无线网络基础

无线网络基础第1页，课件共72页，创作于2023年2月无线通信基本常识第2页，课件共72页，创作于2023年2月无线通信的起源和发展1831年，英国科学家法拉第发现了电与磁场的关系，得出著名的电磁感应定律1832年，摩尔斯利用电磁感应发明摩尔斯编码电报，至今军事上还在使用1887年，德国科学家赫兹（HeinrichHertz)首此证明电可以以波的形式在大气中传播，并可利用特定装置接受来自加电导体辐射产生的电磁波1901年，意大利科学家马科尼发明了穿越大西洋的无线电通信1921年，移动无线技术在2M的频率内被产品化1986年，个人通信业务（pcs)在1850赫兹频率上开始运行1999年，IEEE公布了802.11a和802.11b标准第3页，课件共72页，创作于2023年2月

电磁波的产生电磁波是电场与磁场交叉感应的结果，交变的电场产生交变的磁场，而交变的磁场又产生交变的电场，如此不断循环产生电磁波在实际使用中，我们利用振荡器不断产生连续的震荡电场，通过电场和磁场的不断相互作用，产生电磁波同声波一样，具有波的共性和特征：反射、折射、衍射、散射特性频率、振幅、相位三要素第4页，课件共72页，创作于2023年2月无线电通信频率的划分频率数轴上从低到高存在一个不同频率的信号带-----频谱无线电谱包括无线电频谱、微波谱、红外线谱三部分频率（HZ)振幅无线电频谱：3KHZ------300GHZ微波谱：100MHZ--------500GHZ红外线光谱：500GHZ-----400THZ可见光谱：400THZ-------750THZ紫外线光谱：750THZ-----30PHZX射线：30PHZ---------10EHZY射线：10EHZ-------------10ZHZ宇宙射线:>10#22HZ第5页，课件共72页，创作于2023年2月无线电频谱的划分按照频谱特性，我们将频谱按其频率高低划分为12段频带频率范围甚低频/低频（VLF/LF)低频/中频（FL/MF)中频（MF)中频/高频（MF/HF）高频（HF)高频/甚高频（HF/VHF)甚高频/特高频（VHF/UHF)特高频（UHF)特高频/超高频（UHF/SHF）超高频/极高频（SHF/EHF）极高频（EHF)0----------130KHZ103-------505KHZ505-------2107KHZ2107------3230KHZ3230------28000KHZ33---------162.0215MHZ322--------2655MHZ2655-------3700MHZ3700MHZ-----27.5HZ27.5--------32GHZ32----------400GHZ第6页，课件共72页，创作于2023年2月无线电频谱的划分按照频谱特性，我们将频谱按其频率高低划分为12段运营范围频率调幅（AM)无线电模拟无绳电话电视调频（FM)无线电电视电视无线数据射频无线调制解调器蜂窝无线电个人通信全国寻呼卫星电话上行链路个人通信

