电信集团WLAN培训WLAN技术及组网.ppt

无线局域网（WLAN）培训-WLAN技术及组网,高波手机:18918588639中国电信股份有限公司上海研究院宽带互联网部二00九年五月,目录,WLAN技术演进WLAN设备状况WLAN组网技术WLAN安全技术PHS基站叠加WLAN方案,WLAN标准演进,IEEE 802.11-The original 1 Mbit/s and 2 Mbit/s,2.4 GHz RF and IR standard(1999)IEEE 802.11a-54 Mbit/s,5 GHz standard(1999,shipping products in 2001)IEEE 802.11b-Enhancements to 802.11 to support 5.5 and 11 Mbit/s(1999)IEEE 802.11c-Bridge operation procedures;standard(2001)IEEE 802.11d-International(country-to-country)roaming extensions(2001)IEEE 802.11e-Enhancements:QoS,(2005)IEEE 802.11F-Inter-Access Point Protocol(2003)Withdrawn February 2006 IEEE 802.11g-54 Mbit/s,2.4 GHz standard(backwards compatible with b)(2003)IEEE 802.11h-Spectrum Managed 802.11a(5 GHz)for European compatibility(2004)IEEE 802.11i-Enhanced security(2004)IEEE 802.11k-Radio resource measurement enhancements IEEE 802.11m-Maintenance of the standard;odds and ends.IEEE 802.11n-Higher throughput improvements using MIMO（Draft 2.0）IEEE 802.11p-WAVE-Wireless Access for the Vehicular Environment IEEE 802.11r-Fast roaming Working IEEE 802.11s-ESS Mesh Networking IEEE 802.11T-Wireless Performance Prediction(WPP)IEEE 802.11u-Interworking with non-802 networks(for example,cellular)IEEE 802.11v-Wireless network management IEEE 802.11w-Protected Management Frames,WLAN相关组织,WIFI联盟基本与802.11一致，但对应用和业务感受考虑更细致一些制定WPA/WPA2、WMM/WMM PS/WMM AC、SSC、MESH、视频、语音、切换等标准联盟关注和加强产品和功能的认证测试WAPI联盟2006年3月7日，在国家发改委、科技部、信息产业部三部委指导下，WAPI产业联盟成立，包括4大运营商在内的22家单位成为首批会员2003年5月，以WAPI为安全方案的两项国家标准GB 15629.11/1102颁布 2006年1月，无线局域网国家标准GB 15629.11第1号修改单以及3项扩展子项国家标准颁布 IEEE非营利性科技学会，全球最大的专业学术组织，设有IEEE标准协会IEEE-SA（IEEE Standard Association），负责标准化工作。