WLAN基础知识培训.ppt

,内容提纲,、无线技术介绍,无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork)是以射频无线电波通信技术构建的局域网，虽不采用缆线，但也能提供传统有线局域网的所有功能。无线数据通信不仅可以作为有线数据通信的补充及延伸，而且还可以与有线网络环境互为备份。这种无线建网与高速网络接入技术近几年来受到广泛的关注并发展为网络技术市场上一个耀眼的亮点。,什么是无线局域网（WLAN）技术？,所谓Wi-Fi，其实就是IEEE802.11b的别称，是由一个名为“无线以太网相容联盟”（WirelessEthernetCompatibilityAlliance,WECA）的组织所发布的业界术语，中文译为“无线相容认证”。它是一种无线传输技术。是在1997年6月由大量的局域网以及计算机专家审定通过的标准，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，定义了两个RF传输方法和一个红外线传输方法。随著技术的发展，以及IEEE802.11a及IEEE802.11g等标准的出现，现在IEEE802.11这个标准已被统称作Wi-Fi，从而保证了各个厂家产品的兼容性。从应用层面来说，要使用Wi-Fi，用户首先要有Wi-Fi兼容的用户端装置。,WI-FI是什么？,2.4G各种无线网络技术的比较,除了无线以太网技术外,目前已产品化的其它一些无线连接技术还有蓝牙(Bluetooth)和HomeRF，蓝牙的相关标准是IEEE802.15，主要用于点对点的短距离无线连接，由于蓝牙产品的体积和功耗较小，被较普遍的应用在一些移动和手持设备上，一般认为它和无线局域网是相互补充的关系，各用于不同的领域。而HomeRF主要为家庭网络设计，在抗干扰等方面相对应其他技术而言尚有欠缺，因此注定它没有广泛的应用前景。下面是几种技术的主要传输指标对比。,各种无线网络技术的市场定位,Bluetooth,802.11b802.11a802.11gHiperLAN2,802.11MMDSLMDS,GSMGPRSCDMA2.5G-3G,IEEE802.11协议族,IEEE802.11IEEE802.11(WirelessFidelity,Wi-Fi,无线相容认证)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，定义了两个RF传输方法和一个红外线传输方法，RF传输标准是跳频扩频和直接序列扩频，工作在2.40002.4835GHz频段。,IEEE802.11bIEEE802.11b标准规定WLAN工作频段在2.4-2.4835GHz，数据传输速率最高达到11Mbps,。该标准是目前已经取代了IEEE802.11标准。它采用补偿编码键控调制方式，数据传输速率可在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps之间自动切换，它改变了WLAN设计状况，扩大了WLAN的应用领域。,IEEE802.11aIEEE802.11a标准规定WLAN工作频段在5.15-5.850GHz,数据传输速率达到54Mbps/108Mbps(SuperA)。该标准扩充了标准的物理层，采用正交频分复用OFDM的独特扩频技术。由于工作在5G频段，干扰比2.4G小很多，稳定性较好，但是此标准与802.11b不兼容。,IEEE802.11gIEEE802.11g标准工作的频段与802.11b相同,拥有IEEE802.11a相同的传输速率,最高可达54Mbps/108Mbps(Turbo/SuperG),安全性较IEEE802.11b好,采OFDM（正交频分复用）调制方式,可802.11b兼容。,IEEE802.11协议族,目前802.11共有九种扩展名，从a到i(a、b、c、d、e、f、g、h和i)。802.11（a、b和g)是与PHY有关的标准，802.11（d、e、h和i）影响MAC层，而802.11（c和f）增强OSI最上面的一层，即应用层其它802.11体系标准除了这三种最核心的无线以太网标准外，802.11系列标准还有：802.11c：符合802.1D的媒体接入控制层(MAC)桥接(MACLayerBridging)802.11d：RegulatoryDomains，定义域管理，FCC、ETSI、ARIB等之间切换；802.11e：QoS(Qualityofservice)，定义服务质量；802.11f：IAPP(Inter-AccessPointProtocol)，接入点内部协议,漫游管理；802.11h：5GHz频率空间的功耗管理,并关注探索802.11a与HiperLAN2之间的一致性，集中关注动态频率选择（Dynamicfrequencyselection）和传输功率控制（Transmitpowercontrol）。