WLAN基礎培訓(掃盲篇)

1、目 錄,什么WLAN WLAN的特點 WLAN的頻譜 WLAN的協(xié)議 WLAN的認證,第一篇：WLAN基礎知識,什么是WLAN,無線局域網(wǎng) (Wireless Local Area Network)是以射頻無線電波通信技術構建的局域網(wǎng)，雖不采用纜線，但也能提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能。無線數(shù)據(jù)通信不僅可以作為有線數(shù)據(jù)通信的補充及延伸，而且還可以與有線網(wǎng)絡環(huán)境互為備份。這種無線建網(wǎng)與高速網(wǎng)絡接入技術近幾年來受到廣泛的關注并發(fā)展為網(wǎng)絡技術市場上一個耀眼的亮點。,什么是WLAN,端站（STA）：Station 無線網(wǎng)絡終端，STA通過無線鏈路接入AP。 接入點（AP）：Access Point AP

2、通過無線鏈路和STA進行通信，AP上行方向與AC通過有線鏈路連接。 接入控制器（AC）：Access Controller 在無線局域網(wǎng)和外部網(wǎng)之間充當網(wǎng)關功能，AC將來自不同AP的數(shù)據(jù)進行匯聚，與Internet相連，AC支持用戶安全控制、業(yè)務控制、計費信息采集及對網(wǎng)絡的監(jiān)控。,WLAN的特點,高效快捷 移動醫(yī)療、應急救助、庫存管理、資產(chǎn)跟蹤 網(wǎng)隨心動 賓館房間、室外熱點、機場大廳、會議室 臨時應用 港口碼頭、臨時布展、移動通信、生產(chǎn)制造,不受限于時間和地點的無線網(wǎng)絡，滿足各行各業(yè)對于網(wǎng)絡應用的需求。,體育場館新聞中心,展館與證券大廳,制造車間,物流運輸,WLAN的特點,WLAN的特點,WL

3、AN網(wǎng)絡采用載波監(jiān)聽/沖突避免（CSMA/CA）機制，多人同時使用網(wǎng)絡性能會大幅下降。 與GSM的時分多址復用方式和TD的時分/碼分多址復用方式不同，WLAN系統(tǒng)采用載波監(jiān)聽/沖突避免機制，用戶間采用搶占方式占用資源； 在同一沖突域內(nèi)存在多個用戶時，某一時刻只有一個終端或AP在發(fā)送數(shù)據(jù)，此時其他終端和AP均處于空閑監(jiān)聽狀態(tài)。,WLAN的頻譜,WLAN可以工作在2.4GHz頻段，也可以工作在5.8G頻段。 2.4GHz為各國共同的ISM頻段，工作頻率范圍為2400 2483.5 MHz。此頻段為共用頻段，公眾無線局域網(wǎng)與其它無線接入系統(tǒng)、藍牙技術設備、點對點或點對多點擴頻通信系統(tǒng)等共用頻率。 開

4、放的2.4GHz ISM頻段上無繩電話，微波基站，藍牙網(wǎng)絡設備等的干擾，影響WLAN網(wǎng)絡設備之間的信號傳輸。,ISM (Industrial Scientific Medical) 頻段,WLAN的頻譜,802.11b和802.11g的工作頻段在2.4GHz，其可用帶寬為83.5MHz，劃分為13個信道，每個信道帶寬為22MHz 。 中國移動規(guī)定使用1、6、11三個互不干擾的信道進行蜂窩覆蓋。,WLAN的頻譜,用于WLAN組網(wǎng)的5.8G頻段頻率范圍為5.725GHz5.850GHz，共125MHz帶寬，劃分為5個信道，每個信道帶寬為20MHz 在中國802.11n工作在5.7255.850GH

5、z頻段的5個信道，操作信道號分別為：149、153、157、161、165,WLAN協(xié)議標準簡介,（1）IEEE 802.11 1990年IEEE802標準化委員會成IEEE802.11WLAN標準工作組。IEEE 802.11（別名：Wi-Fi (Wireless Fidelity) 無線保真）是在1997年6月由大量的局域網(wǎng)以及計算機專家審定通過的標準，該標準定義物理層和媒體訪問控制(MAC)規(guī)范。物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柼卣骱驼{(diào)制，定義了兩個RF傳輸方法和一個紅外線傳輸方法，RF傳輸標準是跳頻擴頻和直接序列擴頻，工作在2.40002.4835GHz頻段。 IEEE 802.11是IEE

