《WLAN理論基礎》課件

WLAN理論基礎WLAN基礎知識無線網(wǎng)絡通過無線電波進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡。無線設備支持無線通信的設備，例如筆記本電腦、手機等。無線信號無線網(wǎng)絡中傳輸數(shù)據(jù)的電磁波。WLAN的發(fā)展歷程1970年代無線網(wǎng)絡技術的雛形出現(xiàn)，主要用于軍事和科研領域。1980年代出現(xiàn)了第一代無線局域網(wǎng)標準，如IEEE802.11。1990年代無線網(wǎng)絡技術逐漸商業(yè)化，并開始應用于企業(yè)和家庭。2000年代無線網(wǎng)絡技術得到了快速發(fā)展，出現(xiàn)了更高速率、更穩(wěn)定、更安全的新一代標準。2010年代至今無線網(wǎng)絡技術已經(jīng)成為現(xiàn)代生活不可或缺的一部分，并不斷向更高速率、更智能、更便捷的方向發(fā)展。WLAN的特點與優(yōu)勢靈活性和移動性WLAN允許用戶在覆蓋范圍內(nèi)自由移動，而無需連接物理電纜，這使得工作場所更加靈活，提高了生產(chǎn)力。易于部署和擴展與有線網(wǎng)絡相比，WLAN的部署更快捷，更易于擴展，這使得它成為許多企業(yè)的理想選擇。成本效益與傳統(tǒng)的布線網(wǎng)絡相比，WLAN的成本更低，并且更容易維護，這對于預算有限的企業(yè)來說是一個優(yōu)勢。WLAN的工作原理1無線信號發(fā)射AP發(fā)射無線信號，STA接收信號2數(shù)據(jù)傳輸STA發(fā)送數(shù)據(jù)包到AP，AP轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡3無線信號接收AP接收數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)發(fā)到STA無線電波傳播基礎1直射波無線電波直接從發(fā)射機傳播到接收機，沒有障礙物阻擋。2反射波無線電波遇到障礙物時，會發(fā)生反射，改變傳播方向。3繞射波無線電波遇到障礙物時，會繞過障礙物，繼續(xù)傳播。4散射波無線電波遇到障礙物時，會發(fā)生散射，形成多個方向的傳播。頻率、波長與帶寬調(diào)制與解調(diào)技術1數(shù)字信號電腦、手機2模擬信號無線電波3調(diào)制轉(zhuǎn)換4解調(diào)還原信道接入方式CSMA/CA載波偵聽多路訪問/沖突避免(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionAvoidance)是WLAN中最常用的信道接入方式，它通過偵聽信道以避免沖突。TDMA時分多址(TimeDivisionMultipleAccess)通過將時間劃分為多個時隙來分配給不同的用戶，從而實現(xiàn)共享信道訪問。FDMA頻分多址(FrequencyDivisionMultipleAccess)通過將信道劃分為多個頻率子信道，并分配給不同的用戶，從而實現(xiàn)共享信道訪問。信道復用技術頻率復用將頻譜劃分為多個子頻帶，不同的用戶使用不同的子頻帶，從而實現(xiàn)信道復用。時分復用將時間劃分為多個時間片，不同的用戶在不同的時間片上使用相同的頻帶。碼分復用使用不同的碼序列來區(qū)分不同的用戶，即使在同一時間、同一頻帶內(nèi)，也能實現(xiàn)信道復用。擴頻技術直接序列擴頻（DSSS）通過將原始數(shù)據(jù)信號與偽隨機碼進行相乘，將信號帶寬擴展到原來的幾十倍甚至幾百倍，從而降低信號能量密度，不易被干擾。跳頻擴頻（FHSS）將信號載波頻率在預定的頻率范圍內(nèi)快速跳變，使得干擾源難以鎖定信號，從而降低干擾的影響。OFDM技術1正交頻分復用OFDM是一種將高速數(shù)據(jù)流分成多個低速數(shù)據(jù)流，并通過不同的載波頻率傳輸?shù)募夹g。2抗多徑衰落OFDM通過將數(shù)據(jù)分成多個子載波，并使用正交編碼，可以有效抵抗無線信道中的多徑衰落。3提高頻譜利用率OFDM可以利用多個子載波進行傳輸，從而提高頻譜利用率，并支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。MIMO技術多入多出MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)技術是一種利用多根天線來提高無線通信系統(tǒng)性能的技術?？臻g復用利用空間復用技術，可以將同一頻段劃分成多個空間流，從而提高無線網(wǎng)絡的吞吐量和傳輸速率。干擾抑制通過對不同天線的信號進行處理，可以有效地抑制來自其他設備的干擾，提高無線網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和可靠性。IEEE802.11系列標準介紹802.11a5GHz頻段，最高速率54Mbps802.11b2.4GHz頻段，最高速率11Mbps802.11g2.4GHz頻段，最高速率54Mbps802.11n2.4/5GHz頻段，最高速率600MbpsIEEE802.11a標準頻率范圍IEEE802.11a標準工作在5GHz頻段，帶寬為5GHz。數(shù)據(jù)速率理論上，最高可達54Mbps，實際傳輸速率略低于理論值。特點傳輸速率較高抗干擾能力較強適用于高密度無線網(wǎng)絡環(huán)境IEEE802.11b標準數(shù)據(jù)速率IEEE802.11b標準定義了11Mbps的最高數(shù)據(jù)速率，可以滿足當時對無線網(wǎng)絡的需求。