H3C_无线技术体系与理论

1、 第一章第一章 无线技术体系与理论无线技术体系与理论ISSUE 3.0日期：杭州华三通信技术有限公司 版权所有，未经授权不得使用与传播n 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，取代旧式的双绞线构成局域网络，提供传统有线局域网的所有功能。无线网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里，并且可以随需移动或变化。n WLAN已经成为宽带接入的有效手段之一，使用WLAN的区域及其承载的业务愈来愈多。为了更好地构建理想中的无线网络，我们需要了解无线网络的技术体系、熟悉构建无线网络的设备的功能。引入引入n 了解了解WLAN基础知识基础知识n 了解了解802.11协议族

2、标准协议族标准n 了解主流了解主流WLAN设备及天线设备及天线n 了解了解WLAN典型部署典型部署课程目标课程目标学习完本课程，您应该能够：学习完本课程，您应该能够：n WLAN基础知识基础知识n 802.11协议族协议族n WLAN设备设备n WLAN典型部署典型部署目录目录5n 为什么要使用为什么要使用WLAN网络网络n 什么是什么是WLANn WLAN技术的发展进程技术的发展进程WLAN基础知识基础知识6 凡是自由空间均可连接网络，不受限于线缆和端口位置。办公大楼候机大厅渡假山庄商务酒店无线让网络使用更自由无线让网络使用更自由7无线让网络建设更经济，通信更便利无线让网络建设更经济，通信更

3、便利l 终端与交换设备之间省去布线，有效降低布线成本。l 适用于特殊地理环境下的网络架设，如隧道、港口码头、高速公路。终端与设备之间不方便通过线缆连接地理环境不适合布设有线网络8无线让工作更高效无线让工作更高效 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9l IrDAl BlueToothl 802.11l 802.11bl 802.11al 802.11gl 802.11n几种主要的几种主要的WLAN技术技术10802.11协议的发展进程协议的发展进程802.11802.11b802.11a802.11g标准发布时间July

4、1997Sept 1999Sept 1999June 2003合法频宽83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz频率范围 2.400-2.483GHz2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz 5.725-5.850GHz2.400-2.483GHz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, 116, 9, 12, 18,24, 36, 48, 546, 9, 12, 18,24, 36, 48, 54无线覆盖范围N/A100M50MPC的数据转发的数据转发解解IPinIP隧道封装，隧

5、道封装，802.11-802.3转换转换加加IPinIP隧道封装隧道封装802.11报文报文VLAN 1VLAN 1VLAN 54STA1VLAN1VLAN1IP:1.0.0.1IP:1.0.0.2IP:2.0.0.1IP:3.0.0.1STA1无线交换机无线交换机L3交换机交换机SASTA2 MACDASTA1 MACSIP1.0.0.2DIP1.0.0.1SIP3.0.0.1DIP2.0.0.1IPinIP隧道封装AP1AP1无线交换机无线交换机SASTA2 MACDASTA1 MACSIP1.0.0.2DIP1.0.0.1SASTA2 MACDASTA1 MACSIP1.0.0.2DIP

6、1.0.0.1AP2AP2STA2IP:4.0.0.1STA2SIP4.0.0.1DIP3.0.0.1IPinIP隧道封装SASTA2 MACDASTA1 MACSIP1.0.0.2DIP1.0.0.1STA2-STA1的数据转发的数据转发解解IPinIP隧道封装隧道封装解解IPinIP隧道封装，隧道封装，802.11-802.3转换转换802.3-802.11转换，加转换，加IPinIP隧道封装隧道封装加加IPinIP隧道封装隧道封装802.11报文报文55“胖、瘦胖、瘦”AP性能比较性能比较FAT AP方案方案FIT AP方案方案技术模式技术模式传统主流新生方式，增强管理安全性安全性传统加

7、密、认证方式，普通安全性增加射频环境监控，基于用户位置安全策略，高安全性网络管理网络管理对每AP下发配置文件无线交换机上配置好文件，AP本身零配置，维护简单用户管理用户管理类似有线，根据AP接入的有线端口区分权限无线专门虚拟专用组方式，根据用户名区分权限，使用灵活WLAN组网规模组网规模（Layer）L2漫游，适合小规模组网L2、L3漫游，拓扑无关性，适合大规模组网增值业务能力增值业务能力实现简单数据接入可扩展语音等丰富业务56802.11无线网桥无线网桥l 无线网桥是一种采用无线技术进行网络互连的特殊功能的AP。l 无线网桥根据传输距离的不同可分为工作组网桥和长距专业网桥。l 为了防止信号大