无线网络/医疗、科研、工业卫星电话下行链路大碟形天线卫星电视无线网络接入小碟形天线卫星电视无线电缆电视535----------1635KHZ44-------49MHZ54------88MHZ88------108MHZ174------216MHZ470---------806MHZ700MHZ800MHZ900MHZ900-----929MHZ929-----932MHZ1610----1626.5MHZ1850-----1990MHZ2400-----2483.5MHZ2483.5---2500MHZ4----6GHZ5.8GHZ11.7-----12.7GHZ28------29GHZ第7页，课件共72页，创作于2023年2月无线电信号的调制低频信号的电磁辐射特性较差，必须将其搬迁到高频段才能进行有效的发射和接收模拟信号调制：调幅调制（AM)调制调制（FM)数字信号的调制:开/关键控法调制（OOK)移频键控法调制(FSK)移相键控法调制（PSK）第8页，课件共72页，创作于2023年2月无线电通信的传播特性电磁波的传输形式：沿导体传播（有线信道）:电缆、有线电视自由空间传播（无线信道)：长波通信中波通信短波通信超短波通信微波通信计算机无线网络使用的2.4GHZ和5.8GHZ频段属于特高（UHF)的微波频段，通常直射距离小于50公里地球1234第9页，课件共72页，创作于2023年2月影响无线电直射波传输的主要因素障碍物遮挡信号损耗过大，双方将无法建立稳定通信。无线网网络工作在2.4GHZ频段上，穿透一堵混凝土墙，信号损耗约为20db。信号散射灰尘、树叶、表面不平坦的障碍物，将分散和削弱能量多径反射由于延迟和相位等原因，信号将发生命显的衰落现象，对宽带信号影响不大，对窄带通信影响较大多谱勒频移高速数据通信，每一个信元的脉冲宽度很窄，相位和频率会发生细微变化，可能影响数字信号的正确解调环境电噪声信号对电磁噪声的信噪比（S/N）越高，信号强度越好第10页，课件共72页，创作于2023年2月无线扩频通信技术第11页，课件共72页，创作于2023年2月扩频技术基本理论IEEE802.11要求无线通信网络采用：无线扩频技术和红外线技术山农理论公式：C=Wlog2(1+S/N)式中：C为信道容量，单位为bit/s；W为带宽；S为信号功率；N为噪声功率G=W/B，处理增益是扩频通信系统的一个重要指标，表示系统信噪比改善的程度式中：W为扩频信号带宽；B为所传信息带宽M=G-[L+(S/N)],干扰容限，单位为dB式中：M为干扰容限，G为处理增益，L为系统损耗分析山农公式，当传输速率一定时，加大信号带宽，可获得信号信噪比的极大改善第12页，课件共72页，创作于2023年2月调频扩频和直序扩频技术跳频扩频(FHSS)：(多用于军事）有较强的抗定干扰的能力通信安全保密性高数据传输速率低：1-3Mbps直接序列扩频(DSSS)：抗强的定频干扰抗衰落抗多径干扰通信安全保密性高数据传输速率高：11-22-54Mbps高的接收灵敏度：通常增益比FHSS高10dB,在发射功率及天馈系统相同的情况下，比FHSS的通信距离远一倍。第13页，课件共72页，创作于2023年2月无线网络技术和IEEE802.11标准第14页，课件共72页，创作于2023年2月无线协议以太网:CSMA/CD无线网：CSMA/CA最重要的区别：处理流控制的方法无线网使用一种被称为请求发送/清除发送（RTC/CTS)的冲突避免协议。第15页，课件共72页，创作于2023年2月无线网络技术和IEEE802.11标准现代商用数字无线通信系统现代无线移动技术发展历史的划分几种典型的无线网络技术的应用计算机无线网络IEEE802.11标准IEEE802.11中的关键技术和WLAN的构造第16页，课件共72页，创作于2023年2月现代商用数字通信系统多点多信道分布业务（MMDS）本地多点分布式业务（LMDS)无线本地环路(WLL)点对点微波通信（PTPM)GSM无线移动通信CDMA系统无线集群系统第17页，课件共72页，创作于2023年2月现代无线移动通信技术发展史的划分移动无线:基本的蜂窝电话服务美国：CDMA欧洲：GSM（GPRS数据业务）中国：两种制式并存（1G、2G、2.5G、3G)第18页，课件共72页，创作于2023年2月无线应用协议------WAP（WirelessApplicationProtocol）由诺基亚、爱立信、摩托罗拉等提出，世界上200多家大型设备厂商支持是个开放的规范，为移动电话、PDA访问Internet内容服务。独立于网络（目前和以后的网络体系）为浏览器和WAP网关建立连接，采用无线标记语言WML（WirelessMarkupLanguage)实现WML继承了HTML和手持设备标记语言HDML,使转为优化无线而设计的，有如下特点：支持文本和图像、支持用户输入、导航和历史栈、国际多语言支持为窄带优化、状态和上下文管理第19页，课件共72页，创作于2023年2月几种典型无限网络技术的应用蓝牙:使用FHSS运行在2.4G范围内的WPAN技术，降低设备成本和无线设备的微型化，由piconet组成、是松散方式的ad-hoc网络。有一个主节点和7个能同时活动的从属节点组成，10个piconet能被组合在一起，构成ScaterNet。用在较短距离内取代多种线缆连接方案，每个源速率为1Mbps的piconet的蓝牙最大速率为740kbps,可能对802.11网络发生干扰。HomeRF：运行在2.4GHZ频率范围之内，带宽达1.6Mbp和大约650k的吞吐量，物理层FHSS发射机制，Ad-hoc体系结构，目标面向宅区市场，内部标准的无线接入协议（swap)能有效的处理多媒体应用。高性能的无线电LAN(HiperLAN):类型1支持5GHZ内的20Mbps,类型2支持5GHZ内的54Mbps,同时提供更多的Qos，比802.11a支持更多的多媒体应用。