HCIA路由交換技術實戰(zhàn)（微課版） 課件 項目26WLAN

項目26WLAN無線應用概況1、無線網(wǎng)絡的概念無線網(wǎng)絡（WirelessNetwork）是采用無線通信技術實現(xiàn)的網(wǎng)絡。無線網(wǎng)絡既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，也包括對近距離無線連接進行優(yōu)化的紅外線技術及射頻技術。無線網(wǎng)絡與有線網(wǎng)絡的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介不同，它利用無線電技術取代網(wǎng)線。無線網(wǎng)絡相比有線網(wǎng)絡具有以下特點：高靈活性可擴展性強無線應用概況2、無線網(wǎng)絡現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢據(jù)統(tǒng)計，目前中國網(wǎng)民數(shù)量約占全國人口的50%，而通過無線上網(wǎng)的用戶超過9成。國家將加快構(gòu)建高速、移動、安全、泛在的新一代信息基礎設施，推進信息網(wǎng)絡技術廣泛運用，形成萬物互聯(lián)、人機交互、天地一體的網(wǎng)絡空間，在城鎮(zhèn)熱點公共區(qū)域推廣免費高速無線局域網(wǎng)（WLAN）接入。目前，無線網(wǎng)絡在機場、地鐵、客運站等公共交通領域、醫(yī)療機構(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)了重點城市的全覆蓋，下一階段將實現(xiàn)城鎮(zhèn)級別的公共區(qū)域全覆蓋，無線網(wǎng)絡規(guī)模將持續(xù)增長。無線應用概況3、無線局域網(wǎng)的概念無線局域網(wǎng)絡是指以無線信道作傳輸媒介的計算機局域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetwork，WLAN)。計算機無線聯(lián)網(wǎng)方式是有線聯(lián)網(wǎng)方式的一種補充，它是在有線網(wǎng)的基礎上發(fā)展起來的，使網(wǎng)上的計算機具有可移動性，能快速、方便地解決以有線方式不易實現(xiàn)的網(wǎng)絡信道的連通問題。IEEE802.11協(xié)議簇是由電氣和電子工程師協(xié)會（InstituteofElectricalandElectroSTAsEngineers；IEEE）所定義的無線網(wǎng)絡通信的標準，無線局域網(wǎng)基于IEEE802.11協(xié)議工作。無線應用概況4、無線局域網(wǎng)的概念大家經(jīng)常說Wi-Fi，那么Wi-Fi和WLAN有什么關系？？？Wi-Fi＝采用IEEE802.11技術的WLAN無線協(xié)議標準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54Mbit/s傳輸層可達25Mbit/s載波調(diào)制技術無線協(xié)議標準2、IEEE802.11bIEEE802.11b運作模式基本分為兩種：點對點模式(AD-HOCMode)基本模式（InfrastructureMode）。工作在2.4GHz頻段1、2、5.5&11Mbit/s數(shù)據(jù)速率擴展的DirectSequencingSpreadSpectrum(DSSS)標準的ComplementaryCodeKeying(CCK)調(diào)制無線協(xié)議標準3、IEEE802.11g工作在2.4GHz頻段使用正交頻分復用（OFDM）調(diào)制技術數(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)議標準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MIMO技術（MultipleInputMultipleOutput）協(xié)議兼容向下兼容IEEE802.11b/g/a協(xié)議無線協(xié)議標準5、IEEE802.11ac工作在5.8GHz頻段最大傳輸速率6933Mbit/sOFDM調(diào)制技術MIMO技術（MultipleInputMultipleOutput）運行模式：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)傳輸通道會大大擴充，20MHz的基礎上增至40MHz或者80MHz，甚至有可能達到160MHz無線協(xié)議標準6、IEEE802.11ax，也稱為高效無線網(wǎng)絡(High-EfficiencyWireless-HEW)IEEE802.11ax標準在物理層導入了多項大幅變更依舊可向下兼容于IEEE802.11a/b/g/n與ac設備無線協(xié)議標準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AP工作在2.4GHz頻段的時候，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個信道。每個信道的中心頻率相隔5MHz，每個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AP工作在5.8GHz頻段的時候，中國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個信道，每個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上，借助計算機的輔助設計，以及使用網(wǎng)絡分析儀進行調(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)勢是它的高方向性。它的功能類似于一個探照燈或手電筒反射器，向一個特定的方向匯聚無線電波到狹窄的波束,或從一個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N-K支撐桿直徑40~50mm無線射頻與AP天線9、功率在無線應用中，我們經(jīng)常聽到的功率單位是dBm而不是W或者mW。dB用于標識一個相對值，是一個純計數(shù)單位，當計算A的功率相比于B大或者小多少個dB時，可按計算公式:dB=10*lg（A/B）計算。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能把一個很大（后面跟一長串0的）或者很?。ㄇ懊嬗幸婚L串0的）的數(shù)比較簡短地表示出來。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：對于40W的功率，按0dBm單位進行折算后的值應為： 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）

無線與距離的關系2）

干擾源主要類型3）

無線信號的傳輸方式常見的無線網(wǎng)絡設備1、常見的無線網(wǎng)絡設備無線控制器（AccessController；AC）無線接入點（AccessPoint；AP）室內(nèi)AP室外AP

場景化產(chǎn)品系列AP常見的無線網(wǎng)絡設備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。設備可通過網(wǎng)管eSight、WEB網(wǎng)管、命令行（CLI）進行維護。常見的無線網(wǎng)絡設備3、無線接入點無線AP從功能上可分為：“胖”AP

“瘦”AP

其中，“胖”AP擁有獨立的操作系統(tǒng)，可以進行單獨配置和管理，而“瘦”AP則無法單獨進行配置和管理操作，需要借助無線網(wǎng)絡控制器進行統(tǒng)一的管理和配置。常見的無線網(wǎng)絡設備4、FATAP“胖”AP可以自主完成包括無線接入、安全加密、設備配置等在內(nèi)的多項任務，不需要其他設備的協(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)絡設備5、FITAP“瘦”AP又稱輕型無線AP，必須借助無線網(wǎng)絡控制器進行配置和管理。階段總結(jié)無線局域網(wǎng)的概念？無線協(xié)議標準都有哪些？無線射頻都有哪些頻段，都細分為哪些信道？常見的無線網(wǎng)絡設備有哪些？WLAN的工作原理1、IEEE802.11標準的幀結(jié)構(gòu)IEEE802.11MAC層負責客戶端與AP之間的通信，包括掃描、認證、接入、加密、漫游等；針對幀的不同功能，可將IEEE802.11中的MAC幀細分為以下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)時間/標識)（3）Address部分（4）SeqCtl：SequenceControl，序列控制域（5）FrameBody：幀主體（6）FCS：幀檢驗序列WLAN的工作原理4、幀控制報文結(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入省電模式，MoreData：為服務處于省電模式的STA，基站會將這些由“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，該位置1。Order：序號域，在長幀分段傳輸時，該位置1，表示接受者應該嚴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)點都能監(jiān)聽到信號，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)會降低吞吐量。因此，IEEE802.11對CSMA/CD進行了一些修改，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工作原理首先檢測信道是否有STA在使用，如果信道空閑，則等待DIFS時間后，就發(fā)送數(shù)據(jù)；如果檢測到信道正在使用，根據(jù)CSMA/CA退避算法，STA將凍結(jié)退避計時器。經(jīng)過DIFS時間后，繼續(xù)監(jiān)聽，只要信道空閑，退避計