WLAN的技术系统原理和基础理论

1、WLAN的技术系统原理和基础理论 引入无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它利用射频（RF）技术，取代旧式的双绞线构成局域网络，提供传统有线局域网的所有功能。无线网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里，并且可以随需移动或变化。WLAN已经成为宽带接入的有效手段之一，使用WLAN的区域及其承载的业务愈来愈多。为了更好地构建理想中的无线网络，我们需要了解无线网络的技术体系、熟悉构建无线网络的设备的功能。了解WLAN基础知识了解协议族标准了解主流WLAN设备及天线了解WLAN典型部署学习完本课程，您应该能够： 课程目标目 录WLAN基础理论第二部分 WLAN网络架构与规划 目录协

2、议简析 无线局网定义 无线局域网定位802.11b802.11a802.11g802.11n标准发布时间Sept 1999Sept 1999June 20032007年上半年合法频宽83.5MHz325MHz83.5MHz工作在2.4 GHz 和5 GHz频率范围 2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz 5.725-5.850GHz2.400-2.483GHz/非重叠信道 3123/调制技术CCK/ DSSSOFDMCCK/OFDMMIMO OFDM物理发送速率1,2,5.5, 116, 9, 12, 18,24, 36, 48, 546, 9, 12, 18,24, 36,

3、 48, 54理论上的最大UDP吞吐量 (1500 byte)7.1 Mbps30.9 Mbps30.9 Mbps300Mbps甚至高达600Mbps兼容性与11g产品可互通与11b/g不能互通与11b产品可互通与a/b/g互通协议的发展进程惠州一期工程AP以为主，速率最大为11Mbps；二期工程AP以为主，速率最大达到54Mbps。 WLAN频段各个国家授权使用的WLAN频段Channel Freq (GHz) US/Can Europe Japan xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx信道标号中心频率信道低端/高端频率12412MHz2401/2423MHz22417MHz2

4、406/2428MHz32422MHz2411/2433MHz42427MHz2416/2438MHz52432MHz2421/2443MHz62437MHz2426/2448MHz72442MHz2431/2453MHz82447MHz2436/2458MHz92452MHz2441/2463MHz102457MHz2446/2468MHz112462MHz2451/2473MHz122467MHz2456/2478MHz132472MHz2461/2483MHz中国WLAN信道使用状况波段：传输速率：Barker 列 + BPSK - 1MbpsBarker 列 + QPSK - 2Mbp

5、sCCK + QPSK - 11MbpsPBCC + QAM - 22MbpsOFDM + OFDM - 54Mbps技术特点：将带宽划分为13个宽22MHz的子信道最多三个相互不重叠的信道直序扩频传输(DSSS)和 信道划分蜂窝式WLAN覆盖 任意相邻区域使用无频率交叉的频道，如：1、6、11频道 ； 适当调整发射功率，避免跨区域同频干扰； 蜂窝式无线覆盖实现无交叉频率重复使用。WiredLANEthernetChannel 1(54 Mbps)Channel 6(54 Mbps)Channel 11(54 Mbps)Channel 11(54 Mbps)Channel 1(54 Mbps)

6、水平层信道规划与测试WLAN信道规划垂直层信道规划与测试WLAN信道规划RF障碍物相对衰减度范例木材低办公室分区塑料低内墙合成材料低办公室分区石棉低天花板玻璃低窗户水中湿木、养鱼池砖中内墙和外墙大理石中内墙纸高壁纸混凝土高楼板和外墙防弹玻璃高安全隔间金属很高桌子、办公分区、钢筋混凝障碍物对WLAN信号影响【无线知识】 移动 一样，无线网络工作站也可漫游在不同的AP之间，只要AP及它覆盖范围内的无线终端的Channal及ESSID（Extended Service Set ID)相同，无线终端就可在AP的覆盖区域内自由访问网络。WLAN几个常见FAQAccess Point，通常又称为网络桥接器

