無線局域網(wǎng)技術培訓材料

無線局域網(wǎng)技術第1頁，共49頁。概述無線局域網(wǎng)的基本原理無線局域網(wǎng)——802.11b無線局域網(wǎng)——802.11a無線局域網(wǎng)——802.11g無線局域網(wǎng)的應用內容概述第2頁，共49頁。何謂無線局域網(wǎng)?無線局域網(wǎng)的概念第3頁，共49頁。ISM頻段第4頁，共49頁。WLAN標準目前在兩個組織制定：IEEE和3GPP。IEEE在WLAN方面的工作只定義了二層以下的協(xié)議，目前主要集中在安全性、AP之間的信令、頻譜擴展等方面。3GPP把WLAN技術作為一種3G接入技術，工作內容主要是WLAN與3G結合的網(wǎng)絡結構及信令交互，目前已經(jīng)確定了組網(wǎng)絡原則、體系結構和認證流程。WLAN相關標準工作組第5頁，共49頁。Wi-Fi?標準Wi-Fi（無線高保真）是遵守IEEE802.11協(xié)議族的無線局域網(wǎng)標準。WECA(無線局域網(wǎng)兼容聯(lián)盟），其宗旨是認證Wi-Fi產品的互操作性，并促成Wi-Fi成為所有市場分段上的全球無線局域網(wǎng)標準。

第6頁，共49頁。IEEE802.11協(xié)議族第7頁，共49頁。WLAN技術發(fā)展歷史802.11802.11b802.11a802.11g標準發(fā)布時間July1997Sept1999Sept1999June2003合法頻寬(美國)83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz頻率范圍(美國、中國)2.400-2.483GHz2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz5.725-5.850GHz2.400-2.483GHz非重疊信道(美國、中國)33133調制技術FHSSDSSSDSSSCCKOFDMCCKOFDM單載頻數(shù)據(jù)速率1,25.5,116,9,12,18,

24,36,48,546,9,12,18,

24,36,48,54MaxUDPThroughput

(1500byte)1.7Mbps7.1Mbps30.9Mbps30.9MbpsMaxTCP/IPThroughput(1500byte)1.6Mbps5.9Mbps24.4Mbps24.4Mbps第8頁，共49頁。概述無線局域網(wǎng)的基本原理無線局域網(wǎng)——802.11b無線局域網(wǎng)——802.11a無線局域網(wǎng)——802.11g無線局域網(wǎng)的應用內容無線局域網(wǎng)的基本原理第9頁，共49頁。基本網(wǎng)絡架構橋接模式AP接入模式（基本模式）WDS模式第10頁，共49頁。媒體接入方式DCF（分布協(xié)調功能） 基于CSMA/CA（載波偵聽多點接入/沖突避免），是一種存在競爭的接入技術。 ◆IFS（幀間隔） ◆物理載波偵聽和虛擬載波偵聽 ◆隨機退避 ◆RTS/CTSPCF（點協(xié)調功能） 沒有競爭的接入技術，由一個被稱為點協(xié)調器的站點統(tǒng)一控制對媒體的訪問。 ◆CFP（無競爭期）與CP（競爭期） ◆輪詢第11頁，共49頁。時分半雙工網(wǎng)絡中的所有設備（AP和STA）都使用同一頻率，通過競爭來共享系統(tǒng)帶寬沒有固定的時隙劃分，數(shù)據(jù)傳輸不連續(xù)同一時間只允許一個設備發(fā)射信號，其他設備都處于接收狀態(tài)系統(tǒng)中的用戶數(shù)量沒有絕對的限制第12頁，共49頁。站點狀態(tài)與業(yè)務

1類幀RTS、CTS、ACK、CF-End＋ACK和CF-End控制幀，探測請求/響應、信標、認證/取消認證和ATIM消息管理幀，“ToDS”和“FromDS”置0的數(shù)據(jù)幀2類幀連接請求/響應、重連接請求/響應、取消連接管理幀3類幀任何數(shù)據(jù)幀、取消認證管理幀以及PS-Poll控制幀第13頁，共49頁。認證開放系統(tǒng)認證

