WLAN組網(wǎng)培訓版本V2

1、、無線技術介紹、無線技術介紹無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng) (Wireless Local Area Network)是以射頻無線電波通信技術構建的局域網(wǎng)，雖不采用纜線，但也能提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能。無線數(shù)據(jù)通信不僅可以作為有線數(shù)據(jù)通信的補充及延伸，而且還可以與有線網(wǎng)絡環(huán)境互為備份。這種無線建網(wǎng)與高速網(wǎng)絡接入技術近幾年來受到廣泛的關注并發(fā)展為網(wǎng)絡技術市場上一個耀眼的亮點。 WI-FI是什么？是什么？所謂 Wi-Fi，其實就是 IEEE 802.11b的別稱，是由一個名為“無線以太網(wǎng)相容聯(lián)盟”（Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA）的組織所發(fā)布

2、的業(yè)界術語，中文譯為“無線相容認證”。它是一種無線傳輸技術。是在1997年6月由大量的局域網(wǎng)以及計算機專家審定通過的標準，該標準定義物理層和媒體訪問控制(MAC)規(guī)范。物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柼卣骱驼{制，定義了兩個RF傳輸方法和一個紅外線傳輸方法。隨著技術的發(fā)展，以及IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g等標準的出現(xiàn)，現(xiàn)在IEEE 802.11 這個標準已被統(tǒng)稱作Wi-Fi，從而保證了各個廠家產(chǎn)品的兼容性。從應用層面來說，要使用Wi-Fi，用戶首先要有 Wi-Fi 兼容的用戶端裝置。2.4G各種無線網(wǎng)絡技術的比較各種無線網(wǎng)絡技術的比較除了無線以太網(wǎng)技術外,目前已產(chǎn)品化的其它一些

3、無線連接技術還有藍牙(Bluetooth)和HomeRF，藍牙的相關標準是IEEE802.15，主要用于點對點的短距離無線連接，由于藍牙產(chǎn)品的體積和功耗較小，被較普遍的應用在一些移動和手持設備上，一般認為它和無線局域網(wǎng)是相互補充的關系，各用于不同的領域。而HomeRF主要為家庭網(wǎng)絡設計，在抗干擾等方面相對應其他技術而言尚有欠缺，因此注定它沒有廣泛的應用前景。下面是幾種技術的主要傳輸指標對比。各種無線網(wǎng)絡技術的市場定位各種無線網(wǎng)絡技術的市場定位LAN“無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)”MAN“無線城域網(wǎng)無線城域網(wǎng)”WAN“無線廣域網(wǎng)無線廣域網(wǎng)”PAN“無線個人網(wǎng)無線個人網(wǎng)”Bluetooth802.11b8

4、02.11a802.11gHiperLAN2802.11MMDSLMDSGSMGPRSCDMA2.5G-3GIEEE 802.11協(xié)議族IEEE 802.11IEEE 802.11IEEE 802.11(Wireless Fidelity,Wi-Fi,無線相容認證)標準定義物理層和媒體訪問控制(MAC)規(guī)范。物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柼卣骱驼{制，定義了兩個RF傳輸方法和一個紅外線傳輸方法，RF傳輸標準是跳頻擴頻和直接序列擴頻，工作在2.40002.4835GHz頻段。IEEE 802.11bIEEE 802.11bIEEE 802.11b標準規(guī)定WLAN工作頻段在2.4-2.4835 GHz，

5、數(shù)據(jù)傳輸速率最高達到11Mbps,。該標準是目前已經(jīng)取代了IEEE802.11標準。它采用補償編碼鍵控調制方式，數(shù)據(jù)傳輸速率可在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps之間自動切換，它改變了WLAN設計狀況，擴大了WLAN的應用領域。IEEE 802.11aIEEE 802.11aIEEE 802.11a標準規(guī)定WLAN工作頻段在5.15-5.850 GHz,數(shù)據(jù)傳輸速率達到54Mbps/108Mbps(Super A)。該標準擴充了標準的物理層，采用正交頻分復用OFDM的獨特擴頻技術。由于工作在5G頻段，干擾比2.4G小很多，穩(wěn)定性較好，但是此標準與802.11b不兼容。IEEE

