WLAN基础知识新员工培训之一-WLAN基础知识

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——WLAN根底知识南京智达康无线通信科技NANJINGZ-COMWIRELESSCO..LTD.无线自由，无限未来...1

无线技术介绍内容提纲2WLAN扩频技术介绍3WLAN调制方式介绍4WLAN频段划分5无线局域网基本应用架构WI-FI是什么？LAN“无线局域网”MAN“无线城域网”WAN“无线广域网”PAN“无线个人网”Bluetooth802.11b802.11a802.11gHiperLAN2802.11MMDSLMDSGSMGPRSCDMA2.5G-3G中低数据速率中高数据速率高的数据速率低数据速率短距离中等距离中到长距离长距离笔记本/PC到设备/打印机/键盘/电话笔记本电脑和手持设备无线联网固定最后一公里接入PDA设备与手持设备到互联网<1Mbps1~54Mbps11、54Mbps10K-384KbpsIEEE802.11协议族IEEE802.11IEEE802.11(WirelessFidelity,Wi-Fi,无线相容认证)标准定义物理层和媒体访问控制(MAC)标准。物理层定义了数据传输的信号特征和调制，定义了两个RF传输方法和一个红外线传输方法，RF传输标准是跳频扩频和直接序列扩频，工作在2.4000～2.4835GHz频段。IEEE802.11bIEEE802.11b标准规定WLAN工作频段在2.4-2.4835GHz，数据传输速率最高到达11Mbps,。该标准是目前已经取代了IEEE802.11标准。它采用补偿编码键控调制方式，数据传输速率可在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps之间自动切换，它改变了WLAN设计状况，扩大了WLAN的应用领域。IEEE802.11aIEEE802.11a标准规定WLAN工作频段在5.15-5.850GHz,数据传输速率达到54Mbps/108Mbps(SuperA)。该标准扩充了标准的物理层，采用正交频分复用OFDM的独特扩频技术。由于工作在5G频段，干扰比2.4G小很多，稳定性较好，但是此标准与802.11b不兼容。IEEE802.11gIEEE802.11g标准工作的频段与802.11b相同,拥有IEEE802.11a相同的传输速率,最高可达54Mbps/108Mbps(Turbo/SuperG),平安性较IEEE802.11b好,采OFDM〔正交频分复用〕调制方式,可802.11b兼容。IEEE802.11协议族目前802.11共有九种扩展名，从a到i(a、b、c、d、e、f、g、h和i)。802.11〔a、b和g)是与PHY有关的标准，802.11〔d、e、h和i〕影响MAC层，而802.11〔c和f〕增强OSI最上面的一层，即应用层其它802.11体系标准

除了这三种最核心的无线以太网标准外，802.11系列标准还有：

·802.11c：符合802.1D的媒体接入控制层(MAC)桥接(MACLayerBridging)·802.11d：RegulatoryDomains，定义域管理，FCC、ETSI、ARIB等之间切换；

·802.11e：QoS(Qualityofservice)，定义效劳质量；

·802.11f：IAPP(Inter-AccessPointProtocol)，接入点内部协议,漫游管理；

·802.11h：5GHz频率空间的功耗管理,并关注探索802.11a与HiperLAN2之间的一致性，集中关注动态频率选择〔Dynamicfrequencyselection〕和传输功率控制〔Transmitpowercontrol〕。

·802.11i：

Security，定义网络平安性。

其他相关802.11协议介绍IEEE802.11和OSI模型无线网络标准的开展史802.11系列标准的开展轨迹1990年5月，IEEE成立802.11工作组1997年7月，IEEE发布802.11协议1999年9月，IEEE发布802.11b协议1999年9月，IEEE发布802.11a协议2003年6月，IEEE发布802.11g协议IEEE802.11a/b/g比照

802.11802.11b802.11a802.11g协议批准时间1997.71999.91999.92003.6可用频宽83.5MHz83.5MHz300MHz83.5MHz工作频段2.4－2.4835GHz2.4－2.4835GHz5GHz2.4－2.4835GHz非重叠信道数33243扩频调制技术FHSSDSSSDSSSCCKOFDMQPSKOFDMQPSK传输速率1,2Mbps1,2,5.5,11Mbps6,9,12,18,24,36,48,54Mbps1,2,5.5,6,9,11,12,18,24,36,48,54Mbps业务数据语音数据

图像语音数据

图像语音

数据

图像DSSS〔直接序列扩频〕直接序列扩频〔DirectSequenceSpreadSpectrum，简称DSSS〕，就是使用具有高码率的扩频序列，在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号复原成原来的信号。

DSSS〔直接序列扩频〕FSSS〔跳频扩频〕跳频扩频〔FrequencyHoppingSpreadSprectrum,简称FHSS〕就是载波可以在一个很宽的频带上按照伪随机码的定义从一个频率跳变到另一个频率。FSSS〔跳频扩频〕OFDM〔正交频分复用〕DSSSFHSSFHSS系统采用跳变的频率载波，接收方与发送方协商频率跳变模式-易于实施-抗干扰能力强-吞吐量有限〔2-3Mbps@2.4GHz〕三、WLAN的调制方式WLAN的调制方式什么是调制？信号的调制就是要把信号进行变化、控制、改变以赋予把信号通信中所需要的特性，并承载信息进行传输。根本的调制方法：幅度调制〔AM〕、频率调制〔FM〕IEEE802.11b

DSSS调制方式补偿码键控(CCK)11Mbps/5.5Mbps差动四进制相移键控(DQPSK)2Mbps差动二进制相移键控(DBPSK)1MbpsIEEE802.11a

