WLAN基础培训扫盲篇

1、 目目 录录 第一篇：WLAN的基础知识 第二篇：WLAN的设备介绍 第三篇：WLAN的组网介绍 n什么什么WLAN nWLAN的特点的特点 nWLAN的频谱的频谱 nWLAN的协议的协议 nWLAN的认证的认证 第一篇：第一篇：WLAN基础知识基础知识 什么是WLAN 无线局域网 (Wireless Local Area Network)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

2、耀眼的亮点。 Internet 什么是WLAN 端站（STA）：Station 无线网络终端，STA通过无线链路接入AP。 接入点（AP）：Access Point AP通过无线链路和STA进行通信，AP上行方向与AC通过有线链 路连接。 接入控制器（AC）：Access Controller 在无线局域网和外部网之间充当网关功能，AC将来自不同AP的数 据进行汇聚，与Internet相连，AC支持用户安全控制、业务控制、 计费信息采集及对网络的监控。 WLAN的特点 高效快捷 移动医疗、应急救助、库存管理、资产跟踪 网随心动 宾馆房间、室外热点、机场大厅、会议室 临时应用 港口码头、临时布展

3、、移动通信、生产制造 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。 体育场馆新闻中心展馆与证券大厅 制造车间物流运输 WLAN的特点 WLAN的特点 WLANWLAN网络采用载波监听网络采用载波监听/ /冲突避免（冲突避免（CSMA/CACSMA/CA）机制，多人同时）机制，多人同时 使用网络性能会大幅下降。使用网络性能会大幅下降。 与GSM的时分多址复用方式和TD的时分/码分多址复用方式不同，WLAN系 统采用载波监听/冲突避免机制，用户间采用抢占方式抢占方式占用资源； 在同一冲突域同一冲突域内存在多个用户时，某一时刻只有一个终端或AP在发送数 据，此时其他终端和AP均处于

4、空闲监听状态。 WLAN的频谱 WLAN可以工作在2.4GHz频段，也可以工作在5.8G频段。 2.4GHz为各国共同的ISM频段，工作频率范围为2400 2483.5 MHz。此频段为共用频 段，公众无线局域网与其它无线接入系统、蓝牙技术设备、点对点或点对多点扩频通信 系统等共用频率。 开放的2.4GHz ISM频段上无绳电话，微波基站，蓝牙网络设备等的干扰，影响WLAN网 络设备之间的信号传输。 ISM (Industrial Scientific Medical) 频段 WLAN的频谱 802.11b和802.11g的工作频段在 2.4GHz，其可用带宽为83.5MHz，划 分为13个信

5、道，每个信道带宽为 22MHz 。 中国移动规定 。 11 6 6 11 11 6 11 1 WLAN的频谱 用于WLAN组网的5.8G频段频率范围为 5.725GHz5.850GHz，共125MHz带宽，划分 为5个信道，每个信道带宽为20MHz 在中国802.11n工作在5.7255.850GHz频段 的5个信道，操作信道号分别为：149、153、 157、161、165 WLAN协议标准简介协议标准简介 （1）IEEE 802.11 1990年IEEE802标准化委员会成IEEE802.11WLAN标准工作组。IEEE 802.11（别名：Wi-Fi (Wireless Fidelity

6、) 无线保真）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，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。 IEEE 802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办 公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据访问， 速率最高只能达到2Mbps。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需 要，所以IEEE 802.11标准被IEEE 802.11b所取代了。 WLAN的协议

7、 （2）IEEE 802.11b 1999年9月IEEE 802.11b被正式批准，该标准规定WLAN工作频段在2.4- 2.4835 GHz，数据传输速率达到11Mbps, 传输距离控制在50-150英尺。该标 准是对IEEE 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11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps、1 Mbps等不同速率间自动切换，它改变 了 WLAN设计状况，扩大了WLAN的应用领域。 IEEE 802.11b已成为主流的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