6、E最初制定的一個無線局域網(wǎng)標準，主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無線接入，業(yè)務主要限于數(shù)據(jù)訪問，速率最高只能達到2Mbps。由于它在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要，所以IEEE 802.11標準被IEEE 802.11b所取代了。,WLAN的協(xié)議,（2）IEEE 802.11b 1999年9月IEEE 802.11b被正式批準，該標準規(guī)定WLAN工作頻段在2.4-2.4835 GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達到11Mbps, 傳輸距離控制在50-150英尺。該標準是對IEEE 802.11的一個補充，采用補償編碼鍵控調(diào)制方式，采用點對點模式和基本模式兩種運作模式，在數(shù)據(jù)傳輸速率方

7、面可以根據(jù)實際情況在11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps、1 Mbps等不同速率間自動切換，它改變 了WLAN設計狀況，擴大了WLAN的應用領域。 IEEE 802.11b已成為主流的WLAN標準，被多數(shù)廠商所采用，所推出的產(chǎn)品廣泛應用于辦公室、家庭、賓館、車站、機場等眾多場合，但是由于許多WLAN新標準的出現(xiàn)，IEEE 802.11a和IEEE 802.11g更是倍受業(yè)界關注。,WLAN協(xié)議標準簡介,WLAN的協(xié)議,（3）IEEE 802.11a 1999年，IEEE 802.11a標準制定完成，該標準規(guī)定WLAN工作頻段在5.725-5.850 GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達到54Mbp

8、s/72Mbps(Turbo), 傳輸距離控制在10-100米。該標準也是IEEE 802.11的一個補充，擴充了標準的物理層，采用正交頻分復用（OFDM）的獨特擴頻技術。 IEEE 802.11a標準是IEEE 802.11b的后續(xù)標準，其設計初衷是取代802.11b標準，然而，工作于2.4GHz頻帶是不需要執(zhí)照的，該頻段屬于工業(yè)、教育、醫(yī)療等專用頻段，是公開的；而工作于5.725-5.850 GHz頻帶需要執(zhí)照的。而且IEEE802.11a卡片價格昂貴也大大的限制了該技術的發(fā)展一些公司更加看好當時最新混合標準IEEE802.11g。,WLAN協(xié)議標準簡介,WLAN的協(xié)議,（4）IEEE 8

9、02.11g 802.11a與802.11b兩個標準都存在著缺陷，802.11b的優(yōu)勢在于價格低廉,但速率較低（最高11Mbps）；而802.11a優(yōu)勢在于傳輸速率快（最高54Mbps）且受干擾少，但價格相對較高。 目前最流行的IEEE 802.11g認證標準,該標準提出擁有IEEE 802.11a的傳輸速率，安全性較IEEE 802.11b好，采用2種調(diào)制方式，含802.11a中采用的OFDM與IEEE802.11b中采用的CCK，做到與802.11a和802.11b兼容。 IEEE802.11g標準的誕生到流行，無論對用戶還是對整個業(yè)界都是一個推動，它將把無線局域網(wǎng)的性能提升到一個新的高度

10、，同時降低構建網(wǎng)絡的成本。,WLAN協(xié)議標準簡介,WLAN的協(xié)議,（5）IEEE 802.11n 為了實現(xiàn)高帶寬、高質(zhì)量的WLAN服務，使無線局域網(wǎng)達到以太網(wǎng)的性能水平，802.11n應運而生。 在傳輸速率方面，802.11n可以將WLAN的傳輸速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps提高到108Mbps，甚至高達500Mbps。這得益于將MIMO(多入多出)與OFDM(正交頻分復用)技術相結合而應用的MIMO OFDM技術，這個技術不但提高了無線傳輸質(zhì)量，也使傳輸速率得到極大提升。 在覆蓋范圍方面，802.11n采用智能天線技術，通過多組獨立天線組成的天線陣列，可以動態(tài)調(diào)整