负责制定802.11系列标准 IETFInternet 工 程 任 务 组 负责制定集中控制型AC+AP标准，形成RFC文档,WLAN技术发展趋势（1/3）,WLAN技术发展趋势（2/3）,WLAN标准的演进有如下四条主线：速率提升：802.11（2Mbps）802.11b（11Mbps）802.11g/a（54Mbps）802.11n（320Mbps）安全提升：WEP WPA WPA2 802.11iWAPI应用优化：包含一系列针对应用的标准：802.11e（QoS）、802.11r（快速漫游）、802.11f（无缝漫游）、802.11h（自动频率选择和发送功率控制）等AP管理：自主管理集中管理,WLAN技术发展（3/3）,从标准制定的历程可看出其WLAN技术演进的特点：WLAN技术持续演进。一项技术逐渐成熟过程中，后续技术就已开展研发无线带宽不断增加，通过物理层的调制编码技术的更新换代，向宽带无线网络演进无线网络的可管理性继续增强。设备配置管理，网络安全，终端平滑切换等特性相继引入，有利于构建可营运网络另一方面，由于WLAN技术越来越复杂，参与厂商增多。WIFI标准化的周期显著增长。例如802.11s和802.11v标准都大大延长了标准制定周期,目录,WLAN技术演进WLAN设备状况WLAN组网技术WLAN安全技术PHS基站叠加WLAN方案,WLAN设备分类,根据WLAN设备应用方式来分：室内型：室内放装型室内分布型集中控制室内放装型集中控制室内分布型,室外型：普通室外型回传室外型集中控制室外普通型集中控制室外回传型WLAN Mesh室外型,根据WLAN设备的实现方式来分：桥接型WLAN设备路由型WLAN设备集中控制型WLAN设备,WLAN设备能力,基本功能：54Mbps传输速率的接收灵敏度在7379dBm范围之内，11Mbps传输速率的接收灵敏度在8792dBm范围之内同时支持4个以上业务SSID以及1个管理SSID（一般总数为816个）安全性：同时支持WAPI和802.11i安全技术增强功能：支持上行链路完整性（AP上行接口断开）支持POE功能（大功率AP较难支持此项功能）性能：明文接入，要求802.11b模式AP上、下行吞吐量达到5Mbps以上；802.11g模式AP上、下行吞吐量均达到18Mbps以上本地网管：支持telnet和WEB二种登陆方式支持基本查询、配置操作，支持热启动、软件升级功能、Trap功能支持通过管理SSID“management”接入无线网络登陆和配置AP，不支持接入业务SSID登陆并管理和配置AP远程管理。支持远程网管的查询、配置、信息统计（空口、用户、全局等）功能,目录,WLAN技术演进WLAN设备状况WLAN组网技术无线频谱规划传统AP（“胖”AP）组网技术集中控制型AC+AP组网技术WLAN Mesh组网技术WLAN安全技术PHS基站叠加WALN方案,802.11b/g工作频段划分图,蜂窝式无线覆盖,任意相邻区域使用无频率交叉的频道，如：1、6、11频道。适当调整发射功率，避免跨区域同频干扰。蜂窝式无线覆盖实现无交叉频率重复使用。,“胖”AP组网方案,集中控制型AC+AP架构(1),“Fat”Access Points,安全的透明的隧道,集中式的管理丰富的功能,容易部署的“AP”,集中控制型AC+AP架构(2),AP：只保留传统AP天线、802.11协议等底层功能，故称为“瘦AP”AC：将传统AP的网络层及以上的功能全部集中到AC，如：加密、数据转发、移动性管理、用户管理等 AC增加了新的功能，如：瘦AP的统一网管、AP间自适应、无线安全管理、RF监测、无缝漫游以及QoS保证等,集中控制型AC+AP工作原理,第一阶段，瘦AP获得IP地址及AC地址 AP 加电并获得IP地址(DHCP或静态配置地址的方式)AP 查找AC地址(方式有：DHCP Option43属性、DNS解析、静态设置等)第二阶段，AP发现AC并与AC建立隧道 AP 与AC建立隧道（加密隧道），各厂家使用的隧道协议不一样AP从AC下载相应的配置文件，完成自身配置 第三阶段，AP正常工作通过加密隧道，AP将用户数据通过隧道传送到AC，由AC集中转发AP的管理由AP网管通过AC集中管理场点VLAN由AC发起 终结于BRAS,集中控制型AC+AP组网方案-方案建议,本地网WLAN集中接入几台专用BRAS，AC布署方案：方案一：AC位于汇聚交换机下的场点型方案。