802.11i：Security，定义网络安全性。,其他相关802.11协议介绍,IEEE802.11和OSI模型,无线网络标准的发展史,802.11系列标准的发展轨迹1990年5月，IEEE成立802.11工作组1997年7月，IEEE发布802.11协议1999年9月，IEEE发布802.11b协议1999年9月，IEEE发布802.11a协议2003年6月，IEEE发布802.11g协议,IEEE802.11a/b/g对比,二、WLAN的扩频技术介绍,WLAN的扩频技术介绍,无线局域网的通讯方式采用的是扩频通信技术。扩频通信是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽。扩频技术包括以下几种方式：直接序列扩展频谱，简称直扩（DS），跳频（FH），跳时（TH），线性调频（Chirp）以及现在流行的正交频分复用（OFDM）。此外，还有这些扩频方式的组合方式，如FH/DS、TH/DS、FH/TH等。目前在WLAN通信中应用较多的主要是DSSS（直接序列扩频）和OFDM（正交频分复用）。扩频通信技术具有以下特点：1.很强的抗干扰能力2.可进行多址通信3.安全保密4.抗多径干扰,三、WLAN的调制方式,WLAN的调制方式,什么是调制？,信号的调制就是要把信号进行变化、控制、改变以赋予把信号通信中所需要的特性，并承载信息进行传输。基本的调制方法：幅度调制（AM）、频率调制（FM）,IEEE802.11bDSSS调制方式,补偿码键控(CCK)11Mbps/5.5Mbps差动四进制相移键控(DQPSK)2Mbps差动二进制相移键控(DBPSK)1Mbps,IEEE802.11aOFDM调制方式,BPSK(二进位移相键控,BinaryPhaseShiftKeying)QPSK(正交移相键控,QuadraturePhaseShiftKeying)16QAM(正交调幅,QuadratureAmplitudeModulation)64QAM,IEEE802.11gOFDM调制方式,11G协议由于兼容11b协议，因此其调制方式是11a与11b的结合，即工作在6Mbps、12Mbps、24Mbps、36Mbps、48Mbps、54Mbps时与11aOFDM的调制模式相同（BPSK/QPSK/16QAM/64QAM）；当工作在1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps时与11bDSSS下的调制模式相同（CCK/DQPSK/BQPSK）。,OFDM（正交频分复用技术优势）,OFDM技术频带利用率高、抗噪声特性好，并可以对那些在通信传输过程中遭到破坏的信号数据位进行自动重建；通过OFDM技术编码的数据信号，在传输过程中不容易被窃取，从而保证信号传送具有更高的安全性；OFDM技术对传输线路上的多径干涉有较强的抵抗力，它不仅可以克服信号传输的障碍，而且还能提高通信传输的速度；OFDM技术具有良好的抗信号衰落性能，增加传输距离；OFDM技术能够克服传输介质中外界信号的干扰，提供高通信质量的传输信道；OFDM技术既可用于移动的无线网络，也可以用于固定的无线网络，它通过在楼层、使用者、交通工具和现场之间的信号跳换，解决其中的信息冲突问题。,WLAN的稳定性,由于WLAN其固有的传输介质的特性，也就使其面临着噪声、线路冲突、隐藏节点等方面的考验，这些问题解决的好与坏直接影响WLAN的稳定性及可靠性。,克服噪声,为了支持在有噪音的环境下能够获得较好的传输速率，802.11b采用了动态速率调节技术，来允许用户在不同的环境下自动使用不同的连接速度来补充环境的不利影响。在理想状态下，用户以11M的全速运行，然而，当用户移出理想的11M速率传送的位置或者距离时，或者潜在地受到了干扰的话，这把速度自动按序降低为5.5Mbps、2Mbps、1Mbps。同样，当用户回到理想环境的话，连接速度也会以反向增加直至11Mbps。