōu)勢(shì)是它的高方向性。它的功能類似于一個(gè)探照燈或手電筒反射器，向一個(gè)特定的方向匯聚無線電波到狹窄的波束,或從一個(gè)特定的方向接收無線電波。頻率范圍5725MHz~5850MHz增益24dB垂直面波瓣寬度12水平面波瓣寬度9前后比20駐波比<1.5極化方式垂直接頭型號(hào)N-K支撐桿直徑40~50mm頻率范圍2400MHz~2483MHz增益24dB垂直面波瓣寬度14水平面波瓣寬度10前后比31駐波比<1.5極化方式垂直接頭型號(hào)N-K支撐桿直徑40~50mm無線射頻與AP天線9、功率在無線應(yīng)用中，我們經(jīng)常聽到的功率單位是dBm而不是W或者mW。dB用于標(biāo)識(shí)一個(gè)相對(duì)值，是一個(gè)純計(jì)數(shù)單位，當(dāng)計(jì)算A的功率相比于B大或者小多少個(gè)dB時(shí)，可按計(jì)算公式:dB=10*lg（A/B）計(jì)算。例如：A功率比B功率大一倍，那么10*lg(A/B)=10*lg2=3dB。也就是說，A的功率比B的功率大3dB。dBm（分貝毫瓦）指的是milliwatt，0dBm=1mW，計(jì)算公式為：10*lgP（功率值/1mW）。無線射頻與AP天線10、為什么使用dBdB能把一個(gè)很大（后面跟一長(zhǎng)串0的）或者很?。ㄇ懊嬗幸婚L(zhǎng)串0的）的數(shù)比較簡(jiǎn)短地表示出來。如：X=1000000000000000=10logX=150dBX=0.000000000000001=10logX=-150dB無線射頻與AP天線11、功率換算舉例例1：如果發(fā)射功率P為1mW，折算為dBm后為0dBm。例2：對(duì)于40W的功率，按0dBm單位進(jìn)行折算后的值應(yīng)為： 10*lg(40W/1mW)=10*lg(40000)=10*lg(4*10^4)=40+10*lg4=460dBm。無線射頻與AP天線12、無線傳輸質(zhì)量1）

無線與距離的關(guān)系2）

干擾源主要類型3）

無線信號(hào)的傳輸方式常見的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1、常見的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無線控制器（AccessController；AC）無線接入點(diǎn)（AccessPoint；AP）室內(nèi)AP室外AP

場(chǎng)景化產(chǎn)品系列AP常見的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備2、無線控制器AC6003提供8口PoE（15.4W）滿供能力或者4口PoE+（30W）供電能力，可直接接入AP。提供豐富靈活的用戶策略管理及權(quán)限控制能力。設(shè)備可通過網(wǎng)管eSight、WEB網(wǎng)管、命令行（CLI）進(jìn)行維護(hù)。常見的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備3、無線接入點(diǎn)無線AP從功能上可分為：“胖”AP

“瘦”AP

其中，“胖”AP擁有獨(dú)立的操作系統(tǒng)，可以進(jìn)行單獨(dú)配置和管理，而“瘦”AP則無法單獨(dú)進(jìn)行配置和管理操作，需要借助無線網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行統(tǒng)一的管理和配置。常見的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備4、FATAP“胖”AP可以自主完成包括無線接入、安全加密、設(shè)備配置等在內(nèi)的多項(xiàng)任務(wù)，不需要其他設(shè)備的協(xié)助，適合用于構(gòu)建中、小型規(guī)模無線局域網(wǎng)。常見的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備5、FITAP“瘦”AP又稱輕型無線AP，必須借助無線網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行配置和管理。階段總結(jié)無線局域網(wǎng)的概念？無線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)都有哪些？無線射頻都有哪些頻段，都細(xì)分為哪些信道？常見的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有哪些？WLAN的工作原理1、IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的幀結(jié)構(gòu)IEEE802.11MAC層負(fù)責(zé)客戶端與AP之間的通信，包括掃描、認(rèn)證、接入、加密、漫游等；針對(duì)幀的不同功能，可將IEEE802.11中的MAC幀細(xì)分為以下3類：控制幀管理幀數(shù)據(jù)幀WLAN的工作原理2、IEEE802.11通用幀格式WLAN的工作原理3、IEEE802.11通用幀格式（1）幀控制結(jié)構(gòu)（FrameControl）（2）Duration/ID(持續(xù)時(shí)間/標(biāo)識(shí))（3）Address部分（4）SeqCtl：SequenceControl，序列控制域（5）FrameBody：幀主體（6）FCS：幀檢驗(yàn)序列WLAN的工作原理4、幀控制報(bào)文結(jié)構(gòu)WLAN的工作原理5、幀控制結(jié)構(gòu)Protocolversion：

協(xié)議版本，通常為0。Type與SubType：類型與次類型，ToDS與FromDS：用于表示幀是由工作站發(fā)起還是需要工作站接收的數(shù)據(jù)幀；MoreFragment：用于說明長(zhǎng)幀被分段的情況，如果還有其他幀，該位被置1。Retry：重傳幀位，重傳的幀會(huì)將此位置1。PowerManagement：用來指定傳送端在完成目前的基本幀交換之后是否進(jìn)入省電模式，MoreData：為服務(wù)處于省電模式的STA，基站會(huì)將這些由“AP”接收而來的幀加以暫存。ProtectedFrame：如果幀受到鏈路層安全協(xié)議的保護(hù)，該位置1。Order：序號(hào)域，在長(zhǎng)幀分段傳輸時(shí)，該位置1，表示接受者應(yīng)該嚴(yán)格按照順序處理該幀。WLAN的工作原理6、MAC層工作原理IEEE802.11的MAC協(xié)議與IEEE802.3相似，考慮到無線局域網(wǎng)中，無線電波傳輸距離受限，不是所有的節(jié)點(diǎn)都能監(jiān)聽到信號(hào)，且無線網(wǎng)卡工作在半雙工模式，一旦發(fā)生碰撞，重新發(fā)送數(shù)據(jù)會(huì)降低吞吐量。因此，IEEE802.11對(duì)CSMA/CD進(jìn)行了一些修改，采用了CSMA/CA（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突退避機(jī)制）來避免沖突的發(fā)送。WLAN的工作原理7、CSMA/CA工作原理首先檢測(cè)信道是否有STA在使用，如果信道空閑，則等待DIFS時(shí)間后，就發(fā)送數(shù)據(jù)；如果檢測(cè)到信道正在使用，根據(jù)CSMA/CA退避算法，STA將凍結(jié)退避計(jì)時(shí)器。經(jīng)過DIFS時(shí)間后，繼續(xù)監(jiān)聽，只要信道空閑，退避計(jì)