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1 WLAN WirelessLAN 2 IEEE802 11系列标准简介WLAN在移动通信技术中的位置WLAN产业市场背景及发展状况WLAN实验网拓扑图WLAN的Mesh组网技术WLAN组网模式实例 胖AP 瘦AP WLAN相关知识Q A 3 WLAN WirelessLAN 相关内容简介 WLAN WirelessLAN 是一种提供行动用户透过无线 电 连上的局域网络 LAN 支持功能 WirelessLAN是IEEE802 11标准的技术 这种技术可应用于医院 学校宿舍 或小型公司办公室 最常见的有IEEE802 11 IEEE802 11a IEEE802 11b IEEE802 11g 其中 IEEE802 11是IEEE 电气和电子工程师协会 最初制定的一个无线局域网标准 IEEE802 11b又被称为Wi Fi 使用开放的2 4GHz直接序列扩频 最大数据传输速率为11Mbps 也可根据信号强弱把传输率调整为5 5Mbps 2Mbps和1Mbps带宽 无需直线传播传输范围为室外最大300米 室内有障碍的情况下最大100米 是现在使用的最多的传输协议 4 WLAN无线局域网络是指透过无线化的局域网络 可视为取代或延伸传统以太网络的一种方式 简单而言 它所能发挥的功能就是把家中原本用来连结ADSLModem和计算机的那条网络线换成无线而已 虽然WLAN只是区域的无线技术 传输距离可能只有几十米 但实际上还是让在外奔波的我们有一个上网的好途径 所谓 hotspot 是指可提供消费者透过WLAN无线上网的地点 消费者只需自备装WLAN笔记型计算机 或掌上型计算机即可接收到 热点 所发出的高速无线讯号 无线上网的热点已经相当普遍 例如台湾省麦当劳都已经建制WLAN 无线局域网是指采用无线工作方式 空中接口采用载波侦听多路访问 碰撞避免 CSMA CA 技术实现共享媒质接入控制的一种局域网技术 无线局域网只涉及空中接口的物理层和媒质接入控制层 对上层协议透明 一般工作在2 4GHZ和5 8GHZ频段 WLAN WirelessLAN 相关内容简介 5 什么是Wi Fi 1999年9月 电子和电气工程师协会 IEEE 批准了IEEE802 11b规范 这个规范也称为Wi Fi WirelessFidelity IEEE802 11b定义了用于在共享的无线局域网 WLAN 进行通信的物理层和媒体访问控制 MAC 子层 6 IEEE802 11 1990年IEEE802标准化委员会成立IEEE802 11无线局域网标准工作组 该标准定义物理层和媒体访问控制 MAC 规范 物理层定义了数据传输的信号特征和调制 工作在2 4000 2 4835GHz频段 IEEE802 11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准 主要用于难于布线的环境或移动环境中计算机的无线接入 由于传输速率最高只能达到2Mbps 所以 业务主要被用于数据的存取 7 IEEE802 11a 1999年 IEEE802 11a标准制定完成 该标准规定无线局域网工作频段在5 15 5 825GHz 数据传输速率达到54Mbps 72Mbps Turbo 传输距离控制在10 100米 802 11a采用正交频分复用 OFDM 的独特扩频技术 可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口 以及TDD TDMA的空中接口 支持语音 数据 图像业务 一个扇区可接入多个用户 每个用户可带多个用户终端 8 IEEE802 11b 1999年9月IEEE802 11b被正式批准 该标准规定无线局域网工作频段在2 4 2 4835GHz 数据传输速率达到11Mbps 该标准是对IEEE802 11的一个补充 采用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11Mbps 