通信无线局域网基础知识

1、通信无线局域网基础知识计算机网络高级教程2IEEE 802协议结构（1） 计算机网络高级教程3IEEE 802协议结构（2） 计算机网络高级教程42134无线局域网概述无线局域网技术与IEEE802 .11标准无线局域网工作原理无线局域网组网技术无线局域网9 无线局域网计算机网络高级教程5 WLAN（Wireless Local Area Networks ）是计算机网络技术与无线通信技术结合的产物，无线局域网利用电磁波作为介质，在空气中发送和接收数据，无需线缆连接， WLAN具备LAN和无线网络两方面的特征。无线信道（RF射频技术）作为传输媒体实现的计算机局域网。采用与有线LAN相同的工作方

2、式，整个LAN系统是由计算机、服务器、网络操作系统、无线网卡、无线接入点（AP）等组成。 用户的接入也更加灵活。 无线网络不使用电子或光学导体。大多数情况下地球的大气便是数据的物理性通路。 无线媒体有三种主要类型：无线电、微波及红外线。采用电磁波承载技术，无需线缆，特点是价格较贵， 联网方式灵活，常用于辅助联网计算机网络高级教程6笔记本电脑的普及（特别是迅驰笔记本）校园内仍然存在没有布线的区域快速部署部分校园区域部署有线网络成本较高可移动式的访问校园网将提高信息化水平为什么需要WLAN计算机网络高级教程7无线局域网技术尤其适用于会议中心、图书馆、阅览室、阶梯教室等空间大、移动用户多、不方便铺设

3、线缆的场所。体育场办公楼专家楼公寓广场会议厅图书馆实验室计算机网络高级教程81、什么是“无线局域网-WLAN”无线网络是在局部区域内利用无线电波作为信息传输的媒介构成的无线局域网（WLAN），与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线.无线介质是无线局域网中站与站之间、站与接入点之间通信的传输介质。空气是无线电波和红外线传播的良好介质广义的无线局域网还包含无线城域网(WMAN)和无线个域网(WPAN)。无线网络也可以粗略分为无线广域网和无线局域网两种目前最为热门的三大无线技术：WiFi、蓝牙、HomeRF计算机网络高级教程9WiFi至今日最热门的IEEE 8

4、02.11（WiFi），在带宽上有着极为明显的优势，达到11108Mbps，而且有效传输范围很大，其为数不多的缺陷就是成本略高以及功耗较大。WiFi比较适于办公室中的企业无线网络。计算机网络高级教程10Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。 WIFI就是一种无线联网的技术，以前通过网线连接电脑，而现在则是通过无线电波来连网；常见的就是一个无线路由器，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用WIFI连接方式进行联网，如果无线路由器连接了一条ADSL线路或者别的上网线路，则又被称为“热点”。计算机网络高级教程11蓝牙相对WiFi而言，蓝

5、牙技术在带宽方面逊色不少，但是低成本以及低功耗的特点还是让它找到了足够的生存空间。蓝牙技术可以应用于任何可以用无线方式替代线缆的场合。计算机网络高级教程12蓝牙技术使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备，不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上因特网，其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。“蓝牙”技术属于一种短距离、低成本的无线连接技术，是一种能够实现语音和数据无线传输的开放性方案。计算机网络高级教程13HomeRF另一种无线局域网技术HomeRF，是专门为家庭用户设计的。它的优势在于成本，不过它的业界支持度远不及前两者。计算机

6、网络高级教程14应用模式和应用范围计算机网络高级教程15WLAN具有的优势安装便捷、维护方便使用灵活、移动简单经济节约、性价比高易于扩展、大小自如计算机网络高级教程16WLAN的基本技术在MAC层以下，IEEE802.11 WLAN规定了三种发送及接收技术。扩频技术采用专门的调制技术，将调制后的信息扩展到很宽的频带上。主要包括：DSSS和FHSS。窄带技术数据基带信号的频谱不做任何扩展即被直接搬移到射频发射出去。红外技术采用红外线作为传输媒体，具有非常高的频率，有较强的方向性。计算机网络高级教程17. 无线传输工作频段802.11a : 5GHz波段（速率54Mbps）802.11b : 2.

7、4GHz波段（速率11Mbps）802.11g : 5GHz波段（速率100Mbps）无线局域网物理层的关键技术主要包括选择的传输介质、工作频段、采用的调制方式和编码方法计算机网络高级教程18WLAN传输使用的频段计算机网络高级教程19无线网络是指通过无线电波，将数据从一个点传输到另一个点。 无线技术具有与传统有线网络可比的速度和安全性，而且消除了线缆及其局限性。无线网络主要有三种：无线个人网络（WPAN 使用蓝牙技术）无线局域网（WLAN）无线广域网（WWAN 或无线宽带）计算机网络高级教程209.2 无线局域网技术与标准1 、无线局域网的组成结构计算机网络高级教程212、用户关注点速度距离

8、漫游认证融合无线电的辐射与干扰安全多信道干扰计算机网络高级教程22用户关注点: 速度用户的困惑或者需求“你这个产品速度怎么样？能带多少用户？”应对或者满足需求的方法一般来说，单路的AP支持802.11g协议的带机数是3050人。具体数量视环境而定，视频、BT等应用情况下带机数较低，普通上网应用可以满足最多的带机数。实际1020而我司的AP采用两套独立硬件架构，相当于2台AP的性能，这样在投资不变的前提下，可以提高至2倍的物理带宽和带机数。技术双路双频三模技术计算机网络高级教程23用户关注点: 距离用户的困惑或者需求“你这个产品能传多远的距离？”应对或者满足需求的方法AP的覆盖（100300米）

