无线接入技术-新

《宽带接入技术》课程第六章无线接入技术目录

无线接入网概述01无线局域网02

无线接入设备03实训项目十04无线接入网概述一、无线接入网概述无线接入技术是指接入网的某一部分或全部使用无线传输媒质，向用户提供固定的和移动接入技术，无线接入网又称为无线本地环路WLL(WirelessLocalLoop)或无线用户系统WSS(WirelessSubscriberSystem)。特点：无需铺线、成本较低组网灵活，接入自由定位：本地有线通信网的延伸、补充和临时应急系统无线接入网的分类按用户终端的移动性分为：固定无线接入网FWA(FixedWirelessAccess)如：LMDS、MMDS、蓝牙、Wi-Fi移动无线接入网MWA(MobiledWirelessAccess)如：4G、3G、Wimax、无线接入网的分类按传输的带宽分为：无线窄带接入接入速率低于2Mb/s的系统，如蓝牙。无线宽带接入接入速率高于2Mb/s的系统，如LMDS、MMDS、DBS、3G、Wimax、Wi-Fi(WLAN)。发展趋势趋势：宽带化、综合化、无线化目前的热点是：Wimax，Wifi，4G等发展趋势当前通信发展的主要趋势之一是网络应用的分组化。目前电路交换仍然将大量存在，特别是在接入网，市场对基于电路交换方式的接入设备仍有大量需求。目前所有宽带和窄带无线接入系统都支持电路交换和分组交换两种模式。随着全IP网络的不断发展，最终将在无线接入网实现IP分组交换。现有无线接入系统仍然以各种话音业务和电路交换的数据传输为主，但是无线数据传输已经成为了未来无线接入系统的主要应用之一。目前的各种无线接入系统在提供语音通信的同时，都支持TCP/IP、X.25等多种协议，以保证数据传输的有效性和可靠性。但是在高速数据传输（如图象、文件下载）的能力和传输质量上，仍然有许多问题有待解决。发展趋势现有的多址接入方式有FDMA、TDMA、CDMA及它们的组合。FDMA、TDMA技术最成熟和完善，产品丰富，目前系统主要采用FDMA+TDMA体制。另外，CDMA方式具有容量大、话音质量好、覆盖范围广、安全性高和易于规划等特点，成为未来无线接入系统最有前途和竞争力的多址接入方式。此外，CDMA/TDMA/FDMA/SDMA等多种接入方式的融合也是目前的发展趋势。OFDM（正交频分复用）是一种采用了新的信号处理技术的复用方法，在宽带无线接入领域的应用正在逐渐成为一个发展趋势。具有抗多径传播能力较强、频谱利用率高等优点。OFDM将成为未来无线接入系统的关键技术之一，是目前无线传输技术研究领域的热点。无线局域网二、无线局域网无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork，WLAN)可定义为使用射频(RF-RadioFrequency)、微波(Microwave)或红外线(Infrared)，在一个有限的地域范围内互连设备的通信系统。一个无线局域网可当作有线局域网的扩展来使用，也可以独立作为有线局域网的替代设施。因此，无线局域网提供了很强的组网灵活性。Wi-Fi——WilessFidelity，无线保真技术，属于Wlan技术WifiWi-Fi实际上为制定802.11无线网络的组织，并非代表无线网络。它的最大优点就是传输速度较高，另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种802.11DSSS设备兼容。目前无线局域网（WLAN）,主流采用802.11协议。故常直接称为WIFI网络。典型距离覆盖几十米至几百米。Wifi协议演进WLAN标准不断完善，可运营可管理性稳步增强，802.11n已成主流过去未来现在802.11ac802.11ad11b2.4G频段，传输速率提高到5.5M和11M