6、 802.11gIEEE 802.11gIEEE 802.11g標準工作的頻段與802.11b相同,擁有IEEE 802.11a相同的傳輸速率,最高可達54Mbps/108Mbps(Turbo/Super G),安全性較IEEE 802.11b好,采OFDM（正交頻分復用）調制方式,可802.11b兼容。IEEE 802.11協(xié)議族目前目前802.11802.11共有九種擴展名，從共有九種擴展名，從a a到到i(ai(a、b b、c c、d d、e e、f f、g g、h h和和i)i)。802.11802.11（a a、b b和和g)g)是與是與PHYPHY有關的標準，有關的標準，802.1

7、1802.11（d d、e e、h h和和i i）影響）影響MACMAC層，而層，而802.11802.11（c c和和f f）增強）增強OSIOSI最上面的一層，即應用層最上面的一層，即應用層 其它其它802.11802.11體系標準體系標準除了這三種最核心的無線以太網(wǎng)標準外，除了這三種最核心的無線以太網(wǎng)標準外，802.11802.11系列標準還有：系列標準還有：802.11c：符合：符合802.1D802.1D的媒體接入控制層的媒體接入控制層(MAC) (MAC) 橋接橋接(MAC Layer Bridging) (MAC Layer Bridging) 802.11d802.11d：Re

8、gulatory DomainsRegulatory Domains，定義域管理，定義域管理，F(xiàn)CCFCC、ETSIETSI、ARIBARIB等之間切換；等之間切換；802.11e802.11e：QoSQoS (Quality of service) (Quality of service)，定義服務質量；，定義服務質量；802.11f802.11f：IAPP(Inter-Access Point Protocol)IAPP(Inter-Access Point Protocol)，接入點內部協(xié)議，接入點內部協(xié)議, ,漫游管理漫游管理；802.11h802.11h：5GHz5GHz頻率空間的功

9、耗管理頻率空間的功耗管理, ,并關注探索并關注探索802.11a 802.11a 與與 HiperLAN2HiperLAN2之間的一之間的一 致性，集中關注動態(tài)頻率選擇（致性，集中關注動態(tài)頻率選擇（Dynamic frequency selectionDynamic frequency selection）和傳）和傳 輸功率控制（輸功率控制（Transmit power controlTransmit power control）。）。802.11i802.11i： Security Security，定義網(wǎng)絡安全性。，定義網(wǎng)絡安全性。其他相關其他相關802.11協(xié)議介紹協(xié)議介紹IEEE802

10、.11和OSI模型IEEE802.11和OSI模型無線網(wǎng)絡標準的發(fā)展史無線網(wǎng)絡標準的發(fā)展史802.11系列標準的發(fā)展軌跡系列標準的發(fā)展軌跡l1990年年5月，月，IEEE成立成立802.11工作組工作組l1997年年7月，月，IEEE發(fā)布發(fā)布802.11協(xié)議協(xié)議l1999年年9月，月，IEEE發(fā)布發(fā)布802.11b協(xié)議協(xié)議l1999年年9月，月，IEEE發(fā)布發(fā)布802.11a協(xié)議協(xié)議l2003年年6月，月，IEEE發(fā)布發(fā)布802.11g協(xié)議協(xié)議IEEE802.11a/b/g對比對比二、二、WLAN的擴頻技術介紹的擴頻技術介紹WLAN的擴頻技術介紹的擴頻技術介紹 無線局域網(wǎng)的通訊方式采用的是擴頻

11、通信技術擴頻通信技術。擴頻通信是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬。擴頻技術包括以下幾種方式：直接序列擴展頻譜，簡稱直擴（DS），跳頻（FH），跳時（TH），線性調頻（Chirp）以及現(xiàn)在流行的正交頻分復用（OFDM）。此外，還有這些擴頻方式的組合方式，如FH/DS、TH/DS、FH/TH等。目前在WLAN通信中應用較多的主要是DSSS（直接序列擴頻）和OFDM（正交頻分復用）。擴頻通信技術具有以下特點： 1.很強的抗干擾能力 2.可進行多址通信 3.安全保密 4.抗多徑干擾DSSS（直接序列擴頻）（直接序列擴頻） 直接序列擴頻（直接序列擴頻（Direct S