9、、网桥传输距离（510公里）、穿墙能力（14堵墙），具体视环境而定，一般是由设备自身发射功率、灵敏度、天线增益决定的。技术标准规定下最高的发射功率1720dBm接收灵敏度可扩展至-101dBm多款高增益天线可供选择计算机网络高级教程24用户关注点: 漫游用户的需求，有两种情况1 你们的设备支持漫游吗？2 能不能实现端着笔记本在校园里走，上网不掉线？应对或者满足需求的方法我司产品完全支持漫游，能满足如上网浏览等移动应用的需要。技术802.11f ESSID计算机网络高级教程25用户关注点: 认证融合用户的困惑或者需求全校原有的有线网络已经存在完善的认证与计费系统，新建成的无线网络能否与有线网络实

10、现认证与计费的统一，如何保证用户认证方式不变？应对或者满足需求的方法若用户已经部署过SAM，再部署WLAN设备的时候，无需改动任何的有线网络架构，可以随时扩展AP来增加无线用户，并通过AP上面的交换机继续完成全网无线的802.1X认证，整体网络认证统一，用户不论在有线网内还是移动到无线网内，都可以做到同一套用户端软件，同一套用户名认证。技术802.1x以及SAM计算机网络高级教程26用户关注点: 无线电的辐射与干扰用户的困惑或者需求：无线局域网接入点是无线电发射设备，会不会辐射很大，对附近的人身体造成辐射危害？（医疗行业）我们如果在住院大楼或门诊楼部署了你们的无线设备之后，会不会对我们的一些医

11、疗仪器尤其是心脏起搏器造成干扰，导致其工作异常而带来医疗事故？应对或者满足需求的方法AP产品的发射功率一般只有50mW200mW,远小于手机的发射功率（200mW-2W)而手机的功率级别已经是国家批准并已经证实不会对人体产生影响。AP的发射功率不会对医疗设备产生影响（具体请见批注）题外话：功率密度局部吸收率。保护措施：勿放头；不用停；人远20；技术功率调整技术计算机网络高级教程27用户关注点: 安全用户的困惑或需求安全是无线最重要的问题，无线可能会被截获，有没有办法防止被人截获而攻击我的网络？应对或者满足需求的方法由于SSID无线网络最基本的安全手段，但SSID一般都是在空中明文广播，很容易被

12、截获（目前市面销售的无线网卡均有截获功能），导致网络被攻击！不让AP广播其SSID，只有合法用户输入规定正确的SSID，才能够与AP连接，这样，就可以防止任何的非法用户或者好奇者能够通过截获SSID而进入网络接入层。技术SSID广播禁止计算机网络高级教程28用户关注点: 多信道干扰用户的困惑或者需求：校园网里如果部署了很多AP，会不会互相干扰，导致工作不正常？应对或者满足需求的方法如果同一区域AP多了而又不加控制，的确会有影响。在实现无线覆盖时采用2.4GHz频段（不论是使用802.11b还是802.11g），同一区域只有3个互不干扰的子信道，如果不加以很灵活的信道调整，很容易出现干扰（同频干

13、扰或近频干扰）。DCA（信道自动调整技术），可以让AP自动探测所在的环境中的信道使用情况，自动找到一个完全或者相对不干扰的信道来工作，大大减少了网络的信道干扰和不稳定，同时可以提供给用户更稳定的带宽。技术DCA（动态信道自动调整技术）计算机网络高级教程293.无线接入点 无线接入点类似蜂窝结构中的基站，是无线局域网的重要组成单元。是一种特殊的站，通常处于BSA的中心，固定不动。基本功能有： (1)作为接入点，完成其他非AP的站对分布式系统的接入访问和同一BSS中的不同站间的通信联结。 (2)作为无线网络和分布式系统的桥接点完成无线局域网与分布式系统间的桥接功能。 (3)作为BSS的控制中心完成

14、对其他非AP的站的控制和管理。 计算机网络高级教程30WA2110产品产品型号模式射频特性最大射频功率备注WA2110-AGFit AP单射频，可通过软件配置成11a或11b/g100mW室内型产品支持PoE供电或本地供电Console口：不对外开放。以太口：10/100M自适应，支持PoE供电。电源口：支持本地电源供电，连接48V电源适配器。计算机网络高级教程31WA2200系列产品 WA2200室内型 WA2200复杂型 WA2200室外型WA2200产品主要分为三个系列：WA2200室内型（ WA2200系列）WA2200复杂型（ WA2200E系列）WA2200室外型（ WA2200X

15、系列）计算机网络高级教程32WA2200室内型产品产品型号模式射频特性最大射频功率备注WA2210-AGFit/Fat双模AP单射频，可通过软件配置成11a或11b/g100mW室内型产品支持PoE供电或本地供电WA2220-AGFit/Fat双模AP双射频，同时支持11a或11b/g100mW室内型产品支持PoE供电或本地供电计算机网络高级教程33WA2200复杂型产品产品型号模式射频特性最大射频功率备注WA2220E-AGFit/Fat双模AP双射频，同时支持11a或11b/g100mW复杂环境型产品支持宽温度范围，可应用在各种恶劣的室内环境支持PoE供电或本地供电计算机网络高级教程34W