7、（网桥），顾名思义即充当有线局域网络与无线局域网络的桥梁。因此任何一台装有无线网卡的PC均可通过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源。除此之外，AP本身还兼具有网管的功能，可对它覆盖范围内的无线终端进行管理何谓网桥(Access Point)？1是一种特殊的无线网络应用模式（对等模式），一群计算机接上无线网络卡，即可相互连接，资源共享，无需透过网桥（AP）。(Ad-hoc是什么意思？2【无线知识】WLAN几个常见FAQ和移动 一样，无线网络工作站也可漫游在不同的AP之间，只要AP及它覆盖范围内的无线终端的Channal及ESSID（Extended Service Set ID)相同，无线

8、终端就可在AP的覆盖区域内自由访问网络。何谓漫游(Roaming)功能？3一种整合有线与无线局域网络架构的应用模式（接入模式）。透过此种架构模式，即可实现网络资源的共享，此应用需透过Access Point。 Ad-hoc是什么意思？何谓Infrastructure？4【无线知识】WLAN几个常见FAQBSS是一种特殊的Ad-hoc局域网的应用，称为Basic Service Set (BSS)。一群计算机设定相同的BSS，即可自成一个group，而此BSS名称，即所谓的BSSID。ESS是一种infrastructure的应用，一个或多个以上的BSS，即可被定义成一个Extended Ser

9、vice Set ( ESS )，使用者可于ESS上roaming及存取BSSs中的任何资料，其中AP必须设定相同的ESSID及channel才能允许roaming。WEP是“Wired Equivalent Protection ”，一种将数据加密的处理方式，WEP 40bits/128bits的encryption 是的标准规范。通过WEP的处理便可使我们的数据传输更加安全。什么叫BSS、ESS 、WEP？5【无线知识】WLAN几个常见FAQ无线局域网一般采用扩频技术，采用适当的室外天线，可以具有较好的抗干扰能力（譬如多径干扰、墙、建筑物、办公器材等）；无线局域网采用国家开放的频率，一般设

10、备譬如对讲机、医疗设备、家用电器等常规设备均不会产生干扰抗干扰能力？6的AP由于理论带宽只有11M，建议目标覆盖区域用户数不超过10个，的AP由于理论带宽只有54M，建议目标覆盖区域用户数不超过30个。AP接入用户数量？7AP输出功率为100mw，室外开阔地一般能覆盖半径3050m，室内无墙体隔离的办公区域半径一般能覆盖有10m20mAP覆盖范围？7很多的研究已经证明，WLAN产品可以在家庭及商业中使用，对人体来说是安全。典型的WLAN产品，如AP（Access Point，接入点），输出功率为100mw，对于网卡来说，通常只有10mw至50mw。相比较来说，手机的发射功率在通话时可以超过1W

11、，而无线对讲机甚至可以达到5 W。另外，随发射频率越高，辐射能力越低,而且使用的方式也并不像手机一样和人体直接接触，因此对人体没有影响。政府有相关的法令对发射功率进行严格的限制，因此通过政府相关部门认证过的无线设备对人体是无害的。WLAN产品对人体的电磁辐射是安全的5工作在频段的11Mbps速率无线局域网业界标准；工作在5GHz频段的54Mbps速率无线局域网标准的继任者，在所使用的相同的频段上提供了最 54Mbps的数据传输率；定义了无线局域网的服务质量（quality-of-service，QOS），例如对语音IP（voice-over IP）的支持；无线安全标准，WPA是其子集；1234

12、WLAN常用术语下一代无线局域网规范，此规范将使得无线局域网的传输速率提升一倍；未来主流无线局域网技术基于可扩展认证协议（Extensible Authentication Protocol，EAP）的认证方案；789一组针对高容量城域网（metropolitan area networks，Mans）的通信标准，也被称为WirelessMan或WiMAX； WLAN常用术语 WLAN基础知识 协议简析 WLAN设备 WLAN的典型部署目录协议族成员WLAN网络基本概念WLAN网络接入访问机制WLAN网络接入漫游WLAN常用术语协议族无线局域网工作组 PHY802.11(1/2 Mbps)80

