H3C_無線技術(shù)體系與理論

1、 第一章第一章 無線技術(shù)體系與理論無線技術(shù)體系與理論ISSUE 3.0日期：杭州華三通信技術(shù)有限公司 版權(quán)所有，未經(jīng)授權(quán)不得使用與傳播n 無線局域網(wǎng)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它利用射頻（RF）技術(shù)，取代舊式的雙絞線構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能。無線網(wǎng)絡(luò)所需的基礎(chǔ)設(shè)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。n 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(wù)愈來愈多。為了更好地構(gòu)建理想中的無線網(wǎng)絡(luò)，我們需要了解無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)體系、熟悉構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的功能。引入引入n 了解了解WLAN基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識n 了解了解802.11協(xié)議族

2、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議族標(biāo)準(zhǔn)n 了解主流了解主流WLAN設(shè)備及天線設(shè)備及天線n 了解了解WLAN典型部署典型部署課程目標(biāo)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：n WLAN基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識n 802.11協(xié)議族協(xié)議族n WLAN設(shè)備設(shè)備n WLAN典型部署典型部署目錄目錄5n 為什么要使用為什么要使用WLAN網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)n 什么是什么是WLANn WLAN技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程WLAN基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識6 凡是自由空間均可連接網(wǎng)絡(luò)，不受限于線纜和端口位置。辦公大樓候機(jī)大廳渡假山莊商務(wù)酒店無線讓網(wǎng)絡(luò)使用更自由無線讓網(wǎng)絡(luò)使用更自由7無線讓網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更經(jīng)濟(jì)，通信更便利無線讓網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更經(jīng)濟(jì)，通信更

3、便利l 終端與交換設(shè)備之間省去布線，有效降低布線成本。l 適用于特殊地理環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)架設(shè)，如隧道、港口碼頭、高速公路。終端與設(shè)備之間不方便通過線纜連接地理環(huán)境不適合布設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)8無線讓工作更高效無線讓工作更高效 不受限于時間和地點的無線網(wǎng)絡(luò)，滿足各行各業(yè)對于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(yùn)輸9l IrDAl BlueToothl 802.11l 802.11bl 802.11al 802.11gl 802.11n幾種主要的幾種主要的WLAN技術(shù)技術(shù)10802.11協(xié)議的發(fā)展進(jìn)程協(xié)議的發(fā)展進(jìn)程802.11802.11b802.11a802.11g標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時間July

4、1997Sept 1999Sept 1999June 2003合法頻寬83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz頻率范圍 2.400-2.483GHz2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz 5.725-5.850GHz2.400-2.483GHz非重疊信道 33123調(diào)制技術(shù)FHSS/DSSSCCK/ DSSSOFDMCCK/OFDM物理發(fā)送速率1, 21,2,5.5, 116, 9, 12, 18,24, 36, 48, 546, 9, 12, 18,24, 36, 48, 54無線覆蓋范圍N/A100M50MPC的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)解解IPinIP隧道封裝，隧

5、道封裝，802.11-802.3轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換加加IPinIP隧道封裝隧道封裝802.11報文報文VLAN 1VLAN 1VLAN 54STA1VLAN1VLAN1IP:1.0.0.1IP:1.0.0.2IP:2.0.0.1IP:3.0.0.1STA1無線交換機(jī)無線交換機(jī)L3交換機(jī)交換機(jī)SASTA2 MACDASTA1 MACSIP1.0.0.2DIP1.0.0.1SIP3.0.0.1DIP2.0.0.1IPinIP隧道封裝AP1AP1無線交換機(jī)無線交換機(jī)SASTA2 MACDASTA1 MACSIP1.0.0.2DIP1.0.0.1SASTA2 MACDASTA1 MACSIP1.0.0.2DIP

6、1.0.0.1AP2AP2STA2IP:4.0.0.1STA2SIP4.0.0.1DIP3.0.0.1IPinIP隧道封裝SASTA2 MACDASTA1 MACSIP1.0.0.2DIP1.0.0.1STA2-STA1的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)解解IPinIP隧道封裝隧道封裝解解IPinIP隧道封裝，隧道封裝，802.11-802.3轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換802.3-802.11轉(zhuǎn)換，加轉(zhuǎn)換，加IPinIP隧道封裝隧道封裝加加IPinIP隧道封裝隧道封裝802.11報文報文55“胖、瘦胖、瘦”AP性能比較性能比較FAT AP方案方案FIT AP方案方案技術(shù)模式技術(shù)模式傳統(tǒng)主流新生方式，增強(qiáng)管理安全性安全性傳統(tǒng)加