16、A2200室外型产品产品型号模式射频特性最大射频功率备注WA2210X-GFit/Fat双模AP单射频，只支持11b/g100mW室外型产品，支持光口，网口防雷，需PoE供电WA2220X-AGFit/Fat双模AP双射频，同时支持11a或11b/g100mW室外型产品，支持光口，网口防雷，需PoE供电WA2220X-AGPFit/Fat双模AP双射频，同时支持11a或11b/g11g射频功率最大500mW室外型产品，支持光口，网口防雷，需PoE供电计算机网络高级教程35WA2220E的三个端口WA2220E的三个端口分别是：Console口：可通过此端口配置管理WA2220E。以太口：10/

17、100M自适应，支持PoE供电。电源口：支持本地电源供电，可连接48V电源适配器。计算机网络高级教程36WA1208E系列产品产品型号模式射频特性最大射频功率WA1208E-GFit/Fat双模AP单射频，只支持11b/g100mWWA1208E-GPFit/Fat双模AP单射频，只支持11b/g500mWWA1208E-DGFit/Fat双模AP双射频，只支持11b/g100mWWA1208E-AGFit/Fat双模AP双射频，同时支持11a或11b/g100mWWA1208E-AGPFit/Fat双模AP双射频，同时支持11a或11b/g11g射频功率最大500mW11a射频功率最大100

18、mWWA1208E-DGWA1208E-AGWA1208E-AGPWA1208E-GWA1208E-GP计算机网络高级教程37WA1208E系列产品G：表示此产品有11g射频卡（即2.4G射频卡）A：表示此产品有11a射频卡（即5.8G射频卡）P：Power，表示此产品为大功率设备，11g射频卡的最大功率为500mW（通常情况下为100mW），D：Double，DG就表示此设备由两块11g射频卡（即2.4G射频卡）WA1208E-GWA1208E-GPWA1208E-DGWA1208E-AGWA1208E-AGPWA1208E全系列都支持PoE供电或本地电源供电！计算机网络高级教程38WX系列

19、无线控制器 无线控制器WX6103无线控制器WX5002计算机网络高级教程39WX5002WX5002无线控制器分WX5002-64和WX5002-128两款，分别可以管理64个和128个AP，它适于中小型企业部署。10/100/1000Base-TX电口1000Base-SFP光口(Combo)10/100Base-TX管理口Console口双电源计算机网络高级教程40WX6103EWPXM1G24XA0交换板，24电口，4光口。交换板只能插在0槽位上。注意：交换板和主控板槽位不能混插！EWPXM1WCMB0主控板，即无线业务板。两块主控板插在1和2槽位，两块主控板可以混插。WX6103无线

20、控制器可管理AP最多至640，与WX5002定位于中小企业不同，它适于中大型企业或者城域网部署。计算机网络高级教程41WX6103双电源模块WX6103无线控制器可管理AP最多至640，与WX5002定位于中小企业不同，它适于中大型企业或者城域网部署。10/100/1000Base-TX管理口Console口USB口24个10/100/1000Base-TX电口4个1000Base-SFP光口(Combo)支持2个10GBase-XFP接口的子卡计算机网络高级教程424、 无线局域网的拓扑结构从物理拓扑分类看:单区网SCN和多区网MCN从逻辑上看:对等式、基础结构式和线型、星型、环型 从控制方

21、式方面来看:无中心分布式、有中心集中控制式从与外网的连接性来看：独立WLAN和非独立WLAN对等无线网络：无基础设施拓扑结构结构化无线网络：有基础设施拓扑结果，基础设施是指用户已经建立的有线局域网或无线基站计算机网络高级教程43典型的无线局域网结构 计算机网络高级教程44 无线局域网的组成有固定基础设施的无线局域网AP1AP2计算机网络高级教程45一个基本服务集 BSS 包括一个基站和若干个移动站，所有的站在本 BSS 以内都可以直接通信，但在和本 BSS 以外的站通信时 ，都要通过本 BSS 的基站。 AP1AP2计算机网络高级教程46基本服务集内的基站叫做接入点 AP (Access Po

22、int)其作用和网桥相似。AP1AP2当网络管理员安装 AP 时，必须为该 AP 分配一个不超过 32 字节的服务集标识符 SSID 和一个信道。 计算机网络高级教程47AP1AP2一个基本服务集可以是孤立的，也可通过接入点 AP连接到一个主干分配系统 DS (Distribution System)，然后再接入到另一个基本服务集，构成扩展的服务集ESS (Extended Service Set)。计算机网络高级教程48AP1AP2移动站 A 从某一个基本服务集漫游到另一个基本服务集（到 A 的位置），仍可保持与另一个移动站 B 进行通信。 计算机网络高级教程49基础结构集中式拓扑计算机网络

23、高级教程50ESS网络拓扑 计算机网络高级教程51与接入点 AP 建立关联(association)一个移动站若要加入到一个基本服务集 BSS，就必须先选择一个接入点 AP，并与此接入点建立关联。建立关联就表示这个移动站加入了选定的 AP 所属的子网，并和这个 AP 之间创建了一个虚拟线路。只有关联的 AP 才向这个移动站发送数据帧，而这个移动站也只有通过关联的 AP 才能向其他站点发送数据帧。计算机网络高级教程52移动站与 AP 建立关联的方法被动扫描，即移动站等待接收接入站周期性发出的信标帧(beacon frame)。信标帧中包含有若干系统参数（如服务集标识符 SSID 以及支持的速率等

