企業(yè)培訓_中國電信wlan培訓資料

第一章無線技術體系與理論 ISSUE2 0 日期 杭州華三通信技術有限公司版權所有 未經(jīng)授權不得使用與傳播 無線局域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡與無線通信技術相結合的產(chǎn)物 它利用射頻 RF 技術 取代舊式的雙絞線構成局域網(wǎng)絡 提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能 無線網(wǎng)絡所需的基礎設施不需再埋在地下或隱藏在墻里 并且可以隨需移動或變化 WLAN已經(jīng)成為寬帶接入的有效手段之一 使用WLAN的區(qū)域及其承載的業(yè)務愈來愈多 為了更好地構建理想中的無線網(wǎng)絡 我們需要了解無線網(wǎng)絡的技術體系 熟悉構建無線網(wǎng)絡的設備的功能 引入 了解WLAN基礎知識了解802 11協(xié)議族標準了解主流WLAN設備及天線了解WLAN典型部署 課程目標 學習完本課程 您應該能夠 WLAN基礎知識802 11協(xié)議簡析WLAN設備WLAN典型部署 目錄 為什么要使用WLAN網(wǎng)絡什么是WLANWLAN技術的發(fā)展進程 WLAN基礎知識 凡是自由空間均可連接網(wǎng)絡 不受限于線纜和端口位置 辦公大樓 候機大廳 渡假山莊 商務酒店 無線讓網(wǎng)絡使用更自由 無線讓網(wǎng)絡建設更經(jīng)濟 通信更便利 終端與交換設備之間省去布線 有效降低布線成本 適用于特殊地理環(huán)境下的網(wǎng)絡架設 如隧道 港口碼頭 高速公路 終端與設備之間不方便通過線纜連接 地理環(huán)境不適合布設有線網(wǎng)絡 無線讓工作更高效 不受限于時間和地點的無線網(wǎng)絡 滿足各行各業(yè)對于網(wǎng)絡應用的需求 體育場館新聞中心 展館與證券大廳 制造車間 物流運輸 802 11802 11b802 11a802 11g 主流的WLAN技術 802 11協(xié)議的發(fā)展進程 各個國家授權使用的頻段 ChannelFreq GHz US CanEuropeJapan 12 412 x x 22 417 x x 32 422 x x 42 427 x x 52 432 x x 62 437 x x 72 442 x x 82 447 x x 92 452 x x 102 457 x x 112 462 x x x 122 467 x 132 472 x 142 484 802 11b g工作頻段劃分圖 蜂窩式無線覆蓋 任意相鄰區(qū)域使用無頻率交叉的頻道 如 1 6 11頻道 適當調(diào)整發(fā)射功率 避免跨區(qū)域同頻干擾 蜂窩式無線覆蓋實現(xiàn)無交叉頻率重復使用 WLAN產(chǎn)品對人體的電磁輻射是安全的 很多的研究已經(jīng)證明 WLAN產(chǎn)品可以在家庭及商業(yè)中使用 對人體來說是安全 典型的WLAN產(chǎn)品 如AP AccessPoint 接入點 輸出功率為100mw 對于網(wǎng)卡來說 通常只有10mw至50mw 相比較來說 手機的發(fā)射功率在通話時可以超過1W 而無線對講機甚至可以達到5W 政府有相關的法令對發(fā)射功率進行嚴格的限制 因此通過政府相關部門認證過的無線設備對人體是無害的 WLAN基礎知識802 11協(xié)議簡析WLAN設備WLAN的典型部署 目錄 802 11協(xié)議族成員WLAN網(wǎng)絡基本概念WLAN網(wǎng)絡接入訪問機制WLAN網(wǎng)絡接入漫游 802 11協(xié)議族 IEEE802 11無線局域網(wǎng)工作組 PHY 802 11 1 2Mbps 802 11b 5 5 11Mbps 802 11g 54Mbps 802 11a 54Mbps MAC 802 11 11a 11b 11gMAC 802 11e QoS 802 11i 安全增強 802 11n 300Mbps 802 11f 漫游和切換 802 11h 動態(tài)調(diào)整 802 11s mesh 802 11網(wǎng)絡的基本元素 SSID AP1 SSID marketing SSID ServiceSetID服務集識別碼 STA STA STA 802 11網(wǎng)絡的基本元素 BSS Stations STA 任何的無線終端設備 