11、波束，保證讓WLAN用戶接收到穩(wěn)定的信號，并可以減少其它信號的干擾。因此其覆蓋范圍可以擴大到好幾平方公里，使WLAN移動性極大提高。,WLAN協(xié)議標準簡介,WLAN的協(xié)議,802.11協(xié)議的發(fā)展進程,WLAN的協(xié)議,WLAN的認證,AC,Internet,Portal Server,Radius Server,AP,Client,DHCP地址分配,發(fā)起http訪問請求,用戶的http訪問請求轉發(fā),推出要求登陸的頁面,用戶輸入賬號密碼，發(fā)送出去,發(fā)送CHALLENGE進行身份驗證,Access Request（將認證信息放入Radius包）,Access Accept/Reject（返回信息）,

12、顯示認證結果，并推出門戶網(wǎng)站,開始計費過程,什么是FAT AP和FIT AP 什么是無線交換機 WLAN設備的實際工作性能,第二篇：WLAN的設備介紹,WLAN的接入網(wǎng)絡類型,Autonomous WLAN Architecture ：自治型WLAN網(wǎng)絡 也被稱為FAT AP 提供802.11無線接口及802.3以太網(wǎng)接口 配置及控制都是獨立的，監(jiān)控和管理可通過SNMP進行。 一個物理AP可通過支持多個SSID成為幾個虛擬AP Centralized WLAN Architecture ：會聚型WLAN網(wǎng)絡 被稱為FIT AP 通過AC集中管理、控制及配置AP，AC在無線網(wǎng)絡中成為會聚點 AC

13、和二層網(wǎng)橋、交換機、三層路由器、接入服務器等放置在一起 執(zhí)行CAPWAP功能的AC是邏輯概念，不一定集中在一個物理設備上。,FAT AP設備的典型組網(wǎng),企業(yè)網(wǎng)絡的組網(wǎng)模式：,AP1,APn,STAs,家庭或soho網(wǎng)絡的組網(wǎng)模式：,AP,ADSL Modem,WAN,以太交換機,PC,STAs,企業(yè)核心網(wǎng),FAT AP組網(wǎng)的局限性,FAT AP組網(wǎng)更適合在家庭和中小型網(wǎng)絡中使用，無法滿足大型的無線企業(yè)網(wǎng)絡的需求，這是由于FAT AP自身的特點所決定的。當需要組建大型無線網(wǎng)絡或需要更多的增值服務時：,無線交換機和FIT AP因此應運而生,無線交換機和FIT AP的典型連接,AP,無線交換機,無線

14、交換機,無線交換機,L2網(wǎng)絡,L3網(wǎng)絡,AP,AP,AP,AP,AP,FAT/FIT性能比較,無線交換機+Fit AP系統(tǒng)構成特點,主要由無線交換機和Fit AP在有線網(wǎng)的基礎上構成的。 AP零配置，硬件主要由CPU內(nèi)存RF構成，配置和軟件都要從無線交換機上下載。所有AP和無線客戶端的管理都在無線交換機上完成。 AP和無線交換機之間的流量被私有協(xié)議加密；無線客戶端的MAC只出現(xiàn)在無線交換機端口，而不會出現(xiàn)在AP的端口。 可以在任何現(xiàn)有的二層或三層 LAN 拓撲上部署通用無線解決方案，而無需重新配置主干或硬件。無線交換機以及管理型接入點AP可以位于網(wǎng)絡中的任何位置。,在復雜的網(wǎng)絡中，F(xiàn)it AP

15、如何得知無線交換機的位置？,AP直連或通過二層網(wǎng)絡連接時的注冊流程,AP從無線交換機下載最新軟件版本、配置 AP開始正常工作和無線交換機交換用戶數(shù)據(jù)報文,無線交換機,AP,DHCP Server,1、獲取IP地址,2、發(fā)送二層廣播發(fā)現(xiàn)請求,4、版本、配置下載,3、無線交換機發(fā)現(xiàn)響應,5、用戶數(shù)據(jù)傳遞,AP通過DHCP server獲取IP地址,AP發(fā)出二層廣播的發(fā)現(xiàn)請求報文試圖聯(lián)系一個無線交換機,接收到發(fā)現(xiàn)請求報文的無線交換機會檢查該AP是否有接入本機的權限，如果有則回應發(fā)現(xiàn)響應,AP與無線交換機直連或通過二層網(wǎng)絡連接：,AP通過三層網(wǎng)絡連接時的注冊流程_option 43方式,AP,DHCP

