WLAN基础讲解.ppt

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1、WLAN基础讲解,网络技术部,无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它利用射频（RF）技术，取代旧式的双绞线构成局域网络，提供传统有线局域网的所有功能。无线网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里，并且可以随需移动或变化。,引入,WLAN已经成为宽带接入的有效手段之一，使用WLAN的区域及其承载的业务愈来愈多。为了更好地构建理想中的无线网络，我们需要了解无线网络的技术体系、熟悉构建无线网络的设备的功能。,了解WLAN基础知识,课程目标,学习完本课程，您应该能够：,了解802.11X协议族标准,了解主流WLAN设备及天线,了解WLAN典型部署,WLAN基础知识 802.11协议简

2、析 WLAN设备 WLAN典型部署,目录,为什么要使用WLAN网络什么是WLANWLAN技术的发展进程,WLAN基础知识,凡是自由空间均可连接网络，不受限于线缆和端口位置。,无线让网络使用更自由,办公大楼,候机大厅,渡假山庄,商务酒店,终端与交换设备之间省去布线，有效降低布线成本。适用于特殊地理环境下的网络架设，如隧道、港口码头、高速公路。,无线让网络建设更经济，通信更便利,地理环境不适合布设有线网络,终端与设备之间不方便通过线缆连接,不受限于时间和地点的无线网络，满足各行各业对于网络应用的需求。,无线让工作更高效,体育场馆新闻中心,展馆与证券大厅,制造车间,物流运输,802.11802.11

3、b802.11a802.11g802.11n,主流的WLAN技术,802.11协议的发展进程,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,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,中国采用欧洲标准。,8

4、02.11b/g工作频段划分图,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。,蜂窝式无线覆盖,很多的研究已经证明，WLAN产品可以在家庭及商业中使用，对人体来说是安全。典型的WLAN产品，如AP（Access Point，接入点），输出功率为100mw，对于网卡来说，通常只有10mw至50mw。相比较来说，手机的发射功率在通话时可以超过1W，而无线对讲机甚至可以达到5 W。政府有相关的法令对发射功率进行严格的限制，因此通过政府相关部门认证过的无线设备对人体是无害的。,WLAN产品对人体的电磁辐射是安全的,W

5、LAN基础知识 802.11协议简析 WLAN设备 WLAN的典型部署,目录,802.11协议族成员WLAN网络基本概念WLAN网络接入访问机制WLAN网络接入漫游,802.11协议族,IEEE 802.11无线局域网工作组,PHY（物理层）,802.11(1/2 Mbps),802.11b(5.5/11 Mbps),802.11g(54 Mbps),802.11a(54 Mbps),MAC,802.11/11a/11b/11g MAC,802.11e QoS,802.11i 安全增强,802.11n(300 Mbps),802.11f 漫游和切换,802.11h 动态调整,802.11s m

6、esh,802.11网络的基本元素 SSID,AP1,SSID“marketing”,SSID：Service Set ID 服务集识别码。SSID技术可以将一个无线局域网分为几个需要不同身份验证的子网络，每一个子网络都需要独立的身份验证，只有通过身份验证的用户才可以进入相应的子网络，防止未被授权的用户进入本网络.,STA,STA,STA,STA:WLAN网络客户端，装有无线网卡的计算机，有WiFi模块的智能手机等,802.11网络的基本元素 BSS,Stations(STA)：任何的无线终端设备。AP（Access Point）：无线访问接入点。AP是目前组建小型无线局域网时最常用的设备。A

7、P相当于一个连接有线网和无线网的桥梁，其主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起，然后将无线网络接入以太网。BSS（Basic Service Set）：一种特殊的点对点网络模式的应用，一群计算机设定相同的BSS名称，即可自成一个组，而此BSS名称，即所谓BSSID。,BSS1,BSS2,STA1,STA2,STA3,STA5,STA6,STA4,AP,AP,802.11 组网模式 Ad hoc模式,STA,STA,STA,STA,STA,Ad hoc,Ad-Hoc（点对点）模式：ad-hoc模式就和以前的直连双绞线概念一样，是P2P的连接。一般无线终端设备用的都是ad-hoc模式。,802.