13、2.11b(5.5/11 Mbps)802.11g(54 Mbps)802.11a(54 Mbps)MAC802.11e QoS802.11i 安全增强802.11n(300 Mbps)802.11f 漫游和切换802.11h 动态调整802.11s mesh网络的基本元素 SSIDAP1SSID“marketing”SSID：Service Set ID 服务集识别码STASTASTA网络的基本元素 BSSStations (STA)：任何的无线终端设备。 AP （Access Point）：一种特殊的STABSS：Basic Service SetBSS1BSS2STA1STA2STA3S

14、TA5STA6STA4APAP802.11 组网模式 Ad hocSTASTASTASTASTA组网模式 多个BSS以太网APAPSTASTASTASTA层工作原理 概述层负责客户端与AP之间的通讯。 主要功能包括：扫描、接入、认证、加密、漫游和同步。 802.11MAC 报文分类：数据帧 用户的数据报文控制帧 协助发送数据帧的控制报文，例如：RTS、CTS、ACK等管理帧 负责STA和AP之间的能力级的交互，认证、关联等管理工作 例如：Beacon、Probe、Association及Authentication等层工作原理 用户接入管理过程STAAP Discovery选择AP(采用侦听B

15、eacon帧或发送Probe帧)AuthenticationAssociation和建立Association关系的AP收发数据1234层工作原理 Scanning802.11MAC 使用Scanning功能来完成Discovery寻找和加入一个网络当STA漫游时寻找一个新的APPassive Scanning 通过侦听AP定期发送的Beacon帧来发现网络。Active Scanning 在每个信道上发送Probe request报文，从Probe response中获取BSS的基本信息。STA可以在属于同一个SSID的AP接入点接入；STA可以在Wireless网络中任意移动；保证已有的业

16、务不中断，用户的标识（IP地址）不改变。STAAPAP移动ESS什么是漫游无线客户端的漫游客户端的漫游更多的是取决于客户端驱动程序算法，RSSI、SNR、上一次接入终端等因素都会带来影响，当然，最主要的因素还是从一台AP到另一台AP的信号强度变化。Intel网卡的漫游主动性 WLAN基础知识 协议简析 WLAN设备 WLAN的典型部署目录直通线制作（T568B标准）第一部分 WLAN原理常用传输媒体直通线（T568B标准）：PC与交换机、交换机与AP、交换机与交换机连接；交叉线：把直通线的另一端8根线中1-2和3-6的颜色相反，用于PC与AC、AP、E1转换器，E1转换器与交换机之间连接橙白橙

17、色绿白蓝色蓝白绿色棕白棕色1 2 3 4 5 6 7 8第一部分 WLAN原理橙白橙色绿白蓝色蓝白绿色棕白棕色1 2 3 4 5 6 7 8橙白橙色绿白蓝色蓝白绿色棕白棕色1 2 3 4 5 6 7 8直通线的线序：一头为：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕 一头为：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕第一部分 WLAN原理绿白绿色橙白蓝色蓝白橙色棕白棕色1 2 3 4 5 6 7 8橙白橙色绿白蓝色蓝白绿色棕白棕色1 2 3 4 5 6 7 8交叉线的线序；一头为：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕 一头为：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕 把直通线的另一端8根线中1-3和2

18、-6的颜色相反第一部分 WLAN原理常用传输媒体ST插头SC插头光纤单模光纤：以激光作为光源，只能传输一路信号，传输距离远，设备比多模贵多模光纤：以发光二极管作为光源，可传输多路信号，传输距离较近接口标准：ST（圆形）、SC（方形）目 录第一部分 WLAN原理第二部分 WLAN网络架构与规划第二部分 CMCC网络结构总体规划 接入控制器AC二层交换机无线接入器AP集中式网络架构接入控制器AC二层交换机无线接入器AP分布式网络架构第二部分 WLAN常规组网方式1. 集中式AC AC集中布置在中心机房AC上连CMNET，下连中心交换机AC上连端口配置公网IP地址AC启用DHCP为用户分配IP地址路由器和AC配置静态路由AC下连端口启用NAT，进行私有IP和公网 IP的