24、）。主动扫描，即移动站主动发出探测请求帧(probe request frame)，然后等待从 AP 发回的探测响应帧(probe response frame)。计算机网络高级教程53分布对等式拓扑 分布对等式网络是一种独立的(Independent) BSS(IBSS)，它至少有两个站。是一种典型的、以自发方式构成的单区网，该工作模式被称作特别网络或自组织网络(Ad Hoc Network) 计算机网络高级教程54移动自组网络又称自组网络(ad hoc network) 自组网络AEDCBF源结点目的结点转发结点转发结点转发结点自组网络是没有固定基础设施（即没有 AP）的无线局域网。这种网

25、络由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络。计算机网络高级教程55移动自组网络的应用前景 在军事领域中，携带了移动站的战士可利用临时建立的移动自组网络进行通信。这种组网方式也能够应用到作战的地面车辆群和坦克群，以及海上的舰艇群、空中的机群。 当出现自然灾害时，在抢险救灾时利用移动自组网络进行及时的通信往往很有效的， 计算机网络高级教程566.中继或桥接型网络拓扑 两个或多个网络(LAN或WLAN)或网段通过无线中继器、无线网桥或无线路由器等无线网络互连设备连接起来。采用中继或桥接型网络拓扑是一种拓展WLAN覆盖范围的有效方法。 计算机网络高级教程579.2 无线局域网的协议体系无线

26、网络逻辑结构计算机网络高级教程581、无线局域网协议标准 关于无线局域网设备之间的通讯标准，IEEE组织(Institute of Electrical and Electronic Engineers，电气和电子工程师协会)正式发布的共有四个：IEEE 802.11、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g，最新IEEE 802.11n草案也即将通过 计算机网络高级教程59WLAN有两个主要标准：IEEE802.11和HiperLAN。 IEEE802.11由面向数据的计算机通信（有线LAN技术）发展而来，它主张采用无连接的WLAN；HiperLAN由ET

27、SI提出，由电信行业发展而来，它更关注基于连接的WLAN。目前大多数WLAN产品是基于IEEE802.11。除了国际上的标准化组织外，无线工业生产厂商也联合起来成立了WECA（Wireless Ethernet Compatibility Alliance）。Wi-Fi认证标志计算机网络高级教程60WLAN标准：IEEE 802.111997年6月IEEE正式通过802.11标准，这是无线局域网领域内的第一个国际上被认可的协议。在1999年9月，IEEE又提出了IEEE802.11b “High Rate”标准，用来对802.11标准进行补充2000年8月，IEEE802.11a标准推出IEE

28、E802.11协议主要工作在ISO协议的最低两层，即物理层和数据链路层计算机网络高级教程61系统结构定义了两种系统：基础结构和Ad-hoc结构定义了两种设备类型：无线终端和AP（Access Point）AP的基本业务域（BSA） 和基本业务集（BSS） WLAN标准：IEEE 802.11计算机网络高级教程62WLAN标准：IEEE 802.11协议栈结构计算机网络高级教程63将IEEE802的一些子标准中定义的传统简单的MAC层和物理层分为更多的子层。MAC层分为MAC子层和MAC管理子层物理层分为三个子层：PLCP（物理层会聚协议）、PMD协议（物理介质相关协议）和物理层管理子层。还定义

29、了一个站管理子层，它的主要任务是协调物理层和MAC层之间的交互作用。WLAN标准：IEEE 802.11计算机网络高级教程64物理层实现定义在2.4Ghz和5.8GHz的ISM频段内，使用FHSS和DSSS技术。FHSS技术在2.4GHz频段上划分为75个1MHz的子频道，接受方和发送方协商一个调频的模式，数据则按照这个序列在各个子频道上进行传送。DSSS技术将2.4GHz频段划分为14个22MHz的信道，临近的信道相互重叠，在14个信道内只有3个信道不互相覆盖。DSSS在每个22MHz信道中传输的数据都被转化成一个带冗余校验的chip数据，它和真实的数据一起进行传输用来提供错误校验和纠错。W

30、LAN标准：IEEE 802.11计算机网络高级教程65数据链路层实现数据链路层包括LLC和MAC，使用和802.2完全相同的LLC层以及48位的MAC地址。类似于IEEE 802.3 的CSMA/CD，IEEE 802.11采用新的协议CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，带冲突避免的载波侦听多路访问）CSMA/CA利用ACK信号来避免冲突的发生，即只有当客户端收到返回的ACK信号后，才能确认送出的信号已经正确到达。 WLAN标准：IEEE 802.11计算机网络高级教程66WLAN标准：IEEE 802

31、.11CSMA/CA工作流程工作站希望在WLAN中传送数据，如果没有探测到网络正在传送数据，则在随机选择一个时间延迟后继续探测，如果WLAN中仍然没有活动的话，就将数据发送出去；接收端的工作站如能收到发送端送出的完整的数据则返回一个ACK数据报，如果这个ACK数据报被接收端收到，则数据发送过程完成。如果该过程没有完成，则发送端等待一个时间后继续重传。“隐藏终端”问题计算机网络高级教程67IEEE 802.11数据安全IEEE 802.11提供了MAC层的访问控制功能和加密机制，称为WEP（Wired Equivalent Privacy）通过服务集标识符（SSID）和访问控制列表限制访问AP的