OFDM调制方式BPSK(二进位移相键控,BinaryPhaseShiftKeying)QPSK(正交移相键控,QuadraturePhaseShiftKeying)16QAM(正交调幅,QuadratureAmplitudeModulation)64QAMIEEE802.11g

OFDM调制方式11G协议由于兼容11b协议，因此其调制方式是11a与11b的结合，即工作在6Mbps、12Mbps、24Mbps、36Mbps、48Mbps、54Mbps时与11aOFDM的调制模式相同〔BPSK/QPSK/16QAM/64QAM〕；当工作在1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps时与11bDSSS下的调制模式相同〔CCK/DQPSK/BQPSK〕。WLAN的稳定性

由于WLAN其固有的传输介质的特性，也就使其面临着噪声、线路冲突、隐藏节点等方面的考验，这些问题解决的好与坏直接影响WLAN的稳定性及可靠性。克服噪声克服冲突802.11的MAC和802.3协议的MAC非常相似，都是在一个共享媒体之上支持多个用户共享资源，由发送者在发送数据前先进行网络的可用性。在802.3协议中，是由一种称为CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)的协议来完成调节，这个协议解决了在Ethernet上的各个工作站如何在线缆上进行传输的问题，利用它检测和防止当两个或两个以上的网络设备需要进行数据传送时网络上的冲突。在802.11无线局域网协议中，冲突的检测存在一定的问题，这个问题称为“Near/Far〞现象，这是由于要检测冲突，设备必须能够一边接受数据信号一边传送数据信号，而这在无线系统中是无法办到的。鉴于这个差异，在802.11中对CSMA/CD进行了一些调整，采用了新的协CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccesswitCollisionAvoidance)。CSMA/CA利用ACK信号来防止冲突的发生，也就是说，只有当客户端收到网络上返回的ACK信号后才确认送出的数据已经正确到达目的。CSMA/CA协议CSMA/CA协议的工作流程是：一个工作站希望在无线网络中传送数据，如果没有探测到网络中正在传送数据，那么附加等待一段时间，再随机选择一个时间片继续探测，如果无线网路中仍旧没有活动的话，就将数据发送出去。接受端的工作站如果受到发送端送出的完整的数据那么回发一个ACK数据报，如果这个ACK数据报被接收端收到，那么这个数据发送过程完成，如果发送端没有收到ACK数据报，那么或者发送的数据没有被完整地收到，或者ACK信号的发送失败，不管是那种现象发生，数据报都在发送端等待一段时间后被重传，CSMA/CA通过这种方式来提供无线的共享访问，这种显式的ACK机制在处理无线问题时非常有效。然而不管是对于802.11还是802.3来说，这种方式都增加了额外的负担，所以802.11网络和类似的Ethernet网比较总是在性能上稍逊一筹。隐藏节点问题

STAAPRTSCTSDataACKAPSTASTACTS-RangeRTS-RangeStationsdonotheareachother

buttheyheartheAP四、WLAN频段划分2.4GHz中国信道划分802.11b和802.11g的工作频段在2.4GHz〔〕，其可用带宽为83.5MHz，划分为13个信道，每个信道带宽为22MHz北美/FCC2.412-2.461GHz(11信道)欧洲/ETSI2.412-2.472GHz(13信道)日本/ARIB2.412-2.484GHz(14信道〕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124122401/2423224172406/2428324222411/2433424272416/2438524322421/2443624372426/2448724422431/2453824472426/2448924522441/24631024572446/24681124622451/24731224672456/24781324722461/24832.4GHz信道划分图示2.4GHz频段中，同一个信号覆盖范围内最多容纳3个互不重叠的信（1、6、11），以此类推！每信道占用22MHz的频带；

11b采用DSSS扩频和CCK的调制方式最高提供11Mbps的速率，11g采用OFDM的扩频方式，可提供54Mbps的速率；IEEE802.11b/g蜂窝覆盖示意图使用1、6、11三个互不干扰的信道进行蜂窝覆盖CH6CH11CH1CH6CH1CH6CH11CH11CH1CH6CH11CH1CH115.8GHz信道划分中国802.11a的工作频段在5.8GHz(5.725GHz-5.850GHz)，其可用带宽为125MHz，划分为5个信道，每个信道带宽为20MHz5.8GHz频段WLAN信道配置频率表信道中心频率(MHz)信道低端/高端频率(MHz)157455735/5755257655755/5775357855775/5795458055795/5815558255815/5835美国(FCC):5.15GHz～5.35GHz;5.725GHz～5.825GHz欧洲(ETSI):5.47GHz～5.725GHz中国:5.725GHz～5.85GHz

5.8GHz信道划分图示

5.8GHz中国频段中，可提供五个互不干扰的信道每信道占用20MHz频带带宽;

提供6/9/12/18/24/36/48/54Mbps数据传输速率;

采用OFDM调制方式;IEEE802.11a蜂窝覆盖示意图234423151相邻蜂窝不使用同一个信道，避免干扰五、无线局域网根本应用架构无线局域网根本应用架构——Infrastructure根底网络结构模式中，网络中任意一台无线网络终端均可通过AP接入有线网络。此模式可作为有线网络的延伸和补充。由于无线带宽为共享带宽，通常建议一个AP可以接入20～30个无线客户端，以获取满意的访问数率。无线接入点AP以太网无线网卡无线网络终端无线局域网根本应用架构——Roaming无线网卡无线接入点AP1无线接入点AP2无线网络终端漫游模式中，用户可随意在两个根底结构网络中无线漫游，从而给移动办公带来了极大的方便。无线局域网根本应用架构——AD-HOCAD-Hoc也叫对等网络