8、、宾馆、车站、机场等众多场合，但是由于许 多WLAN新标准的出现，IEEE 802.11a和IEEE 802.11g更是倍受业界关注。 WLAN协议标准简介协议标准简介 WLAN的协议 （3）IEEE 802.11a 1999年，IEEE 802.11a标准制定完成，该标准规定WLAN工作频段在 5.725-5.850 GHz，数据传输速率达到54Mbps/72Mbps(Turbo), 传输距离控制 在10-100米。该标准也是IEEE 802.11的一个补充，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。 IEEE 802.11a标准是IEEE 802.11b的后续标准，

9、其设计初衷是取代 802.11b标准，然而，工作于2.4GHz频带是不需要执照的，该频段属于工业、 教育、医疗等专用频段，是公开的；而工作于5.725-5.850 GHz频带需要执照 的。而且IEEE802.11a卡片价格昂贵也大大的限制了该技术的发展一些公司更 加看好当时最新混合标准IEEE802.11g。 WLAN协议标准简介协议标准简介 WLAN的协议 （4）IEEE 802.11g 802.11a与802.11b两个标准都存在着缺陷，802.11b的优势在于价格低 廉,但速率较低（最高11Mbps）；而802.11a优势在于传输速率快（最高 54Mbps）且受干扰少，但价格相对较高。

10、目前最流行的IEEE 802.11g认证标准,该标准提出拥有IEEE 802.11a的传 输速率，安全性较IEEE 802.11b好，采用2种调制方式，含802.11a中采用的 OFDM与IEEE802.11b中采用的CCK，做到与802.11a和802.11b兼容。 IEEE802.11g标准的诞生到流行，无论对用户还是对整个业界都是一个 推动，它将把无线局域网的性能提升到一个新的高度，同时降低构建网络的 成本。 WLAN协议标准简介协议标准简介 WLAN的协议 （5）IEEE 802.11n 为了实现高带宽、高质量的WLAN服务，使无线局域网达到以太网的性能 水平，802.11n应运而生。

11、 在传输速率方面，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。 在覆盖范围方面，802.11n采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的 天线阵列，可以动态调整波束，保证让WLAN用户接收到稳定的信号，并可 以减少其它信号的干扰。因此其覆盖范围可以扩大到好几平方公里，使 WLAN移动性极大提高。 WLAN协议标准简介协议标准简介 WLAN的协议

12、 802.11协议的发展进程 802.11802.11b802.11a802.11g 标准发布时间July 1997Sept 1999Sept 1999June 2003 合法频宽83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz 频率范围 2.400-2.483GHz2.400-2.483GHz 5.150-5.350GHz 5.725-5.850GHz 2.400-2.483GHz 非重叠信道 33123 调制技术FHSS/DSSSCCK/ DSSSOFDMCCK/OFDM 物理发送速率1, 21,2,5.5, 11 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 6, 9,

13、 12, 18, 24, 36, 48, 54 无线覆盖范围N/A100M50M100M 理论上的最大UDP吞吐量 (1500 byte) 1.7 Mbps7.1 Mbps30.9 Mbps30.9 Mbps 理论上的TCP/IP吞吐量 (1500 byte) 1.6 Mbps5.9 Mbps24.4 Mbps24.4 Mbps 兼容性N/A与11g产品可互通与11b/g不能互通与11b产品可互通 WLAN的协议 WLAN的认证 AC Internet Portal ServerRadius Server APClient DHCP地址分配 发起http访问请求 用户的http访问请求转发 推

14、出要求登陆的页面 用户输入账号密码，发送出去 发送CHALLENGE进行身份验证 Access Request（将认证信息放入Radius包） Access Accept/Reject（返回信息） 显示认证结果，并推出门户网站 开始计费过程 n什么是什么是FAT AP和和FIT AP n什么是无线交换机什么是无线交换机 nWLAN设备的实际工作性能设备的实际工作性能 第二篇：第二篇：WLAN的设备介绍的设备介绍 WLAN的接入网络类型 Autonomous WLAN Architecture ：自治型WLAN网络 也被称为FAT AP 提供802.11无线接口及802.3以太网接口 配置及控制