缺省的認證方式，不使用WEP加密，所有認證消息都以明文方式發(fā)送。 決定認證是否成功的依據(jù)有許多，比如訪問控制列表(ACL)、業(yè)務組標識(SSID)等。共享密鑰認證 參與認證的雙方擁有相同的密鑰，使用該密鑰對質詢文本進行WEP加密（請求認證方）和解密（認證方），以決定認證是否成功。第14頁，共49頁。加密WEP加密WEP解密第15頁，共49頁。概述無線局域網(wǎng)的基本原理無線局域網(wǎng)——802.11b無線局域網(wǎng)——802.11a無線局域網(wǎng)——802.11g無線局域網(wǎng)的應用內容802.11b第16頁，共49頁。協(xié)議簡介802.11協(xié)議在2.4Ghz頻段上的高速物理層擴展媒體介質拋棄了紅外線和FHSS，只采用DSSS和PBCC（可選）支持1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和11Mbps四種速率目前是業(yè)界的主流標準，主要應用側重于AP與網(wǎng)橋第17頁，共49頁。2.4GHz頻段劃分適用地區(qū)頻道序號頻率(MHz)FCC(美國)IC(加拿大)ETSI(歐洲)Spain(西班牙)France(法國)MKK(日本)12412╳╳╳－－－22417╳╳╳－－－32422╳╳╳－－－42427╳╳╳－－－52432╳╳╳－－－62437╳╳╳－－－72442╳╳╳－－－82447╳╳╳－－－92452╳╳╳－－－102457╳╳╳╳╳－112462╳╳╳╳╳－122467－－╳－╳－132472－－╳－╳－142484－－－－－╳第18頁，共49頁。信道重疊由于11b的有效帶寬是22MHz，工作在協(xié)議規(guī)定頻道上的信道之間必然存在重疊。根據(jù)信道不重疊的要求（信道的中心頻率間距不小于25MHz），在2.4GHz頻段上最多有三個信道同時工作。第19頁，共49頁。發(fā)射頻譜模板第20頁，共49頁。擴頻與編碼第21頁，共49頁。DSSS/CCKDSSS（直序擴頻） Barker序列＝ {+1，-1，+1，+1，-1，+1，+1，+1，-1，-1，-1}CCK（補碼鍵控）第22頁，共49頁。PBCCPBCC（包分二進制卷積編碼）掩碼序列為{0011001110001011}循環(huán)左移3位16次，共256bit第23頁，共49頁。收發(fā)通道加擾DSSS調制CCK調制串行數(shù)據(jù)I/Q信號基帶濾波中頻濾波射頻濾波混頻濾波采樣抽取匹配濾波中頻本振射頻本振DSSS解調CCK解調解擾串行數(shù)據(jù)定時提取符號同步比特同步接收通道發(fā)送通道第24頁，共49頁。接收靈敏度接收靈敏度是指在滿足一定誤碼率要求的前提下，接收機所能接收的最小信號強度。速率要求誤碼率要求最小信號強度協(xié)議規(guī)定11MbpsPSDU幀幀長為1024字節(jié)時FER(誤幀率)不超過8％-76dBm業(yè)界水平11MbpsPSDU幀幀長為1024字節(jié)時FER(誤幀率)不超過8％-84dBm提高接收靈敏度的最有效方法是降低接收通道的噪聲系數(shù)。第25頁，共49頁。概述無線局域網(wǎng)的基本原理無線局域網(wǎng)——802.11b無線局域網(wǎng)——802.11a無線局域網(wǎng)——802.11g無線局域網(wǎng)的應用內容802.11a第26頁，共49頁。協(xié)議簡介802.11協(xié)議在5Ghz頻段上的高速物理層擴展采用OFDM技術，提高抗多徑能力支持6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、48Mbps和54Mbps共8種速率目前主要應用于網(wǎng)橋,由于終端普及的問題作AP使用不多第27頁，共49頁。5GHz頻段劃分適用地區(qū)頻道序號頻率(MHz)美國中國365180╳－405200╳－445220╳－485240╳－525260╳－565280╳－605300╳－645320╳－1495745╳╳1535765╳╳1575785╳╳1615805╳╳第28頁，共49頁。信道分布11a的信道有效帶寬為18.8MHz，所以不存在重疊信道。第29頁，共49頁。發(fā)射頻譜模板第30頁，共49頁。ISI碼間干擾解決碼間干擾的方法降低速率使用均衡器分解成多個低速數(shù)據(jù)流第31頁，共49頁。OFDMOFDM（正交頻分復用）每個子載波攜帶不同的數(shù)據(jù)各子載波經(jīng)過多徑傳播后仍然保持正交性第32頁，共49頁。CP保護間隔通過復制的方法在符號（Symble）之間增加一段保護間隔，可以進一步減弱碼間干擾。11a的Symbol持續(xù)時間Tsym為4.0μs，保護間隔為0.8μs第33頁，共49頁。Symbol構成一個Symbol包含52個子載波，編號依次為-26，……，-1，1，……+26-21，-7，7，21子載波用于導頻-26至-22，-20至-8，-6至6，8至20，22至26子載波用于傳輸數(shù)據(jù)Symbol的速率為250Ksps（SymbolPerSecond）第34頁，共49頁。子載波調制第35頁，共49頁。速率參數(shù)數(shù)據(jù)速率(Mbits/s)調制方式編碼率(R)每個子載波中的編碼比特位每個符號中的編碼比特位每個符號中的數(shù)據(jù)比特位6BPSK1/2148249BPSK3/41483612QPSK1/22964818QPSK3/4296722416-QAM1/24192963616-QAM3/441921444864-QAM2/362881925464-QAM3/46288216第36頁，共49頁。收發(fā)通道發(fā)送通道接收通道第37頁，共49頁。接收靈敏度誤碼率要求速率最小信號強度PSDU幀幀長為1000字節(jié)時FER(誤幀率)不超過10％6Mbps-82dBm9Mbps-81dBm12Mbps-79dBm18Mbps-77dBm24Mbps-74dBm36Mbps-70dBm48Mbps-66dBm54Mbps-65dBm第38頁，共49頁。概述無線局域網(wǎng)的基本原理無線局域網(wǎng)——802.11b無線局域網(wǎng)——802.11a無線局域網(wǎng)——802.11g無線局域網(wǎng)的應用內容802.11g第39頁，共49頁。協(xié)議簡介802.11在2.4Ghz頻段上的更高速率物理層擴展采用DSSS、CCK、OFDM、PBCC（可選）等多種技術，向下兼容802.11b支持802.11b速率集（1、2、5.5、11Mbps）和802.11a速率集（6、9、12、18、24、36、48、54Mbps）可以簡單理解為802.11b加上2.4GHz的802.11a第40頁，共49頁。11b與11g的共存當一個11b的站點連接到一個11g的AP時，為了保證11b的站點能夠正常工作，系統(tǒng)帶寬將下降一半。參數(shù)Slottime＝20μs（11b/g共存系統(tǒng)）Slottime＝9μs（純11g系統(tǒng)）Slottime20μs9μsRx-Txtime55CCAtime154CCA檢測概率>99％>90％Slottime：一個站點檢測到從其它站點傳來的數(shù)據(jù)所需的時間。第41頁，共49頁。概述無線局域網(wǎng)的基本原理無線局域網(wǎng)——802.11b無線局域網(wǎng)——802.11a無線局域網(wǎng)——802.11g無線局域網(wǎng)的應用內容無線局域網(wǎng)的應用第42頁，共49頁。WLAN應用模式無線局域網(wǎng)特點技術成熟度高，組網(wǎng)成本相對低廉；可為最終用戶提供與IP有線接入網(wǎng)絡相當?shù)慕尤霂?；不受接入線纜資源限制，最終用戶可隨時隨地接入；建網(wǎng)快、工期短、投入風險小、可根據(jù)用戶數(shù)量平滑擴容。應用模式臨時辦公、會議應用；共用GSM/3G天饋系統(tǒng)的室內分布式應用；室外可運營WLAN網(wǎng)絡應用；遠距離無線網(wǎng)橋應用；寬帶無線小區(qū)應用；運營商爭奪寬帶接入用戶、改變網(wǎng)絡格局的有力工具……NEW第43頁，共49頁。臨時辦公、會議環(huán)境應用Email,messagingWebSitesHostedapplicationsVoiceoverIP