8、11组网模式 多个BSS,以太网,AP,AP,STA,STA,STA,STA,802.11MAC层负责客户端与AP之间的通讯。主要功能包括：扫描、接入、认证、加密、漫游和同步。802.11MAC 报文分类：数据帧 用户的数据报文控制帧 协助发送数据帧的控制报文，例如：RTS、CTS、ACK等管理帧 负责STA和AP之间的能力级的交互，认证、关联等管理工作 例如：Beacon、Probe、Association及Authentication等,802.11MAC层工作原理 概述,802.11MAC层工作原理 用户接入管理过程,STA,AP,确认证实,建立连接,1,2,3,4,802.11MAC

9、使用扫描功能来完成搜索-寻找和加入一个网络-当STA漫游时寻找一个新的AP定期搜索 通过侦听AP定期发送的Beacon帧来发现网络。主动搜索 在每个信道上发送Probe request报文，从Probe response中获取BSS的基本信息。,802.11MAC层工作原理 扫描,STA可以在属于同一个SSID的AP接入点接入；STA可以在Wireless网络中任意移动；保证已有的业务不中断，用户的标识（IP地址）不改变。,什么是漫游,STA,AP,AP,移动,ESS,无线客户端的漫游,客户端的漫游更多的是取决于客户端驱动程序算法，RSSI、SNR、上一次接入终端等因素都会带来影响，当然，最主

10、要的因素还是从一台AP到另一台AP的信号强度变化。,Intel网卡的漫游主动性,目录,WLAN基础知识 802.11协议简析 WLAN设备 WLAN的典型部署,WLAN设备,什么是FAT（胖）AP什么是无线网桥什么是无线交换机和FIT（瘦）AP天线工作原理及参数介绍,FAT AP设备功能,802.11a/b/g,网管、二层漫游,安全,802.1x认证,802.11e QoS,天线,加密,FAT AP设备的典型组网,企业网络的组网模式：,AP1,APn,STAs,家庭或soho网络的组网模式：,AP,ADSL Modem,WAN,以太交换机,PC,STAs,企业核心网,802.11无线网桥,无线

11、网桥是一种采用无线技术进行网络互连的特殊功能的AP。无线网桥根据传输距离的不同可分为工作组网桥和长距专业网桥。为了防止信号大幅度衰减，网桥组网时两个网桥之间通常不能有障碍物的阻挡。以室外作为主要应用环境的无线网桥一般在设计时都会考虑适应一些恶劣的应用环境。,802.11无线网桥视距问题,视距问题 点对点无线网传输必须保证两点可视。造成不可视的原因包括地球曲率、地理特征如山脉、建筑物和树木等。远距离通信时，还必须考虑地球曲率的影响，当两人相距9km时，将不能相视，无线信号也无法传输,802.11无线网桥的典型组网,有线网络A,有线网络B,有线网络互连,无线网络互连,有线网络,网络A,多网络互连,

12、1208E,网络B,网桥,网桥,网桥,网桥,网桥,网桥,网桥,FAT AP组网的局限性,FAT AP组网更适合在家庭和中小型网络中使用，无法满足大型的无线企业网络的需求，这是由于FAT AP自身的特点所决定的。当需要组建大型无线网络或需要更多的增值服务时：,无线交换机和FIT AP因此应运而生,802.11 a/b/g,天线,加密,网管、三层漫游,安全,802.1x认证,802.11e QOS,AP点监测,用户防火墙,网络自愈,RF 管理,无线欺骗防护,802.11a/b/g,网管、二层漫游,安全,802.1x认证,802.11e QOS,天线,加密,FAT AP,FIT AP,无线交换机和F

13、IT AP的功能,更易管理的无线解决方案,无线交换机+Fit AP系统构成特点,主要由无线交换机和Fit AP在有线网的基础上构成的。AP零配置，硬件主要由CPU内存RF构成，配置和软件都要从无线交换机上下载。所有AP和无线客户端的管理都在无线交换机上完成。AP和无线交换机之间的流量被私有协议加密；无线客户端的MAC只出现在无线交换机端口，而不会出现在AP的端口。可以在任何现有的二层或三层 LAN 拓扑上部署通用无线解决方案，而无需重新配置主干或硬件。无线交换机以及管理型接入点AP可以位于网络中的任何位置。,在复杂的网络中，Fit AP如何得知无线交换机的位置？,无线交换机和FIT AP的典型