5 5Mbps 2Mbps 1Mbps的不同速率间自动切换 而且在2Mbps 1Mbps速率时与802 11兼容 802 11b使用直接序列 DirectSequence DSSS作为协议 802 11b和工作在5GHz频率上的802 11a标准不兼容 由于价格低廉 802 11b产品已经被广泛地投入市场 并在许多实际工作场所运行 9 IEEE802 11e f h IEEE802 11e标准对无线局域网MAC层协议提出改进 以支持多媒体传输 以支持所有无线局域网无线广播接口的服务质量保证QoS机制 IEEE802 11f定义访问节点之间的通信 支持IEEE802 11的接入点互操作协议 IAPP IEEE802 11h用于802 11a的频谱管理技术 10 IEEE802 11g IEEE的802 11g标准是对流行的802 11b 即Wi Fi标准 的提速 速度从802 11b的11Mb s提高到54Mb s 802 11g接入点支持802 11b和802 11g客户设备 同样 采用802 11g网卡的笔记本电脑也能访问现有的802 11b接入点和新的802 11g接入点 11 IEEE802 11i IEEE802 11i标准是结合IEEE802 1x中的用户端口身份验证和设备验证 对无线局域网MAC层进行修改与整合 定义了严格的加密格式和鉴权机制 以改善无线局域网的安全性 IEEE802 11i新修订标准主要包括两项内容 Wi Fi保护访问 WPA 技术和 强健安全网络 Wi Fi联盟计划采用802 11i标准作为WPA的第二个版本 并于2004年初开始实行 12 IEEE802 16 为了给本地无线环路WLL提供一个标准 IEEE802委员会于1999年成立了802 16工作组来专门开发宽带无线标准 这些标准主要解决最后一公里本地环路问题 802 16不同于802 11a的地方在于它为了提供一个支持真正无线网络迂回的标准 从一开始就提出了有关声音 视频 数据的服务质量问题 13 IEEE802 16a IEEE于2003年1月29日通过了支持无线城域网 WMAN 的802 16a标准规范书 其频率范围介于2 11GHz之间 802 16a标准规范明确定义了三种无线数据传输方式 第一种是单载波存取 这是为特殊需求的网络所保留的部分 第二种是经由256个载波的OFDM 正交频分复用 存取 专门提供给大部分的应用程序使用 最后一种是使用2048个载波的特殊OFDMA标准 使用于搭配选择性的多点传送应用程序 阶梯状网络的进阶多路传输技术 14 802 11b 11a 11g的对比 无线标准802 11b802 11a802 11g工作频段2 4GHz5GHz2 4GHz最大数据率11Mbps54Mbps54Mbps调制技术DSSS CCKOFDMOFDM覆盖范围较大 80 100m 较小 30m 较大 80 100m 抗干扰性较弱强较弱费用较低高 4倍 较低 15 802 11b 11g产品的兼容问题 情况一 如果你使用的是802 11g的AP 就是无线接入器 那么 万事大吉 你既可以使用802 11g的无线网卡也可以使用802 11b的无线网卡与之连接 当然 即便是两张无线网卡分别使用802 11b和802 11g协议 也可以通过802 11g的AP一起连接到同一个子网 它们之间可以进行互相通信 数据互传的速度当然就以较慢的那个为准 最大的理论传输值是11Mb 16 802 11b 11g产品的兼容问题 情况二 如果你使用的是802 11b的AP 那么也不用担心 你同样可以使用802 11g的无线网卡 网卡会根据AP的具体情况进行自动调整 所以同样的道理 在802 11b的AP下一样可以用两张不同协议的网卡进行子网通讯 连接速度如下表 17 802 11b 11g产品的兼容问题 情况三 假如一个信号有效区域里面同时存在一个802 11b的AP和一个802 11g的AP 那么情况又是如何呢 这个也不复杂 因为两个AP可以看成是两个子网 不管是使用802 11b还是使用802 