AC位于大型场点（如高校），或位于电信机房管理下联各场点瘦AP方案二：AC旁挂BRAS。管理同一BRAS下同一厂家瘦AP本地网WLAN分散就近接入BRAS，AC布署方案：方案三：AC布署在城域网汇聚层，就近连接BRAS。可管理不同BRAS下的瘦AP，AC将用户的流量集中转发到就近一台BRAS，由该BRAS为用户终端分配IP地址、并对用户进行管理注：在早期试点时，可采用方案一,AC+瘦AP组网方案之一-场点型,AC位于大型场点；或位于电信机房，下联多个场点的APAP通过DHCP获得AC分配的管理地址和AC的地址AP与AC建立加密隧道根据用户无线报文的BSSID字段和瘦AP的位置，映射为相应的业务VLAN，不同场点可映射为不同VLANBRAS终结用户VLAN，并对用户进行地址分配、认证和计费特点：一台AC可管理一台BRAS下同一厂家瘦AP；对现网不需要改动,瘦AP组网方案之一-场点型,AC部署位置：AC部署在大型场点内，如:高校；或AC部署在电信机房，下联多个瘦AP场点AP配置：AC作DHCP Server，负责为AP分配私网地址；对于不同子网，需分配不同网段的地址AP发起DHCP请求，获得AC分配的私网地址和AC设备地址AP与AC建立加密隧道VLAN规划AC配静态IP公网地址，及AC管理VLAN，BRAS作ACL，允许AC与AC网管平台相互访问场点业务VLAN，由AC发起终结在BRAS需规划AC管理VLAN和场点业务VLAN用户终端由BRAS分配公网地址；由BRAS负责对用户认证、分配地址和管理,AC+瘦AP组网方案之二-旁挂BRAS(路由模式，DNS方式),AC旁挂在BRAS上在AP上配置AC的域名；在DNS服务器上配置AC的地址及相应的域名AP通过DHCP从BRAS获得管理地址；AP通过地址解析（DNS）获得AC地址，并与AC建立加密隧道AC根据用户无线报文的BSSID字段及AP位置，映射为相应的业务VLAN，不同场点可映射为不同业务VLANAC转发用户流量到BRASBRAS终结用户VLAN，并对用户进行地址分配、认证和计费特点：一台AC可管理一台BRAS下同一厂家瘦AP；对现网不需要改动,AC+瘦AP组网方案之二-旁挂BRAS(路由模式，DNS方式),AC部署位置：AC旁挂BRASDNS服务器配置：配置AC的域名及相应的地址BRAS配置:BRAS作DHCP Server，规划一段IP地址段为AP分配公网地址/私网地址BRAS作ACL：允许AP直接与AC建立隧道；充许AP访问DNS服务器；允许AC与AC网管平台相互访问AP配置：AP根据规划，配置AC的域名；通过域名解析，获得AC的地址AP与AC建立加密隧道VLAN规划：下联AP的交换机，配置AP的管理VLAN，终结在BRASAC管理VLAN，由AC发起终结在BRAS场点业务VLAN，由AC发起终结在BRAS需规划：AP管理VLAN、AC管理VLAN、场点业务VLAN用户终端：由BRAS分配公网地址；由BRAS负责对用户认证、分配地址和管理用户业务流量经隧道穿过BRAS到AC，由AC集中转发到BRAS上公网,AC+瘦AP组网方案之三-AC位于城域网（DNS方式）,BRAS2,BRAS3,BRAS1,AC,汇聚交换机,switch,switch,大型场点,瘦AP,交换机,汇聚交换机,switch,switch,大型场点,瘦AP,交换机,加密隧道,AC管理VLAN,场点VLAN,AC直连一台轻载的BRAS,AC+瘦AP组网方案之三-AC位于城域网(DNS方式),AC部署位置：AC位于城域网，靠近AC接入的BRAS1DNS服务器配置：配置AC的域名及相应的地址BRAS配置:场点所在的BRAS2、BRAS3：作DHCP