14、连接,AP,无线交换机,无线交换机,无线交换机,L2网络,L3网络,AP,AP,AP,AP,AP,AP直连或通过二层网络连接时的注册流程,AP从无线交换机下载最新软件版本、配置AP开始正常工作和无线交换机交换用户数据报文,AP,DHCP Server,1、获取IP地址,2、发送二层广播发现请求,4、版本、配置下载,3、无线交换机发现响应,5、用户数据传递,AP通过DHCP server获取IP地址,AP发出二层广播的发现请求报文试图联系一个无线交换机,接收到发现请求报文的无线交换机会检查该AP是否有接入本机的权限，如果有则回应发现响应,AP与无线交换机直连或通过二层网络连接：,AP通过三层网络

15、连接时的注册流程_option 43方式,AP,DHCPServer,无线交换机,1、获取IP地址、option 43属性,4、版本、配置下载,5、用户数据传递,AP会从option 43属性中获取无线交换机的IP地址，然后向无线控制器发送单播发现请求。,2、无线交换机发现请求,3、无线交换机发现响应,AP通过DHCP server获取IP地址、option 43属性(携带无线交换机的IP地址信息),接收到发现请求报文的无线交换机会检查该AP是否有接入本机的权限，如果有则回应发现响应。,AP从无线交换机下载最新软件版本、配置,AP与无线交换机通过三层网络连接：,AP开始正常工作和无线交换机交换

16、用户数据报文,主要技术指标,天线的工作频率天线的方向性 天线增益天线的极化波束宽度天线方向图,天线的工作频率,天线的工作频率范围：无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减小。,天线的方向性 全向天线,发射天线的基本功能之一是把从AP取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。水平面上各向能量辐射相等的天线称为全向天线。,图 c 水平面方向图,图b 垂直面方向图,各向同性点状天线能量辐射形状,全向天线能量辐射形状,图a 天线能量辐射形状图,天线的方向性 定向天线,水

17、平面上各向能量辐射不等的天线称为定向天线。,全向阵（垂直阵列 不带平面反射板）,扇形区覆盖（垂直阵列 带平面反射板）,平面反射板,天线增益,10dBm,20dBm,13dBm,一个各向同性的天线在所有方向具有相同的辐射能量,一个具有一定增益的天线只在某个特定方向才具有辐射能量,一个3dBi增益的天线，辐射能量的范围在50%的空间,点状天线,天线的极化,天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极化是最常用的；水平极化也是要被用到的。,垂直极化,水平极化,波束宽度,15,峰值,-3dB点

18、,-3dB点,旁瓣,主瓣,天线方向图2.4G室外高增益全向天线,全向天线,增益:11dBi工作在2.4G频段用于地广人稀地区的大范围覆盖,水平方向图,垂直方向图,天线方向图2.4G室外高增益定向天线,面板型定向天线,增益:11dBi工作在2.4G频段适用于高密度接入覆盖,水平方向图,垂直方向图,目录,WLAN基础知识 802.11协议族 WLAN设备 WLAN的典型部署,ACFit AP典型应用方案,AAA,认证、计费平台,Portal,城域网BAS,无线控制器B,汇聚交换机,PPPoE或Portal认证,城域网核心路由器,城域网BAS,无线控制器A,ADSL猫,DSLAM,汇聚交换机,汇聚交换机,ADSL猫,DSLAM,汇聚交换机,骨干城域网,两台控制器可互为备份,城域网核心路由器,PPPoE或Portal认证,本文总结,本文介绍了无线网络的发展史；然后对802.11无线网络的接入过程、漫游进行了描述；随后对WLAN设备特性进行说明，并详细阐述了天线的原理和使用方法；最后给出了无线网络的典型部署。,