THEINTERNET移動辦公人員IP臨時IP網(wǎng)絡接入第44頁，共49頁。共用GSM/3G天饋系統(tǒng)的室內分布式應用將WLAN的無線信號通過合路器饋入原有GSM室內覆蓋系統(tǒng)天饋，對原有GSM天饋系統(tǒng)進行擴頻改造，以實現(xiàn)二網(wǎng)共用天饋。WLAN網(wǎng)絡2.4GHz干路功放室內吸頂天線

合路器寬頻帶功分器饋線饋線饋線饋線饋線AP天線天線天線天線大功率WLANAP濾波合路器天饋系統(tǒng)GSM網(wǎng)絡BTSGSM功放第45頁，共49頁。室外可運營WLAN網(wǎng)絡應用骨干網(wǎng)MA5200S3026E12端口-48V遠供模塊超五類電纜200m-48VPOE供電RF電纜?超柔AP避雷器室外型AP基站中心機房室內室外17dBi定向天線第46頁，共49頁。遠距離無線網(wǎng)橋應用192.168.35.0/24192.168.35.2192.168.35.1192.168.36.0/24192.168.32.1ＷｉｒｅｌｅｓｓＩＰＮｅｔｗｏｒｋ192.168.32.0/24AP30dBi定向天線30dBi定向天線無遮擋距離10KmAP