第18章wirelesstech

1、第十八章第十八章Wireless NetworkWireless Network2Xjtucc Education SolutionWireless network Wireless network 概述概述 一般来讲，所谓无线，顾名思义就是利用无线电波来作一般来讲，所谓无线，顾名思义就是利用无线电波来作为资料的传导，而就应用层面来讲，它与有线网络的用途完为资料的传导，而就应用层面来讲，它与有线网络的用途完全相似，两者最大不同的地方是在于传输资料的媒介不同。全相似，两者最大不同的地方是在于传输资料的媒介不同。除此之外，正因它是无线，因此无论是在硬件架设或使用之除此之外，正因它是无线，因此无论是

2、在硬件架设或使用之机动性均比有线网络要优势许多。机动性均比有线网络要优势许多。 3Xjtucc Education Solution 无线网络分类无线网络分类Wireless network Wireless network 概述概述4Xjtucc Education Solution无线网络分类：无线网络分类：1 1、无线个人网、无线个人网(WPAN)(WPAN)：Wireless Personal Area Network Wireless Personal Area Network 代表蓝牙代表蓝牙(Bluetooth)(Bluetooth)。 特点：传输距离特点：传输距离10m,10m

3、,传输速率大概传输速率大概1Mbps1Mbps。2 2、无线局域网、无线局域网(WLAN)(WLAN)：Wireless Local Area Network Wireless Local Area Network 代表代表802.11802.11系列。系列。 特点：传输距离特点：传输距离100m,100m,传输速率大概传输速率大概1M-54Mbps1M-54Mbps。3 3、无线城域网、无线城域网(WMAN)(WMAN)：Wireless Metropolitan Area Network Wireless Metropolitan Area Network 代表代表WiMaxWiMax。

4、特点：传输距离特点：传输距离5km,5km,传输速率大概传输速率大概70Mbps,70Mbps,发展现在慢慢在应用中。发展现在慢慢在应用中。4 4、无线广域网、无线广域网(WWAN)(WWAN)： Wireless Wide Area Network Wireless Wide Area Network 代表代表ISPISP的无线网络。的无线网络。 特点：传输距离特点：传输距离15km,15km,传输速率大概传输速率大概3Mbps,3Mbps,发展速度更快。发展速度更快。Wireless network Wireless network 概述概述5Xjtucc Education Soluti

5、onWLAN 主要内容主要内容 无线局域网的基本概念、特点无线局域网的基本概念、特点 无线局域网的组成无线局域网的组成 无线局域网的协议体系无线局域网的协议体系 物理层物理层 MAC层层 几种无线通信标准及其比较几种无线通信标准及其比较6Xjtucc Education Solution什么是无线局域网什么是无线局域网 以无线电波、激光、红外线等来代替有线局以无线电波、激光、红外线等来代替有线局 域网中的部分或全部传输媒介就构成了无线局域网域网中的部分或全部传输媒介就构成了无线局域网 无线数据通信不仅可以作为有线数据通信的补充及无线数据通信不仅可以作为有线数据通信的补充及延伸，而且还可以与有线

6、网络环境互为备份。延伸，而且还可以与有线网络环境互为备份。7Xjtucc Education Solution无线与有线的比较无线与有线的比较1 有线通信的开通必须架设电缆，或挖掘电缆沟或架设架空明线；而架设有线通信的开通必须架设电缆，或挖掘电缆沟或架设架空明线；而架设无线链路则无需架线挖沟，线路开通速度快。将所有成本和工程周期统无线链路则无需架线挖沟，线路开通速度快。将所有成本和工程周期统筹考虑。筹考虑。 无线扩频的投资节省。无线扩频的投资节省。 一般有线通信的质量会随着线路的扩展而急剧下降，通过电话转接局，一般有线通信的质量会随着线路的扩展而急剧下降，通过电话转接局，则信号质量下降更快，到

7、则信号质量下降更快，到4、5公里左右已经无法传输高速率数据，或者公里左右已经无法传输高速率数据，或者会产生很高的误码率，速率级别明显降低；无线扩频通信方式，会产生很高的误码率，速率级别明显降低；无线扩频通信方式，50公里公里内几乎没有影响，一般可提供从内几乎没有影响，一般可提供从64K到到2M的通信速率，误码率小于的通信速率，误码率小于10-10 有线通信受地势影响，不能任意铺设；而无线通信覆盖范围大，几乎不有线通信受地势影响，不能任意铺设；而无线通信覆盖范围大，几乎不受地理环境限制。受地理环境限制。8Xjtucc Education Solution无线与有线的比较无线与有线的比较2 2 有