12、equence Spread Spectrum，簡稱，簡稱DSSS） ，就是，就是使用具有高碼率的擴頻序列，在發(fā)射端擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴使用具有高碼率的擴頻序列，在發(fā)射端擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴，把展開的擴頻信號還原成原來的信號。頻碼序列進行解擴，把展開的擴頻信號還原成原來的信號。 DSSS（直接序列擴頻）（直接序列擴頻）直接序列擴頻技術將2.4Ghz的頻寬劃分成14個22MHz的通道(Channel)，臨近的通道互相重疊，在14個頻段內，只有3個頻段是互相不覆蓋的，數(shù)據(jù)就是從這14個頻段中的一個進行傳送而不需要進行頻道之間的跳躍。 為了彌補特定頻段

13、中的噪音開銷，一項稱為“chipping”的技術被用來解決這個問題。在每個22MHz通道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)都被轉化成一個帶冗余校驗的Chips數(shù)據(jù)，它和真實數(shù)據(jù)一起進行傳輸用來提供錯誤校驗和糾錯。由于使用了這項技術，大部分傳送錯誤的數(shù)據(jù)也可以進行糾錯而不需要重傳，這就增加了網(wǎng)絡的吞吐量。 FSSS （跳頻擴頻）（跳頻擴頻） 跳頻擴頻跳頻擴頻（Frequency Hopping Spread Sprectrum, 簡稱FHSS）就是載波可以在一個很寬的頻帶上按照偽隨機碼的定義從一個頻率跳變到另一個頻率。OFDM（正交頻分復用）（正交頻分復用） 正交頻分復用技術OFDM是一種多載波發(fā)射技術，它將

14、可用頻譜劃分為許多載波，每一個載波都用低速率數(shù)據(jù)流進行調制。它獲取高數(shù)據(jù)傳輸率的訣竅就是，把高速數(shù)據(jù)信息分開為幾個交替的、并行的BIT流，分別調制到多個分離的子載頻上，從而使信道頻譜被分到幾個獨立的、非選擇的頻率子信道上，在AP與無線網(wǎng)卡之間進行傳送，實現(xiàn)高頻譜利用率。 52 副載波副載波(用于數(shù)據(jù)用于數(shù)據(jù) : 48個個, 用于導頻信號用于導頻信號 : 4個個) 多種傳送速度多種傳送速度: 6, 9, 12, 24, 36, 48, 54 Mbps跳頻（跳頻（FH）直擴（）直擴（DS）技術對比）技術對比DSSSFHSS FHSS系統(tǒng)采用跳變的頻率載波，接收方與發(fā)送方協(xié)商頻率跳變模式 -易于實施

15、 -抗干擾能力強 -吞吐量有限（2-3 Mbps 2.4GHz） DSSS系統(tǒng)采用“chip”代表數(shù)據(jù)位，稱為寬帶無線技術 吞吐量高（11Mbps) 覆蓋范圍更廣 抗干擾能力弱三、三、WLAN的調制方式的調制方式WLAN的調制方式的調制方式信號的調制信號的調制就是要把信號進行變化、控制、改變以賦予把信號通信中所需要的特性，并承載信息進行傳輸?；镜恼{制方法：幅度調制（AM）、頻率調制（FM）IEEE802.11bDSSS調制方式調制方式補償碼鍵控補償碼鍵控(CCK) 11Mbps/5.5Mbps差動四進制相移鍵控差動四進制相移鍵控(DQPSK)2Mbps差動二進制相移鍵控差動二進制相移鍵控(D

16、BPSK)1MbpsIEEE802.11aOFDM調制方式調制方式 BPSK(二進位移相鍵控二進位移相鍵控, Binary Phase Shift Keying) QPSK(正交移相鍵控正交移相鍵控, Quadrature Phase Shift Keying) 16QAM(正交調幅正交調幅, Quadrature Amplitude Modulation) 64QAM IEEE802.11gOFDM調制方式調制方式 11G協(xié)議由于兼容11b協(xié)議，因此其調制方式是11a與11b的結合，即工作在6Mbps、12Mbps、24Mbps、36Mbps、48Mbps、54Mbps時與11a OFDM的