16、Server,無線交換機,1、獲取IP地址、 option 43屬性,4、版本、配置下載,5、用戶數(shù)據(jù)傳遞,AP會從option 43屬性中獲取無線交換機的IP地址，然后向無線控制器發(fā)送單播發(fā)現(xiàn)請求。,2、無線交換機發(fā)現(xiàn)請求,3、無線交換機發(fā)現(xiàn)響應,AP通過DHCP server獲取IP地址、option 43屬性(攜帶無線交換機的IP地址信息),接收到發(fā)現(xiàn)請求報文的無線交換機會檢查該AP是否有接入本機的權限，如果有則回應發(fā)現(xiàn)響應。,AP從無線交換機下載最新軟件版本、配置,AP與無線交換機通過三層網(wǎng)絡連接：,AP開始正常工作和無線交換機交換用戶數(shù)據(jù)報文,Option 43屬性配置舉例,Opti

17、on 43選項說明 80：選項類型，固定為80，1個字節(jié)。 0B: 選項長度，表示其后內(nèi)容的長度（十六進制數(shù)的個數(shù)，這里表示后面有11個十六進制數(shù)），一個字節(jié)。 0000: Server type ，固定配為0000兩個字節(jié)。 02：后面IP地址的個數(shù)，一個字節(jié)。 12010701,12010702：兩個AC的IP地址的十六進制表示 ，分別是和 ，其中為主AC.,Microsoft DHCP Server,部分設備內(nèi)置DHCP Server,AP通過三層網(wǎng)絡連接時的注冊流程_DNS方式,AP,DHCPServer,無線交換機,1、獲取IP地址、

18、DNS Server地址、 域名,2、二層廣播發(fā)現(xiàn)請求,6、版本、配置下載,7、用戶數(shù)據(jù)傳遞,AP在多次嘗試發(fā)現(xiàn)請求無回應的情況下： AP會從DNS server獲取.xxxx.xxx的IP地址，該IP地址即為無線交換機的IP地址，其中xxxx.xxx是從DHCP server學習到的域名。,長時間無響應,DNS Server,3、獲取無線交換機的IP地址,4、無線交換機發(fā)現(xiàn)請求,5、無線交換機發(fā)現(xiàn)響應,AP發(fā)出二層廣播的發(fā)現(xiàn)請求報文試圖聯(lián)系一個無線交換機,AP通過DHCP server獲取IP地址、DNS server地址、域名,接收到發(fā)現(xiàn)請求報文的無線交換機會檢查該AP是否有接入本機的權限

19、，如果有則回應發(fā)現(xiàn)響應。,AP從無線交換機下載最新軟件版本、配置 AP開始正常工作和無線交換機交換用戶數(shù)據(jù)報文,AP與無線交換機通過三層網(wǎng)絡連接：,AP向無線控制器發(fā)送單播發(fā)現(xiàn)請求。,無線交換機的數(shù)據(jù)轉發(fā)原理,STA,Server,VLAN 1 IP:,無線交換機,Fit AP,隧道口,隧道口,IP:,無線交換機和AP間數(shù)據(jù)轉發(fā)的核心思想 在無線交換機和AP之間建立IPinIP隧道，無線交換機將這些隧道看做虛擬物理端口； 無線客戶端STA的任何數(shù)據(jù)報文都將由AP通過IPinIP隧道交給無線交換機，由無線交換機統(tǒng)一轉發(fā)； 無線交換機從IPinIP隧道接收到用戶的數(shù)據(jù)后