7、密、認(rèn)證方式，普通安全性增加射頻環(huán)境監(jiān)控，基于用戶位置安全策略，高安全性網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理對每AP下發(fā)配置文件無線交換機(jī)上配置好文件，AP本身零配置，維護(hù)簡單用戶管理用戶管理類似有線，根據(jù)AP接入的有線端口區(qū)分權(quán)限無線專門虛擬專用組方式，根據(jù)用戶名區(qū)分權(quán)限，使用靈活WLAN組網(wǎng)規(guī)模組網(wǎng)規(guī)模（Layer）L2漫游，適合小規(guī)模組網(wǎng)L2、L3漫游，拓?fù)錈o關(guān)性，適合大規(guī)模組網(wǎng)增值業(yè)務(wù)能力增值業(yè)務(wù)能力實現(xiàn)簡單數(shù)據(jù)接入可擴(kuò)展語音等豐富業(yè)務(wù)56802.11無線網(wǎng)橋無線網(wǎng)橋l 無線網(wǎng)橋是一種采用無線技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連的特殊功能的AP。l 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。l 為了防止信號大

8、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。l 以室外作為主要應(yīng)用環(huán)境的無線網(wǎng)橋一般在設(shè)計時都會考慮適應(yīng)一些惡劣的應(yīng)用環(huán)境。57802.11無線網(wǎng)橋無線網(wǎng)橋視距問題視距問題l 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(yuǎn)距離通信時，還必須考慮地球曲率的影響，當(dāng)兩人相距9km時，將不能相視，無線信號也無法傳輸58802.11無線網(wǎng)橋無線網(wǎng)橋Fresnel效應(yīng)效應(yīng)l Fresnel效應(yīng)效應(yīng) 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

9、有可能影響網(wǎng)絡(luò)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。l 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(shè)備。59802.11無線網(wǎng)橋無線網(wǎng)橋的典型組網(wǎng)的典型組網(wǎng)有線網(wǎng)絡(luò)A有線網(wǎng)絡(luò)B有線網(wǎng)絡(luò)互連有線網(wǎng)絡(luò)互連無線網(wǎng)絡(luò)互連無線網(wǎng)絡(luò)互連有線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)A多網(wǎng)絡(luò)互連多網(wǎng)絡(luò)互連1208E網(wǎng)絡(luò)B網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋60天線在無線系統(tǒng)中的使用天線在無線系統(tǒng)中的使

10、用典型無線系統(tǒng)典型無線系統(tǒng)發(fā)射器空間介質(zhì)接收器發(fā)射天線 接收天線 61電磁波電磁波電場電場電場電場電場電場振子振子電波傳輸方向電波傳輸方向磁場磁場磁場磁場62功率計算單位功率計算單位: dB, dBm, dBwl dB是用來衡量被測量功率與某一基準(zhǔn)功率的比值。l 計算公式：被測量功率（dB）= 10lg（測量功率 / 基準(zhǔn)功率）被測量功率（dB）的數(shù)值等于被測量功率與基準(zhǔn)功率的比值取以10為底的對數(shù)，再乘以10。當(dāng)基準(zhǔn)功率取為1mw時，此dB值以dBm表示；當(dāng)基準(zhǔn)功率取為1w時，此dB值以dBw表示。63主要無線技術(shù)指標(biāo)主要無線技術(shù)指標(biāo)l 無線工作頻率（Hz）l 天線增益（dBi）l 天線方向

11、圖l 天線極化方向64天線的工作頻率天線的工作頻率 天線的工作頻率范圍：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。65天線的方向性天線的方向性 全向天線全向天線 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。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66天

12、線的方向性天線的方向性 定向天線定向天線 水平面上各向能量輻射不等的天線稱為定向天線。水平面上各向能量輻射不等的天線稱為定向天線。全向陣全向陣 （垂直陣列（垂直陣列 不帶平面反射板）不帶平面反射板）扇形區(qū)覆蓋扇形區(qū)覆蓋 （垂直陣列（垂直陣列 帶平面反射板）帶平面反射板）平面反射板平面反射板67天線增益天線增益10dBm20dBm13dBm一個各向同性的天線在所有方向一個各向同性的天線在所有方向具有相同的輻射能量具有相同的輻射能量一個具有一定增益的天線只在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某個特定方向才具有輻射能量一個一個3dBi增益的天線，輻射增益的天線，輻射能量的范圍在能量

13、的范圍在50% 的空間的空間點狀天線68天線的極化天線的極化垂直極化垂直極化 天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構(gòu)成。天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構(gòu)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：垂直極化化是最常用的；水平極化是最常用的；水平極化也是要被用到的。也是要被用到的。 水平極化水平極化EE69波束寬度波束寬度 60峰值峰值 - 3dB點點 - 3dB點點3dB 波束寬度波束寬度15峰值峰值 - 3dB點

14、點 - 3dB點點旁瓣旁瓣主瓣主瓣70天線方向圖天線方向圖2.4G室外高增益全向天線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71天線方向圖天線方向圖2.4G室外高增益定向天線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72無線傳輸?shù)母蓴_因素?zé)o線傳輸?shù)母蓴_因素 多徑干擾多徑干擾DirectSignalReflectedSignalsPC CardAccess Point (AP)73無線傳輸?shù)母蓴_因素?zé)o線傳輸?shù)母蓴_因素 障礙物障礙物功率在穿過障礙物后衰減墻，門，等等。