頻段該標準工作在2.4GHz頻段，與現(xiàn)有的許多無線設備兼容。應用場景IEEE802.11b標準廣泛應用于家庭、小型辦公室和公共場所，為早期的無線網(wǎng)絡發(fā)展奠定了基礎。IEEE802.11g標準高速率支持最高54Mbps的傳輸速率，是802.11b標準的5倍。與802.11b標準兼容，可以實現(xiàn)向后兼容。使用2.4GHz頻段，與802.11b標準相同，具有更好的穿透能力。IEEE802.11n標準更高速度IEEE802.11n標準支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，最高可達600Mbps，比之前的標準速度提升了數(shù)倍。更廣覆蓋通過MIMO技術和更先進的信道編碼技術，IEEE802.11n標準擴展了無線網(wǎng)絡的覆蓋范圍，提高了信號穩(wěn)定性。更強兼容性IEEE802.11n標準向下兼容之前的標準，保證了用戶設備的兼容性，并為未來無線網(wǎng)絡的發(fā)展奠定了基礎。IEEE802.11ac標準1更高速度IEEE802.11ac標準支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，最高可達1.3Gbps，是802.11n標準的3倍以上。2更寬帶寬該標準使用更寬的無線信道，支持80MHz帶寬，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。3更高效傳輸采用多用戶MIMO技術，能夠同時服務多個用戶，提高了網(wǎng)絡容量和效率。IEEE802.11ax標準高吞吐量更高效的調(diào)制技術和多用戶MIMO技術，顯著提高數(shù)據(jù)傳輸速率。低延遲優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸流程，降低網(wǎng)絡延遲，提升用戶體驗。高密度接入支持更多設備同時連接，滿足高密度無線網(wǎng)絡需求。WLAN拓撲結(jié)構(gòu)WLAN拓撲結(jié)構(gòu)是指無線網(wǎng)絡中各個設備之間的連接方式，主要分為兩種類型：集中式拓撲結(jié)構(gòu)：由一個或多個AP作為中心節(jié)點，連接多個STA。分布式拓撲結(jié)構(gòu)：由多個AP分散部署，形成一個覆蓋范圍更大的無線網(wǎng)絡。AP（接入點）的作用無線網(wǎng)絡橋梁AP將無線信號轉(zhuǎn)換為有線信號，連接到網(wǎng)絡。信號發(fā)射與接收AP發(fā)射無線信號覆蓋范圍，接收移動終端的信號。安全管理AP負責認證、加密，確保無線網(wǎng)絡安全。STA（移動終端）的作用連接到網(wǎng)絡STA是WLAN網(wǎng)絡中的用戶設備，負責連接到無線網(wǎng)絡并訪問網(wǎng)絡資源。數(shù)據(jù)傳輸STA通過無線信號與AP通信，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡訪問和數(shù)據(jù)交換。移動性STA具有移動性，可以在無線網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)自由移動，保持與網(wǎng)絡的連接。WLAN的網(wǎng)絡管理監(jiān)控監(jiān)控WLAN網(wǎng)絡性能，如信號強度、用戶數(shù)量、數(shù)據(jù)流量等。配置配置無線網(wǎng)絡參數(shù)，如SSID、安全設置、用戶權(quán)限等。故障排除診斷和解決WLAN網(wǎng)絡故障，例如無線連接斷開、網(wǎng)絡速度慢等。WLAN安全機制WPA2/WPA3目前最常用的安全協(xié)議，提供強大的數(shù)據(jù)加密和身份驗證功能。防火墻阻止來自網(wǎng)絡外部的未授權(quán)訪問，保護WLAN網(wǎng)絡免受攻擊。訪問控制列表限制用戶訪問特定網(wǎng)絡資源，確保只有授權(quán)用戶可以訪問。身份認證技術WPA2/WPA3WPA2/WPA3是目前最常用的無線網(wǎng)絡安全協(xié)議，它們使用AES加密算法和802.1X身份驗證機制來保護無線網(wǎng)絡的安全。EAPEAP是一種可擴展的身份驗證協(xié)議，它允許使用各種身份驗證方法，例如密碼認證、數(shù)字證書認證、智能卡認證等。RADIUSRADIUS是一種集中式身份驗證服務器，它可以管理多個無線網(wǎng)絡用戶的身份驗證和授權(quán)，提高安全性。加密算法與密鑰管理對稱加密使用相同的密鑰進行加密和解密。非對稱加密使用不同的密鑰進行加密和解密。密鑰管理密鑰生成、存儲、分發(fā)和銷毀的安全管理。WLAN部署及優(yōu)化1規(guī)劃與設計無線網(wǎng)絡覆蓋范圍、信號強度和安全性是關鍵考慮因素。2設備安裝接入點和無線終端的正確安裝和配置至關重要。3性能優(yōu)化通過調(diào)整信道、功率和配置參數(shù)來提高網(wǎng)絡性能。4安全維護定期安全更新、密碼管理和訪問控制是保障無線網(wǎng)絡安全的重要措施。WLAN應用場景WLAN已成為現(xiàn)代生活中不可或缺的一部分，廣泛應用于各種場景，包括：家庭網(wǎng)絡企業(yè)網(wǎng)絡公共場所工業(yè)制造智慧城市物聯(lián)網(wǎng)WLAN發(fā)展趨勢更高速度未來WLAN將向更高速度發(fā)展，以滿足日益增長的數(shù)據(jù)傳輸需求。更低延遲低延遲是實時應用的關鍵，未來WLAN