11g的无线网卡肯定都可以同时检测到这两个AP 而要加入哪一个AP的子网 当然就是用户自己选择了 18 IEEE802 11WLAN技术标准结构 PHY MAC 扩展标准 19 WIFI常用设备 20 WIFI常用设备 AC AccessControl 无线接入控器 WLAN的控制中心设备 AC提供包括严密的访问控制 集中式管理 无缝漫游等关键性服务 并且整合了计费功能 21 WIFI传统拓扑结构 无线信息共用网 GoldTel RADIUS服务器RadiusServer 网管服务器NMSServer 计费服务器BillingServer 企业内部网EnterpriseIntranet VPN网关 INTERNETorInternationalWirelessISP 接入控制器AccessControllor 无线接入点AccessPoint 22 WLAN AP安装方式 1 桌面安装2 挂墙安装3 隐蔽安装 1 AP隐藏放置于房间吊顶上 天花板里 2 大厅横梁上 3 房间的屋顶角落 23 无线基础知识 频谱 24 WLAN工程考虑 1 频道间隔 至少5个 2 方向考虑 定向天线和全向天线 3 位置考虑 尽量放在天花板上 4 覆盖面积考虑 25 WLAN工程考虑 频道间隔 无线局域网的无线设备的2 4GHz工作频段为 2400 2483 5MHz 信道间隔为5MHz 每个子信道带宽为22MHz 最多可以设置13个信道 在多个频道同时工作的情况下 为保证频道之间不相互干扰 要求两个频道的中心频率间隔不能低于25MHz 因此 在一个蜂窝区内 直序扩频技术最多可以提供3个不重叠的频道同时工作 提供高达33Mbps的吞吐量 26 WLAN工程考虑 IEEE802 11b信道划分 27 WLAN工程考虑 频率规划 28 WLAN工程考虑 三AP全覆盖设计 29 WLAN工程考虑 ISM IndustrialScientificMedical 频段 2400 2483 5MHz专用于工业 科学和医药领域 该频段是依据美国联邦通讯委员会 FCC 所定义出来 属于FreeLicense 并没有所谓使用授权的限制 AP频点 CH1 2412 CH2 2417 CH3 2422 CH4 2427 CH5 2432 CH6 2437CH7 2442 CH8 2447 CH9 2452 CH10 2457 CH11 2462MHz 频率与序号 n 的关系 f1 n 2412 n 1 5MHz 频率规划 30 WLAN工程考虑 和移动电话通信网一样 为了扩大覆盖范围和提高频谱利用率 WLAN也必然需要引入如图所示的蜂窝结构 相邻AP工作在不同频道 以1 6 11三个频道实现全方位的覆盖 频率规划 31 WLAN工程考虑 在理论上 要求相邻频点的隔离度 35db 根据经验值 当相邻AP设定相同频点时 要求间隔25米以上 当相邻AP设定相邻频点时 要求AP间隔16米以上 当AP设定相隔频点时 要求间隔12米以上 要维持一个质量较好的WLAN 需要考虑覆盖范围内用户数量 单个AP的联机终端用户数不应超过30个 频率规划 32 WLAN工程考虑 这里说明一下 信道数量是说一个有效的信号范围内可以同时工作的AP数量 802 11b和802 11g都是只允许在一定范围内最多同时布置3个AP 那么有些朋友会问 如果我有2个802 11b的和2个802 11g的一起使用行吗 不行 在同一个信号范围内 使用这两个协议的AP加起来只能有3个 另外 在实际的测试中 很多用户会抱怨802 11g的产品实际的无线传输速度远远达不到标称的54Mbps 觉得厂家又在欺骗大家感情 其实那是因为在实际应用中 通常有一半左右的带宽被分组负载 校验 帧位 错误恢复数据等信息占用 而且还要考虑信号强度和障碍物这些的影响 所以802 11g的实际速度大概在20Mbps左右 33 WLAN工程考虑 AP每隔100ms发送一次探测信号 用户端可据此判断网络连接质量 然后决定接入哪一个AP 当终端在多个AP间的漫游时 由新的服务AP通过有线的形式通知原服务AP 已建立新的连接 