第七章--无线局域网PPT课件

基本概念,第七章无线局域网,无线局域网,QQ或Skype等即时通信软件应用研究西电校园网的网络配置与网络应用研究西电办公自动化系统的模式与使用过程西电图书馆数字化资源的形成与应用过程网络系统的安全问题及其解决方法研究企业级电子邮件应用研究其他自拟题目,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,2,第七章无线局域网,了解WLAN的主要构件了解Wi-Fi熟悉WiMAX熟悉蓝牙WLAN移动互联网技术应用,3,本章主要内容,WLAN构件网络接口卡无线桥接器无线电频率Wi-Fi拓扑结构介质访问控制Wi-Fi的类型作为公共接入网的Wi-FiWiMAX拓扑结构介质访问控制WiMAX的类型蓝牙技术拓扑结构介质访问控制,4,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,7.1无线局域网,无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，简称WLAN）采用无线传输介质的局域网。用来把相同的当地小区内的一系列计算机互相连接起来，并连接到主干网络上。无线局域网通常并不是完全都是无线的，它们最常用于把一系列无线的计算机连接到一个有线的网络中。,5,无线局域网标准,IEEE802.11是由IEEE802委员会制订的无线局域网系列标准。在1997年，IEEE发布了IEEE802.11协议，这也是在无线局域网（WLAN）领域内的第一个国际上被广泛认可的协议。现有标准：（1）IEEE802.11系列IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11gIEEE802.11n（2）IEEE802.15（3）IEEE802.16系列：802.16d、802.16e。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,6,.,7.2WLAN构件,无线网卡、无线桥接器或者交换机、无线电频率,2020年5月22日星期五5时17分19秒,7,.,以太网交换机,无线桥接器,7.2.1网络接口卡,无线网络接口卡：无线电收发器，发送和接收短程的无线电信号，距离大约100m或者300英尺。笔记本用PCMCIA卡，现在开始用Wi-Fi网卡台式机的标准卡,2020年5月22日星期五5时17分19秒,8,.,2020年5月22日星期五5时17分19秒,9,.,7.2.2无线桥接器,一个中央无线桥接器（Accesspoint，AP）无线电收发器，和有线局域网中的集线器或者交换机扮演同样角色。AP也把无线局域网连接到有线局域网中，一般使用100Base-T,10,AP扮演一个转发器的角色，以确保在AP区域内的所有计算机都可以听到无线局域网中所有其他计算机的信号。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,通常，一个AP能够连接多个无线用户。AP可以通过标准的Ethernet电缆与传统的有线网络相连。由于无线电波在传播过程中会不断衰减，导致AP的通信范围被限定在一定的范围之内，这个范围被称为微单元。若采用多个AP，并使它们的微单元互相有一定范围的重合时，则用户可以在整个无线局域网覆盖区内移动，无线网卡能够自动发现附近信号强度最大的AP，并通过这个AP收发数据，保持不间断的网络连接，这种方式称为无线漫游。,11,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,当两个局域网无法实现有线连接或使用有线连接存在困难时，就可使用无线网桥实现点对点的连接，无线网桥起到了协议转换的作用。,无线网桥,12,AP的天线,（1）非定向天线全部方向同步传输，包括水平和垂直方向。盲点在正上方的一个非常小的区域,13,（2）定向天线只发射一个方向的信号，信号集中在一个更窄的、集中型的区域，信号将更强，传的更远。定向天线最常用在一座建筑的外部区域中，指向该建筑物内部。,若要在一栋楼内无线网络的范围扩展到1km甚至数千米以外的第二栋楼：一个方法是在每栋楼上安装一个定向天线，天线的方向互相对准，第一栋楼的天线经过网桥连到有线网络上，第二栋楼的天线是接在第二栋楼的网桥上，如此无线网络就可接通相距较远的两个或多个建筑物。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,14,7.2.3无线电频率,一般在2.4GHz和5GHz。大多数国家，允许无线局域网在两个频率范围内运行。无线局域网和其他无需许可的传输器(比如无绳电话)可以随意地使用这些频率范围，这意味着无线局域网和无绳电话可能会互相干扰。频率范围直接影响着可以传输的数据速率。可用的频率范围越大(称为带宽(bandwidth)），无线线路的流量就越大，数据也可以传送得更快。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,15,.,数据传输也会受到衰减的影响。根据物理定律可知，高频将比低频衰减的更快。2.4GHz范围内的传输可以比在5GHz范围内的传输传送得更远，而且可以穿过更多的墙和其他的干扰源。随着干扰的增加以及信号强度的减弱，可用的有效带宽将减少，而且流量和数据速率将降低。使用5GHz的无线技术可以传输比使用2.4GHz范围的无线技术更短的距离。传送得离AP越远，随着信号强度的减弱，数据速率将会变得越糟糕。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,16,设计一个无线局域网时，确保其AP不会互相干扰是很重要的。