32、客户。WEP标准的数据加密是提供40位的RC4的加密算法，客户端必须使用正确的密码才能获得网络的连接。WLAN标准：IEEE 802.11计算机网络高级教程68IEEE 802.11x无线局域网协议体系计算机网络高级教程69IEEE 802.11x标准较为完整的协议体系 计算机网络高级教程70无线局域网技术发展的过程计算机网络高级教程71无线网络标准 标准名称标准描述发布时间IEEE 802.11a传输标准，5GHz波段，速率54Mb/s1999年IEEE 802.11b传输标准，2.4GHz波段，速率11Mb/s1999年IEEE 802.11d多国漫游2001年IEEE 802.11e服务

33、质量QoS2005年IEEE 802.11f接入点第二层（数据链路层）漫游2003年IEEE 802.11g传输标准，2.4GHz波段，速率54Mb/s2003年IEEE 802.11h动态频率选择与传输功率控制2003年IEEE 802.11i无线通信安全2004年IEEE 802.11j4.9-5GHz波段传输标准2004年IEEE 802.11k无线电资源管理2002年IEEE 802.11n传输标准，5GHz波段，速率100Mb/s2006年IEEE 802.11r快速漫游2006年IEEE 802.11s接入点无线网络2006年IEEE 802.11x无线安全认证2001年IEEE

34、802.16d高速无线城域网（固定应用）2004年IEEE 802.16e高速无线城域网（移动应用）2006年计算机网络高级教程72802.11b802.11b 工作于2.4GHz 由于最初的802.11标准存在诸多缺陷，1999年IEEE进行了很多更新，推出了802.11b标准，该标准工作在2.4GHz频带，最大数据传输速率可达11Mbps。计算机网络高级教程73802.11a802.11a 工作于5.8GHz802.11b工作于公共频段，容易与同一工作频段的蓝牙、微波炉等设备形成干扰，且速度较低，为了解决这个问题，在802.11b通过的同年，802.11a标准应运而生。该标准工作于5.8G

35、Hz频段，最大数据传输速率提高到54Mbps。计算机网络高级教程74802.11b与802.11a的兼容性问题802.11a802.11b只工作于2.4GHz只工作于5.8GHz 用户从802.11b标准的区域进入802.11a标准的区域中，无法与AP节点进行联系。 计算机网络高级教程75解决问题一：双频双模 双频双模（双频指同时支持2.4GHz和5.8GHz，双模指同时支持802.11b、802.11a二种模式）的AP可支持二种不同标准的WLAN网卡接入网络。 802.11b/a802.11b/a2.4GHz/5.8GHz无线网的“双频自适应”，就好象有线网的“10/100M自适应”一样。计

36、算机网络高级教程76解决问题二： 802.11g无法平滑升级 虽然802.11a标准比起802.11b先进不少，但由于802.11b的广泛使用，无线局域网的部署和升级必须考虑到客户的既有投资，业界迫切需要一种与802.11b工作于同一频段且更为先进的技术来保证这种妥协。2001年，工作于2.4GHz频段数据速率最高达54MHz的802.11g标准获得通过。802.11a5.8GHz54Mbps802.11b2.4GHz11Mbps计算机网络高级教程77解决问题三：双频三模 随着802.11g标准的诞生，双频产品随后也将该标准融入其中，成为全方位的无线网络解决方案。802.11g802.11a8

37、02.11b支持双频2.4GHz/5.8GHz 双频三模（双频指同时支持2.4GHz和5.8GHz，三模指同时支持802.11b、802.11a、802.11g三种模式）的AP可支持三种不同标准的WLAN网卡接入网络。 计算机网络高级教程78其他常用协议与技术介绍802.11e无线服务质量保证协议对于教师、学生等不同的无线用户，定义不同的优先传输级别，充分利用有限的带宽。802.11f无线接入点漫游协议保证移动笔记本电脑在校内不同的AP之间移动不会中断，尤其适用于今后的校园无线语音运营。802.11h动态频率与信道调整协议根据校园内同频干扰的实时特征动态调整发射频率和占用信道，避免信号叠加、碰

38、撞造成的衰减。802.11i无线链路安全保障协议采用WPA/WPA2认证模式，采用TKIP/AES加密机制，补充了校园无线链路层的安全。802.3af以太网传输供电协议也叫PoE，AP可接受网线传输的48V直流供电，无需外接220V电源，是校园部署AP的必须。802.1X基于逻辑端口的认证协议在校园无线用户没有通过认证之前没有上网权限，相比传统的Webportal方式保证了安全访问。计算机网络高级教程79802.11n802.11n 3G 新兴的 802.11n 标准具有高达 600 Mbps 的速率，是下一代的无线网络技术，可提供支持对带宽最为敏感的应用所需的速率、范围和可靠性。802.11