11a5.8G频段传输速率提高到54M传输速率提高到54M2.4G频段，兼容11b2.4G频段和5.8G频段传输速率提高到300M兼容11a/11b/11g6G以下频段和60G频段传输速率不小于1Gbit/s协议正在制定和完善之中2012年Wifi协议演进Wifi系统结构1)无中心拓扑结构无中心拓扑结构是最简单的对等互连结构，基于这种结构建立的自组织型WLAN至少有两个站，各个用户站(STA)对等互连成网型结构，称为Ad-hoc网络，在每个站的计算机终端均配置无线网卡，终端可以通过无线网卡直接进行相互通信无中心拓扑结构WLAN的主要特点是：无须布线、建网容易、稳定性好，但容量有限，只适用于个人用户站之间互连通信，不能用来开展公众无线接入业务。Wifi系统结构2)有中心拓扑结构有中心拓扑结构是WLAN的基本结构，至少包含一个访问接入点(AP)作为中心站构成星型结构，在AP覆盖范围内的所有站点之间的通信和接入Internet均由AP控制。一个AP一般有两个接口，即支持IEEE802.3协议的有线以太网接口和支持IEEE802.11协议的WLAN接口。这种基于无线AP的结构模式其实与有线网络中的星型交换模式差不多，也属于集中式结构类型，无线AP相当于有线网络中的交换机或路由器。Wifi系统结构Wifi的应用Wifi的应用Wifi的优势1）无线电波的覆盖范围相对广。2）传输速度非常快，符合个人和社会信息化的需求。3）厂商进入该领域的门槛比较低,设备价格低廉。4）信号功率小，绿色健康。5）工作在2.4GHz的IMS频段，全球统一。Wifi的劣势1）工作在2.4GHz的IMS频段，容易受干扰。2）覆盖范围有限3）安全性有待提高4）缺乏完善的QoS与商业模式WLAN(WirelessLocalAreaNetwork)是以射频无线电波通信技术构建的局域网，虽不采用缆线，但也能提供传统有线局域网的所有功能。无线数据通信不仅可以作为有线数据通信的补充及延伸，而且还可以与有线网络环境互为备份。AC:AccessControl,接入控制器AP:AccessPoint,接入点STA:Station，站点22Internet手机WLAN笔记本PDA无线接入点（AP）无线电波WLAN终端设备无线控制器（AC）STA(Station)WLAN技术基础WLAN技术的发展802.11bWLAN无线接入技术正沿着更高带宽、更优接入性能方向发展！DescriptionofthecontentsDescriptionofthecontentsDescriptionofthecontentsDescriptionofthecontents802.11a/g802.11n802.11ac/adMbps60054111000成本高、产品少、兼容性差09年之前的主流当前的主流技术未来3-5年的趋势WLAN技术基础IEEE802.11x主要协议WLAN技术基础根据传播模型，通过链路预算表分别计算满足上下行覆盖要求的小区半径；根据站型选择，计算单个站点覆盖面积；用规划区域面积除以单个站点覆盖面积得到满足覆盖的站点数小区半径单站覆盖面积覆盖站点数由不同场景选择不同传输模型进行链路预算，包括最大允许路损，规划小区半径，最后根据单小区覆盖区域及覆盖区域总面积要求计算出站点数。仿真软件小区半径在软件中，跳过了链路预算的过程，根据模型选择结合经验值，提供了不同应用场景的小区半径典型值。WLAN技术基础街道及带状区域覆盖计算H1：街道宽度H2：覆盖区深度R：AP覆盖半径采用全向天线在容量需求较小的地区，也可以采用全向天线进行覆盖。H1：街道宽度L：街道覆盖长度WLAN技术基础街道及带状区域覆盖计算采用定向天线AP沿街道两边交错布放，每个站点采用两副定向天线分别朝向街道对面的覆盖区。H1：街道宽度H2：覆盖区深度R：AP覆盖半径H1：街道宽度L：街道覆盖长度WLAN技术基础室内覆盖计算Z：因子R：AP覆盖半径将室内建筑的覆盖区域分成矩形，分别计算各区域需要部署的AP数室内场景一般是用全向天线。单位面积AP数=1/SWLAN技术基础根据话务模型计算用户业务的吞吐量需求或者由用户给出。其中话务模型的需求受用户数预测，终端占有率，用户渗透率，并发率以及单用户的速率等因素的影响。参数中文名单位说明/关系式总用户数总用户数终端占有率%终端使用百分比业务渗透率%Wlan业务百分比业务并发率%多用户同时上网的几率单用户速率MbpsWLAN产品有多种应用场景，不同的应用场景AP的容量也会有相应的变化，支持的并发用户数也会有相应的调整，下表介绍几种AP场景下的容量以及所支持的并发用户。场景单AP容量（Mbps）单AP在线并发用户数室内场景（良好隔离）2020室内场景（密集）1015室外（小范围热点视距）1515室外（小范围热点非视距）515总用户数