15、墻，門，等等。74信號穿透損耗估測信號穿透損耗估測障礙物障礙物衰減程度衰減程度舉例舉例開闊地?zé)o自助餐廳、庭院木制品少內(nèi)墻、辦公室隔斷、門、地板石膏少內(nèi)墻（新的石膏比老的石膏對無線信號的影響大）合成材料少辦公室隔斷煤渣磚塊少內(nèi)墻、外墻石棉少天花板玻璃少沒有色彩的窗戶玻璃中的金屬網(wǎng)中等門、隔斷金屬色彩的玻璃少帶有色彩的窗戶人的身體中等大群的人水中等潮濕的木頭、玻璃缸、有機(jī)體磚塊中等內(nèi)墻、外墻、地面大理石中等內(nèi)墻、外墻、地面陶瓷制品高陶瓷瓦片、天花板、地面紙高一卷或者一堆紙混凝土高地面、外墻、承重梁防彈玻璃高安全棚鍍銀非常高鏡子金屬非常高辦公桌、辦公隔斷、混凝土、電梯、文件柜、通風(fēng)設(shè)備75無線傳輸?shù)?/p>

16、干擾因素?zé)o線傳輸?shù)母蓴_因素 電磁干擾電磁干擾l 2.4GHz為ISM頻段，不許授權(quán)即可使用。l 同一區(qū)域內(nèi)AP之間的互相干擾。l 其他工業(yè)設(shè)備的干擾 微波爐 雙向?qū)ず粝到y(tǒng) 等等76WLAN設(shè)備的實際工作性能設(shè)備的實際工作性能 吞吐率吞吐率l802.11g標(biāo)準(zhǔn)描述的速率為標(biāo)準(zhǔn)描述的速率為54 Mbps，此為物理層傳輸速率。實際可獲得，此為物理層傳輸速率。實際可獲得的速率為一半的速率為一半 (20-24Mbps max) 其他用于協(xié)議封裝或沖突避免開銷l干擾實際吞吐率的因素干擾實際吞吐率的因素不穩(wěn)定是無線通訊的本性無線環(huán)境不停的保持變化物理建筑的構(gòu)成AP的位置共享介質(zhì)：用戶數(shù) 數(shù)據(jù)量 77WLAN

17、設(shè)備的實際工作性能設(shè)備的實際工作性能 覆蓋距離覆蓋距離l輸出功率為100mW的802.11b/g產(chǎn)品覆蓋距離理論值: 100ml而在實際中，覆蓋距離更依賴于實際環(huán)境。l影響覆蓋范圍的因素 建筑結(jié)構(gòu) 電磁設(shè)備 在一般辦公室大樓內(nèi)，覆蓋距離為15-30m。n WLAN基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識n 802.11協(xié)議族協(xié)議族n WLAN設(shè)備設(shè)備n WLAN典型部署典型部署目錄目錄79n 熱點覆蓋熱點覆蓋n 承載承載Wi-Fi語音和移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)語音和移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)n 辦公地點無線互連辦公地點無線互連 WLAN的典型部署的典型部署80核心機(jī)房核心機(jī)房會議廳會議廳餐廳、茶座餐廳、茶座大廳、服務(wù)臺大廳、服務(wù)臺S3600-

18、PWRS7500客戶端熱點覆蓋熱點覆蓋客戶端客戶端S3600-PWRS3600-PWR無線交換機(jī)81增值業(yè)務(wù)增值業(yè)務(wù)電子病歷服務(wù)器群S9500S3600-PWRS3600-PWRS3600-PWRFIT AP核心機(jī)房核心機(jī)房手持PDA住院樓住院樓1住院樓住院樓2住院樓住院樓3WiFi電話WiFi電話無線交換機(jī)網(wǎng)管Radius語音網(wǎng)關(guān)語音服務(wù)器82辦公地點無線互連辦公地點無線互連 企業(yè)總部網(wǎng)絡(luò)企業(yè)分支網(wǎng)絡(luò)1企業(yè)分支網(wǎng)絡(luò)2無線網(wǎng)橋無線網(wǎng)橋無線網(wǎng)橋83無線控制器無線控制器B匯聚交換機(jī)匯聚交換機(jī)PPPoE或Portal認(rèn)證城域網(wǎng)核心路由器城域網(wǎng)核心路由器無線控制器無線控制器AADSL貓貓DSLAM匯聚交換機(jī)匯聚交換機(jī)城域網(wǎng)城域網(wǎng)兩臺控制器可互為備份無線交換機(jī)無線交換機(jī)+FIT AP運(yùn)營商典型組網(wǎng)運(yùn)營商典型組網(wǎng)PPPoE或Portal認(rèn)證BAS-2隧道報文數(shù)據(jù)報文l認(rèn)證、計費(fèi)平臺認(rèn)證、計費(fèi)平臺BA