第20页，课件共72页，创作于2023年2月802.11无线网技术IEEE1997年正式颁布802.11无线局域网的标准802.11无线局域网（WLAN)802.15无线个人区域网络（WPAN)802.16宽带无线接入(最后一公里，提出语音/视频/数据)第21页，课件共72页，创作于2023年2月移动中的无线服务第22页，课件共72页，创作于2023年2月无线局域网优势安装便捷使用灵活经济节约易于扩展第23页，课件共72页，创作于2023年2月802.11无线标准简介802.2802.11MACFHSSDSSSIR三个物理层选项：红外线基带物理层(IR)和两种无线频率物理层这三种物理层都能以1Mbps或2Mbps的速度运行。FHSS:在众多频率上发送猝发数据来工作，许多独立网络可以在同一物理空间并存。DSSS:把数据分成几片，并以尽可能多的不同频率发送这些片。实质上，DSSS曾一度完全充斥了频谱，而FHSS却总是有选择的在一定频率上进行发射。第24页，课件共72页，创作于2023年2月IEEEStandardsIEEE802.112.4GHz2MbpsIEEE802.11b2.4GHz11MbpsIEEE802.11a5.8GHz54Mbps(Turbomodeupto108Mbps)IEEE802.11g2.4GHz22Mbps(Turbomodeupto54Mbps)IEEE802.11e2.4GHz,11MbpsQoSWLAN的标准WLAN技术第25页，课件共72页，创作于2023年2月802.11无线标准的发展无线以太网兼容联盟（WECA）-------Wi-Fi802.11d(专注于当前标准无法提供服务的802.11wlan设备开发)802.11f(主要针对各个竞争厂家制造的接入点之间禁止漫游的限制问题）第26页，课件共72页，创作于2023年2月无线局域网标准第27页，课件共72页，创作于2023年2月两种现存的扩频技术第28页，课件共72页，创作于2023年2月802.11无线体系结构无线设备或电台接入点（AceessPoint,AP)：市内和室外无线介质、分布式系统（DistributionSystem,DS)基本服务单元（BasicServiceSet,BSS)扩展服务单元（ExtendedServiceSet,ESS）第29页，课件共72页，创作于2023年2月支持802.11无线体系结构的服务站服务:提供等同标准802.3有线网络所提供的服务。认证服务：基于MAC清单取消认证服务：无线设备不能再接入到WLAN数据投递服务：确保数据可靠的从一个MAC传输到另一个MAC加密服务：WEP(WireEquivalencyPrivacy)加密（基于RC4)和第三方加密分布式服务：决定802.11数据帧的转发和漫游转移。关联：在设备之间建立逻辑连接，并决定DSS到达无线设备所需的路径，无线设备一旦连接上AP,就会使用关联服务。再关联服务：在漫游情况下，再关联服务使当前AP与先前AP取得联系。断开关联：把数据发送给另一个AP和可能的另一个无线设备。集成服务：该服务实现数据从802.11帧格式到有线网络的帧格式之间转换。第30页，课件共72页，创作于2023年2月802.11无线工作机制-----CSMA/CA与CSMA/CD的两点不同：以太网先发送信号，直到检测到冲突时才停止信号的发送；CSMA/CA直接监听接收单元，当确定中心没有与其它单元正在通话时，它才进行传输。这成之为先听后讲。在数据包传输之前，无线设备先进行监听，看是否有任何其他设备正在传输，若有等待一段随机的时间，然后再监听；若没有其他设备正在使用介质，该设备将开始传输数据；否则，继续监听。第31页，课件共72页，创作于2023年2月802.11无线工作机制-----CSMA/CARTS/CTS机制：减小冲突的机率数据确认：接收单元将会向发送单元发回一个确认通知。分割配置：使数据报的重传工作能较快的完成，是一个可配置的属性。电源管理选项:使用20字节的电源通信帧（PS-Poll),告知AP进入节能模式，定期唤醒，察看AP。延长移动用户使用WLAN的时间和电池的寿命，且不会失去与基本无线设施的连接。多信元漫游：信噪比（S/N）决定连接的AP,无线设备向新的AP发送认证信息并试着与之关联，并通知新AP，设备来自哪个AP。新AP获取老AP的数据帧信息，并要求老AP释放资源。各厂家实现方法不同，互操作有问题（802.11f).第32页，课件共72页，创作于2023年2月服务集标识符SSIDMAC地址过滤有线等效保密(WEP)改进WEP2(802.11i)端口访问控制技术(802.1x)虚拟专用网络(VPN)目前无线网络常用的安全策略第33页，课件共72页，创作于2023年2月WI-FI认证第34页，课件共72页，创作于2023年2月WLAN安全性体系结构第35页，课件共72页，创作于2023年2月802.11无线网的安全性无线网的无线扩频通信技术本身就起源于军事上的防窃听技术。802.11服务装置标识（SSID):原始密码作用，用户共享，改变耗时。MAC地址表过滤：AP(小型WLAN)和有线网络上MAC数据库（大型WLAN)硬件加密：WEP(RC4)使用60位加密，密钥轮换都必须人工进行，耗费精力。第36页，课件共72页，创作于2023年2月集中式基于用户的认证第37页，课件共72页，创作于2023年2月WLAN安全需求第38页，课件共72页，创作于2023年2月WLAN可靠性需求第39页，课件共72页，创作于2023年2月WLAN性能需求第40页，课件共72页，创作于2023年2月WLAN互操作需求第41页，课件共72页，创作于2023年2月无线网络通信组件第42页，课件共72页，创作于2023年2月WLAN的构成

