无线局域网(WLAN)设计与实现第二章 PPT课件

1 无线局域网 WLAN 设计与实现第二章无线局域网标准 内蒙古商贸职业学院计算机系2010 2011第一学期08网络一班 二班 2 课外学习大家网 大家论坛 学院网络考试系统准备了windows的相关试题 3 无线局域网WLAN 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 取代旧式的双绞铜线构成局域网络 提供传统有线局域网的所有功能 网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里 也能够随需移动或变化 使得无线局域网络能利用简单的存取构架让用户透过它 达到 信息随身化 便利走天下 的理想境界 无线局域网和有线网络的区别主要在于物理层和数据链路层 4 无线局域网相关概念 ISM频段扩频技术直序扩频DSSS跳频扩频FHSS正交频分复用技术OFDM多入多出技术MIMOWi FiWiMAX 5 WiMAX WiMAX 又称IEEE802 16标准 或广带无线接入 BroadbandWirelessAccess BWA 标准 它是一项无线城域网 WMAN 技术 是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准 它用于将802 11a无线接入热点连接到互联网 也可连结公司与家庭等环境至有线骨干线路 它可作为线缆和DSL的无线扩展技术 从而实现无线宽带接入 WiMax的无线信号传输距离最远可达50公里 其网络覆盖面积是3G基站的10倍 6 ISM频段 无线网络的工作频段 ISM IndustrialScientificMedical Band 此频段 2 4 2 4835GHz 主要是开放给工业 科学 医学 三个主要机构使用 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 7 扩频技术 大多数的WLAN产品都使用了扩频技术 扩频技术原先是军事通讯领域中使用的宽带无线通信技术 使用扩频技术 能够使数据在无线传输中完整可靠 并且确保同时在不同频段传输的数据不会互相干扰 展频技术主要又分为 跳频技术 及 直接序列 两种方式 8 直序扩频DSSS 所谓直接序列扩频 就是使用具有高码率的扩频序列 在发射端扩展信号的频谱 而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩 把展开的扩频信号还原成原来的信号 9 跳频扩频FHSS 跳频技术与直序扩频技术完全不同 跳频的载频受一个伪随机码的控制 在其工作带宽范围内 其频率按随机规律不断改变频率 接收端的频率也按随机规律变化 并保持与发射端的变化规律一致 跳频的高低直接反映跳频系统的性能 跳频越高 抗干扰的性能越好 移动通信GSM系统也是跳频系统 出于成本考虑 商用跳频系统跳速都较慢 一般在50跳 秒以下 由于慢跳跳频系统实现简单 低速WLAN常常采用此技术 10 正交频分复用技术OFDM OFDM 正交频分复用 是通过无线电波进行大量数字数据传输的FDM调节技术 OFDM把无线信号分为多种小型的子信号 然后在接收器的不同频率中进行同步传输 802 11 WLAN 和802 16 WiMAX 技术便使用OFDM作为物理层的通讯标准 11 多入多出技术MIMO 多入多出 MIMO 指的是在WiFi装置中使用多天线来改善性能和流通量 此技术利用了多路径的特征 当A点开始向外无线传输 然后通过多路径对表面或物体进行折射到达B点 MIMO技术通过这些路径和使用多天线来收集和组织信号的接收 12 Wi Fi认证 由于无线技术的多样性 各种无线设备互不兼容 为了解决该问题 厂商自发组成了非盈利组织Wi Fi联盟 凡是通过其兼容性的测试产品 都被准予打上 Wi FiCERTIFIED 标记 我们在选购无线产品时 最好选购有Wi Fi标记的产品 以保证产品之间的兼容性 13 无线局域网的三大标准家族 美国IEEE 国际电气和电子工程师联合会 802 11家族欧洲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 113 无线网技术应用最广泛的传输方式是 A 红外传输B 无线电波C 蓝牙D 近距离无线传输答案 A114 计算机无线网技术应用最广泛的传输方式是 A 红外传输B 无线电波C 蓝牙D 近距离无线传输答案 B 14 15 113 无线网技术应用最广泛的传输方式是 A 红外传输B 无线电波C 蓝牙D 近距离无线传输答案 A114 计算机无线网技术应用最广泛的传输方式是 A 红外传输B 无线电波C 蓝牙D 近距离无线传输答案 B 16 IEEE802 11系列 1990年 IEEE802标准化委员会成立 IEEE802 11无线局域网 WLAN 标准工作组 