計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)公選課-第5講 之 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課件

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)公選課主講：賈慧娟e-mail:jiahuijuan@目錄為什么要使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)？無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的分類WLANWPANWMAN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(wú)線讓網(wǎng)絡(luò)使用起來(lái)更自由終端與交換設(shè)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(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(guò)線纜連接地理環(huán)境不適合布設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線讓網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更經(jīng)濟(jì)，通信更便利不受限于時(shí)間和地點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，可滿足各行各業(yè)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。體育場(chǎng)館新聞中心展館與證券大廳制造車間物流運(yùn)輸無(wú)線讓工作更高效WPANWLANWMAN2.4GHzISM免費(fèi)頻段低功耗、低成本短距離通信(10米)低速傳輸(723Kbps)點(diǎn)到點(diǎn)及點(diǎn)到多點(diǎn)組網(wǎng)連接便攜及固定設(shè)備2.4/5.8GHzISM免費(fèi)頻段高傳輸速率（600Mbps）中近距離通信（100-300米）動(dòng)態(tài)速率調(diào)整支持MESH組網(wǎng)支持慢速移動(dòng)2－66G頻段

2-11GHz應(yīng)用于非視距傳輸

10-66GHz應(yīng)用于視距傳輸較高傳輸速率802.16-2004最大速率74Mbps802.16e最大下載速率6Mbps遠(yuǎn)距離通信

802.16-2004傳輸距離7-10km802.16e傳輸距離3-5km支持車速移動(dòng)(802.16e)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)分類WLANWLAN起源什么是WLANWLAN的技術(shù)特點(diǎn)主流的WLAN技術(shù)WLAN幾個(gè)常見問(wèn)題無(wú)線局域網(wǎng)起源1971年，夏威夷大學(xué)（UniversityofHawaii）的研究人員創(chuàng)造了第一個(gè)基于封包式技術(shù)的無(wú)線電通訊網(wǎng)絡(luò)，被稱為ALOHNET網(wǎng)絡(luò)，是最早的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)WLAN包括了7臺(tái)計(jì)算機(jī)，采用雙向星型拓?fù)洌╞i-directionalstartopology）橫跨四座夏威夷的島嶼，中心計(jì)算機(jī)放置在瓦胡島（OahuIsland）上。從這時(shí)開始，無(wú)線局域網(wǎng)可以說(shuō)是正式誕生了。什么是WLANWLAN：是WirelessLAN（無(wú)線局域網(wǎng)）的簡(jiǎn)稱：基于IP的，能提供一定范圍內(nèi)的高速數(shù)據(jù)連接；采用2.4GHz或5.8GHz無(wú)線頻率（ISM頻率）傳輸，沒(méi)有線纜限制；傳輸距離幾十米，采用特殊技術(shù)可以達(dá)到幾百米以上；

WiFi是WirelessFidelity（無(wú)線高保真）的簡(jiǎn)稱，主要指WiFi論壇組織，負(fù)責(zé)設(shè)備的互操作性的認(rèn)證（非強(qiáng)制性）；我們常說(shuō)的“WLAN”指的就是符合802.11系列協(xié)議的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)WLAN技術(shù)特點(diǎn)無(wú)線局域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetwork)是以射頻無(wú)線電波通信技術(shù)構(gòu)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(wú)線數(shù)據(jù)通信不僅可以作為有線數(shù)據(jù)通信的補(bǔ)充及延伸，而且還可以與有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境互為備份。缺點(diǎn)：采用沖突檢測(cè)的多址接入方式，用戶較多時(shí)，網(wǎng)絡(luò)性能下降公用頻段，易受干擾互不干擾的頻點(diǎn)少，易自干擾頻率較高，終端功率較低，難以連續(xù)覆蓋優(yōu)點(diǎn)：傳輸速率高，空口速率最高為54Mbps安裝便捷經(jīng)濟(jì)節(jié)約易于擴(kuò)展WLAN無(wú)線局域網(wǎng)常用的實(shí)現(xiàn)技術(shù)有：IEEE的802.11系列協(xié)議族家用射頻工作組提出的HomeRF歐洲的HiperLAN2協(xié)議等。以IEEE802.11協(xié)議為基礎(chǔ)的無(wú)線局域網(wǎng)在標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)中脫穎而出，成為目前事實(shí)上的占主導(dǎo)地位的無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于解決局域網(wǎng)中，用戶與用戶終端的無(wú)線接入。802.11802.11b802.11a802.11g主流的WLAN技術(shù)WLAN技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)（1/2）Infrastructure小范圍室內(nèi)覆蓋802.11s大范圍熱區(qū)覆蓋WLANAP模式802.11b802.11a/g802.11n11Mbps54Mbps300Mbps自主管理小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)輕量級(jí)管理大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)安全WEP802.11iWAPIWLAN技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)（2/2）WLAN標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)有如下四條主線：速率提升：802.11（2Mbps）