15、都是独立的，监控和管理可通过SNMP进行。 一个物理AP可通过支持多个SSID成为几个虚拟AP Centralized WLAN Architecture ：会聚型WLAN网络 被称为FIT AP 通过AC集中管理、控制及配置AP，AC在无线网络中成为会聚点 AC和二层网桥、交换机、三层路由器、接入服务器等放置在一起 执行CAPWAP功能的AC是逻辑概念，不一定集中在一个物理设备上。 FAT AP设备的典型组网 l 企业网络的组网模式： AP1 APn STAs l 家庭或soho网络的组网模式： AP ADSL Modem WAN 以太交换机以太交换机 PCSTAs 企业核心网企业核心网 F

16、AT 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的典型连接 AP 无线交换机无线交换机 无线交换机无线交换机 无线交换机无线交换机 L2网络网络 L3网络网络 APAPAPAPAP FAT/FIT性能比较 无线交换机+Fit AP系统构成特点 主要由无线交换机和主要由无线交换机和Fit AP在有线网的基础上构成的。在有线网的基础上构成的。 AP零配置，硬件主要由零配置，硬件主要由CPU内存内存RF构成，配置和软件都要从无线

17、交换构成，配置和软件都要从无线交换 机上下载。所有机上下载。所有AP和无线客户端的管理都在无线交换机上完成。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只出现在只出现在 无线交换机端口，而不会出现在无线交换机端口，而不会出现在AP的端口。的端口。 可以在任何现有的二层或三层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

18、任可以位于网络中的任 何位置。何位置。 在复杂的网络中，Fit AP如何得知无线交换机的位置？ 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 4.AP开始正常工作和无线交换机交换用 户数据报文 无线交换机无线交换机 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 APAP与与无线交换机

19、直连或通过二层网络连接：无线交换机直连或通过二层网络连接： AP通过三层网络连接时的注册流程_option 43方式 AP DHCP Server 无线交换机无线交换机 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

20、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：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用 户数据报文 Option 43属性配置举例 Option 43选项说明 80：选项类型，固定为：选项类型，固定为80，1个字节。个字节。 0B: 选项长度，表示其后内容的长度选项长度，表示其后内容的长度 （十六进制数的个数，这里表示后面有（十六进制数的个数，这里表示后面有 11个十六进制数），一个字节。个十六进制数），一个字节。 0000: Server type ，固定配为，固定配为0000两两 个字节。个字节。 02：后面：后面IP地址的个数，一个字节。

21、地址的个数，一个字节。 12010701,12010702：两个：两个AC的的IP地地 址的十六进制表示址的十六进制表示 ，分别是，分别是和和 ，其中，其中为主为主AC. l Microsoft DHCP Serverl 部分设备内置部分设备内置DHCP Server AP通过三层网络连接时的注册流程_DNS方式 AP DHCP Server 无线交换机无线交换机 1、获取IP地址、 DNS Server地址、 域名 2、二层广播发现请求 6、版本、配置下载 7、用户数据传递 AP在多次尝试发现请求无回应的情况下： AP会从DNS server

22、获取.xxxx.xxx的IP地 址，该IP地址即为无线交换机的IP地址， 其中xxxx.xxx是从DHCP server学习到的 域名。 长时间无响应 DNS Server 3、获取无线交换机的IP地址 4、无线交换机发现请求 5、无线交换机发现响应 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 AP通过DHCP server获取IP地址、DNS server 地址、域名 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开始正常工作和无线交换机交换用户数据报文 AP与无线交换机通过三层网络连接：与

23、无线交换机通过三层网络连接： AP向无线控制器发送单播发现请求。 无线交换机的数据转发原理 STA Server VLAN 1 IP: 无线交换机无线交换机 Fit AP 隧道口隧道口 隧道口隧道口 IP: 无线交换机和AP间数据转发的核心思想 在无线交换机和AP之间建立IPinIP隧道，无线交换机将这些隧道看做虚拟物理端口； 无线客户端STA的任何数据报文都将由AP通过IPinIP隧道交给无线交换机，由无线交 换机统一转发； 无线交换机从IPinIP隧道接收到用户的数据后先解隧道封装，然后做数据交换，如果 出接口为隧道则对数据报文再次加上隧道封装，直到交换到最远端

