《WLAN标准》PPT课件.ppt

无线局域网标准化,广东技术师范学院天河学院计算机系,目 录,WLAN相关组织和标准802.11协议的发展过程WLAN面临的挑战与问题,1、WLAN相关组织和标准,IEEE美国电气与美国无线电工程师学会合并而成，制定了802.11、802.11b、802.11a、802.11g等多个无线协议标准。Wi-Fi联盟提出802.11i安全中的WPA802.11e(QoS)中的WMM。IETF互联网工程任务组，负责互联网相关技术规范的研发和制定。CAPWAP无线控制器与瘦AP间控制和管理标准化工作组。WAP制定中国无线网络产品的安全机制标准WAPI,其他的WLAN组织,欧洲ETSI(欧洲通信标准学会)高性能局域网HIPERLAN系列日本ARIB(日本电波产业会)移动多媒体接入通信MMAC,HiperLAN1/HiperLAN2标准,HiperLAN1发布于1996年，工作于5GHz频带，提供的数据速率最高可达25Mbps。整体上HiperLAN1与802.11b相当。HiperLAN2发布于2000年，是HiperLAN1的第2代版本，对应于IEEE的802.11a，工作在5GHz频带，采用OFDM技术，支持最高数据速率为54Mbps。,MMAC标准,MMAC多媒体无线接入系统目标是通过便携式可视电话和因特网获得信息。目前主要提供两类高速无线接入。第一类用于室内外宽带移动通信系统，用3-60GHz频段传输30Mbps的数据；第二类提供超高速WLAN室内接入，传输速率达到600Mbps，采用60GHz频率，即毫米波。但是这些系统不能提供大范围覆盖，也不能用于车辆业务环境，只能用于“热点地区”。研制出的毫米波样机可以演示60GHz的WLAN与ATM或100BASE以太网接口，其数据速率可以达到155Mbps。,2、802.11协议的发展过程,802.11为IEEE（美国电气和电子工程师协会，The Institute of Electrical and Electronics Engineers）于1997年公告的无线区域网路标准，适用于有线站台与无线用户或无线用户之间的沟通连结。,IEEE在1997年为无线局域网制定了第一个版本标准IEEE 802.11。其中定义了媒体存取控制层（MAC层）和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种展频作调频方式和一种红外传输的方式，总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备之间的通信可以设备到设备（ad hoc）的方式进行，也可以在基站（Base Station,BS）或者访问点（Access Point，AP）的协调下进行。,1999年发布两个补充版本：802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层，802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用，因此802.11b得到了最为广泛的应用。1999年工业界成立了Wi-Fi联盟，致力解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。802.11标准和补充。,主要的802.11协议标准,IEEE 802.11，1997年，原始标准（2Mbit/s，工作在2.4GHz）IEEE 802.11a，1999年，物理层补充（54Mbit/s，工作在5.2GHz）IEEE 802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s工作在2.4GHz）IEEE 802.11c，符合802.1D的媒体接入控制层桥接（MAC Layer Bridging）IEEE 802.11d，根据各国无线电规定做的调整IEEE 802.11e，对服务等级（Quality of Service,QoS）的支持IEEE 802.11f，基站的互连性（IAPP,Inter-Access Point Protocol），2006年2月被IEEE批准撤销IEEE 802.11g，2003年，物理层补充（54Mbit/s，工作在2.4GHz）IEEE 802.11h，2004年，无线覆盖半径的调整，室内（indoor）和室外（outdoor）信道（5.2GHz频段）,IEEE 802.11i，2004年，无线网络的安全方面的补充IEEE 802.11j，2004年，根据日本规定做的升级IEEE 802.11l，预留及准备不使用IEEE 802.11m，维护标准；互斥及极限IEEE 802.11n，更高传输速率的改善，支持多输入多输出技术（Multi-Input Multi-Output，MIMO），提供标准速度300M，最高速度600M的连接速度IEEE 802.11k，该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范。