AP AccessPoint 一種特殊的STABSS BasicServiceSet BSS1 BSS2 STA1 STA2 STA3 STA5 STA6 STA4 AP AP 802 11組網(wǎng)模式 Adhoc STA STA STA STA STA 802 11組網(wǎng)模式 多個BSS 以太網(wǎng) AP AP STA STA STA STA 802 11MAC層工作原理 概述 802 11MAC層負責客戶端與AP之間的通訊 主要功能包括 掃描 接入 認證 加密 漫游和同步 802 11MAC報文分類 數(shù)據(jù)幀用戶的數(shù)據(jù)報文控制幀協(xié)助發(fā)送數(shù)據(jù)幀的控制報文 例如 RTS CTS ACK等管理幀負責STA和AP之間的能力級的交互 認證 關聯(lián)等管理工作例如 Beacon Probe Association及Authentication等 802 11MAC層工作原理 用戶接入管理過程 STA AP Authentication Association 1 2 3 4 802 11MAC層工作原理 Scanning 802 11MAC使用Scanning功能來完成Discovery尋找和加入一個網(wǎng)絡當STA漫游時尋找一個新的APPassiveScanning通過偵聽AP定期發(fā)送的Beacon幀來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡 ActiveScanning在每個信道上發(fā)送Proberequest報文 從Proberesponse中獲取BSS的基本信息 什么是漫游 STA可以在屬于同一個SSID的AP接入點接入 STA可以在Wireless網(wǎng)絡中任意移動 保證已有的業(yè)務不中斷 用戶的標識 IP地址 不改變 STA AP AP 移動 ESS 無線客戶端的漫游 客戶端的漫游更多的是取決于客戶端驅動程序算法 RSSI SNR 上一次接入終端等因素都會帶來影響 當然 最主要的因素還是從一臺AP到另一臺AP的信號強度變化 Intel網(wǎng)卡的漫游主動性 WLAN基礎知識802 11協(xié)議簡析WLAN設備WLAN的典型部署 目錄 什么是FAT 胖 AP什么是無線網(wǎng)橋什么是無線交換機和FIT 瘦 AP天線工作原理及參數(shù)介紹 WLAN設備 FATAP設備功能 802 11a b g 網(wǎng)管 二層漫游 安全 802 1x認證 802 11eQoS 天線 加密 FATAP設備的典型組網(wǎng) 企業(yè)網(wǎng)絡的組網(wǎng)模式 AP1 APn STAs 家庭或soho網(wǎng)絡的組網(wǎng)模式 AP ADSLModem WAN 以太交換機 PC STAs 企業(yè)核心網(wǎng) 802 11無線網(wǎng)橋 無線網(wǎng)橋是一種采用無線技術進行網(wǎng)絡互連的特殊功能的AP 無線網(wǎng)橋根據(jù)傳輸距離的不同可分為工作組網(wǎng)橋和長距專業(yè)網(wǎng)橋 為了防止信號大幅度衰減 網(wǎng)橋組網(wǎng)時兩個網(wǎng)橋之間通常不能有障礙物的阻擋 以室外作為主要應用環(huán)境的無線網(wǎng)橋一般在設計時都會考慮適應一些惡劣的應用環(huán)境 802 11無線網(wǎng)橋 視距問題 視距問題點對點無線網(wǎng)傳輸必須保證兩點可視 造成不可視的原因包括地球曲率 地理特征如山脈 建筑物和樹木等 遠距離通信時 還必須考慮地球曲率的影響 當兩人相距9km時 將不能相視 無線信號也無法傳輸 802 11無線網(wǎng)橋 Fresnel效應 Fresnel效應Fresnel區(qū)是指在視距的路徑中形成的一個橢圓區(qū)域 它隨著可視距離和信號頻率的改變而改變 在Fresnel區(qū)中的任何障礙物都有可能影響網(wǎng)絡的通信 最好給予清除 60 的Fresnel區(qū)被視為有效的 一般可以根據(jù)經(jīng)驗值確定Fresnel區(qū)的范圍 解決視距問題和Fresnel區(qū)問題可以通過以下辦法 1 選擇高性能天線 可以解決 部分不可視 問題 2 提升天線的高度 3 清除Fresnel區(qū)內(nèi)的障礙物 如砍掉樹木 4 選擇一臺良好的中繼設備 802 11無線網(wǎng)橋的典型組網(wǎng) 