IEEE802 11系列在MAC 媒体接入控制 层采用的是CSMA CA CA CollisionAvoidance 冲突避免 这有别于传统以太网上的CSMA CD CD CollisionDetection 冲突检测 17 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 18 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 19 802 11系列标准 802 11802 11b802 11a802 11g802 11e802 11h802 11i802 11n 20 802 11标准 802 11标准是IEEE于1997年推出的 它工作于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 它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 802 11的数据速率不能满足日益发展的业务需要 所以802 11标准很快被802 11b所取代 21 802 11b标准 1999年9月 802 11b被正式批准 该标准规定WLAN工作频段为2 4GHz 数据传输速率达到11Mbit s 传输距离控制在50 150英尺 该标准是对802 11的一个补充 采用补偿编码键控调制方式 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11Mbit s 5 5Mbit s 2Mbit s 1Mbit s的不同速率间自动切换 它改变了WLAN的设计状况 扩大了WLAN的应用领域 22 802 11b已成为当前主流的WLAN标准 被多数厂商所采用 所推出的产品广泛应用于办公室 家庭 宾馆 车站 机场等众多场合 然而随着网络应用中视频 语音等关键数据传输需求越来越多 速率问题将会成为802 11b进一步发展的主要障碍 802 11b使用的是ISM2 4GHz波段 而家用微波炉 蓝牙芯片和无绳电话 在北美 也都使用这个波段 所以相对802 11a而言 802 11b还面临着更多的干扰源 802 11b存在的安全问题也不容忽视 目前主要通过WEP加密协议来弥补这一缺陷 IEEE也正在开发另外一个标准802 11i来专门解决WLAN中的安全问题 23 802 11a标准 1999年9月正式通过的802 11a工作在5GHz频带 它采用OFDM 正交频分复用 技术 802 11a支持的数据速率最高可达54Mbps或72Mbit s 传输距离控制在10 100m 支持多种业务如话音 数据和图像等 一个扇区可以接入多个用户 每个用户可带多个用户终端 每个接入点 AP 支持最高并发64用户 最多可提供12个互不重叠的子频道802 11a速率虽高 但和802 11b不兼容 并且5GHz并非免费频段 技术成本也比较高 24 802 11g标准 2003年7月正式通过的802 11g是对802 11b的一种高速物理层扩展 同802 11b一样 802 11g工作于2 4GHzISM频带 但采用了OFDM技术 可以实现最高54Mbps的数据速率 与802 11a相当 并且较好地解决了WLAN与蓝牙的干扰问题 802 11g可以和802 11b兼容 25 IEEE802 11a b g比较 IEEE802 11a 使用5GHz频段 传输速度54Mbps 与802 11b不兼容IEEE802 11b 使用2 4GHz频段 传输速度11MbpsIEEE802 11g 使用2 4GHz频段 传输速度54Mbps 可向下兼容802 11b 26 802 11e标准 802 11e增强了802 11MAC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 27 802 11h标准 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 28 802 11i标准 802 11i标准 就不能不提到802 1X标准 802 1X标准完成于2001年 它是所有IEEE802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 802 11i是对802 11MAC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 29 802 11n标准 802 11n可以将WLAN的传输速率由目前802 11a及802 11g提供的54Mbps提高到108Mbps 甚至高达500Mbps 这得益于将MIMO 多入多出 与OFDM 正交频分复用 技术相结合而应用的MIMO OFDM技术 这个技术不但提高了无线传输质量 也使传输速率得到极大提升 30 802 11f