无线AP的漫游协议不包含在802 11中 而IAPP Interaccesspointprotocol 很有可能成为标准的漫游协议 AP间漫游 34 WLAN工程考虑 通过对AP输出功率的调整 可以控制覆盖范围内的用户数量 以保证网络质量 AP产品出厂时功率统一 当用户需要更改功率时 可下载相应软件 对输出功率进行调整 在当前WLAN的建设初期 主要满足覆盖需求 较少对AP功率进行控制 AP功率控制 35 WLAN工程考虑 干扰源的种类微波炉防盗设施 商场门检 其它大功率的电子设备 外界干扰 所以AP应该远离干扰源1 2米 36 WLAN工程考虑 负载平衡和冗余设计 37 WLAN工程考虑 传输功率 2 天线类型和方向 3 噪声和干扰 非授权用户 微波炉 有意干扰等 4 建筑物结构 引发多路经 遮挡等 5 AP摆放的位置 影响WLAN网络性能的因素 38 WLAN工程考虑 AP规划 首先明确用户对覆盖和数据吞吐量的具体要求 预计覆盖面积预计用户数量安装选址 一 需确定接入点AP的数量和位置 39 WLAN工程考虑 室内容许最大覆盖距离为35 100米室外容许最大距离100 400米 AP覆盖范围 2 4G电磁波对于各种建筑材质的穿透损耗的经验值如下 A 水泥墙 15 25cm 衰减10 12dBB 木板墙 5 10cm 衰减5 6dBC 玻璃窗 3 5cm 衰减5 7dB 40 WLAN工程考虑 AP覆盖范围 各种建筑材料对无线讯号的影响如下 1 当AP与终端隔一座水泥墙时 AP的可传送覆盖距离约剩下 5米有效距离 2 当AP与终端中间隔一座木板墙时 AP的传送距离约剩下 15米有效距离 3 当AP与终端中间隔一座玻璃墙时 AP的传送距离约剩下 15米有效距离 所以在安装时选点时 一定要注意以避开墙 柱子等 41 WLAN工程考虑 AP数量确定 对于面积小于150平方米的普通开放空间 如酒店公共休息区 小酒吧 咖啡厅 会议室 西餐厅等区域 预计用户数量不超过30个时 每个场所放置一个AP即可满足需求 当空间较大 将以安装多个AP来满足覆盖需求 当容量需求较大 即AP的覆盖区域内用户数目过多时 需在同一空间放置多个AP以增加容量 42 WLAN工程考虑 选址原则 单个房间中安装一个AP 尽量把AP安放在大厅的中央位置 最好选择放置于大厅的天花板上 若安装两个AP 可将其放置在大厅的两个对角上 43 IEEE802 11系列标准简介WLAN在移动通信技术中的位置WLAN产业市场背景及发展状况WLAN实验网拓扑图WLAN的Mesh组网技术WLAN组网模式实例 胖AP 瘦AP WLAN相关知识Q A 44 WLAN在移动通信技术中的位置 45 WLAN在移动通信技术中的位置 46 WLAN技术面临的问题 安全性802 11标准中的WEP协议非常脆弱Wi Fi将WPA作为强制性认证标准IEEE通过802 11i WPA2 中国提出WAPIQoSAP之间切换速度慢 1s 空中接口效率低随着距离和用户数量的增加 实际数据速率远远低于理论速率缺乏无线资源管理和统一的网络运营管理标准RF管理 AAA 47 IEEE802 11系列标准简介WLAN在移动通信技术中的位置WLAN产业市场背景及发展状况WLAN实验网拓扑图WLAN的Mesh组网技术WLAN组网模式实例 胖AP 瘦AP WLAN相关知识Q A 48 WLAN运营服务市场背景 PWLAN 公共无线局域网 全球PWLAN服务营收预估 PWLAN业务特性热点部署 进入门槛低 竞争者多Internet访问为主 服务内容差异低个人用户为主 商务人士 使用免费频段 笔记本为主要终端PWLAN在2004年受阻运营商PWLAN投资数十亿美元 2004年营收不足 500万 2008年全球PWLAN服务市场营收将高达22 64亿美金发展拐点未到终端单一 仅Laptop应用单一 仅互联网访问覆盖有限 全球5万个热点 其中中国2 3000个左右终端有限 内置WLAN的Laptop保有量不足 49 WLAN运营服务市场背景 VoWLAN VoWLAN wVoIP开始起步 