17、調制模式相同（BPSK/QPSK/16QAM/64QAM）；當工作在1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps時與11b DSSS下 的調制模式相同（CCK/DQPSK/BQPSK） 。OFDM（正交頻分復用技術優(yōu)勢）（正交頻分復用技術優(yōu)勢）OFDM技術頻帶利用率高、抗噪聲特性好，并可以對那些在通信傳輸過程中遭到破壞的信號數(shù)據(jù)位進行自動重建；通過OFDM技術編碼的數(shù)據(jù)信號，在傳輸過程中不容易被竊取，從而保證信號傳送具有更高的安全性；OFDM技術對傳輸線路上的多徑干涉有較強的抵抗力，它不僅可以克服信號傳輸?shù)恼系K，而且還能提高通信傳輸?shù)乃俣?；OFDM技術具有良好的抗信號衰落性能，增加傳輸

18、距離；OFDM技術能夠克服傳輸介質中外界信號的干擾，提供高通信質量的傳輸信道；OFDM技術既可用于移動的無線網(wǎng)絡，也可以用于固定的無線網(wǎng)絡，它通過在樓層、使用者、交通工具和現(xiàn)場之間的信號跳換，解決其中的信息沖突問題。WLAN的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性 由于WLAN其固有的傳輸介質的特性，也就使其面臨著噪聲、線路沖突、隱藏節(jié)點等方面的考驗，這些問題解決的好與壞直接影響WLAN的穩(wěn)定性及可靠性?？朔肼暱朔肼?為了支持在有噪音的環(huán)境下能夠獲得較好的傳輸速率，802.11b采用了動態(tài)速率調節(jié)技術，來允許用戶在不同的環(huán)境下自動使用不同的連接速度來補充環(huán)境的不利影響。在理想狀態(tài)下，用戶以11M的全速運行，然而，

19、當用戶移出理想的11M速率傳送的位置或者距離時，或者潛在地受到了干擾的話，這把速度自動按序降低為5.5Mbps、2Mbps、1Mbps。同樣，當用戶回到理想環(huán)境的話，連接速度也會以反向增加直至11Mbps。速率調節(jié)機制是在物理層自動實現(xiàn)而不會對用戶和其它上層協(xié)議產(chǎn)生任何影響。克服沖突克服沖突 802.11的MAC和802.3協(xié)議的MAC非常相似，都是在一個共享媒體之上支持多個用戶共享資源，由發(fā)送者在發(fā)送數(shù)據(jù)前先進行網(wǎng)絡的可用性。在802.3協(xié)議中，是由一種稱為CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)的協(xié)議來完

20、成調節(jié)，這個協(xié)議解決了在Ethernet上的各個工作站如何在線纜上進行傳輸?shù)膯栴}，利用它檢測和避免當兩個或兩個以上的網(wǎng)絡設備需要進行數(shù)據(jù)傳送時網(wǎng)絡上的沖突。在802.11無線局域網(wǎng)協(xié)議中，沖突的檢測存在一定的問題，這個問題稱為“Near/Far”現(xiàn)象，這是由于要檢測沖突，設備必須能夠一邊接受數(shù)據(jù)信號一邊傳送數(shù)據(jù)信號，而這在無線系統(tǒng)中是無法辦到的。 鑒于這個差異，在802.11中對CSMA/CD進行了一些調整，采用了新的協(xié)CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access witCollision Avoidance)。 CSMA/CA利用ACK信號來避免沖突的發(fā)生，也就

21、是說，只有當客戶端收到網(wǎng)絡上返回的ACK信號后才確認送出的數(shù)據(jù)已經(jīng)正確到達目的。CSMA/CA 協(xié)議協(xié)議 CSMA/CA協(xié)議的工作流程是：一個工作站希望在無線網(wǎng)絡中傳送數(shù)據(jù)，如果沒有探測到網(wǎng)絡中正在傳送數(shù)據(jù)，則附加等待一段時間，再隨機選擇一個時間片繼續(xù)探測，如果無線網(wǎng)路中仍舊沒有活動的話，就將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。接受端的工作站如果受到發(fā)送端送出的完整的數(shù)據(jù)則回發(fā)一個ACK數(shù)據(jù)報，如果這個ACK數(shù)據(jù)報被接收端收到，則這個數(shù)據(jù)發(fā)送過程完成，如果發(fā)送端沒有收到ACK數(shù)據(jù)報，則或者發(fā)送的數(shù)據(jù)沒有被完整地收到，或者ACK信號的發(fā)送失敗，不管是那種現(xiàn)象發(fā)生，數(shù)據(jù)報都在發(fā)送端等待一段時間后被重傳 ， CSMA/C