有線網(wǎng)絡A 有線網(wǎng)絡B 有線網(wǎng)絡互連 無線網(wǎng)絡互連 有線網(wǎng)絡 網(wǎng)絡A 多網(wǎng)絡互連 1208E 網(wǎng)絡B 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 FATAP組網(wǎng)的局限性 FATAP組網(wǎng)更適合在家庭和中小型網(wǎng)絡中使用 無法滿足大型的無線企業(yè)網(wǎng)絡的需求 這是由于FATAP自身的特點所決定的 當需要組建大型無線網(wǎng)絡或需要更多的增值服務時 無線交換機和FITAP因此應運而生 802 11a b g 天線 加密 網(wǎng)管 三層漫游 安全 802 1x認證 802 11eQOS AP點監(jiān)測 用戶防火墻 網(wǎng)絡自愈 RF管理 無線欺騙防護 802 11a b g 網(wǎng)管 二層漫游 安全 802 1x認證 802 11eQOS 天線 加密 FATAP FITAP 無線交換機和FITAP的功能 更易管理的無線解決方案 無線交換機 FitAP系統(tǒng)構成特點 主要由無線交換機和FitAP在有線網(wǎng)的基礎上構成的 AP零配置 硬件主要由CPU 內(nèi)存 RF構成 配置和軟件都要從無線交換機上下載 所有AP和無線客戶端的管理都在無線交換機上完成 AP和無線交換機之間的流量被私有協(xié)議加密 無線客戶端的MAC只出現(xiàn)在無線交換機端口 而不會出現(xiàn)在AP的端口 可以在任何現(xiàn)有的二層或三層LAN拓撲上部署H3C的通用無線解決方案 而無需重新配置主干或硬件 無線交換機以及管理型接入點AP可以位于網(wǎng)絡中的任何位置 在復雜的網(wǎng)絡中 FitAP如何得知無線交換機的位置 無線交換機和FITAP的典型連接 AP 無線交換機 無線交換機 無線交換機 L2網(wǎng)絡 L3網(wǎng)絡 AP AP AP AP AP AP直連或通過二層網(wǎng)絡連接時的注冊流程 AP從無線交換機下載最新軟件版本 配置AP開始正常工作和無線交換機交換用戶數(shù)據(jù)報文 無線交換機 AP DHCPServer 1 獲取IP地址 2 發(fā)送二層廣播發(fā)現(xiàn)請求 4 版本 配置下載 3 無線交換機發(fā)現(xiàn)響應 5 用戶數(shù)據(jù)傳遞 AP通過DHCPserver獲取IP地址 AP發(fā)出二層廣播的發(fā)現(xiàn)請求報文試圖聯(lián)系一個無線交換機 接收到發(fā)現(xiàn)請求報文的無線交換機會檢查該AP是否有接入本機的權限 如果有則回應發(fā)現(xiàn)響應 AP與無線交換機直連或通過二層網(wǎng)絡連接 AP通過三層網(wǎng)絡連接時的注冊流程 option43方式 AP DHCPServer 無線交換機 1 獲取IP地址 option43屬性 4 版本 配置下載 5 用戶數(shù)據(jù)傳遞 AP會從option43屬性中獲取無線交換機的IP地址 然后向無線控制器發(fā)送單播發(fā)現(xiàn)請求 2 無線交換機發(fā)現(xiàn)請求 3 無線交換機發(fā)現(xiàn)響應 AP通過DHCPserver獲取IP地址 option43屬性 攜帶無線交換機的IP地址信息 接收到發(fā)現(xiàn)請求報文的無線交換機會檢查該AP是否有接入本機的權限 如果有則回應發(fā)現(xiàn)響應 AP從無線交換機下載最新軟件版本 配置 AP與無線交換機通過三層網(wǎng)絡連接 AP開始正常工作和無線交換機交換用戶數(shù)據(jù)報文 Option43屬性配置舉例 Option43選項說明80 選項類型 固定為80 1個字節(jié) 0B 選項長度 表示其后內(nèi)容的長度 十六進制數(shù)的個數(shù) 這里表示后面有11個十六進制數(shù) 一個字節(jié) 0000 Servertype 固定配為0000兩個字節(jié) 02 后面IP地址的個數(shù) 一個字節(jié) 12010701 12010702 兩個AC的IP地址的十六進制表示 分別是18 1 7 1和18 1 7 2 其中18 1 7 1為主AC MicrosoftDHCPServer H3C設備內(nèi)置DHCPServer AP通過三層網(wǎng)絡連接時的注冊流程 DNS方式 AP DHCPServer 