Server，各规划一段IP地址段为AP分配公网地址；并作ACL，充许AP访问DNS服务器，充许AP直接与AC建立隧道接入AC的BRAS1：作DHCP Server，负责为用户终端分配公网IP地址AP配置：AP根据规划，配置AC的域名；通过域名解析，获得AC的地址AP与AC建立加密隧道VLAN规划：下联AP的交换机，配置AP的管理VLAN，终结在场点所在的BRASAC管理VLAN，由AC发起终结在接入AC的BRAS场点业务VLAN，由AC发起终结在接入AC的BRAS需规划：AP管理VLAN、AC管理VLAN、场点业务VLAN用户终端：由接入AC的BRAS集中进行公网地址分配；由该BRAS负责对用户认证、分配地址和管理用户业务流量经隧道穿过场点所在的BRAS、城域网到达AC，由AC集中转发到指定的BRAS集中上公网,AC冗余备份方案,1+1冗余备份N+1冗余备份主用+主用冗余备份二层网络VRRP快速冗余倒换负载均衡冗余备份,注：不同厂家AC采用的冗余备份方案不同,AC三种组网方案比较,“胖”AP与“瘦”AP组网技术对比,胖AP组网：每个AP都是一个单独的节点，独立配置其信道和功率；安装简便每个AP独立工作，较难扩展到大型、连续、协调的无线局域网和增加高级应用 每个AP都需要独立配置安全策略，如果AP数量增加，将会给网络管理、维护及升级带来较大的困难很难进行无线网络质量的优化数据的采集瘦AP组网：通过AC对AP群组进行自动信道分配和选择，及自动调整发射功率，降低AP之间的互干扰，提高网络动态覆盖特性 支持二层/三层漫游切换容易实现非法AP检测和处理 管理节点上移后，运维数据采集针对AC而非AP，解决了网管系统受限于AP处理能力和性能的问题,AC组网小结(1),AC组网模式:场点式组网模式AC部署在大型场点，或AC部署在电信机房，多个场点上联到AC，AC经汇聚交换机上联到BRAS AP通过二层方式发现AC，建立隧道在解决公众上网业务的同时，能较为方便地提供行业/企业应用AC旁挂BRAS组网模式AP旁挂BRAS，用户业务流量需二次穿越BRASAP通过三层方式发现AC，建立隧道AC位于较高的位置，因此能管理的区域及AP数也多需要部署能力更强的AC，能力包括：接入AP数、接入用户数、MAC数量、背板处理能力、加密后背板处理能力、支持AP的类型、端口类型及数量、等等,AC组网小结(2),AP发现AC的途径有:DHCP Option43/189（二层方式）DHCP Option43/189 Relay（三层方式）DNS（主要应用在三层方式）在AP上静态配置AC地址（主要应用在三层方式，不建议使用）AP的管理地址可设为私有地址，网管只需管理AC，通过AC管理AP，可节省大量公网地址；但集团要求各省公司网管实时拼AP，存在困难通过集中控制器能有效解决跨BRAS子接口的漫游切换，及AP的管理问题,AC组网小结(3),在为公众用户解决上网业务同时,也能为行业用户提供应用集中控制型AP主要是基于AC作为用户的认证点,现在中国电信是基于BRAS作为用户的认证点,因此AC对用户的管理功能(如安全策略)实现困难集中控制型AP标准尚未有国际标准，各厂家设备互不兼容各厂家AP与AC之间的隧道采用不同的协议，见下表国内尚无大规模应用案例,附：各厂家隧道使用的协议,目录,WLAN技术演进WLAN设备状况WLAN组网技术无线频谱规划传统AP（“胖”AP）组网技术集中控制型AC+AP组网技术WLAN Mesh组网技术WLAN安全技术PHS基站叠加WALN方案,Mesh组网技术要求,Mesh接入设备射频模块应具有无线接入与无线回传功能，并可灵活设置其工作在2.4G或5.8G频段；2.4G频点（802.11b/g）负责接入，5.8G频点（802.11a）负责回传，可选支持5.8G频点负责接入可选支持802.11n,提升接入或回传带宽支持双载频调制（载频=2）或多载频调制（载频2），首选多载频调制 具备多跳无线回传能力，最大支持跳数不应超过35跳,组网原则,尽量使用有线传输方式作为AP传输，仅在无法采用有线方式或存在极大困难时使用无线回传作为传输。