速率调节机制是在物理层自动实现而不会对用户和其它上层协议产生任何影响。,克服冲突,802.11的MAC和802.3协议的MAC非常相似，都是在一个共享媒体之上支持多个用户共享资源，由发送者在发送数据前先进行网络的可用性。在802.3协议中，是由一种称为CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)的协议来完成调节，这个协议解决了在Ethernet上的各个工作站如何在线缆上进行传输的问题，利用它检测和避免当两个或两个以上的网络设备需要进行数据传送时网络上的冲突。在802.11无线局域网协议中，冲突的检测存在一定的问题，这个问题称为“Near/Far”现象，这是由于要检测冲突，设备必须能够一边接受数据信号一边传送数据信号，而这在无线系统中是无法办到的。鉴于这个差异，在802.11中对CSMA/CD进行了一些调整，采用了新的协CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccessCollisionAvoidance)。CSMA/CA利用ACK信号来避免冲突的发生，也就是说，只有当客户端收到网络上返回的ACK信号后才确认送出的数据已经正确到达目的。,CSMA/CA协议,CSMA/CA协议的工作流程是：一个工作站希望在无线网络中传送数据，如果没有探测到网络中正在传送数据，则附加等待一段时间，再随机选择一个时间片继续探测，如果无线网路中仍旧没有活动的话，就将数据发送出去。接受端的工作站如果受到发送端送出的完整的数据则回发一个ACK数据报，如果这个ACK数据报被接收端收到，则这个数据发送过程完成，如果发送端没有收到ACK数据报，则或者发送的数据没有被完整地收到，或者ACK信号的发送失败，不管是那种现象发生，数据报都在发送端等待一段时间后被重传，CSMA/CA通过这种方式来提供无线的共享访问，这种显式的ACK机制在处理无线问题时非常有效。然而不管是对于802.11还是802.3来说，这种方式都增加了额外的负担，所以802.11网络和类似的Ethernet网比较总是在性能上稍逊一筹。,载波侦听多路访问/冲突检测,四、WLAN频段划分,2.4GHz中国信道划分,802.11b和802.11g的工作频段在2.4GHz（2.410GHz-2.483GHz），其可用带宽为83.5MHz，划分为13个信道，每个信道带宽为22MHz北美/FCC2.412-2.461GHz(11信道)欧洲/ETSI2.412-2.472GHz(13信道)日本/ARIB2.412-2.484GHz(14信道）,2.4GHz信道划分图示,2.4GHz频段中，同一个信号覆盖范围内最多容纳3个互不重叠的信（1、6、11），以此类推！每信道占用22MHz的频带；11b采用DSSS扩频和CCK的调制方式最高提供11Mbps的速率，11g采用OFDM的扩频方式，可提供54Mbps的速率；,IEEE802.11b/g蜂窝覆盖示意图,使用1、6、11三个互不干扰的信道进行蜂窝覆盖,5.8GHz信道划分,中国802.11a的工作频段在5.8GHz(5.725GHz-5.850GHz)，其可用带宽为125MHz，划分为5个信道，每个信道带宽为20MHz,美国(FCC):5.15GHz5.35GHz;5.725GHz5.825GHz欧洲(ETSI):5.47GHz5.725GHz中国:5.725GHz5.85GHz,5.8GHz信道划分图示,5.8GHz中国频段中，可提供五个互不干扰的信道每信道占用20MHz频带带宽;提供6/9/12/18/24/36/48/54Mbps数据传输速率;采用OFDM调制方式;,IEEE802.11a蜂窝覆盖示意图,相邻蜂窝不使用同一个信道，避免干扰,五、无线局域网基本应用架构,无线局域网基本应用架构Infrastructure,基础网络结构模式中，网络中任意一台无线网络终端均可通过AP接入有线网络。此模式可作为有线网络的延伸和补充。由于无线带宽为共享带宽，通常建议一个AP可以接入2030个无线客户端，以获取满意的访问数率。,无线接入点AP,以太网,无线网卡,无线网络终端,无线局域网基本应用架构Roaming,无线网卡,无线接入点AP1,无线接入点AP2,无线网络终端,漫游模式中，用户可随意在两个基础结构网络中无线漫游，从而给移动办公带来了极大的方便。,无线局域网基本应用架构AD-HOC,AD-Hoc也叫对等网络，是指安装有无线网络适配器（无线网卡）的多台计算