所有的AP都在相同的频率范围内进行传输，那么一个AP的传输将会干扰到另一个AP。每一个AP都被设置为在一个不同的频道上进行传输，与电视上的不同电视频道非常像。计算机第一次开始使用无线局域网的时候，它的网卡将搜寻适当的频率范围内的所有可用频道，然后把最强信号的频道提取出来。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,17,18,频道A,频道A,频道C,频道B,频道B,使用不同频道的无线局域网,一个无线局域网如何通过使用5个无线桥接器来设计，其中3个使用非定向天线，2个使用定向天线。这一配置使用了3个频道，每一个AP配置使用一个不会干扰到它周围的AP的频道。AP所覆盖的距离范围是100-500英尺（30-150m），这与干扰情况相关。（1英尺=0.3048米）安置AP以及选择频道以确保整个区域都被覆盖，而且使用相同的频道的AP之间没有干扰。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,19,嘉年华游轮公司网络,使用Cisco无线技术，将在船的首尾提供无线技术访问，也可以在相同的体系结构上导入移动VoIP（Internet语音电话服务）。乘客和船员可以使用任意标准的笔记本或掌上电脑来访问Internet。该邮轮也提供了可以在船上的任何地方使用VoIP电话服务。该网络有217个无线桥接器，而且提供所有甲板上（包括那些室外的）的端到端的语音和数据覆盖，这些无线桥接器都被连接到传统有线以太网中，该传统有线以太网中连接到一个人造卫星广域网以提供Internet访问。网络中也包括特殊用途的电话管理设备，因此VoIP电话可以连接到传统的有线电话网络。,20,人造卫星网络,电话专用交换机,以太网交换机,无线桥接器,无线桥接器,以太网交换机,以太网交换机,语音网关,语音网关,路由器,路由器,VoIP电话管理者,访问控制服务器,以太网交换机,以太网交换机,游轮上的网络结构拓扑图,7.3Wi-Fi,Wi-Fi是由IEEE802.11标准工作组所开发的一系列标准的商业名称。802.11的技术家族与以太网的技术家族非常相似。802.11标准重新使用了以太网802.3中的许多构件，而且被设计得易于连接到以太网局域网。IEEE802.11通常被称为无线以太网(wirelessEthernet)。有多个不同类型的以太网技术(10Base-T、100Base-T和1000Base-T)，所以有多个不同类型的802.11标准。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,22,Wi-Fi的应用,中国电信推出的“我的e家”业务以来，发展非常迅速，2007年6月累计达到485万户，2007年10月累计超过900万户，2007年底累计达到1054万户，2008年6月累计超过1800万户。“我的e家”业务使用的核心无线技术是IEEE802.11，也称为Wi-Fi技术，通过中国电信的智能无线猫(无线路由器)终端设备，让家庭用户实现宽带（Wi-Fi）无线上网、娱乐等多种通信信息应用，满足家庭话音、互联网等综合信息应用。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,23,应用前景,场景一：家里的退休的老人，手上都带有一个特殊的手表，这个手表上，安装了低功耗无线Wi-Fi芯片和各种心电监视等传感器，随时监控老人健康情况并通过Wi-Fi无线网络，和医院、亲人保持联系，一旦传感器监视到紧急情况发生，这个聪明的手表，将自动报警，通过Wi-Fi/IEEE802.11b/g无线网络，可以知道老人的病情，同时，使用Wi-Fi无线定位功能，可以精确的确定老人的位置，方便进行医疗救治,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,24,场景二：家庭中的各种电表，水表，煤气表内都安装了低功耗无线Wi-Fi芯片，通过Wi-Fi无线网络，这些智能表能和公司保持着网络实时联系，智能表上的数字显示系统，会实时通知你，何时能源价格最低，你可以使用低价格能源价格，同时，如果你的能源设备出现问题，能源公司也会第一时间抢修。家家户户家庭中各种电表，水表，煤气表缴费和抄表，更是全自动通过无线完成,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,25,场景三：当你每天离开你的家时，安装在你家里的各种安防、温度、湿度、烟雾报警、红外报警等等传感器，将自动开启，保护你的家庭的安全，这些传感器内，也全部安装了微功耗无线Wi-Fi芯片，通过Wi-Fi无线网络，这些传感器和你的手机，电话保持着网络实时联系，如果紧急情况发生，你都可以在第一时间得知，并采取应对措施。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,26,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,27,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,28,7.3.1拓扑结构,Wi-Fi的逻辑上和物理上的拓扑结构，与共享式以太网的结构是相同的。它们都是物理上为星形结构以及逻辑上为总线结构。所有的计算机都指示它们的传输到达一个中央AP(星形结构)，但是无线电频率是共享的(总线结构)，因此，所有的计算机必须依次进行传输。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,29,7.3.2介质访问控制,Wi-Fi中的介质访问控制是载波侦听多路访问冲突防止(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance，CSMACA)，它与传统以太网中使用的竞争式CSMA/CD（载波侦听多路访问冲突检测），方法类似。