8、线通信除电信部门外，其它单位没有在城区挖沟铺设电缆的权力；有线通信除电信部门外，其它单位没有在城区挖沟铺设电缆的权力；而无线通信方式则可根据客户需求灵活定制。而无线通信方式则可根据客户需求灵活定制。 有线链路的维护需沿线路检查，出现故障时寻找故障点较麻烦，而无有线链路的维护需沿线路检查，出现故障时寻找故障点较麻烦，而无线扩频通信只需维护扩频电台，出现故障时则能快速找出原因，恢复线扩频通信只需维护扩频电台，出现故障时则能快速找出原因，恢复线路正常运行。线路正常运行。 建设通信线路时一般需要备份，如果主备通道皆为有线线路，往往会建设通信线路时一般需要备份，如果主备通道皆为有线线路，往往会存在相关故

9、障点。若一条有线中断，另外一条很可能由于整个电缆被存在相关故障点。若一条有线中断，另外一条很可能由于整个电缆被挖断或被破坏、配线架损坏、转接局断电等原因，同时中断。如果有挖断或被破坏、配线架损坏、转接局断电等原因，同时中断。如果有线通信线路利用无线扩频进行备份，当有线线路中断时，则可将通信线通信线路利用无线扩频进行备份，当有线线路中断时，则可将通信链路切换到无线链路上，仍可保证通信线路的畅通。链路切换到无线链路上，仍可保证通信线路的畅通。9Xjtucc Education Solution无线与有线的比较无线与有线的比较3 在安全性能方面，无线扩频通信本身就起源于军事上的防窃听在安全性能方面，

10、无线扩频通信本身就起源于军事上的防窃听(Anti-(Anti-AmingAming) )技术；而有线链路沿线均可能遭搭线窃听。技术；而有线链路沿线均可能遭搭线窃听。 无线扩频通信可以迅速（数十分钟内）组建起通信链路，实现临时、应无线扩频通信可以迅速（数十分钟内）组建起通信链路，实现临时、应急、抗灾通信的目的，而有线通信则需要较长的时间急、抗灾通信的目的，而有线通信则需要较长的时间 结论：无线扩频通信在可靠性、可用性和抗毁性等很多方面超出了传统结论：无线扩频通信在可靠性、可用性和抗毁性等很多方面超出了传统的有线通信方式，尤其在一些特殊的地理环境下，更是体现出了其优越的有线通信方式，尤其在一些特殊

11、的地理环境下，更是体现出了其优越性。当然，无论是选择有线还是无线通信手段，都应根据具体情况因地性。当然，无论是选择有线还是无线通信手段，都应根据具体情况因地制宜，量体裁衣制宜，量体裁衣10Xjtucc Education Solution无线局域网的特点无线局域网的特点 可移动性：提供了不受限制的应用，用户可以随可移动性：提供了不受限制的应用，用户可以随时上网。时上网。 容易安装：无需布线，大大节约建网时间。容易安装：无需布线，大大节约建网时间。 组网灵活，即插即用：网络管理人员可以迅速而组网灵活，即插即用：网络管理人员可以迅速而容易地将它加入到现有的网络中运行，在某些环容易地将它加入到现有的

12、网络中运行，在某些环境下无线通信可能是唯一可行的通信方式。境下无线通信可能是唯一可行的通信方式。 成本低：特别适合变化频繁的工作场合成本低：特别适合变化频繁的工作场合11Xjtucc Education Solution无线局域网的组成无线局域网的组成1 无线工作站无线工作站：便于移动的，但便携站在工作时其便于移动的，但便携站在工作时其位置固定不变。位置固定不变。 无线接入点（无线接入点（APAP）无线路由等提供无线和有线网）无线路由等提供无线和有线网络之间的桥接络之间的桥接 1997年年1111月月IEEE小组制定出无线局域网的协议标制定出无线局域网的协议标准准802.11。12Xjtucc

13、 Education Solution影响无线局域网传输的因素影响无线局域网传输的因素13Xjtucc Education Solution无线网的应用无线网的应用1 室内应用室内应用 网中任意两个终端可直接通信，无须中心站控制。结构网中任意两个终端可直接通信，无须中心站控制。结构 简单，使用方便。简单，使用方便。14Xjtucc Education Solution无线网的应用无线网的应用2 延伸有线局域网延伸有线局域网 网中任意一台无线网络终端均可通过网中任意一台无线网络终端均可通过AP接入有线网络。接入有线网络。15Xjtucc Education Solution无线网的应用无线网的应