该规范的制订体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求。除了上面的IEEE标准，另外有一个被称为IEEE 802.11b+的技术，通过PBCC技术（Packet Binary Convolutional Code）在IEEE 802.11b(2.4GHz频段)基础上提供22Mbit/s的数据传输速率。但这事实上并不是一个IEEE的公开标准，而是一项产权私有的技术，产权属于美国德州仪器公司。,802.11,IEEE于1997年推出，工作于2.4GHz频段，物理层采用红外、DSSS(直接序列扩频)或FSSS(跳频扩频)技术，共享数据速率最高可达2Mbps。主要用于解决办公室局域网和校园网中用户终端的无线接入问题。,IEEE 802.11b,1999年9月，802.11b被正式批准。该标准规定WLAN工作频段为2.4GHz，共有14个频宽为22MHz的频道可供使用。数据传输速率达到11Mbit/s，传输距离控制在50150英尺。采用补偿编码键控调制方式，有点对点模式和基本模式两种运作模式，在数据传输速率方面可以根据实际情况在1、2、5.5及11Mbit/s的多重传送速率间自动切换。有时也被错误地标为Wi-Fi。实际上Wi-Fi是无线局域网联盟（WLANA）的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系。,IEEE 802.11a,IEEE 802.11a是802.11原始标准的一个修订标准，于1999年获得批准。采用与原始标准相同的核心协议，工作频率为5GHz，使用52个正交频分多路复用副载波，最大原始数据传输率为54Mb/s，这达到了现实网络中等吞吐量（20Mb/s）的要求。如果需要的话，数据率可降为48，36，24，18，12，9或者6Mb/s。802.11a拥有12条不相互重叠的频道，8条用于室内，4条用于点对点传输。它不能与802.11b进行互操作。,802.11a几乎被限制在直线范围内使用，这导致必须使用更多的接入点；同样还意味着802.11a不能传播得像802.11b那么远，因为它更容易被吸收。2003年的世界无线电通信会议对802.11a进行修正。以改进其兼容性。但欧盟于2002年中期已禁止在欧洲使用802.11a。美国于2003年中期联邦通信委员会的决定可能会为802.11a提供更多的频谱。,802.11a产品于2001年开始销售，比802.11b的产品还要晚，这是因为产品中5GHz的组件研制成功太慢。802.11a设备厂商为了应对这样的市场匮乏，对技术进行了改进（现在的802.11a技术已经与802.11b在很多特性上都很相近了。现在已经有了可以同时支持802.11a和b，或者a、b、g都支持的双频，双模式或者三模式的的无线网卡。,IEEE 802.11g,IEEE 802.11g在2003年7月被通过。其载波的频率为2.4GHz（跟802.11b相同），原始传送速度为54Mbit/s，净传输速度约为24.7Mbit/s（跟802.11a相同）。802.11g的设备向下与802.11b兼容。其后有些无线路由器厂商因应市场需要而在IEEE 802.11g的标准上另行开发新标准，并将理论传输速度提升至108Mbit/s 或125Mbit/s。,802.11e,802.11e增强了802.11 MAC层，为WLAN应用提供了QoS支持能力。802.11e对MAC层的增强与802.11a、802.11b中对物理层的改进结合起来，就增强了整个系统的性能，扩大了802.11系统的应用范围，使得WLAN也能够传送语音、视频等应用。,802.11h,为了促进802.11a在欧洲的推广发展，与ETSI的HiperLAN/2竞争，IEEE又提出了802.11h标准，在802.11a基础上增加自动频率选择(DFS)和发送功率控制(TPC)功能，以适应802.11a在欧洲推广发展的需要，符合欧洲有关管制规定的要求。