x终端占有率xWLAN业务渗透率

x业务并发率单AP在线并发用户数（15-30）所需AP数=WLAN技术基础规模估算覆盖估算容量估算实际勘测实际所需AP数WLAN技术基础2.4GHz频段中,每信道占用22MHz的频带,同一个信号覆盖范围内最多容纳3个互不重叠的信道（1、6、11），以此类推。2.4GHz频段WLAN信道配置表信道中心频率（MHz）信道低端/高端频率124122401/2423224172406/2428324222411/2433424272416/2438524322421/2443624372426/2448724422431/2453824472426/2448924522441/24631024572446/24681124622451/24731224672456/24781324722461/2483WLAN技术基础2.4Ghz蜂窝式覆盖原则：1.相邻区域使用无重叠的信道，如2.4GHz：1、6、11；2.调整发射功率，避免同频干扰；3.无线覆盖实现频率复用；WLAN技术基础在5GHz频段以5M为步进划分信道，信道编号n=(信道中心频率GHz－5GHz)*1000/5。在中国802.11a工作在5.725－5.850GHz频段的5个信道，操作信道号分别为：149、153、157、161、165信道标号中心频率信道低端/高端频率1495745MHz5735/5755MHz1535765MHz5755/5775MHz1575785MHz5775/5795MHz1615805MHz5795/5815MHz1655825MHz5815/5835MHz1491491491571651571571571651491651655GHz中国信道划分5Ghz蜂窝式覆盖示例：WLAN技术基础WLAN标准协议将5GHz频段分为24个20MHz宽的信道，且每个信道都为独立信道。这为WLAN提供了丰富的信道资源，更多的独立信道也使得信道绑定更有价值，信道绑定是将两个信道绑定成一个信道使用，能提供更大的带宽。如两个20MHz的独立信道绑定在一起可以获得20MHz两倍的吞吐量，这好比将两条道路合并成一条使用，自然就提高了道路的通过能力。802.11n支持通过将相邻的两个20MHz信道绑定成40MHz，使传输速率成倍提高。802.11n也同时定义了2.4GHz频段的信道绑定，但由于2.4GHz频段较拥挤的信道资源，降低了2.4GHz频段信道绑定的实用性，一般不推荐使用2.4GHz频段的信道绑定。WLAN技术基础胖AP完全自主进行管理、数据转发、完全控制的无线接入点。适合家用或构建小型无线网WLAN组网应用FATAP组网更适合在家庭和中小型网络中使用，无法满足大型的无线企业网络的需求，这是由于FATAP自身的特点所决定的。当需要组建大型无线网络或需要更多的增值服务时：WLAN组网应用AC/BRAS合一AC/BRAS分离★★CAPWAP协议CAPWAP协议WLAN组网应用InternetACSR/Router汇聚交换机NMSRadiusPortal数据报文管理报文InternetACSR/Router汇聚交换机NMSRadiusPortal数据报文管理报文集中转发本地转发★集中转发与本地转发WLAN组网应用ACL2交换机AP路由器IP城域网L2网络连接AC汇聚交换机AP路由器IP城域网L3网络连接路由器二层连接三层连接★AP与AC的连接方式WLAN组网应用AP从无线交换机下载最新软件版本、配置AP开始正常工作和无线交换机交换用户数据报文AP通过DHCPserver获取IP地址AP发出二层广播的发现请求报文试图联系一个无线交换机接收到发现请求报文的无线交换机会检查该AP是否有接入本机的权限，如果有则回应发现响应AP与无线交换机AC直连或通过二层网络连接：APDHCPServer1、获取IP地址2、发送二层广播发现请求4、版本、配置下载3、无线交换机发现响应5、用户数据传递ACWLAN组网应用APDHCP