5.8GHz频段用作无线回传，建议采用多射频模块良好的覆盖效果应依托网络规划和网络优化，自适应算法可以用于网络日常运行的微调优化，但不能过分依赖其自组织和恢复能力实现组网回传信道应尽可能保证视距传播条件Mesh网络需控制跳数，最大跳数建议不超过3-5跳存在的问题：设备开发先于标准，各厂家Mesh设备都不能互通目前，Mesh设备只支持一条主用路由，不能实现负载分担有些设备只支持双载频，一跳后带宽就急剧下降,Mesh组网应用场景,局部区域有线资源缺乏，采用混合组网模式（AC+纯瘦AP+Mesh AP）：在有线资源丰富的区域，采用纯瘦AP布署在有线资源有限的局部区域，采用基于瘦AP的Mesh AP布署，通过有限的几个Mesh网关与AC相连 大范围内缺乏有限资源的城区、或用户密集区域（如高校），采用桥接型Mesh AP或路由型Mesh AP组网：利用桥接型Mesh AP组网，承载业务灵活，可以根据多SSID与多VLAN映射区别不同的业务，但在组网时需要考虑广播风暴 利用路由型Mesh AP组网，承载接入业务会使组网技术复杂，需要在三层Mesh网络开通二层VPN以支持不同的接入业务，组网时不需要考虑广播风暴,技术特点,适合大面积室外组网对于缺乏类似移动网的网络规划和优化环节的wlan大面积室外组网，目前做广覆盖只能依赖于AP具备强大的自组织和自恢复特性类似集中控制系统的零配置组网，使得运营组网变得更方便结合RF检测和管理能力，无线mesh能比较快速对网络变化，例如覆盖空洞的修补、根节点或中继节点故障恢复等网络5.8G无线回传信道目前较为干净，合理部署的mesh节点可以较好完成空旷区域的广覆盖无线mesh在无线管理能力方面，融合集中控制型的优势，在安全性和可管理性上教传统胖AP有很大提高无线mesh使得无线热点覆盖能扩展为热区覆盖,集中控制型Mesh组网拓朴图,路由型Mesh组网拓朴图,不同类型AP应用场景,室外区域部署：业务量高、AP站点密度高的区域（比如商务区域、校园、步行街、中心广场等），建议以AC+瘦AP（含MESH功能更好）组网为主；较为偏远、面积较大，或有线光纤确实难以施工的区域，且有一定业务量需求的街道、港口、矿山、化工等厂区，也可选择胖AP（含MESH功能更好）独立组网。室内热点部署：场馆较大、用户集中的室内目标覆盖区域（会展/会议中心、酒店大的会议厅）组网建议以AC+瘦AP（2.4/5.8G双载频)信号直接延伸覆盖为主；新建的目标覆盖区域较小的室内热点（小咖啡馆、茶馆、休闲场所等），原则上优先选用胖/瘦类型可转换的AP或利旧为主。零星场所部署：初期以利旧（现网原先部署的天翼通胖AP）为主，后期建设也可优先选用胖瘦类型可转换的AP，便于今后的信号成片联网、相互补点覆盖。临时应急部署：在一些临时、应急通信场合（临时施工工地、水利监测、污染监测、应急通信、大型演出），室外信号覆盖，建议优先选择多载频胖AP（含MESH功能更好）组网，室内信号覆盖建议优先选择AC+瘦AP（含MESH功能更好）组网。,WLAN网络建设实施步骤,WLAN网络建设目标WLAN组网建设方案WLAN网络建设标准工程实施工程初验网络优化.工程验收:工程验收报告,组网建设方案包括：明确WLAN设备类型网络拓朴图；场点上联方式资源规划：IP地址、VLAN用户在线检测机制（含异常下线）业务开通流程；AP网管.,网络建设标准包括：无线覆盖质量；网络吞吐能力AP切换要求；网络容灾能力核心网要求工程安装工艺要求网管系统要求,目录,WLAN技术演进WLAN设备状况WLAN组网技术WLAN安全技术PHS基站叠加WALN方案,WLAN网络安全,无线局域网（WLAN）特点优点：安装便捷、使用灵活、经济节约、易于扩展缺点：无线信道开放，安全性隐患WLAN主要的安全隐患未经授权使用网络服务地址欺骗和会话拦截（中间人攻击）高级入侵（企业网）,802.11i技术介绍,802.11i协议的核心内容包括：基于802.1x进行身份认证基于TKIP、CCMP等加密算法实现数据加密基于4次握手实现用户会话密钥的动态协商WiFi联盟参考802.11i草案的子集，制定了WPA（Wi-Fi Protected Access）规范。