接入点(AccessPoint)充当共享hub连接到有线网络(认证,流量汇聚)由无线,以太网接口和桥接软件组成无线网桥

网卡(NIC

)

笔记本型或桌面型卡，将无线站点连接到无线网络

固件和软件（天线、馈线）

漫游及负载平衡

安全性

网络管理

配置和诊断WLAN技术第43页，课件共72页，创作于2023年2月WLAN－AP的安装方式1、桌面安装2、挂墙安装3、隐蔽安装：1）AP隐藏放置于房间吊顶上（天花板里）；

2）大厅横梁上；

3)房间的屋顶角落注意：

进行隐蔽性工程安装，必须遵守相关综合布线的国家标准与规范WLAN技术第44页，课件共72页，创作于2023年2月在酒店、机场的安装，一般选择在天花板上安装：1、为了满足覆盖要求，在AP安装时可以通过在天花板上开两个小孔，将AP的两个天线对准小孔朝下放置，为不影响美观，将天线喷涂成与天花同色；2、五类线的传输距离是100米，如果超出范围，则考虑是否增加LANSWITCH；WLAN－AP的安装方式安装所用工具及材料1、人字梯、电钻、插线排、刀具、钳子（剥线、做网线）；2、PVC阻燃套管、扎带、钢钉等；WLAN技术第45页，课件共72页，创作于2023年2月WLAN－AP的规划AP覆盖范围：室内容许最大覆盖距离为35~100米室外容许最大距离100~400米2.4G电磁波对于各种建筑材质的穿透损耗的经验值如下：