無線交換機 1 獲取IP地址 DNSServer地址 域名 2 二層廣播發(fā)現(xiàn)請求 6 版本 配置下載 7 用戶數(shù)據(jù)傳遞 AP在多次嘗試發(fā)現(xiàn)請求無回應的情況下 AP會從DNSserver獲取H3C xxxx xxx的IP地址 該IP地址即為無線交換機的IP地址 其中xxxx xxx是從DHCPserver學習到的域名 長時間無響應 DNSServer 3 獲取無線交換機的IP地址 4 無線交換機發(fā)現(xiàn)請求 5 無線交換機發(fā)現(xiàn)響應 AP發(fā)出二層廣播的發(fā)現(xiàn)請求報文試圖聯(lián)系一個無線交換機 AP通過DHCPserver獲取IP地址 DNSserver地址 域名 接收到發(fā)現(xiàn)請求報文的無線交換機會檢查該AP是否有接入本機的權限 如果有則回應發(fā)現(xiàn)響應 AP從無線交換機下載最新軟件版本 配置AP開始正常工作和無線交換機交換用戶數(shù)據(jù)報文 AP與無線交換機通過三層網(wǎng)絡連接 AP向無線控制器發(fā)送單播發(fā)現(xiàn)請求 無線交換機的數(shù)據(jù)轉發(fā)原理 STA Server VLAN1IP 1 0 0 1 無線交換機 FitAP 隧道口 隧道口 IP 3 0 0 1 無線交換機和AP間數(shù)據(jù)轉發(fā)的核心思想在無線交換機和AP之間建立IPinIP隧道 無線交換機將這些隧道看做虛擬物理端口 無線客戶端STA的任何數(shù)據(jù)報文都將由AP通過IPinIP隧道交給無線交換機 由無線交換機統(tǒng)一轉發(fā) 無線交換機從IPinIP隧道接收到用戶的數(shù)據(jù)后先解隧道封裝 然后做數(shù)據(jù)交換 如果出接口為隧道則對數(shù)據(jù)報文再次加上隧道封裝 直到交換到最遠端 核心交換機 接入交換機 FitAP 隧道口 STA VLAN2IP 2 0 0 1 VLAN1IP 1 0 0 2 功率計算單位 dB dBm dBw dB是用來測量被測量功率與某一基準功率的比值 它的數(shù)值等于被測量功率與基準功率的比值取以10為底的對數(shù) 再乘以10 當基準功率取為1mw時 此dB值以dBm表示 當基準功率取為1w時 此dB值以dBw表示 公式 測量功率 dB 10 lg 測量功率 參考功率 主要無線技術指標 無線電頻率 Hz 發(fā)射天線增益 dBi 天線極化方向波束寬度天線方向圖 天線的工作頻率 天線的工作頻率范圍 無論是發(fā)射天線還是接收天線 它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的 通常 工作在中心頻率時天線所能輸送的功率最大 偏離中心頻率時它所輸送的功率都將減小 天線的方向性 全向天線 發(fā)射天線的基本功能之一是把從AP取得的能量向周圍空間輻射出去 基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射 水平面上各向能量輻射相等的天線稱為全向天線 圖c水平面方向圖 圖b垂直面方向圖 各向同性點狀天線能量輻射形狀 全向天線能量輻射形狀 圖a天線能量輻射形狀圖 天線的方向性 定向天線 水平面上各向能量輻射不等的天線稱為定向天線 全向陣 垂直陣列不帶平面反射板 扇形區(qū)覆蓋 垂直陣列帶平面反射板 平面反射板 天線增益 10dBm 20dBm 13dBm 一個各向同性的天線在所有方向具有相同的輻射能量 一個具有一定增益的天線只在某個特定方向才具有輻射能量 一個3dBi增益的天線 輻射能量的范圍在50 的空間 點狀天線 天線的極化 垂直極化 天線向周圍空間輻射電磁波 電磁波由電場和磁場構成 人們規(guī)定 電場的方向就是天線極化方向 一般使用的天線為單極化的 下圖示出了兩種基本的單極化的情況 垂直極化 是最常用的 水平極化 也是要被用到的 水平極化 波束寬度 15 峰值 3dB點 3dB點 旁瓣 主瓣 天線方向圖 2 4G室外高增益全向天線 全向天線 增益 11dBi工作在2 4G頻段用于地廣人稀地區(qū)的大范圍覆蓋 水平方向圖 垂直方向圖 天線方向圖 2 4G室外高增益定向天線 面板型定向天線 增益 11dBi工作在2 4G頻段適用于高密度接入覆蓋 水平方向圖 垂直方向圖 無線傳輸?shù)母蓴_因素 多徑干擾 DirectSignal ReflectedSignals PCCard Ac