VoiceoverWLAN WirelessVoIP VoIP和WLAN两者的有机结合Laptop和VoIP手机Office Hotspot 随时随地接入语音 E mail 其他Apps 提高网络资源利用率 降低话音成本 注释 2004 2006 在所有调查企业2006 L 在大型企业 50 2000 2006年WLAN市场发展状况 51 运营商市场21 热点覆盖 家用Wi Fi设备 驻地网市场63 大学校园 企业园区 家庭用户市场16 个人用户消费 2006年WLAN市场现状 52 2005年装有Wi Fi芯片的个人电脑和各种信息终端已超过1 2亿 2005年上半年美国进行的一项调查显示 Wi Fi网络在美国家庭中越来越普及 并首次超过了以太网 2005年美国网络基础设备公司Vivato开发出一种新型Wi Fi交换机 该交换机能把目前Wi Fi网络接近100米的通信距离延长到6 5公里 并且允许纵多用户同时使用 其用户数量远远超过目前多数网络的处理能力 2006年美国各大城市兴起Wi Fi网络铺设高潮 包括费城 纽约 旧金山 新奥尔良等城市都包括其中 而波斯顿最近也加入到 Wi Fi城市 的行列中来 2006年年底的时候 新加坡国内任何地区 都覆盖了无线网络信号 据悉 此项计划名为智能国家2015 国外WLAN项目的发展 53 我国WLAN项目的发展 我国无线局域网应用集中在公众服务 企业用户 政府机构等领域 但市场重心正在从公众服务逐渐向企业应用和家庭应用过渡 国内WLAN的应用真正启动在2001年下半年 在2002年上半年由于公众运营市场和行业用户WLAN应用需求的增长形成一个高潮 国内运营商都建设了各自的WLAN系统 如中国电信的 天冀通 服务 中国网通的 无线伴旅 服务2002年开始在全国展开 中国移动则从2002年底开始建设WLAN 2003年开始商用 中国联通也在2003年的CDMA20001X引入了WLAN来配合使用 54 我国通信运营商WLAN热点资源占有率 55 国内市场发展趋势 纯商务 个人消费 娱乐 企业办公 个人消费 娱乐 服务趋势 技术门槛 运营制约 价格门槛 盈利模式 价格问题 对不同用户群的收费制定 付费模式 包月 点卡 分享收益 运营商漫游结算 56 IEEE802 11系列标准简介WLAN在移动通信技术中的位置WLAN产业市场背景及发展状况WLAN实验网拓扑图WLAN的Mesh组网技术WLAN组网模式实例 胖AP 瘦AP WLAN相关知识Q A 57 某运营商实验网1 综合 58 某运营商实验网2 室内场景 59 中国电信WLAN室内场景的应用 结合目前室内分布网络 60 合缆分布系统整体解决方案 室内分布的多网合路系统 POI GSM900 CDMA800 天馈系统 WCDMA PHS 电桥 GSM900 TD SCDMA CDMA2000 滤波器 WLAN合路器 WLAN 61 IEEE802 11系列标准简介WLAN在移动通信技术中的位置WLAN产业市场背景及发展状况WLAN实验网拓扑图WLAN的Mesh组网技术WLAN组网模式实例 胖AP 瘦AP WLAN相关知识Q A 62 WLAN的Mesh组网技术 WiFiMesh的技术特点是 自动发现 自动组织 自动均衡 自动修复 单一的802 11AP覆盖范围非常有限 但通过使用WiFiMesh 网状网 技术 就可以很容易的扩大覆盖的区域 该协议使AP之间能够通过无线方式连通起来 形成一个无线分布式系统 并自动配置无线路径 从而支持各种WLAN终端之间的信息传输 63 WLAN的Mesh组网技术 图中 a 实线表示了网关节点通过有线方式与互联网相连 b 虚线表示了节点之间可能的无线骨干链路 64 WLAN的Mesh组网技术 WirelessMesh 无线网状网最早需求产生于 军队的作战单位之间 如坦克 舰船 单兵 在战场上灵活组网的通讯需求目前主要适用于 各行业的室外环境的大规模组网 无线园区 无线城市等等采用5 8GHz作为无线回传 Backhaul 2 4GHz实现无线客户端接入服务也有采用单频同时支持接入和回传的方案 