39、n 结合了多种技术，其中包括 Spatial Multiplexing MIMO (Multi-In, Multi-Out) （空间多路复用多入多出）、20和 40MHz 信道和双频带 (2.4 GHz 和5 GHz)。802.11n采用了一种软件无线电技术，它是一个完全可编程的硬件平台，使得不同系统的基站和终端都可以通过这一平台的不同软件实现互通和兼容 5.8GHz 2.4GHz计算机网络高级教程80802.11f链路无延迟漫游技术用户在AP1的范围内，通过AP1与网络进行连接，当用户处于AP1与AP2交叉范围内时，用户在与AP1连接的同时，与AP2做好连接的准备，当用户到达AP2的范围时，

40、通过AP2与网络进行连接,用户感觉不到AP的切换造成的网络中断现象。AP1AP2计算机网络高级教程81计算机网络高级教程829.3 无线局域网的工作原理1无线局域网络存取技术（1）扩频技术:是指发送的信息被展宽到一个比信息带宽宽得多的频带上去，接收端通过相关接收将其恢复到原信息带宽的一种通信手段 跳频技术（FHSS）:是通过“伪随机码”的调制，信息的载波受一伪随机序列的控制，使载波工作的中心频率不断跳跃改变，而噪音和干扰信号的中心频率却不会改变，这样，只要收、发信机之间按照固定的数字算法产生相同的“伪随机码”，就可以达到同步，排除了噪音和其它干扰信号。虽然在某一时刻频谱是窄带的，但在整个时间内

41、，跳频系统在整个频带内跳变是宽带的，从而达到了扩频的目的。 直接序列扩频技术（DSSS）:是将要发送的信息用伪随机码（PN码）扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发端扩展用的相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信息 。计算机网络高级教程83香农公式指出：增加频带可以降低接收的信噪比门限值，这就是扩频通信的基本原理，即用频带来换取信噪比。我们把用扩展频谱的方法来换取信噪比的系统称为扩频（SS）通信系统。简单来说，扩频就是这样一种通信技术：在发送端，待发送的数据序列在发射到信道之前，通过和扩频序列相乘，其频带被扩大若干倍（扩频）；而在接收端，通过采用与发送端完全相同的扩频

42、序列进行相关解调（解扩），使得接收信号的频带被缩小相同倍数，恢复出原数据信息。1、扩频通信计算机网络高级教程84 扩展频谱技术的理论基础是新农公式。对于加性白高斯噪声的连续信道，其信道容量C与信道传输带宽B及信噪比S/N之间的关系可以用下式表示 这个公式表明，在保持信息传输速率不变的条件下，信噪比和带宽之间具有互换关系。就是说，可以用扩展信号的频谱作为代价， 换取用很低信噪比传送信号，同样可以得到很低的差错率。 计算机网络高级教程85扩频通信系统中的扩频和解扩的原理 扩频和解扩的原理在发送端，为了达到将数据流扩频的目的，首先用一个带宽远大于数据信号带宽的扩频序列与数据流相乘，使原数据信号的带宽

43、大大扩展，再经载波调制后发射出去。在接收端，经过载波解调后，使用与发送端完全相同的伪噪声码，与接收的宽带信号做相关处理，把宽带信号解扩为原始数据信号。计算机网络高级教程86扩频系统具有以下主要优点： （1）抗窄带干扰能力强，特别是对付有意的干扰。（2）信号的功率谱密度很低，信号隐蔽有利于防止窃听（3）多址通信时频谱利用率高。对于单个用户来说，扩频系统频谱利用率很低，但是当采用码分多址工作时，很多用户在同一个频带中同时工作而不会相互产生明显的干扰，扩频系统的频谱效率就变得较高。（4）抗多径干扰能力强。利用PN码的自相关特性，只要延迟半个PN码片，其相关性就很小，可作为噪声对待；另外采用不同时延的

44、匹配滤波器，可把多径信号分离出来。（5）提供测距能力。测量扩频信号的自相关特性的峰值出现时刻，可以从信号传输时间的大小计算出传输的距离。计算机网络高级教程87扩频系统对带内窄带干扰的抑制原理图。解扩器输入端信号和窄带干扰的功率谱如图 (a)所示，解扩后输出信号和干扰的功率谱如图 (b)所示。可见，解调器中的滤波器可以将信号频带外的大部分干扰滤除，从而提高扩频系统的抗干扰能力。(a) 解扩器输入 (b) 解扩后相关器输出计算机网络高级教程88无线传输信道 无线局域网采用电磁波（RF）作为信息传输的载体，在空气中发送和接收数据。生活中对电磁波的使用分两种模式：窄带通信和扩频通信。 基带信号的频谱扩

45、频 计算机网络高级教程89扩频通信的基本概念扩频通信是军事电子对抗中经常使用的一种方法，它是将数据基带信号频谱扩展几倍或几十倍，以牺牲通信频带宽度为代价，来提高无线通信系统的抗干扰性与安全性无线局域网采用了传统的扩频通信技术，主要采用跳频扩频与直接序列扩频技术。计算机网络高级教程90扩频数字通信系统的基本结构 计算机网络高级教程91扩频无线局域网 跳频通信 (frequence hopping spread spectum,FHSS )IEEE 802.11标准规定跳频通信使用2.4GHz的工业、科学与医药专用的ISM频段;ISM，Industrial,Scientific,Medical跳频