Server无线交换机1、获取IP地址、option43属性4、版本、配置下载5、用户数据传递AP会从option43属性中获取无线交换机的IP地址，然后向无线控制器发送单播发现请求。2、无线交换机发现请求3、无线交换机发现响应AP通过DHCPserver获取IP地址、option43属性(携带无线交换机的IP地址信息)接收到发现请求报文的无线交换机会检查该AP是否有接入本机的权限，如果有则回应发现响应。AP从无线交换机下载最新软件版本、配置AP与无线交换机通过三层网络连接：AP开始正常工作和无线交换机交换用户数据报文WLAN组网应用无线接入设备三、无线接入设备WLAN组网设备包括BRAS、AC、AP、STA、AAA。BRAS：宽带远程接入服务器，对用户进行认证和接入控制。该单元有些在AC中集成，有些是独立设备。AC：无线射频管理。功能包括无线网络的接入控制、无线网络的转发和统计、AP的配置监控、漫游管理、AP的网管代理、AP安全控制等。胖AP组网时不需要AC。AP：接入点。AP类型根据功能区分有胖AP和瘦AP两种。其中对于胖AP，AP完成接入、认证及管理等功能，使用胖AP时不需要AC，同时胖AP网络也不能实现集中管理，终端无法漫游。胖AP配置信息需要单独配置。无线接入设备对于瘦AP，这种AP将原胖AP的物理层以上功能转移到网络中增加的设备AC中实现，AP连接AC，由AC对控制和数据报文进行集中转发。而瘦AP本身实现802.11报文的加解密、802.11的PHY功能、802.11到802.3帧的转换、接受无线控制器的管理、RF空口的统计等简单功能。瘦AP连接AC后通过DHCP服务器自动获取AC地址后从AC下载配置信息，不必再对单个AP进行烦琐的设定，实现即插即用。AP类型根据使用场景区分有室外型AP和室内型AP。室外型AP功率为500mW。室内100mW。无线接入设备STA：工作站、终端。AAA：认证授权计费服务器。实现网络内认证、授权、计费信息的交互。AC现在以华为AC设备AC6005为例对AC产品进行介绍。AC6005产品如图6-12所示。ACAC6005提供丰富的接口类型，满足各种应用场景。拥有8个GE口，提供20Gbit/s的交换容量和4Gbit/s的转发能力。8口PoE满供能力，可以满足AC下直挂AP或其他需要供电终端的网络部署要求。具有多重可靠性设计，确保设备长时间正常使用。支持基于LACP（LinkAggregationControlProtocol）、MSTP（MultipleSpanningTreeProtocol）的端口冗余备份。支持组网1+1冗余热备。AC安装简单，维护方便，满足客户的部署要求。AC6005尺寸为320mm×233.6mm×43.6mm，适合在桌面、标准IEC机柜（19英寸）里安装。内置Web网管，可以提供本地的图形化管理。网管eSight具有丰富的北向接口，符合企业用户使用习惯。支持板内温度探测器，实时监控AC运行环境。ACAC采用多种节能措施，包括：采用静音风扇，风扇转速自动调整，降低系统的噪音，节省风扇功耗。当检测不到业务端口对端连接设备，即端口空闲时，则设备进入省电模式，以减小功耗。采用先进工艺、高集成度、低功耗芯片，并配合智能设备管理系统充分利用芯片的低功耗特性，在提升系统性能的同时还降低了整机功耗。APAP根据应用场景可分为室内AP、室分AP和室外AP。室内AP:室内放装型AP设备。对于建筑结构较简单、面积相对较小、用户相对集中的场合及对容量需求较大的区域，如小型会议室、休闲中心等场景宜选用室内放装型AP设备，该类型设备可根据不同环境灵活实施分布，也可同时工作在AP和桥接等混合模式下。AP室内AP都有一个共同的特点，就是美观大方，因为它们要做到布放在室内不影响室内装潢的美观。如AP2010DN，绰号“面板AP”顾名思义，这种AP装在室内就像个小面板，和墙面融为一体。室内AP如图所示。AP室外AP：室外分布型AP设备。对于接入点多，用户量大，且用户分布较为集中的场合下，如步行街、大型会展中心等大型场所，宜选用室外AP设备组网。室外AP都具有卓越的室外覆盖性能及超强的防护，以适应风吹雨淋的室外环境，具有IP67的防护等级。室外AP如图所示。AP室外AP安装及室外天线外观如图所示。天线天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。根据方向性的不同，天线有全向和定向两种。全向天线：全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性。一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在通信系统中一般应用距离近，覆盖范围大，价格便宜。增益一般在9dB以下。天线定向天线：定向天线，在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性。同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在通信系统中一般应用于通信距离远，覆盖范围小，目标密度大，频率利用率高的环境。天线我们可以这样来思考全向天线和定向天线之间的关系：全向天线会向四面八方发射信号，前后左右都可以接受到信号，定向天线就好像在天线后面罩一个碗壮的反射面，信号只能向前面传递，射向后面的信号被反射面挡住并反射到前方，加强了前面的信号强度。天线的选购如果需要满足多个站点，并且这些站点是分布在AP的不同方向时，需要采用全向天线;如果集中在一个方向，建议采用定向天线;另外还要考虑天线的接头形式是否和AP匹配、天线的增益大小等是否符合您的需求。天线天线的安装对于室外天线，天线与无线AP之间需要增加防雷设备;定向天线要注意天线的正面朝向远端站点的方向;天线应该安装在尽可能高的位置，天线和站点之间尽可能满足视距(肉眼可见，中间避开障碍)。常见天线的增益：鞭状天线6-9dBi，GSM基站用八木天线15-17dBi，抛物面定向天线则很容易做到24dBi。实训项目十四、实训项目十实训目的：掌握城域网整体配置及规划，实现WLAN无线接入配置。实训设备：AAA，Portal，RT，AP，OLT，Splitter,ONU,AC。实训内容：某城市正在规划及部署智慧城域网，作为一名网络工程师，您将规划并开通东城区宽带业务。预备对东城区用户采用WLAN的接入方式。您将涉及到WLAN宽带接入网络部署，AAA认证系统部署，城域网路由部署等内容，具体分为承载网拓扑规划，IP地址规划，设备部署及线缆连接，数据配置，WLAN上网业务验证等几个步骤。