A. 水泥墙(15~25cm):衰减10~12dBB. 木板墙(5~10cm):衰减5~6dBC. 玻璃窗(3~5cm):衰减5~7dBWLAN技术第46页，课件共72页，创作于2023年2月各种建筑材料对无线讯号的影响如下：1、当AP与终端隔一座水泥墙时,AP的可传送覆盖距离约剩下<5米有效距离。2、当AP与终端中间隔一座木板墙时,AP的传送距离约剩下<15米有效距离。3、当AP与终端中间隔一座玻璃墙时,AP的传送距离约剩下<15米有效距离WLAN－AP的规划AP覆盖范围：所以在安装时选点时，一定要注意以避开墙、柱子等WLAN技术第47页，课件共72页，创作于2023年2月

对于面积小于150平方米的普通开放空间，如酒店公共休息区，小酒吧，咖啡厅，会议室，西餐厅等区域，预计用户数量不超过30个时，每个场所放置一个AP即可满足需求AP数量的确定：WLAN－AP的规划当空间较大，将以安装多个AP来满足覆盖需求，当容量需求较大，即AP的覆盖区域内用户数目过多时，需在同一空间放置多个AP以增加容量WLAN技术第48页，课件共72页，创作于2023年2月单个房间中安装一个AP，尽量把AP安放在大厅的中央位置，最好选择放置于大厅的天花板上若安装两个AP，可将其放置在大厅的两个对角上WLAN－AP的规划AP选址原则：要维持一个质量较好的WLAN，需要考虑覆盖范围内用户数量，单个AP的联机终端用户数不应超过30个WLAN技术第49页，课件共72页，创作于2023年2月WLAN－AP的规划AP频率规划：

在理论上，要求相邻频点的隔离度>=35db。根据经验值，当相邻AP设定相同频点时,要求间隔25米以上；当相邻AP设定相邻频点时,要求AP间隔16米以上；当AP设定相隔频点时,要求间隔12米以上。WLAN技术第50页，课件共72页，创作于2023年2月干扰源的种类微波炉防盗设施（商场门检）其它大功率的电子设备WLAN－AP的规划AP外界干扰：所以AP应该远离干扰源1—2米WLAN技术第51页，课件共72页，创作于2023年2月WLAN－AP规划实例此类办公室应将AP装于中央天花上，并将天线外露WLAN技术第52页，课件共72页，创作于2023年2月WLAN的拓朴结构(一)点对点或AdHoc模式多点接入或Bss模式WLAN技术第53页，课件共72页，创作于2023年2月WLAN的拓朴结构(二)多接入点漫游模式LANAAPPCALANBAPPCBWLAN技术第54页，课件共72页，创作于2023年2月BAWLAN的拓朴结构(三)无线桥接模式WLAN技术第55页，课件共72页，创作于2023年2月WLAN的拓朴结构(四)AB无线路由模式！无线设备须具备两个以上端口10.1.1.1/2420.1.1.1/24WLAN技术第56页，课件共72页，创作于2023年2月1152接入点1Mbps(速度)带宽取决于产品和设置离AP最近的端点比最远的端点获得更高的带宽WLAN的最大问题……无线网络带宽问题：带宽：11M/22M/54M/108MWLAN技术第57页，课件共72页，创作于2023年2月无线网络的传输距离Server:Useraccessandcontrol.LocalContentAAAPublicAccessSwitch本地后台运营WANWi-FiWi-FiWi-F