,IEEE 802.11i,为了弥补802.11脆弱的安全加密功能（WEP，Wired Equivalent Privacy），IEEE于2004年7月发布的修正案。其中定义了基于AES的全新加密协议CCMP（CTR with CBC-MAC Protocol），以及向前兼容RC4的加密协议TKIP（Temporal Key Integrity Protocol）。,802.11i是对802.11 MAC层在安全性方面的增强，它与802.1X一起，为WLAN提供认证和安全机制。802.1X标准完成于2001年，是所有IEEE 802系列LAN(包括无线LAN)的整体安全体系架构，包括认证(EAP和Radius)和密钥管理功能。,IEEE 802.11n,2004年1月，IEEE宣布组成一个新的单位来发展的新的802.11标准。传输速度理论值为300Mbit/s，因此需要在物理层产生更高速度的传输率，此项新标准应该要比802.11b快上50倍，而比802.11g快上10倍左右。802.11n也将会比目前的无线网络传送到更远的距离。,在802.11n有两个提议在互相竞争中：WWiSE(World-Wide Spectrum Efficiency)以Broadcom为首的一些厂商支持。TGn Sync 由Intel与Philips所支持。,各国适用频道,802.11b 和 802.11g 将2.4 GHz 的频段区分为14个重复，标记的频道，每个频道的中心频率相差5兆赫兹(MHz)。一般常常被误认的是频道1，6和11（还有有些地区的频道14）是互不重迭。所以利用这些不重迭的频道，多组无线网络的互相涵盖，互不影响，这种看法太过简单。802.11b和802.11g并没有规范每个频道的频宽，规范的是中心频率和频谱屏蔽（spectral mask）。802.11b 的频谱屏蔽需求为：在中心频率11 MHz处，至少衰减30 dB，22 MHz 处要衰减50 dB,各个国家授权使用的频段,Channel Freq(GHz)US/Can Europe Japan,1 2.412,x,x,2 2.417,x,x,3 2.422,x,x,4 2.427,x,x,5 2.432,x,x,6 2.437,x,x,7 2.442,x,x,8 2.447,x,x,9 2.452,x,x,10 2.457,x,x,11 2.462,x,x,x,12 2.467,x,13 2.472,x,14 2.484,实际上，当发射端距离接收端非常近时，接收端接受到的有效能量频谱，有可能会超过22 MHz的区域。所以，一般认定频道1，6和11互不重迭的说法。应该要修正为：频道1，6和11，三个频段互相之间的影响比使用其它频段来得小。在实验室的测试中发现，当使用频道11来传递档案时，一个使用频道1的发射台也在通讯时，会影响到频道11的档案传输，让传输速率稍稍降低。所以，即使是频段相差最远的频道1和11，也是会互相干扰的,802.11b/g工作频段划分图,正确的说法应为：频道距离在1，6和11之间虽然会对彼此造成干扰，而却不会大大地影响到通讯的传输速率。,WLAN面临的挑战与问题,干扰 工作在相同频段的其他设备会对WLAN设备的正常工作产生影响。电磁辐射 WLAN设备的发射功率应满足安全标准。以减少对人体的伤害。数据安全性 数据在空中传输，因此数据的安全性非常重要。,干扰 2.4GHz为ISM频段，不需授权即可使用。同一区域内的WLAN设备之间会产生干扰。其他无线工业设备的干扰，如：微波炉 蓝牙 无绳电话 双向寻呼系统,WLAN产品的电磁辐射,数据安全性在WLAN中，数据在空中传输，需要充分考虑数据业务的安全性，选择相应的加密方式。开放式，不加密 采用弱加密算法 采用强加密算法,ISM频段介绍,ISM（Industrial Scientific Medical）频段即工业，科学和医用频段。此频段(2.42.4835GHz)主要是开放给工业，科学、医学三个主要机构使用，无需许可证，只需要遵守一定的发射功率(一般低于1W)，并且不要对其它频段造成干扰即可。,最初是由美国联邦通信委员会(FCC)分配的不必许可证的无线电频段。在美国分为为工业（902-928MHz）,科学研究（）和医疗（）三个频段。ISM频段在各国的规定并不统一。如在欧洲900MHz的频段则有部份用于GSM通信，用于ISM的低频段为868MHZ和433MHz。2.4GHz为各国共同的ISM频段。因此无线局域网，蓝牙，ZigBee等无线网络，均可工作在2.4GHz频段上。,由 ITU-R 定义的 ISM 频段如下：,