WPA核心内容包括了：基于802.1x进行身份认证基于PSK（Pre-Shared Key）进行身份认证基于TKIP实现数据加密基于4次握手实现用户会话密钥的动态协商完整的802.11i支持则称为WPA2，主要增加了AES-CCM加密算法支持等。,WAPI技术介绍,中国在无线局域网国家标准GB15629.11-2003中提出了WAPI机制来实现无线局域网的安全。WAPI协议的核心内容：WAI（无线局域网鉴别基础结构）：确定安全策略；完成双向鉴别（包括：基于证书；预共享密钥两种形式）；单播和组播密钥协商。WPI（无线局域网保密基础结构）：主要解决所有已知的WEP问题,WAPI和802.11i的技术比较,两者的协议流程结构基本是一致的，涉及的各个实体也仅仅是命名上不同。两者的主要区别：用户鉴别一般安全体制只能实现WLAN设备对无线客户端的单向鉴别802.11i和WAPI都支持数字证书形式认证，可以实现WLAN接入设备和无线客户端的双向鉴别。在WAPI安全体制下，实现的是三元组认证，即WLAN接入设备和AS是独立的两个实体，AS作为公信的第三方，需同时鉴别WLAN接入设备和无线客户端的合法性在802.11i安全机制下，无线客户端无法区分WLAN接入设备和AS/AAA Server鉴别协议在WAPI中，特别保证了鉴别信息的完整性；在IEEE 802.11i等其它安全体制中，鉴别成功信息不包含完整性校验，鉴别消息易被篡改对网络构成安全威胁,WAPI和802.11i的技术比较（续）,加密方式WAPI强制使用数字证书作为身份凭证，既方便了安全管理，同时还提升了安全性802.11i支持多种加密方式，在互通时要采用相同的加密方式，而且在多种加密方式并存的接入环境中，广播/组播包只能采用较低安全等级的加密算法传输，容易产生安全漏洞中国电信WLAN网络安全现网部署策略：同时支持WAPI和802.11i安全策略积极引入试点WAPI，直至规模布署,目录,WLAN技术演进WLAN设备状况WLAN组网技术WLAN安全技术PHS基站叠加WALN方案,共用天馈系统改造-方案一,叠加方式（共用/新增天馈安装架）共用一段馈线，需新增一对合/分路器、一付WiFi频段的天线；新增一个WiFi频段的滤波器、一付WiFi频段的天线，同时要求天线有水平隔离与垂直隔离。关注点：改造成本较大，可能要增加一个天线安装点，引入过多无源器件的插损影响覆盖范围，要进行干扰分析，网络性能影响相对较小。,天线隔离要求水平距离：1m垂直距离：1m,天馈紧耦合方式（共用部分天线）共用部分天线，新增12个合路器，更换12付WiFi与PHS双频段天线。关注点：改造成本与方案一相差不多，对网络性能有所影响，要进行干扰分析。,共用天馈系统改造-方案二,共用天馈系统改造-方案三,天馈松耦合方式（替换部分天线）基于方案一和方案三，提出：共用小灵通的天线安装架，拆除12根PHS天线，更换成WiFi单频段天线，新增12个WiFi频段滤波器。特点：改造成本相对方案一、二要低，网络性能影响较小，要进行干扰分析。,传输线路改造方案,目前小灵通基站利用铜缆传输，采用ISDN技术。改造方案：WLAN根据附近的线路资源和机房情况，采用不同的接入技术铜线资源丰富区域，优先采用增加一对铜线的方式，开通DSL业务光纤资源丰富区域，可以采用EPON+VDSL2或者LAN接入铜线资源受限区域，对小灵通铜缆改造，同时支持ISDN&DSL业务PHS传输仍采用原有的ISDN技术,请多提宝贵意见！,