价格竞争考虑 主要优势自动配置 自愈 灵活可靠 便于大面积户外部署自动配置 降低复杂度 减收部署成本自动恢复 支持无线连接拓扑变化下 节点之间快速收敛的高效路由自动优化 路由算法必须考虑可用的无线链路上面的特征 如信号强度 干扰等易于布署管理及扩展通常具备集中控制的设备 机制 从而增强安全性和可管理性Mesh技术目前的不足互通标准 正在制定 各厂商的Mesh产品均采用的是私有路由通讯协议在2 3跳之后 链路总带宽下降导致每用户带宽降低 65 IEEE802 11系列标准简介WLAN在移动通信技术中的位置WLAN产业市场背景及发展状况WLAN实验网拓扑图WLAN的Mesh组网技术WLAN组网模式实例 胖AP 瘦AP WLAN相关知识Q A 66 通过3层IP网络组建思科统一无线网络 67 无线网络的部署 68 瘦AP 室分系统方案 69 瘦AP 室分系统方案的物理组网 70 胖AP 室内分布系统 71 瘦AP架构与胖AP架构的对比 72 IEEE802 11系列标准简介WLAN在移动通信技术中的位置WLAN产业市场背景及发展状况WLAN实验网拓扑图WLAN的Mesh组网技术WLAN组网模式实例 胖AP 瘦AP WLAN相关知识Q A 73 Q A WLAN能覆盖的范围有多广 一般WLAN能覆盖的范围应视环境的开放与否而定 若加外接天线 在视野所及之处约250米 若属半开放性空间 有间隔的区域 则约35 50米左右 当然若加上外接天线 则距离可达更远 这关系到天线本身的增益值 因此需视用户需求而定 如果要组建WLAN 其最基本的配置需要哪些 一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP 如此便能以无线的模式 配合既有的有线架构来分享网络资源 如果只是几台电脑的对等网 也可不要AP 只需要每台电脑配备无线网卡 AP为AccessPoint简称 一般翻译为 无线访问节点 或 桥接器 它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁 有了AP 就像一般有线网络的Hub一般 无线工作站可以快速且轻易地与网络相连 74 Q A 何谓漫游 Roaming 功能 如同手机可漫游在不同的基站之间一样 WLAN工作站亦可漫游在不同的AP之间 只要AP群的ESSID定义一样 则可漫游于无线电波所能覆盖的区域 该技术主要应用于一些公共场合如机场 会展中心 咖啡屋等 请问无线局域网的工作模式有哪几种 无线局域网的工作模式一般分为两种 Infrastructure和Ad hoc Infrastructure是指通过AP互连的工作模式 也就是可以把AP看做是传统局域网中的Hub 集线器 Ad hoc是一种比较特殊的工作模式 它通过把一组需要互相通讯的无线网卡的ESSID设为同值来组网 这样就可以不必使用AP 构成一种特殊的无线网络应用模式 几台计算机装上无线网卡 即可达到相互连接 资源共享的目的 75 Q A 什么是无线SSID 无线SSID是您无线网络的服务集标识 该项目区分大小写 请按照SSID所示使用大写和小写字母 服务集标识 SSID 用于控制到给定无线网络的访问 该值 必须 与您要与之通信的所有接入点的SSID匹配 如果该值不匹配 则不被允许访问系统 SSID最长可达32个区分大小写的字符 WLAN系统可以支持多少个用户 用户数量实际上是没有限制的 用户数量的扩充只需通过添加网络接入点即可实现 通过引入设在不同频率 信道 的重叠接入点 可以扩充无线网络 使之在同一区域容纳附加的并行用户 最多可以三个重叠信道无干扰地并行使用 这使得网络支持的用户数量增加三倍 类似的 WLAN可以通过在建筑物内的不同位置安装附加接入点来支持更多用户 这既增加了整体用户数量 又在建筑物或校园内实现了漫游 76 Q A 单个接入点可同时支持多少个用户 接入点可以支持的并行用户数量主要取决于数据通信总量 大量下载和上载对比少量下载和上载 同有线网络连接一样 WLAN的带宽也是由用户共享 根据并行用户数