24、。 核心交换机核心交换机 接入交换机接入交换机 Fit AP 隧道口隧道口 STA VLAN 2 IP: VLAN 1 IP: 认证、计费平认证、计费平 台台 城域网城域网BAS ACFit AP典型应用方案 无线控制器无线控制器B 汇聚交换机汇聚交换机 PPPoE或Portal认证 城域网核心路由器城域网核心路由器 城域网城域网BAS 无线控制器无线控制器A ADSL猫猫 DSLAM 汇聚交换机汇聚交换机 汇聚交换机汇聚交换机 ADSL猫猫 DSLAM 汇聚交换机汇聚交换机 骨干城域网 两台控制器可互为备份 城域网核心路由器城域网核心路由器 PPPoE或Porta

25、l认证 WLAN设备的实际工作性能 吞吐率 802.11g标准描述的速率为54 Mbps，此为物理层传输速率。 实际可获得的速率为一半 (20-24Mbps max) 其他用于协议封装或冲突避免开销 干扰实际吞吐率的因素 不稳定是无线通讯的本性 无线环境不停的保持变化 物理建筑的构成 AP的位置 共享介质：用户数 距离越远速率越低 不同使用环境（信号干扰、衰耗）下最大覆盖范围也不一样 覆盖范围还与天线类型及发射功率有密切关系 802.11g的理论覆盖与802.11b的相同，比802.11a覆盖距离增加50 WLAN设备的实际工作性能 覆盖范围 WLAN设备的实际工作性能 覆盖距离 输出功率为输

26、出功率为100mW的的802.11b/g产品覆盖距离理论值产品覆盖距离理论值: 100m 而在实际中，覆盖距离更依赖于实际环境。而在实际中，覆盖距离更依赖于实际环境。 影响覆盖范围的因素影响覆盖范围的因素 建筑结构建筑结构 电磁设备电磁设备 在一般办公室大楼内，覆盖距离为在一般办公室大楼内，覆盖距离为15-30m。 nWLAN的网络拓扑的网络拓扑 nWLAN的应用模式的应用模式 nWLAN的应用场景的应用场景 第三篇：第三篇：WLAN的组网介绍的组网介绍 来源：2009年10月网络规模统计数据 WLAN的网络拓扑 p组网原则组网原则 AC采用集中部署的策略，优先设置在核 心机楼。 AC群所在的

27、核心机楼设置1对AC专用汇 聚交换机，供AC接入使用。 每台AC优先考虑采用双链路分别上行至 2台专用汇聚交换机。专用汇聚交换机通 过GE或10GE链路上行至IP城域网BRAS。 p组网演进组网演进 BRAS分区域设置，区域内的BRAS采用 两两配对方式，以避免单点故障及后续实 现业务热备。当区域内的配对BRAS根据业 务发展情况需进行相应的扩容，则重新划 分为多个区域，每个区域均设置配对BRAS 。AC专用汇聚交换机开设链路上联至所 属区域内的BRAS。 如图所示，当区域内存在BRAS配对组1 及BRAS配对组2，则AC专用汇聚交换机 开设链路分别上联区域内的2对BRAS。 WLAN应用模式

28、室内热点覆盖 城域网 Bras/SR LS/ONU Internet NGN IPTV AAA 网管 计费 p一般工作在2.4G频段 p 采用低功率室内放装型AP p 通常接吸顶天线或8db全 向天线 p单个室内型AP的覆盖半径 一般为30100米 p每AP支持并发30个用户 p注意安装的美观性和安全 性 中心机房 室内吸顶天线 滤波合路器 宽频带功分器 耦合器 500mW 运营级 大范围 低密度 WLAN应用模式AP接入室分系统覆盖 滤波合路器 室内分布系统 大功率AP TD/GSM 耦合器 功分器 耦合器 功分器 功分器 小天线 小天线 泄漏电缆负载 功分器 小天线 WLAN应用模式室外热点覆盖 城