Wlan的基础知识

1、Wlan的基础知识 wlan简介 Wlan是Wireless Local Area Networks的 缩写，无线局域网。 wlan是相当便利的数据传输系统，它利用 射频(Radio Frequency RF)的技术，取代 旧式碍手碍脚的双绞铜线(Coaxial)所构成 的局域网络 。 Wlan的扩频和调制方式 目前厂商在设计无线局域网络产品时，有相 当多种存取设计方式，大致可分为三大类： 窄频微波(Narrowband Microwave)技术、 展频(Spread Spectrum)技术及红外线 (Infrared)技术 展频(Spread Spectrum)技术主要又分为跳频 技术(FH

2、SS)及直接序列(DSSS)和现在比较 流行的OFDM（正交频分复用） Wlan的扩频和调制方式 无线局域网络在性能和能力上的差异，主 要是取决于所采用的是FHSS还是DSSS来实 现、以及所采用的调制方式。 FHSS技术IEEE 802.11草案规定要使用 GFSK。至于DSSS则使用可变相位调变 (如： PSK、QPSK、DQPSK)，可以得到最高的可靠 性以及比较高的数据速率性能。 Wlan的扩频和调制方式 OFDM （正交频分复用）调制技术 OFDM是MCM(Multi-Carrier Modulation, 多载波调制）的一种。其主要思想是：将 信道分成许多正交子信道，在每个子信道

3、上进行窄带调制和传输。 Wlan的扩频和调制方式 802.11 FHSS DSSS 802.11b DSSS CCK 802.11a/g OFDM QPSK/16QAM/64QAM 802.11发展史 IEEE 802.11 ，1997年，原始标准（2Mbit/s，工作在2.4GHz）。 IEEE 802.11a，1999年，物理层补充（54Mbit/s，工作在5GHz）。 IEEE 802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s工作在2.4GHz）。 IEEE 802.11c，符合802.1D的媒体接入控制层桥接（MAC Layer Bridging）。 IEEE 802.11d，

4、根据各国无线电规定做的调整。 IEEE 802.11e，对服务等级（Quality of Service, QoS）的支持。 IEEE 802.11f，基站的互连性（IAPP，Inter-Access Point Protocol），2006 年2月被IEEE批准撤销。 IEEE 802.11g，2003年，物理层补充（54Mbit/s，工作在2.4GHz）。 IEEE 802.11h，2004年，无线覆盖半径的调整，室内（indoor）和室外 （outdoor）信道（5GHz频段）。 IEEE 802.11i，2004年，无线网络的安全方面的补充。(WPA2) IEEE 802.11j，20

5、04年，根据日本规定做的升级。 IEEE 802.11l，预留及准备不使用。 IEEE 802.11m，维护标准；互斥及极限。 IEEE 802.11n，更高传输速率的改善，支持多输入多输出技术（Multi-Input Multi-Output，MIMO）。 IEEE 802.11k，该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范。该规范的制订 体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求。 频道分布 802.11b 和 802.11g 将2.4 GHz 的频段区分为 14个重复，标记的频道，每个频道的中心频率相 差 5 兆赫兹(MHz).一般常常被误认的是频道1，6 和11（还有有些地区的频道14

6、）是互不重迭所以 利用这些不重迭的频道，多组无线网络的互相涵 盖，互不影响，这种看法太过简单。802.11b和 802.11g并没有规范每个频道的频宽，规范的是中 心频率和频谱屏蔽（spectral mask）。802.11b 的频谱屏蔽需求为：在中心频率11 MHz处，至 少衰减30 dB，22 MHz 处要衰减50 dB. Wlan的组网方式 Wlan的组网方式常见的主要是如下三种： 1。Ad-hoc方式 2。infrastructure 方式 3。WDS 无线分布系统 Wlan的组网方式 Ad-Hoc（点对点）模式：ad-hoc模式就和 以前的直连双绞线概念一样，是P2P的连接。 在家庭

7、无线局域网的组建，最简单的莫过于 两台安装有无线网卡的计算机实施无线互联， 其中一台计算机连接Internet就可以共享带 宽。Ad-Hoc结构是一种省去了无线AP而搭建 起的对等网络结构，只要安装了无线网卡的 计算机彼此之间即可实现无线互联。 其原理是网络中的一台电脑主机建立点对 点连接相当于虚拟AP，而其它电脑就可以直 接通过这个点对点连接进行网络互联与共享。 Wlan的组网方式 infrastructure”模式：所谓infrastructure 是在一种整合有线与无线局域网架构的应用 模式，与ad- hoc不同的是配备无线网卡的电 脑必须通过ap来进行无线通讯，设置后，无 线网络。通过