14、用3漫游漫游 用户可随意在两个基础结构网络中无线漫游，从而给移用户可随意在两个基础结构网络中无线漫游，从而给移动办公带来了极大的方便动办公带来了极大的方便16Xjtucc Education Solution无线网的应用无线网的应用4 企业网企业网 无线终端无线终端 笔记本电脑笔记本电脑 台式机台式机 PDA掌上电脑掌上电脑 条码型扫描仪条码型扫描仪17Xjtucc Education Solution无线网的应用无线网的应用5 楼宇之间的网络互连楼宇之间的网络互连 无线网桥：使用多个无线网桥将彼此分开的局域网连接在一起无线网桥：使用多个无线网桥将彼此分开的局域网连接在一起 高增益室外定向或者

15、全向天线：对于室外远距离站点的无线网络互连高增益室外定向或者全向天线：对于室外远距离站点的无线网络互连需要配合使用高增益室外定向或者全向天线，定向天线可实现点对点连需要配合使用高增益室外定向或者全向天线，定向天线可实现点对点连接，全向天线可实现点对多点的连接接，全向天线可实现点对多点的连接 避雷器：为确保雷雨天气时无线网络系统的正常运行，需要使用避雷避雷器：为确保雷雨天气时无线网络系统的正常运行，需要使用避雷器装置器装置 功率放大器：在一些情况下需要所有功率放大器来提高更远距离的覆功率放大器：在一些情况下需要所有功率放大器来提高更远距离的覆盖，可以使用盖，可以使用500mW500mW的功率放大

16、器的功率放大器 室外机箱：由于在室外进行点对点或者点对多点的连接，为了减少馈室外机箱：由于在室外进行点对点或者点对多点的连接，为了减少馈线的衰减以提高网络的传输性能和保护避雷器及功放，可以使用室外机线的衰减以提高网络的传输性能和保护避雷器及功放，可以使用室外机箱将无线网桥、室外供点单元、避雷器及功放放置在其中箱将无线网桥、室外供点单元、避雷器及功放放置在其中18Xjtucc Education Solution无线网的应用无线网的应用619Xjtucc Education Solution蓝牙技术蓝牙技术 蓝牙技术（蓝牙技术（BluetoothBluetooth）是一种近距无线连接技术，）是一

17、种近距无线连接技术，其传输频段为其传输频段为2.4GHz ISM2.4GHz ISM频段，提供频段，提供1Mbps1Mbps的传输的传输速度和速度和10m10m的传输距离。的传输距离。 蓝牙技术缺点是过于昂贵，抗干扰能力弱，传输距蓝牙技术缺点是过于昂贵，抗干扰能力弱，传输距离短等。离短等。20Xjtucc Education Solution红外技术红外技术 红外技术红外技术IR (IR (InfraRedInfraRed) )是指使用波长为是指使用波长为850 950 nm850 950 nm的红外线在室内传的红外线在室内传送数据。接入速率为送数据。接入速率为1 1 2 2 Mbit/sMb

18、it/s。 红外线系统优点红外线系统优点 不受无线电干扰不受无线电干扰 邻近区域无干扰，可采用邻近区域无干扰，可采用 不受国家无线电管理委员会的限制不受国家无线电管理委员会的限制 视距传输检测和窃听困难，保密性好视距传输检测和窃听困难，保密性好 红外线系统缺点红外线系统缺点 对非透明物体的透过性极差，传输距离受限对非透明物体的透过性极差，传输距离受限 易受日光荧光灯等噪声干扰易受日光荧光灯等噪声干扰 半双工通信半双工通信21Xjtucc Education Solution无线局域网的协议体系无线局域网的协议体系802.11 MAC 寻址，访问协调，帧校验序列生成和检查等802.11物理层 定

19、义数据传输的信号特征和传输方法 三种传输技术：跳频，直接序列和红外LLC：Logical Link ControlMAC：Medium Access ControlLLC：为上层提供统一的服务MAC：与接入各种传输介质有关的问题22Xjtucc Education Solution802.11物理层物理层 使用使用802.11802.11的客户端设备不需要任何无线许可的客户端设备不需要任何无线许可 802.11802.11最初定义的三个物理层包括了两个扩散频谱技术和一个红外传播规最初定义的三个物理层包括了两个扩散频谱技术和一个红外传播规范范 无线传输的频道定义在无线传输的频道定义在2.4GHz

20、2.4GHz的的ISMISM波段内，这个频段，在各个国波段内，这个频段，在各个国际无线管理机构中，例如美国的际无线管理机构中，例如美国的USAUSA，欧洲的，欧洲的ETSIETSI和日本的和日本的MKKMKK都是非都是非注册使用频段注册使用频段 扩散频谱技术扩散频谱技术 保证了保证了802.11802.11的设备在这个频段上的可用性和可靠的吞吐量，这项技的设备在这个频段上的可用性和可靠的吞吐量，这项技术还可以保证同其他使用同一频段的设备不互相影响。术还可以保证同其他使用同一频段的设备不互相影响。 802.11 802.11定义的传输速率是定义的传输速率是1Mbps1Mbps和和2Mbps2Mb