计算机将在它们传输之前进行侦听，如果没有其他的计算机正在传输，那么它们将会进行传输。无线电传输中的冲突检测比在有线网络上的传输中的冲突检测更困难，因此要更大程度地避免冲突。CSMACA同步地使用两个介质访问控制方法。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,30,1.分布式协调功能,distributiedcoordinationfunction，DCF，也称为物理载波侦听方法(physicalcarriersensemethod)，依赖于计算机在它们传输之前物理侦听的能力)。在DCF中，使用停等式自动重发请求(stop-and-waitARQ)来传送CSMA/CA中的每一个报文。在发送者传送完一个报文之后，它将立刻停止，并且在试图发送另一个报文之前，等待来自接收方的一个ACK(确认信号)。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,31,当报文的接收方检测到传输报文的最后部分时，它将等待片刻以确保该发送者真正地已经停止传输了，然后它将立刻传送一个ACK(或者一个NAK(否认信号)。接着原发送者将传送另一个报文，停止以及等待一个ACK，依次类推。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,32,当发送者和接收者在交换报文和ACK的时候，其他的计算机也可能想要进行传输。物理载波侦听方法已经设计为，接收者在传输结束之后到发送ACK之前的等待时间，比一个计算机在开始一个新的传输之前必须侦听以确定没有其他的计算机正在传输的时间，要少得多。一个传输和ACK匹配之间的时间间隔非常地短，以致于其他的计算机都没有机会来开始传输。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,33,2.集中式协调功能,Pointcoordinationfunction，PCF，也称为虚拟载波侦听方法（virtualcarriersensemethod）。在某一边的AP的极限范围一端的一台计算机，可能并没有接收到来自该AP的极限范围中的相反端的计算机的传输信息。所有的计算机可能都在AP的范围之中，但是可能并不是在互相的范围之内。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,34,如果一台计算机传输，那么在相反的一端的其他计算机可能并不能侦听到其他的传输并且同时进行传输，这将在该AP处引起一个冲突。这被称为隐藏结点问题（hiddennodeproblem）。在该无线局域网的相反端的计算机对于这一端的计算机来说都是互相隐藏的。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,35,当有隐藏结点问题存在时，AP是保证可以与无线局域网中的所有计算机进行通信的唯一设备。AP必须使用访问控制技术，而不是使用传统以太网中的竞争式方法来管理共享线路。在这种方法中，任何想要第一个传输的计算机都将发送一个传输请求(requesttotransmit，RTS)到AP，这将可能或者不可能被所有的计算机所侦听到。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,36,该RTS请求允许传输，并且在一个特定的时间段内，把线路预定给该请求计算机专用。如果没有其他的计算机正在传输，AP将响应一个允许传送(cleartotransmit，CTS)，并且规定该线路预留给该请求计算机的时间量。所有的计算机侦听到该CTS，然后将在此特定的时间段保持沉默。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,37,虚拟载波侦听方法的使用是随意的。它可以经常使用，也可以不使用，或者仅仅用于一个超过由该无线局域网管理员所设置的特定大小的报文。控制访问方法在低通信量网络中提供较差的性能，这是因为计算机在传输之前必须等待允许，而不是仅仅等待一个不使用的时间段。控制访问技术在高通信量的无线局域网中运行得很好，如果没有控制访问，那么将会出现许多冲突。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,38,7.3.3Wi-Fi的类型,1IEEE802.11a提供在5GHz范围内的高速无线网络。它在美国提供8个频道用于室内使用(加上一个频道用于户外使用)。在理想环境下，每一个频道都提供54Mbs的速度。因为使用了更高频率的5GHz范围，所以在理想环境下，网卡和AP之间的距离将会减少至仅仅50米或者150英尺；,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,39,随着干扰的增加，该数据速度将会下降；因此离AP越远，收到的数据速率就越低。在较远范围的用户或者面临干扰的用户将不能够以54Mbs进行传输。26Mbs和34Mb/s的速度更为常见，而且在面临干扰的情况下，该速度可能甚至降到6Mb/s。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,40,2.IEEE802.11b,IEEE802.11b标准提供在2.4GHz范围内的中速无线网络。它在美国提供三个频道用于室内使用。每个频道提供11Mb/s的最大数据速率。靠近无线局域网中心的用户，6-11Mbs是很正常的。