46、扩频通信的数据传输速率为1Mb/s或2Mb/s。 计算机网络高级教程92跳频扩频通信的技术要点将分配的频带划分为多个子频带，子频带称为信道；每一个信道带宽相同；信道按跳频序列的规律被随机的使用；跳频序列是根据一个伪随机码决定；发送双方使用同一个伪随机码。计算机网络高级教程93直接序列扩频(direct sequence spread spectrum,DSSS)直接序列扩频也使用2.4GHz的工业、科学与医药专用的ISM频段;数据传输速率为1Mb/s或2Mb/s; 系统实际发送的信号d(t)是发送数据a(t)与伪随机码c(t)模二加的结果; 计算机网络高级教程94直接序列扩频的技术要点将待发送

47、的数据与伪随机的二进制序列进行异或操作,然后将编码后的数据调制在载波上进行发送;同一个WLAN中的所有结点使用相同的伪随机的二进制序列；属于同一个WLAN中的所有结点使用同一个分配的频带，使用同样的伪随机的二进制序列，它们之间的传输会产生相互干扰，因此也存在采用介质访问控制方法问题。计算机网络高级教程95无线局域网标准 802.11 802.11层次模型结构 计算机网络高级教程96 直接序列扩频方式 计算机网络高级教程97 跳变频率扩频方式 计算机网络高级教程98无线扩频技术 常见的无线扩频技术包括两种：跳频扩频和直接序列扩频 直接序列频带的14个子频道 计算机网络高级教程992、802.11

48、 局域网的 MAC 层协议1. CSMA/CA 协议 无线局域网却不能简单地搬用 CSMA/CD 协议。这里主要有两个原因。CSMA/CD 协议要求一个站点在发送本站数据的同时，还必须不间断地检测信道，但在无线局域网的设备中要实现这种功能就花费过大。即使我们能够实现碰撞检测的功能，并且当我们在发送数据时检测到信道是空闲的，在接收端仍然有可能发生碰撞。 计算机网络高级教程100802.11帧发送过程计算机网络高级教程101无线局域网的特殊问题 当 A 和 C 检测不到无线信号时，都以为 B 是空闲的，因而都向 B 发送数据，结果发生碰撞。这种未能检测出媒体上已存在的信号的问题叫做隐蔽站问题(hi

49、dden station problem) A 的作用范围C 的作用范围ABCD计算机网络高级教程102无线局域网的特殊问题 B 向 A 发送数据，而 C 又想和 D 通信。C 检测到媒体上有信号，于是就不敢向 D 发送数据。 其实 B 向 A 发送数据并不影响 C 向 D 发送数据这就是暴露站问题(exposed station problem) ADCB？B 的作用范围C 的作用范围计算机网络高级教程103CSMA/CA 协议 无线局域网不能使用 CSMA/CD，而只能使用改进的 CSMA 协议。改进的办法是把 CSMA 增加一个碰撞避免(Collision Avoidance)功能。80

50、2.11 就使用 CSMA/CA 协议。而在使用 CSMA/CA 的同时，还增加使用停止等待协议。下面先介绍 802.11 的 MAC 层。 计算机网络高级教程104802.11 的 MAC 层 MAC 层无争用服务（选用）争用服务（必须实现）分布协调功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)点协调功能 PCF(Point Coordination Function)物理层MAC 层通过协调功能来确定在基本服务集 BSS 中的移动站在什么时间能发送数据或接收数据。 计算机网络高级教程105MAC 层无争用服务争用服务分布协调功能 DCF

51、(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)点协调功能 PCF(Point Coordination Function)物理层DCF 子层在每一个结点使用 CSMA 机制的分布式接入算法，让各个站通过争用信道来获取发送权。因此 DCF 向上提供争用服务。 计算机网络高级教程106MAC 层无争用服务争用服务分布协调功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)点协调功能 PCF(Point Coordination Function)物理层PCF 子层使用集中控制的接入算法把发送数据权轮流交给各个

52、站从而避免了碰撞的产生 计算机网络高级教程107帧间间隔 IFS 所有的站在完成发送后，必须再等待一段很短的时间（继续监听）才能发送下一帧。这段时间的通称是帧间间隔 IFS (InterFrame Space)。帧间间隔长度取决于该站欲发送的帧的类型。高优先级帧需要等待的时间较短，因此可优先获得发送权。若低优先级帧还没来得及发送而其他站的高优先级帧已发送到媒体，则媒体变为忙态因而低优先级帧就只能再推迟发送了。这样就减少了发生碰撞的机会。 计算机网络高级教程108三种帧间间隔 时间SIFSPIFSDIFS媒体空闲 发送第 1 帧SIFSPIFS时间NAV（媒体忙）DIFS争用窗口发送下一 帧推迟

53、接入等待重试时间有帧要发送源站时间目的站ACKSIFS 其他站有帧要发送SIFS，即短(Short)帧间间隔，是最短的帧间间隔，用来分隔开属于一次对话的各帧。一个站应当能够在这段时间内从发送方式切换到接收方式。使用 SIFS 的帧类型有：ACK 帧、CTS 帧、由过长的 MAC 帧分片后的数据帧，以及所有回答 AP 探询的帧和在 PCF 方式中接入点 AP 发送出的任何帧。计算机网络高级教程109三种帧间间隔 时间SIFSPIFSDIFS媒体空闲 发送第 1 帧SIFSPIFS时间NAV（媒体忙）DIFS争用窗口发送下一 帧推迟接入等待重试时间有帧要发送源站时间目的站ACKSIFS 其他站有帧