8、这种架构模式，即可实现网络 资源的共享。 “infrastructure”模式其实还可以分为 “无线AP+无线网卡”模式和“无线路由器+ 无线网卡”模式两种。 Wlan的组网方式 WDS 无线分布系统 最简单地说：无线分布式系统(WDS)的无线中继 模式，就是在WDS上可以让无线AP之间通过无线进 行桥接（中继），在这同时并不影响其无线AP覆 盖的功能。 无线分布系统 (WDS) 通过无线接口在两个 AP 设备之间创建一个链路。此链路可以将来自一个 不具有以太网连接的 AP 的通信量中继至另一具 有以太网连接的 AP。WDS最多允许在访问点之间 配置四个点对点链路。 无线帧的分类 1。控制帧

9、2。管理帧 3。数据帧 无线帧的分类 管理帧，可以分为如下几类： Beacon Probe Auth/deauth Associate/reassoc Action 帧结构 802.11n协议中的主要技术 1。MIMO 2。AMPDU/AMSDU 3。BANDWIDTH 4。Short gi 5。Block ack 802.11n协议中的主要技术 MIMO (多进多出)技术 由贝尔实验室提出的多天线通信系统，在发射端 和接收端均采用多天线（或阵列天线）和多通道。 将需要传输的数据先进行多重切割，利用多重天 线进行同步传送；充分利用了传输过程的多路径 效应，在接收端也采用多重天线来接收数据，并

10、依靠频谱相位差等方式来解算出正确的原始数据。 802.11n协议中的主要技术 MIMO (多进多出)技术优点： 充分利用多径效应，非常适用于室内环境 下的无线局域网系统使用。 在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系 统的容量和频谱利用率，增加系统的数据 传输速率。 802.11n协议中的主要技术 MIMO-OFDM MIMO与OFDM技术的结合，产生了 MIMO OFDM 技术， 它通过在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间 分集，提高了信号质量，并增加了多径的容限， 使无线网络的有效传输速率有质的提升。 通过多只天线同时进行收发，增加无线网络的涵 盖范围； 利用多重路径的设计方式，不仅可以增

11、加资料传 输率，也能够增加无线网络客户端服务数量。 802.11n协议中的主要技术 AMPDU/AMSDU 802.11MAC层协议耗费了相当的效率用作链路的维 护，如在数据之前添加PLCP Preamble、PLCP Header、MAC头，同时为解决冲突而引入的退避机 制都大大降低了系统的吞吐量。802.11n引入帧聚 合技术，提高了MAC层效率。报文聚合技术包括针 对MSDU的聚合和MPDU的聚合。采用A-MPDU技术，多 个MPDU聚合到一起，只用抢占一次信道，减少了因 竞争信道而产生冲突的概率，提高了信道利用率。 A-MSDU，是具有相同的DA和SA的MSDU报文聚合成一 个较大的载

12、荷，减少物理和MAC层的开销，提高链 路效率。 802.11n协议中的主要技术 BANDWIDTH 40 MHz channels技术 以前的Wi-Fi标准中，只使用20MHz通道， 802.11n可以使用40MHz通道。通过将相邻的 两个20MHz信道绑定成40MHz，使传输速率成倍提 高。在实际工作中，将两个相邻的20MHz信道绑定 使用，一个为主带宽，一个为次带宽，收发数据 时既可以40MHz的带宽工作，也可以单个20MHz带 宽工作。同时为避免相互干扰，原本每20MHz信道 之间都会预留一小部分的带宽，当采用信道绑定 技术工作在40MHz带宽时，这一部分预留的带宽也 可以被用来通信，进

13、一步提高了吞吐量。 802.11n协议中的主要技术 short gi（short guard interval 短防护 间隔） 802.11a/g采用的800ns的GI，在802.11n模 式中，提供了一种Short GI特性。将GI时 长减少至400ns，从而可以提高数据传输速 率百分之十左右。 802.11n协议中的主要技术 Block ack 为保证数据传输的可靠性，802.11协议规 定每收到一个单播数据帧，都必须立即回应 ACK帧。A-MPDU的接收端在收到A-MPDU后， 需要对其中的每一个MPDU进行处理，因此同 样需要对每一个MPDU发送应答帧。Block Acknowledg