在理想环境下的范围为450英尺或140m，实际范围比这个小得多。在面临干扰的情况下，该速度可能降至1Mb/s。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,41,802.11b超过802.11a的优势就在于它使用了2.4GHz的频率范围。802.11b将受到更少的衰减作用，所以信号将有更大的范围，随着离AP距离的增加，速度的减少程度也将更少。缺陷就在于802.11b比802.11a提供更低的速度。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,42,3.IEEE802.11g,IEEE802.11g标准提供在2.4GHz范围内的高速无线网络。有三个频道用于室内。每个频道提供54Mb/s的最大数据速率。在理想环境下的范围为450英尺，实际范围比这个小得多。面临干扰时，速度降为11Mbs是很正常的。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,43,IEEE802.11g可与过去的802.11b标准相兼容，因此802.11b设备可与一个802.11g无线桥接器一起操作。已经嵌入了802.11b网卡的稍老式笔记本电脑可以与更新的802.11g无线桥接器一起运行。已经嵌入了802.11g卡的更新型笔记本可以使用相同的无线桥接器，因此两种设备可以共同存在于无线局域网中。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,44,当802.11g设备在802.11b设备附近高速操作时，802.11b设备将容易被混淆，因此，当一个802.11g无线桥接器检测到一台802.11b设备的存在时，它将阻止802.11g设备以高速进行操作。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,45,USBWireless802.11b/gAdaptor,4.IEEE802.11n,它的目标是同步使用2.4GHz和5GHz的频率范围(通过使用多套天线来优化不同的频率)以提供超高速的无线网络，并增加它可以达到的数据速度。速度在100-240Mb/s范围。IEEE802.11n被设计成与802.11a、802.11b、802.11g标准相兼容，它们可以共存，最终将取代前三项。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,46,Wi-Fi的有效数据速率估计,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,47,7.3.4作为公共接入网的Wi-Fi,Wi-Fi最初是想用来提供对机构的局域网和主干网的室内移动无线访问。现在许多商家提供在如机场和购物中心的公共场所的Wi-Fi访问，这样，用户就可以在公共位置上连接到Internet，并且进行工作。一些政府和商家也已经开始提供作为公共接入网的户外Wi-Fi服务。在提供大规模的公共Wi-Fi访问中有几个技术问题，但是没有一个是大问题。最大的障碍是政策上的问题。,48,7.4WiMAX,WiMAX是由IEEE802.16标准工作组开发出来的一系列标准的商业名称。802.16技术家族与802.11家族和以太网家族非常相似。重新使用了以太网802.3的许多组件，并且设计的可以很方便地接入以太局域网。WiMAX的主要类型：固定型和移动型,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,49,7.4.1拓扑结构,无线以太网的逻辑上和物理上的拓扑结构，与IEEE802.11和共享式以太网的结构是相同的。它们都是物理上为星形结构和逻辑上为总线结构。所有的计算机都指示它们的传输到达一个中央AP(星形结构)，但是无线电频率是共享的(总线结构)，因此，所有的计算机必须依次进行传输。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,50,7.4.2介质访问控制,与以太网不同的是，用于WiMAX的介质访问控制是一个受控访问并使用了802.11集中式协调功能（PCF）的一个版本。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,51,7.4.3WiMAX的类型,WiMAX有两种类型IEEE802.16dIEEE802.16e,IEEE802.16d适用于固定型集中式无线访问。它使用的是大小为12-18英寸的天线。一个中央无线桥接器和一系列固定网络之间的无线连接。把各办公室与一个中央办公室连接起来，而不需要使用传统的WAN连接。在理想环境下，802.16d提供达到30英里（48千米）的70Mbs的数据速率。测试表明，它的最大有效距离是5英里，有效数据速率2Mb/s,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,52,802.16d正在发展中的下一用途是把多重Wi-Fi公共无线桥接器与一个中央交换机连接在一起，这样，它们就可以连接到Internet。它解决了铺设线路的需求问题，而且促进了新技术的产生。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,53,2.IEEE802.16e为移动用户提供访问服务以与户外Wi-Fi相竞争。它提供多重频道，每一个都是28Mbs，尽管它的有效数据速率大约为5Mbs。802.16e是公共访问Wi-Fi和当前的无绳电话技术的直接竞争者，但是它与这两者都是不兼容的。