22、A通過這種方式來提供無線的共享訪問，這種顯式的ACK機制在處理無線問題時非常有效。然而不管是對于802.11還是802.3來說，這種方式都增加了額外的負擔，所以802.11網(wǎng)絡和類似的Ethernet網(wǎng)比較總是在性能上稍遜一籌。 隱藏節(jié)點問題隱藏節(jié)點問題 STAAPRTSCTSDataACKAPSTASTACTS-RangeRTS-RangeStations do not hear each other but they hear the AP四、四、WLAN頻段劃分頻段劃分2.4GHz中國信道劃分中國信道劃分802.11b和和802.11g的工作頻段在的工作頻段在2.4GHz（2.410GH

23、z-2.483GHz），其可用帶寬為），其可用帶寬為83.5MHz，劃分為，劃分為13個信道，每個信道帶個信道，每個信道帶寬為寬為22MHz 北美北美/FCC 2.412-2.461GHz(11信道信道)歐洲歐洲/ETSI 2.412-2.472GHz(13信道信道)日本日本/ARIB 2.412-2.484GHz(14信道）信道）2.4GHz信道劃分圖示信道劃分圖示IEEE802.11b/g蜂窩覆蓋示意圖蜂窩覆蓋示意圖CH6CH11CH1CH6CH1CH6CH11CH11CH1CH6CH11CH1CH115.8GHz信道劃分信道劃分中國中國802.11a802.11a的工作頻段在的工作頻段在

24、5.8GHz(5.725GHz-5.850GHz)5.8GHz(5.725GHz-5.850GHz)，其，其可用帶寬為可用帶寬為125MHz125MHz，劃分為，劃分為5 5個信個信道，每個信道帶寬為道，每個信道帶寬為20MHz20MHz美國美國(FCC): 5.15GHz(FCC): 5.15GHz5.35GHz; 5.725GHz5.35GHz; 5.725GHz5.825GHz5.825GHz歐洲歐洲(ETSI): 5.47GHz(ETSI): 5.47GHz5.725GHz5.725GHz中國中國: 5.725GHz: 5.725GHz5.85GHz5.85GHz 5.8GHz信道劃分

25、圖示信道劃分圖示 5.8GHz中國頻段中，可提供五個互不干擾的信道中國頻段中，可提供五個互不干擾的信道 每信道占用每信道占用20MHz頻帶帶寬頻帶帶寬; 提供提供6/9/12/18/24/36/48/54Mbps 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率; 采用采用OFDM調制方式調制方式;IEEE802.11a蜂窩覆蓋示意圖蜂窩覆蓋示意圖234423151五、無線局域網(wǎng)基本應用架構五、無線局域網(wǎng)基本應用架構無線局域網(wǎng)基本應用架構無線局域網(wǎng)基本應用架構Infrastructure 基礎網(wǎng)絡結構模式中，網(wǎng)絡中任意一臺無線網(wǎng)絡終端均可通過AP接入有線網(wǎng)絡。此模式可作為有線網(wǎng)絡的延伸和補充。由于無線帶寬為共享帶寬，通常建議一個AP可以接入2030個無線客戶端，以獲取滿意的訪問數(shù)率。無線接入點無線接入點AP以太網(wǎng)以太網(wǎng)無線網(wǎng)卡無線網(wǎng)卡無線網(wǎng)絡終端無線網(wǎng)絡終端無線局域網(wǎng)基本應用架構無線局域網(wǎng)基本應用架構Roaming無線網(wǎng)卡無線網(wǎng)卡無線接入點無線接入點AP1AP1無線接入點無線接入點AP2AP2無線網(wǎng)絡終端無線網(wǎng)絡終端 漫游漫游模式中，用戶可隨意在兩個基礎結構網(wǎng)絡中無線漫游，從而給移動辦公帶來了極大的方便。無線局域網(wǎng)基本應用架構無線局域網(wǎng)基本應用架構AD-HOC AD-Hoc 也叫對等網(wǎng)絡也叫對等網(wǎng)絡，是指安裝有無線網(wǎng)絡適配器是指安裝