14、ement机制通过使用一个ACK帧来 完成对多个MPDU的应答，以降低这种情况下 的ACK帧的数量。 产品中的参数配置 产品中的参数配置 1。Beacon Interval (信标间隔) 一般无线网卡都是做被动式扫描(passive scanning) 操作系统的无线网卡管理软件一直在扫描ap的beacon，扫 描后显示在对话框中，这样就能看到当前区域中有哪些 ssid。 ap的beacon发送的太频繁，会比较占用无线的资源。 Beacon Interval调高有助于无线网络的性能，无线sta 省电 Beacon Interval调低，可以加快无线sta发现ap的时间， 在漫游或者无线sta处

15、于移动状态，使用beacon interval 调低 产品中的参数配置 2。DTIM=Delivery Traffic idnication Map 要讨论DTIM 之前，要先了解TIM（Traffic idnication Map） 当初设计无线网络时就考虑到sta的省电问题 省电原理如下：进入省电模式时，ap会为sta暂存发送帧， 然后sta就进入sleep状态。Sta利用和ap的时间同步，会 很准确的“醒来”，醒来后接收beacon，如果检查到 beacon frame里面含有TIM如同ap告诉sta有数据要传输给 他，而现在sta会彻底清醒，发送PS-POLL frame，告知ap，

16、sta准备好了，你扔数据过来了吧。 这是用于单点传输.DTIM则试用于多点,广播信息。 DTIM=Delivery Traffic idnication Map ap 所定义的dtim 是指间隔多少becaon 才含dtim信息 DTIM 高=因为sta sleep时间比较长，比较省电，缺点是吞 吐量会变差 DTIM低 =提升性能,降低ap 缓存帧的负担,缺点是sta不省 电 产品中的参数配置 3。RTS/CTS协议 RTS/CTS协议(Request To Send/Clear To Send)即 请求发送/允许发送协议，相当于一种握手协议， 主要用来解决隐藏终端问题。隐藏终端 （Hidde

17、n Stations）是指，基站A向基站B发送信 息，基站C未侦测到A也向B发送，故A和C同时将信 号发送至B，引起信号冲突，最终导致发送至B的 信号都丢失了。隐藏终端多发生在大型单元中 （一般在室外环境），这将带来效率损失，并且 需要错误恢复机制。当需要传送大容量文件时， 尤其需要杜绝隐藏终端现象的发生。 产品中的参数配置 RTS threshold RTS /CTS功用和CSMA/CA载波侦听差不多 因为大封包碰撞的可能性更大，所以以ap和sta可以设定 多少大小frame ,才启用rts/cts功能 1.rts/cts 会影响性能2312 所以2312-2346等于是“不启 用 ”RTS

18、/ CTS 2.处在 sta分布散乱和rf干扰严重的情况，启用rts/cts 3.RTS Length (RTS Threshold) RTS 高(2312 -到2346)=不启用 RTS 低 =sta之间距离长,或sta处于运动状态以及干扰比较 大的时候 这个数据可以结合分片大小一起看。 一般家庭使用影响不大。 在查找吞吐量瓶颈的时候会有帮助 产品中的参数配置 产品中的参数配置 产品中的参数配置 产品中的参数配置 产品中的参数配置 产品中的参数配置 WLAN QoSWLAN QoS简介简介 802.11网络提供了基于竞争的无线接入服务，但 是不同的应用需求对于网络的要求是不同的，而 原始的网络不能为不同的应用提供不同质量的接 入服务，所以已经不能满足实际应用的需要。 IEEE 802.11e为基于802.11协议的WLAN体系添加 了QoS特性，这个协议的标准化时间很长，在这个 过程中，Wi-Fi组织为了保证不同WLAN厂商提供 QoS的设备之间可以互通，定义了WMM（Wi-Fi Multimedia）标准。WMM标准使WLAN网络具备了提 供QoS服务的能力。 产品中的参数配置 WMM协议 在802.11协议中DCF（Distributed Coordination Function，分布式协调功能） 规定了AP和sta使用CSMA/CA的接入方式。在 占用信道发