802.11b（11Mbps）

802.11g/a（54Mbps）

802.11n（320Mbps）安全提升：WEPWPAWPA2802.11iWAPI應(yīng)用優(yōu)化：包含一系列針對(duì)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)：802.11e（QoS）、802.11r（快速漫游）、802.11f（無(wú)縫漫游）、802.11h（自動(dòng)頻率選擇和發(fā)送功率控制）等AP管理：自主管理集中管理802.11n標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展802.11n802.11a/g802.11b802.112009年9月13日IEEE投票批準(zhǔn)802.11n正式形成標(biāo)準(zhǔn)！802.11b802.11g802.11n802.11n802.11a要點(diǎn)：藍(lán)牙、無(wú)繩電話以及微波爐會(huì)對(duì)WLAN造成干擾。802.11b802.11g802.11n150M速率802.11n300M速率802.11g1611802.11n想要達(dá)到300M速度必須使用大車型，必須占兩條車道。要點(diǎn)：2.4GHz可用信道為信道1、6和11。11n必須占兩條信道才能達(dá)到300M，所以11n在2.4GHz無(wú)法全速率規(guī)模部署。802.11n150M速率149153157161165802.11n300M速率802.11n300M速率注：在美國(guó)，根據(jù)FCC規(guī)定在5GHz頻段可使用多達(dá)20多個(gè)信道802.11a802.11a802.11a802.11a802.11a5GHz信道多，不交錢也能用，交了錢就能買斷該信道。11n新品——WA2600室內(nèi)型系列WA2620-AGN雙頻室內(nèi)型WA2610-AGN單頻室內(nèi)型WA2612-AGN單頻室內(nèi)吸頂型室內(nèi)辦公樓宇等區(qū)域使用，美觀大方。全部可以采用POE供電方式，部署簡(jiǎn)單。各種安裝方式齊全：WA2610(壁掛)、WA2612(吸頂)、WA2620(壁掛吸頂桌面)802.11協(xié)議的用戶接入容量802.11協(xié)議告訴我們：WLAN采用競(jìng)爭(zhēng)資源接入的方式，單個(gè)AP的用戶數(shù)達(dá)到30以上后，競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)急劇上升，最終的結(jié)果是不可用。802.11協(xié)議將2.4G劃分成三個(gè)互不干擾的信道，因此，在同一物理空間2.4G頻段實(shí)際最大的接入人數(shù)為30×3=90人/3APWLAN幾個(gè)常見問(wèn)題？抗干擾能力

無(wú)線局域網(wǎng)一般采用擴(kuò)頻技術(shù)，采用適當(dāng)?shù)牡氖彝馓炀€，可以具有較好的抗干擾能力（譬如多徑干擾、墻、建筑物、辦公器材等）；

無(wú)線局域網(wǎng)采用2.4GHZ國(guó)家開放的頻率，一般設(shè)備譬如對(duì)講機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、家用電器等常規(guī)設(shè)備均不會(huì)產(chǎn)生干擾。AP接入用戶數(shù)量？