54、要发送PIFS，即点协调功能帧间间隔，它比 SIFS 长，是为了在开始使用 PCF 方式时（在 PCF 方式下使用，没有争用）优先获得接入到媒体中。PIFS 的长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度。 时隙的长度是这样确定的：在一个基本服务集 BSS 内当某个站在一个时隙开始时接入到媒体时，那么在下一个时隙开始时，其他站就都能检测出信道已转变为忙态。 计算机网络高级教程110三种帧间间隔 时间SIFSPIFSDIFS媒体空闲 发送第 1 帧SIFSPIFS时间NAV（媒体忙）DIFS争用窗口发送下一 帧推迟接入等待重试时间有帧要发送源站时间目的站ACKSIFS 其他站有帧要发送DIFS，

55、即分布协调功能帧间间隔（最长的 IFS），在 DCF 方式中用来发送数据帧和管理帧。DIFS 的长度比 PIFS 再增加一个时隙长度。 计算机网络高级教程111CSMA/CA 协议的原理 欲发送数据的站先检测信道。在 802.11 标准中规定了在物理层的空中接口进行物理层的载波监听。通过收到的相对信号强度是否超过一定的门限数值就可判定是否有其他的移动站在信道上发送数据。当源站发送它的第一个 MAC 帧时，若检测到信道空闲，则在等待一段时间 DIFS 后就可发送。 计算机网络高级教程112为什么信道空闲还要再等待 这是考虑到可能有其他的站有高优先级的帧要发送。如有，就要让高优先级帧先发送。 计算

56、机网络高级教程113假定没有高优先级帧要发送 源站发送了自己的数据帧。目的站若正确收到此帧，则经过时间间隔 SIFS 后，向源站发送确认帧 ACK。若源站在规定时间内没有收到确认帧 ACK（由重传计时器控制这段时间），就必须重传此帧，直到收到确认为止，或者经过若干次的重传失败后放弃发送。 计算机网络高级教程114虚拟载波监听 虚拟载波监听(Virtual Carrier Sense)的机制是让源站将它要占用信道的时间（包括目的站发回确认帧所需的时间）通知给所有其他站，以便使其他所有站在这一段时间都停止发送数据。这样就大大减少了碰撞的机会。 “虚拟载波监听”是表示其他站并没有监听信道，而是由于其

57、他站收到了“源站的通知”才不发送数据。计算机网络高级教程115虚拟载波监听的效果 这种效果好像是其他站都监听了信道。所谓“源站的通知”就是源站在其 MAC 帧首部中的第二个字段“持续时间”中填入了在本帧结束后还要占用信道多少时间（以微秒为单位），包括目的站发送确认帧所需的时间。 计算机网络高级教程116网络分配向量 当一个站检测到正在信道中传送的 MAC 帧首部的“持续时间”字段时，就调整自己的网络分配向量 NAV (Network Allocation Vector)。NAV 指出了必须经过多少时间才能完成数据帧的这次传输，才能使信道转入到空闲状态。 计算机网络高级教程117争用窗口 信道从

58、忙态变为空闲时，任何一个站要发送数据帧时，不仅都必须等待一个 DIFS 的间隔，而且还要进入争用窗口，并计算随机退避时间以便再次重新试图接入到信道。在信道从忙态转为空闲时，各站就要执行退避算法。这样做就减少了发生碰撞的概率。802.11 使用二进制指数退避算法。 计算机网络高级教程118退避计时器(backoff timer)站点每经历一个时隙的时间就检测一次信道。这可能发生两种情况。若检测到信道空闲，退避计时器就继续倒计时。若检测到信道忙，就冻结退避计时器的剩余时间，重新等待信道变为空闲并再经过时间DIFS 后，从剩余时间开始继续倒计时。如果退避计时器的时间减小到零时，就开始发送整个数据帧。

59、 计算机网络高级教程119退避算法的使用情况 仅在下面的情况下才不使用退避算法：检测到信道是空闲的，并且这个数据帧是要发送的第一个数据帧。除此以外的所有情况，都必须使用退避算法。即：在发送第一个帧之前检测到信道处于忙态。在每一次的重传后。在每一次的成功发送后。 计算机网络高级教程120A 的作用范围B 的作用范围2. 对信道进行预约 802.11 允许要发送数据的站对信道进行预约。 ACBDERTSRTS源站 A 在发送数据帧之前先发送一个短的控制帧，叫做请求发送 RTS (Request To Send)，它包括源地址、目的地址和这次通信（包括相应的确认帧）所需的持续时间。 计算机网络高级教

60、程121A 的作用范围B 的作用范围2. 对信道进行预约 802.11 允许要发送数据的站对信道进行预约。 CTSACBDECTS若媒体空闲，则目的站 B 就发送一个响应控制帧，叫做允许发送 CTS (Clear To Send)，它包括这次通信所需的持续时间（从 RTS 帧中将此持续时间复制到 CTS 帧中）。 A 收到 CTS 帧后就可发送其数据帧。 计算机网络高级教程122RTS 和 CTS 帧以及数据帧和ACK 帧的传输时间关系 时间DIFSRTSSIFS时间NAV（RTS）DIFS争用窗口推迟接入源站时间目的站ACK 其他站CTSSIFSSIFS数据NAV（CTS）NAV（数据）计算