21、ps，可以使用，可以使用FHSSFHSS跳频序列扩频跳频序列扩频技术技术(frequency hopping spread spectrum)(frequency hopping spread spectrum)和和DSSSDSSS直接序列扩频技术直接序列扩频技术(direct (direct sequence spread spectrum)sequence spread spectrum)技术技术23Xjtucc Education Solution物理层标准物理层标准24Xjtucc Education Solution802.11b的增强物理层的增强物理层 802.11b的贡献：在物理

22、层增加了两个新的速度：的贡献：在物理层增加了两个新的速度： 5.5Mbps和和11Mbps 为了实现这个目标，为了实现这个目标，DSSS被选作该标准的唯一的物理层传被选作该标准的唯一的物理层传输技术，这个决定使得输技术，这个决定使得802.11b可以和可以和 1Mbps和和2M的的802.11bps DSSS系统互操作系统互操作 在在802.11b标准中，采用了更先进的编码技术，抛弃了原有标准中，采用了更先进的编码技术，抛弃了原有的的11位位Barker序列技术，而采用了序列技术，而采用了CCK(Complementary Code Keying) ，核心编码，核心编码 中有一个中有一个64个

23、个8位编码组成的集合位编码组成的集合25Xjtucc Education SolutionIEEE 802.11 制定制定 1997 1997年年7 7月月IEEE 802.11 IEEE 802.11 标准，内容：标准，内容： 基本的传输媒体配置问题基本的传输媒体配置问题 传输协议吞吐量传输协议吞吐量 覆盖范围覆盖范围 802.11 802.11 的特性的特性 保证了各个厂家产品的兼容性保证了各个厂家产品的兼容性 功率管理：节能功率管理：节能 用户漫游用户漫游 通信安全通信安全26Xjtucc Education SolutionIEEE 802.11b 1999 年年9 月正式通过月正式通

24、过 支持支持11 Mbps速率速率 只支持直接序列只支持直接序列(Direct Sequence)扩频扩频 采用采用CCK 调制方式在与调制方式在与1 和和2 Mbps DSSS 相同的带宽下支持相同的带宽下支持5.5 和和11 Mbps速率速率 兼容性好，与兼容性好，与1、2 Mbps DSSS 无缝兼容无缝兼容27Xjtucc Education SolutionIEEE 802.11b特点特点 速度速度 2.4GHz直接序列扩频直接序列扩频 最大数据传输速率为最大数据传输速率为11Mb/s 无须直线传播无须直线传播 动态速率转换动态速率转换 当射频情况变差时，可将数据传输速率降低为当射频

25、情况变差时，可将数据传输速率降低为 5.5Mb/s、2Mb/s和和1Mb/s 使用范围使用范围 在室外为在室外为300米，在办公环境中最长为米，在办公环境中最长为100米米28Xjtucc Education SolutionIEEE802.11aIEEE802.11a 频段：频段：5GHz5GHz，无需许可证，在美国被称为，无需许可证，在美国被称为 UNII(UnlicensedUNII(Unlicensed National Information National Information Infrastructure)Infrastructure) 速率：速率：6 654Mbps54Mb

26、ps 802.11a802.11a与与802.11b802.11b区别：区别： 802.11a 802.11a与与802.11b802.11b工作在不同的频段工作在不同的频段 它们可以它们可以MACMAC控制，控制，802.11a802.11a更多的是物理层更多的是物理层 上不同的标准描述上不同的标准描述29Xjtucc Education SolutionIEEE802.11g 频段：频段：2.4GHz 直接序列扩频直接序列扩频DSSS 速率：最大数据传输速率为速率：最大数据传输速率为54Mb/s 理论峰值吞吐量可以达到108Mb/s 可以穿透墙壁和地板，更加高效的工作（由于工作在2.4GHz频段内，公容易受到手机、微波炉等设备的干扰）30Xjtucc Education Solution采用无线网络需要解决的问题采用无线网络需要解决的问题 必须支持高速突发数据业务必须支持高速突发数据业务 在室内使用时要解决包括多径衰落，相邻子网间串扰等问题在室内使用时要解决包括多径衰落，相邻子网间串扰等问题 无线局域网必须克服的技术难点无线局域网必须克服的技术难点: : 可靠性可靠性 兼容性兼容性 数据速率数据速率 通信保密通信保密 移动性移动性 节能管理节能管理 小型化低价格小型化低价格 电磁环境无线电频段的使用范围电磁