设备连接图1业务配置2设备连接图东城区AC内置BRAS的VLAN变化过程移动终端发出的标准以太网帧，由AP接收后打上VLAN199标签变为单标签VLAN帧。VLAN199作为移动终端管理VLAN，在AC处绑定宽带虚接口2，以199.1.1.1/24作为网关，给移动终端分配IP地址。ONU接受AP上行的单标签VLAN帧后，又在已有的VLAN帧上继续打上VLAN188标签，变为双标签VLAN帧。VLAN188作为AC与AP之间的管理VLAN，在AC处绑定宽带虚接口1，以188.1.1.1/24作为网关，给三个AP分配IP地址。由于外层标签为VLAN188，因此OLT的上行端口和AC下行端口均为trunk模式，并且关联VLAN为188。

双标签VLAN帧到达AC设备后，先脱去VLAN188标签，并通过宽带虚接口1给AP分配管理IP地址188.1.1.x。然后脱去VLAN199，以宽带虚接口2作为三层网关，给移动终端分配IP地址199.1.1.x，进行接入上网。AC内置BRAS的VLAN变化过程双标签VLAN帧到达AC设备后，先脱去VLAN188标签，并通过宽带虚接口1给AP分配管理IP地址188.1.1.x。然后脱去VLAN199，以宽带虚接口2作为三层网关，给移动终端分配IP地址199.1.1.x，进行接入上网。10G10G40G40G40G40G40G40G40G40G40G40G40G1:8ODFSC-FC光纤SC-SC成对LC-LCLC-FC成对LC-LCLC-FCODFODFODFODFODFODFODFODFODFODFODFODFODFODFODF网线网线网线网线RTRTRTPONIN1:8LAN设备连接图INININ1:81:81:8PONPONReth核心层汇聚层接入层PONGPONGPONGPONT2023/5/1365端口1端口1端口1端口1端口4端口1端口4端口3端口3端口1端口3端口3端口3T端口2R端口2R端口3R端口3T端口1端口3端口1端口5端口5TODF端口连接图东城区各个机房连线示意图中心机房汇聚机房server机房接入机房街区DServer机房SW2连线Server机房ODF连线中心机房RT1连线中心机房RT2连线中心机房ODF连线东汇机房RT1连线东汇机房AC连线东汇机房ODF连线东接机房OLT连线东接机房ODF连线街区D的ODF连线街区D的ONU连线街区D的AP连线设备连接图1

业务配置2IP地址和loopback配置图中心机房数据配置一用户接入数据配置步骤：配置中心机房路由器1的IP地址配置中心机房路由器1的loopback地址配置中心机房路由器1的OSPF为启用与RT1的loopback地址一致配置中心机房路由器1的OSPF端口为启用注意：修改端口的参数后，必须重新启用OSPF状态配置中心机房路由器2的IP地址配置中心机房路由器2的loopback地址配置中心机房路由器2的OSPF为启用与RT2的loopback地址一致配置中心机房路由器2的OSPF端口为启用注意：修改端口的参数后，必须重新启用OSPF状态东汇机房数据配置二用户接入数据配置步骤：1.配置东汇机房路由器配置东汇机房路由器Loopback地址配置东汇机房路由器静态路由配置配置东汇机房路由器OSPF全局配置一定要勾选静态重分发配置东汇机房路由器的端口OSPF启用2.配置东汇机房AC的物理接口数据下行口设为宽带虚接口上行口网络层配置IP地址本次实训采用的是内置BAS的AC配置，因此