802.11b的AP由于理論帶寬只有11M，建議目標(biāo)覆蓋區(qū)域用戶數(shù)不超過(guò)10個(gè)；802.11g的AP理論帶寬是54M，建議目標(biāo)覆蓋區(qū)域用戶數(shù)不超過(guò)30個(gè)。AP覆蓋范圍？AP輸出功率為100mw，室外開闊地一般能覆蓋半徑30~50m，室內(nèi)無(wú)墻體隔離的辦公區(qū)域半徑一般能覆蓋有10~20m。WLAN產(chǎn)品對(duì)人體的電磁輻射是安全的？

典型的WLAN產(chǎn)品，如AP輸出功率為100mw，對(duì)于網(wǎng)卡來(lái)說(shuō)，通常只有10mw至50mw.相比較來(lái)說(shuō)，手機(jī)的發(fā)射功率在通話時(shí)超過(guò)1W，而無(wú)線對(duì)講機(jī)甚至達(dá)到5W。另外，隨發(fā)射頻率越高，輻射能力越低，而且使用的方式也并不像手機(jī)一樣和人體直接接觸，因此對(duì)人體沒(méi)有影響。WPAN(無(wú)線個(gè)域網(wǎng))WPAN的定義及特點(diǎn)常見的WPAN技術(shù)：藍(lán)牙zigbeeUWB（無(wú)線超寬帶，UltraWideBand）無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)WPAN

無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)WPAN(WirelessPersonalAreaNetwork)：

在個(gè)人工作地方把屬于個(gè)人使用的電子設(shè)備用無(wú)線技術(shù)連接起來(lái)自組網(wǎng)絡(luò)，不需要使用接入點(diǎn)AP。WPAN實(shí)際上就是一個(gè)低功率、小范圍、低速率和低價(jià)格的電纜替代技術(shù)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的范圍大約在10m左右。WPAN都工作在2.4GHz的ISM頻段。1.藍(lán)牙系統(tǒng)(802.15.1)最早使用的WPAN是1994年愛(ài)立信公司推出的藍(lán)牙系統(tǒng)(Bluetooth)，其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15.1。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)率為720kb/s，通信范圍在10米左右。藍(lán)牙使用不用基站的皮可網(wǎng)(piconet)。直譯就是“微微網(wǎng)”，表示這種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積非常小。每一個(gè)皮可網(wǎng)有一個(gè)主設(shè)備(Master)和最多7個(gè)工作的從設(shè)備(Slave)。2.低速WPAN(802.15.4/ZigBee)低速WPAN主要用于工業(yè)監(jiān)控組網(wǎng)、辦公自動(dòng)化與控制等領(lǐng)域，其速率是2~250kb/s。低速WPAN的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15.4。最近新修訂的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15.4-2006。低速WPAN中最重要的就是ZigBee。ZigBee技術(shù)主要用于各種電子設(shè)備（固定的、便攜的或移動(dòng)的）之間的無(wú)線通信，其主要特點(diǎn)是通信距離短（10~80m），傳輸數(shù)據(jù)速率低，并且成本低廉。ZigBee的特點(diǎn)功耗非常低。在工作時(shí)，信號(hào)的收發(fā)時(shí)間很短；而在非工作時(shí)，ZigBee結(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)，非常省電。對(duì)于某些工作時(shí)間和總時(shí)間之比小于1%的情況，電池的壽命甚至可以超過(guò)10年。網(wǎng)絡(luò)容量大。一個(gè)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)最多包括有255個(gè)結(jié)點(diǎn)，其中一個(gè)是主設(shè)備，其余則是從設(shè)備。若是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以支持超過(guò)64000個(gè)結(jié)點(diǎn)。3.高速WPAN（802.15.3）