制造商将不得不在电话和笔记本中嵌入独立的802.16e芯片以及天线，或者用户将需要购买可插入的802.16e网卡。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,54,7.5蓝牙技术,蓝牙技术（Bluetooth）是IEEE802.15标准的商业名称，也把它叫作无线个人局域网(WirelessPersonalAreaNetwork，WPAN)。蓝牙技术的发明者采用丹麦国王HaroldBluetooth的名字来对它进行命名，这就是其名字的来历。蓝牙技术是与本章讨论的其他无线局域网明显不同的一种类型。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,55,它并不想作为一个一般用途的网络来和802.11或者802.16无线局域网或者802.3有线局域网相竞争。目标是在一个相当小的区域内(达到10米或者30英尺，随着下一代技术的发展，可能增加到大约100米或者300英尺)提供数据和或者语音设备的无缝网络。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,56,蓝牙技术可以用于连接许多不同类型的设备，比如，把键盘连接到计算机以及把耳机连接到移动电话上。蓝牙设备都是小型的而且并不贵。它们被设计用来替代类似键盘、鼠标以及电话耳机和基座的设备之间，或者PDA到车上的短距离电缆。蓝牙技术提供11Mb/s的基本数据速率，并且可以被划分为几个独立的语音和数据频道。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,57,7.5.1拓扑结构,蓝牙网络被称为微型网，可以连接到其他的微型网而构成一个更大的网络。其中一个设备被认为是该微型网的主动装置(master)，所有其他的设备都被称为从动装置(slave)。主动装置控制整个微型网，选择由主动装置和从动装置所使用的频率和访问控制。所有的信息都从一个从动装置发送到主动装置，再从主动装置发送到一个从动装置。从动装置都不用直接进行通信。所有的的设备共享相同的频率范围，因此该网络和一个共享式总线拓扑结构的操作方式是一样的。,58,7.5.2介质访问控制,主动装置使用一种类似于Wi-Fi的PCF方法的受控访问技术。PCF集中式协调功能蓝牙技术使用跳频展频技术（frequency-hoppingspread-spectrum，FHSS)，其中使用的是2.4GHz频率范围，划分为79个独立频道。每一个频道都用来依次传输信号。在一个频道上发送一个短的突发数据，接着该发送者将改变到另一个频率信道，而且在其他突发数据改变到另一个频道之前广播通知它们。通常每秒钟有1600个频道变化（称为跳频）。,59,主动装置控制将使用哪些频道，因此主动装置和它所通信的从动装置是同步的，而且都知道将在哪一点使用哪一频率。因为蓝牙技术和Wi-Fi在相同的2.4GHz范围中进行操作，所以它有可能干扰Wi-FiWLAN出现问题。好的管理可以防止蓝牙技术和Wi-Fi之间的干扰。只要没有蓝牙微型网位于Wi-Fi网卡或者AP2米之内，或者只要仅仅中等数量的蓝牙微型网和一个Wi-FiWLAN在相同的区域进行操作，那么蓝牙微型网和Wi-FiWLAN都不会出现任何问题。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,60,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,7.6无线局域网的组网模式,无线局域网有两种组网模式：一种是无固定基站的，另一种是有固定基站的。无固定基站组成的网络称为自组网络，主要用于在便携式计算机之间组成平等状态的网络；有固定基站的网络类似于移动通信的机制，网络用户的便携式计算机通过基站（又称为访问点AP）连入网络。这种网络是应用比较广泛的网络，一般用于有线局域网覆盖范围的延伸或作为宽带无线互联网的接入方式。,61,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,1自组网络模式自组网络又称对等网络，是最简单的无线局域网结构，是一种无中心的拓扑结构，网络连接的计算机具有平等的通信关系，仅适用于较少数的计算机无线互连。这些计算机要有相同的工作组名和密码。只要两个或更多的无线网络接口互相都在彼此的范围之内，它们就可以建立一个独立的网络；可以实现点对点与点对多点连接；自组网络不需要固定设施，是临时组成的网络，非常适合于野外作业。组建这种网络，只需要在每台计算机中插入一块无线网卡，不需要其他任何设备就可以完成通信。,62,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,对等无线网络基础结构无线网络,63,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,2基础结构网络模式需要建立一个稳定的无线网络平台时，一般会采用以AP为中心的模式，这种模式也是无线局域网最为普通的构建模式，即基础结构模式，采用固定基站的模式。在基础结构网络中，要求有一个无线固定基站充当中心站，所有站点对网络的访问均由其控制。在基于AP的无线网络中，AP访问点和无线网卡还可针对具体的网络环境调整网络连接速度。,64,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,如11Mbps的IEEE802.11b的可使用速率可以调整为1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和11Mbps4种；54Mbps的IEEE802.11a和IEEE802.11g的则有54Mbps、48Mbps、36Mbps、24Mbps、18Mbps、12Mbps、11Mbps、9Mbps、6Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps共12个不同速率可动态转换，以发挥相应网络环境下的最佳连接性能。