20、先解隧道封裝，然后做數(shù)據(jù)交換，如果出接口為隧道則對數(shù)據(jù)報文再次加上隧道封裝，直到交換到最遠端。,核心交換機,接入交換機,Fit AP,隧道口,STA,VLAN 2 IP:,VLAN 1 IP:,AAA,認證、計費平臺,Portal,城域網(wǎng)BAS,ACFit AP典型應用方案,無線控制器B,匯聚交換機,PPPoE或Portal認證,城域網(wǎng)核心路由器,城域網(wǎng)BAS,無線控制器A,ADSL貓,DSLAM,匯聚交換機,匯聚交換機,ADSL貓,DSLAM,匯聚交換機,骨干城域網(wǎng),兩臺控制器可互為備份,城域網(wǎng)核心路由器,PPPoE或Portal認證,WLAN設備的實際工作性能

21、吞吐率,802.11g標準描述的速率為54 Mbps，此為物理層傳輸速率。 實際可獲得的速率為一半 (20-24Mbps max) 其他用于協(xié)議封裝或沖突避免開銷 干擾實際吞吐率的因素 不穩(wěn)定是無線通訊的本性 無線環(huán)境不停的保持變化 物理建筑的構成 AP的位置 共享介質(zhì)：用戶數(shù),距離越遠速率越低 不同使用環(huán)境（信號干擾、衰耗）下最大覆蓋范圍也不一樣 覆蓋范圍還與天線類型及發(fā)射功率有密切關系 802.11g的理論覆蓋與802.11b的相同，比802.11a覆蓋距離增加50,WLAN設備的實際工作性能 覆蓋范圍,WLAN設備的實際工作性能 覆蓋距離,輸出功率為100mW的802.11b/g產(chǎn)品覆蓋

22、距離理論值: 100m 而在實際中，覆蓋距離更依賴于實際環(huán)境。 影響覆蓋范圍的因素 建筑結構 電磁設備 在一般辦公室大樓內(nèi)，覆蓋距離為15-30m。,WLAN的網(wǎng)絡拓撲 WLAN的應用模式 WLAN的應用場景,第三篇：WLAN的組網(wǎng)介紹,來源：2009年10月網(wǎng)絡規(guī)模統(tǒng)計數(shù)據(jù),WLAN的網(wǎng)絡拓撲,組網(wǎng)原則 AC采用集中部署的策略，優(yōu)先設置在核心機樓。 AC群所在的核心機樓設置1對AC專用匯聚交換機，供AC接入使用。 每臺AC優(yōu)先考慮采用雙鏈路分別上行至2臺專用匯聚交換機。專用匯聚交換機通過GE或10GE鏈路上行至IP城域網(wǎng)BRAS。 組網(wǎng)演進 BRAS分區(qū)域設置，區(qū)域內(nèi)的BRAS采用兩兩配對方

23、式，以避免單點故障及后續(xù)實現(xiàn)業(yè)務熱備。當區(qū)域內(nèi)的配對BRAS根據(jù)業(yè)務發(fā)展情況需進行相應的擴容，則重新劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域均設置配對BRAS。AC專用匯聚交換機開設鏈路上聯(lián)至所屬區(qū)域內(nèi)的BRAS。 如圖所示，當區(qū)域內(nèi)存在BRAS配對組1及BRAS配對組2，則AC專用匯聚交換機開設鏈路分別上聯(lián)區(qū)域內(nèi)的2對BRAS。,WLAN應用模式室內(nèi)熱點覆蓋,城域網(wǎng),Bras/SR,LS/ONU,AAA 網(wǎng)管 計費,一般工作在2.4G頻段 采用低功率室內(nèi)放裝型AP 通常接吸頂天線或8db全向天線 單個室內(nèi)型AP的覆蓋半徑一般為30100米 每AP支持并發(fā)30個用戶 注意安裝的美觀性和安全性,中心機房,室內(nèi)吸頂天線,濾波合路器,寬頻帶功分器,耦合器,500mW 運營級,大范圍 低密度,WLAN應用模式AP接入室分系統(tǒng)覆蓋,濾波合路器,室內(nèi)分布系統(tǒng),大功率AP,TD/GSM,耦合器,功分器,耦合器,功分器,功分器,小天線,小天線,泄漏電纜,負載,功分器,小天線,WLAN應用模式室外熱點覆蓋,城域網(wǎng),Bras/SR,LS/ONU,一般采用2.4GHz頻段。 最大發(fā)射功率可調(diào)。 可采用定向天線或者全向天線。 安裝于室外，既可完成室外熱點的WiFi覆蓋，也可