高速WPAN用于在便攜式多媒體裝置之間傳送數(shù)據(jù)，支持11~55Mb/s的數(shù)據(jù)率，標(biāo)準(zhǔn)是802.15.3。IEEE802.15.3a工作組還提出了更高數(shù)據(jù)率的物理層標(biāo)準(zhǔn)的超高速WPAN，它使用超寬帶UWB技術(shù)。UWB技術(shù)工作在3.1~10.6GHz微波頻段，有非常高的信道帶寬。超寬帶信號(hào)的帶寬應(yīng)超過(guò)信號(hào)中心頻率的25%以上，或信號(hào)的絕對(duì)帶寬超過(guò)500MHz。超寬帶技術(shù)使用了瞬間高速脈沖，可支持100~400Mb/s

的數(shù)據(jù)率，可用于小范圍內(nèi)高速傳送圖像或DVD質(zhì)量的多媒體視頻文件。WMANWMAN標(biāo)準(zhǔn)的制定Wimax：WMAN的別名Wimax的技術(shù)特點(diǎn)Wimax相比于WLAN和3G的優(yōu)點(diǎn)無(wú)線城域網(wǎng)WMAN

WMAN(WirelessMetropolitanAreaNetwork)

2002年4月通過(guò)了802.16無(wú)線城域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。歐洲的ETSI也制訂類似的無(wú)線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)HiperMAN。WMAN可提供“最后一英里”的寬帶無(wú)線接入（固定的、移動(dòng)的和便攜的）。在許多情況下，無(wú)線城域網(wǎng)可用來(lái)代替現(xiàn)有的有線寬帶接入。傳輸速率高達(dá)70Mbps.

WiMAX(802.16)(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)WiMAX常用來(lái)表示無(wú)線城域網(wǎng)WMAN，這與Wi-Fi常用來(lái)表示無(wú)線局域網(wǎng)WLAN相似。IEEE的802.16工作組是無(wú)線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制訂者，而WiMAX論壇則是802.16技術(shù)的推動(dòng)者。兩個(gè)正式標(biāo)準(zhǔn)

802.16d（它的正式名字是802.16-2004），是固定寬帶無(wú)線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)（2~66GHz頻段）。

802.16的增強(qiáng)版本，即

802.16e，是支持移動(dòng)性的寬帶無(wú)線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)（2~6GHz頻段），它向下兼容

802.16-2004。

IEEE802.16(WiMAX)的技術(shù)特點(diǎn)作為一種無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)，它可以將WiFi熱點(diǎn)連接到互聯(lián)網(wǎng)；也可作為DSL有線接入方式的無(wú)線擴(kuò)展或替代，實(shí)現(xiàn)最后一公里的寬帶接入；還可實(shí)現(xiàn)在服務(wù)區(qū)內(nèi)的漫游；WiMax可為50公里區(qū)域內(nèi)提供服務(wù)，用戶無(wú)需線纜即可與基站建立寬帶連接。IEEE802.16(WiMAX)的技術(shù)特點(diǎn)WiMAX基站安裝在高樓上廣播無(wú)線信號(hào)，用戶使用MobileInternetDevice(MID)、WiMAX使能的筆記本電腦、或者WiMAX調(diào)制解調(diào)器等用戶端設(shè)備接收信號(hào)。美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)FCC規(guī)定無(wú)線局域網(wǎng)WiFi的傳輸功率在1--100毫瓦，而一般的WiMAX傳輸功率大約100千瓦，WiFi功率只是WiMAX的一百萬(wàn)分之一。因此使用比WiFi基站高一百萬(wàn)倍傳輸功率的WiMAX基站，會(huì)比無(wú)線局域網(wǎng)WiFi終端傳輸距離大得多，可達(dá)幾到十幾公里，多個(gè)基站則可覆蓋幾十公里。WiMAX傳輸速率可高達(dá)70Mbps。802.16無(wú)線城域網(wǎng)服務(wù)范圍ISP802.11WLAN802.11熱點(diǎn)802.11WLAN802.16802.16802.16基站802.16因特網(wǎng)802.16基站802.16802.16電信網(wǎng)

802.16需在城市的多個(gè)高大建筑物上建立基站，基站間采用全雙工、寬帶