通过无线接入访问点、无线网桥等无线中继设备还可以把无线局域网与有线网连接起来，并允许用户有效地共享网络资源。,65,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,66,7.7最佳实践WLAN设计,对于最佳无线局域网设计的推荐，主要依赖于有效数据速率和成本之间的平衡。WiMAX和蓝牙技术都并不打算用在一般的网络中，因此在这里的讨论不包括它们。因为无线局域网是传统有线局域网的竞争者，所以也要考虑到局域网和无线局域网相抗衡的问题，这可能是最为关注的问题。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,67,7.7.1有效数据速率,错误在无线局域网中比它在有线局域网中产生更大的影响，因为干扰将增加重新传输的次数以及迫使无线局域网降低到一个更慢的数据速率，这样就会显著影响性能。1.数据链路协议的使用效率Wi-Fi使用与有线以太网实用的相类似的数据链路层协议。802.11b的效率大约为85%802.11a、802.11g和802.11n的效率大约为75%,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,68,2.介质访问控制协议使用效率,Wi-Fi使用PCF受控访问技术。当通信量很低的时候，PCF最初是使用更多的固定成本延迟。只要网络通信的总量仍然在额定数据速率的85-90之下，那么，Wi-Fi用户将很少感觉到响应时间延迟。随着计算机的数目增加，平均的流量将会降低。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,69,Wi-Fi的数据速率估计,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,70,7.7.2成本,802.11g的无线局域网网卡和AP在成本方面都是中等的。一台802.11bAP的成本比一台10100Base-T交换机要更贵一点。大多数笔记本都具有嵌入的802.11g和有线以太网网卡。802.11b/g网卡的成本大约为150元左右。有线以太网局域网最大的成本在于安装电缆的成本。一座新建筑的环境中安装电缆将更便宜些，而在一座旧建筑的环境下安装电缆将会贵得多,安装802.1lg无线局域网将比有线局域网更便宜些。,71,72,频道C,频道B,频道A,多层建筑的WLAN设计,考虑干扰AP设置、信号覆盖信号检测,7.7.3物理WLAN设计,7.7.4WLAN的安全性,SSID应用到无线局域网的最基本的安全性，是要求所有的客户端计算机在访问一个AP时，所有的报文中都包含有服务集合标识符(ServiceSetIdentifier，SSID)。任何带有不正确SSID的报文都不能被AP处理。这就提供了非常基本的安全性，但是它很容易被破解。SSID是以纯文本的形式包含在所有的报文中的，因此任何在该AP范围内的设备都有正确的软件来侦听这些报文，并且很容易读到该SSID所包含的内容。,73,2WEP无线安全性的另一种类型是有线等效加密(WiredEquivalentPrivacy，WEP)。在WEP中，AP要求用户必须有一个密钥(key)以便可以与它进行通信。所有发送到或者来自该AP的数据都是加密的。因此它仅可以被拥有该密钥的计算机或者设备所了解。WEP的一个问题就是密钥必须要人工地输入到客户端计算机和AP中。在一个小型无线局域网中，这并不是一个大问题，但是，在大型无线局域网中，它将变得更加复杂。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,74,在扩展认证协议(ExtensibleAuthenticationProtocol，EAP)中，WEP密钥是动态生成的。当一台AP使用EAP首先发现一台新的客户端计算机的时候，它将要求该用户在它将与该客户端计算机通信之前登录。由该用户提供的用户标识符和密码将会传输到一个登录服务器，而且如果该服务器判定它们是有效的，那么该服务器将会生成一个WEP密钥，以被AP或者客户端计算机用来确这段时间内进行通信。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,75,一旦该客户退出登录或者离开此无线局域网，那么该WEP将被丢弃，而且该客户必须再次登录并接收一个新的WEP密钥。WEP有许多严重的弱点，而且大多数专家认为一个合格的黑客只需要使用WEP安全性就可以闯进一个无线局域网。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,76,WPAWi-Fi保护接入(Wi-FiProtectedAccess，WPA)是一种更新和更安全的安全类型。WPA的工作方式与WEP和EAP很类似：每个报文都使用一个密钥来进行加密，而且和WEP类似，密钥可以固定在AP上或者像EAP一样，当用户登录的时候动态地分配密钥。其区别在于WPA的密钥比WEP密钥更长一些，因此将更难破解一些。更重要的是，此密钥将随传输到客户的每一个报文而改变。每传输一个报文，密钥就要变化一次。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,77,4802.11i802.11i是最新、最安全的无线局域网的安全类型。它使用EAP（扩展认证协议）来获得一个主密钥，换句话说，用户需登录到一台登录服务器获得主密钥。拥有了主密钥，用户的计算机和AP将协商一个将在这一段时间内使用的密钥，一直到该用户离开此无线局域网为止。802.11i使用的高级加密标准(AdvancedEncryptionStandard，AES)作为它的加密方法。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,78,7.8无线局域网技术与3G通信技术比较,中国移动TD-SCDMA的频谱为1880MHz-1900MHz，共20M。中国电信CDMA2000获批的是1920MHz-1935MHz(上行)、2110MHz-2125MHz(下行)；中国联通WCDMA获得的是1940MHz-1955MHz(上行)、2130MHz-2145MHz(下行)。后两家运营分别获得30M，而且，无论上行还是下行，中间都相隔了5MHz，以免相互干扰。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,79,WiMAX的802.16e无线局域网技术与3G通信技术比较,1.标准化程度上看802.16e仅定义了空中接口的物理层和MAC层。在MAC层之上采用的协议以及核心网部分不在802.16e所包含的范围之内。3G技术作为一个完整的网络，空中接口规范、核心网系列规范以及业务规范等都已经完成了标准化工作，涉及无线传输、移动性管理、业务应用、用户号码管理等内容。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,80,2.从业务能力看802.16e主要提供具有一定移动特性的宽带数据业务，面向的用户主要是笔记本终端和802.16e终端持有者。802.16e接入IP核心网，也可以提供VoIP业务。3G从设计最初就是为话音业务和数据业务共同设计的，对于话音业务，核心网络仍采用电路交换方式实现，QoS有较高的保障。802.16e牺牲了移动性换取了数据传输能力的提高，它的数据带宽优于3G系统。3G的数据能力也在不断提高，3G增强型如HSDPA，已经可以实现10Mbit/s的接入速率。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,81,按照ITU的定义，3G增强型最终目标可以达到30Mbit/s。尽管WiMAX传输速率可达到3G的10倍甚至更高，其覆盖范围用低阶调制时可与3G相当甚至更远，但这不是3G标准的以无线广域网WAN为基本模式、以公众语音及多媒体数据为内容、在全球范围内漫游的个人手机终端的基本市场定位，本质上WiMAX是作为3G及3G演进的一种无线城域网、多点基站互联的重要支持手段而已，两者潜在的市场尺寸亦有巨大差异。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,82,3.从覆盖范围上看802.16e为了获得较高的数据接入带宽(30Mbit/s)，必然要牺牲覆盖和移动性，因此802.16e在相当长的时间内将主要解决热点覆盖，网络可以提供部分的移动性，主要应用会集中在低速移动状态下的数据接入。3G则是无处不在的网络，覆盖是连续的，用户可以实现不间断的通信。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,83,4.从无线频谱资源上看3G拥有全球统一的频谱资源，而802.16e则正在试图寻找2-6GHz之间的频率资源，各个国家目前可用的频率都不一致。因此，802.16e最终获得足够的全球统一频率存在一定难度。结论：802.16e在数据能力上要优于3G，但是从标准化、全球统一频谱、技术特性等多角度考虑，802.16e距离真正商用还有很长的路要走，而且在相当长的时间内主要解决热点覆盖，解决部分移动性。它的应用将在3G之后。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,84,WLAN的综合成本非常低。不过，Wi-Fi崛起虽然迅速，但是面对WiMAX咄咄逼人的发展态势，有人认为WiMAX将取代Wi-Fi，但也有人认为WiMAX不会取代Wi-Fi，双方将在无线接入中互补。WiMAX与Wi-Fi最明显的区别是覆盖范围存在巨大差别，Wi-Fi最高只能达到100米的覆盖范围，而只能在无线局域网环境中使用，而WiMAX802.16e通常可以达到2-5公里，主要定位在移动无线城域网环境中使用。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,85,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,86,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,87,7.94G技术发展介绍,1、移动无线技术向4G演进的主要技术标准介绍WiMAX、LTE和UMB被认为是移动通信向4G演进的主要三种技术标准。ITU对IMT-Advanced要求的峰值速率为：（1）低速移动、热点覆盖场景下1Gbit/s以上（2）高速移动、广域覆盖场景下100Mbit/s。目前这三种标准都未达到ITU为IMT-Advanced制订的目标，因此IEEE和3GPP等各大标准组织都在积极修订各自的标准，以符合ITU-R的建议。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,88,IMT-Advanced的定义如下：InternationalMobileTelecommunications-Advanced。IMT-Advanced系统能够提供广泛的电信业务：由移动和固定网络支持的日益增加的基于包传输的先进的移动业务。IMT-Advanced系统支持从低到高的移动性的应用和很宽范围的数据速率，满足多种用户环境下用户和业务的需求。IMT-Advanced系统还具有在广泛服务和平台下提供显著提升QoS的高质量多媒体应用的能力。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,89,IMT-Advanced是ITU为满足未来10-15年全球移动通信需求而启动的，根据ITU当前规划，2008年2月完成4G技术方案征集通函的制订，2008年年中开始4G候选方案的征集工作，2009年年中结束候选方案的征集，2010年年中完成候选方案的技术评估和融合，2012年前后发布4G技术标准方案。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,90,3GPP(第三代合作伙伴计划3rdGenerationPartnershipProject)是一个成立于1998年12月的标准化机构。目前其成员包括欧洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、中国的CCSA、韩国的TTA和北美的ATIS。3GPP2(第三代合作伙伴计划2):该组织是于1999年1月成立，由美国TIA、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA四个标准化组织发起，主要是制订以ANSI-41核心网为基础，CDMA2000为无线接口的第三代技术规范。中国通信标准化协会CCSA,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,91,WiMAX是由IEEE提出的宽带无线接入技术，受到英特尔、思科等IT厂商的支持。由于没有原体制的束缚，最符合宽带接入市场的需求。采用WiMAX的运营商主要是固网运营商和新运营商，然而，这些运营商可以利用VoIP等技术，通过WiMAX网络为用户提供与蜂窝网络相同的移动语音服务。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,92,2、3G标准向4G标准的演进方式,3G向4G的演进路径主要有3条：（1）WiMAX从802.16e演进为802.16m的路线；IEEE的文件显示，该组织希望802.16m最高可以提供1Gbps无线传输速率。（2）WCDMA和TDSCDMA，均从HSPA演进至HSPA，进而到LTE（分为频分双工FDD和时分双工TDD两种方式）；（3）CDMA2000沿着1xEVDORev.0、1xEVDORev.A、1xEVDORev.B，最终到UMB。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,93,HSPAHigh-SpeedPacketAccessHSDPA（高速下行分组接入）在下行链路上能够实现高达14.4Mbit/s的速率。通过新的自适应调制与编码以及将部分无线接口控制功能从无线网络控制器转移到基站中，实现了更高效的调度以及更快捷的重传，HSDPA的性能得到了优化和提升。HSUPA（高速上行分组接入）在上行链路中能够实现高达5.76Mbit/s的速度。基站中更高效的上行链路调度以及更快捷的重传控制成就了HSUPA的优越性能。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,94,2G、3G通信技术向4G的演进,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,95,分析（1）全球最大的CDMA运营商、美国第二大移动运营商VerizonWireless对外宣称其下一代网络将采取LTE技术，此举引得其他CDMA运营商纷纷效仿，他们分别投向了LTE和移动WiMAX。（2）LTEFDD无疑将是采用最多的4G标准，它从WCDMA演进而来，同时又吸收了CDMA2000标准，使之能够向下兼容WCDMA和CDMA2000技术标准。（3）LTETDD在频率利用率上具有较大优势，可以使用LTEFDD系统不易使用的零散频段，也将成为4G的主流技术标准。（4）LTETDD和WiMAX具有比较大的相似度，可以融合。虽然目前WiMAX（802.16e）已经商用，短时间内融合的可能性已经不存在，但在未来4G发展中，WiMAX仍可能与LTETDD标准融合。目前我们可以把WiMAX可以看作是3G网络的一种补充。,96,3、三种主流标准的技术性能对比,97,4、运营商支持度对4G技术的影响,运营商对通信标准的影响日益突出：运营商具备明确的市场需求和详细的发展时间表；运营商处于产业链核心，连接了最终消费者和终端、设备、增值服务提供商以及研究院所。其角色正从2G、3G时代的技术选择者转变为产业主导者。从目前看，主流运营商几乎一致支持LTE标准。另外2008年2月中国移动、沃达丰(总部设在英国的跨国电信运营商)和Verizon（美国一家电信运营商）宣布联合开展LTETDD测试，此举避免了LTETDD被边缘化的问题，为未来LTEFDD和LTETDD共同发展创造了条件。,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,98,2020年5月22日星期五5时17分19秒,.,99,5、厂商支持度对4G技术的影响,4G技术标准的演进关系到每个厂商的切身利益，而4G标准化过程中也必将不断产生对抗与融合。目前LTEFDD最受厂商支持，而LTETDD在中国移动和沃达丰的倡导下，必将与LTEFDD融合发展。IT巨头英特尔、思科等公司希望在未来的宽带接入市