8、幅度衰减，网桥组网时两个网桥之间通常不能有障碍物的阻挡。l 以室外作为主要应用环境的无线网桥一般在设计时都会考虑适应一些恶劣的应用环境。57802.11无线网桥无线网桥视距问题视距问题l 视距问题视距问题 点对点无线网传输必须保证两点可视。造成不可视的原因包括地球曲率、地理特征如山脉、建筑物和树木等。远距离通信时，还必须考虑地球曲率的影响，当两人相距9km时，将不能相视，无线信号也无法传输58802.11无线网桥无线网桥Fresnel效应效应l Fresnel效应效应 Fresnel区是指在视距的路径中形成的一个椭圆区域。它随着可视距离和信号频率的改变而改变。在Fresnel区中的任何障碍物都

9、有可能影响网络的通信，最好给予清除，60%的Fresnel区被视为有效的。一般可以根据经验值确定Fresnel区的范围。l 解决视距问题和Fresnel区问题可以通过以下办法：（1）选择高性能天线，可以解决“部分不可视”问题；（2）提升天线的高度；（3）清除Fresnel区内的障碍物，如砍掉树木；（4）选择一台良好的中继设备。59802.11无线网桥无线网桥的典型组网的典型组网有线网络A有线网络B有线网络互连有线网络互连无线网络互连无线网络互连有线网络网络A多网络互连多网络互连1208E网络B网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥60天线在无线系统中的使用天线在无线系统中的使

10、用典型无线系统典型无线系统发射器空间介质接收器发射天线 接收天线 61电磁波电磁波电场电场电场电场电场电场振子振子电波传输方向电波传输方向磁场磁场磁场磁场62功率计算单位功率计算单位: dB, dBm, dBwl dB是用来衡量被测量功率与某一基准功率的比值。l 计算公式：被测量功率（dB）= 10lg（测量功率 / 基准功率）被测量功率（dB）的数值等于被测量功率与基准功率的比值取以10为底的对数，再乘以10。当基准功率取为1mw时，此dB值以dBm表示；当基准功率取为1w时，此dB值以dBw表示。63主要无线技术指标主要无线技术指标l 无线工作频率（Hz）l 天线增益（dBi）l 天线方向

11、图l 天线极化方向64天线的工作频率天线的工作频率 天线的工作频率范围：天线的工作频率范围： 无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减小。65天线的方向性天线的方向性 全向天线全向天线 发射天线的基本功能之一是把从AP取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。 水平面上各向能量辐射相等的天线称为全向天线。水平面上各向能量辐射相等的天线称为全向天线。图 c 水平面方向图图b 垂直面方向图各向同性点状天线能量辐射形状全向天线能量辐射形状图a 天线能量辐射形状图66天

12、线的方向性天线的方向性 定向天线定向天线 水平面上各向能量辐射不等的天线称为定向天线。水平面上各向能量辐射不等的天线称为定向天线。全向阵全向阵 （垂直阵列（垂直阵列 不带平面反射板）不带平面反射板）扇形区覆盖扇形区覆盖 （垂直阵列（垂直阵列 带平面反射板）带平面反射板）平面反射板平面反射板67天线增益天线增益10dBm20dBm13dBm一个各向同性的天线在所有方向一个各向同性的天线在所有方向具有相同的辐射能量具有相同的辐射能量一个具有一定增益的天线只在一个具有一定增益的天线只在某个特定方向才具有辐射能量某个特定方向才具有辐射能量一个一个3dBi增益的天线，辐射增益的天线，辐射能量的范围在能量

13、的范围在50% 的空间的空间点状天线68天线的极化天线的极化垂直极化垂直极化 天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线人们规定：电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极化化是最常用的；水平极化是最常用的；水平极化也是要被用到的。也是要被用到的。 水平极化水平极化EE69波束宽度波束宽度 60峰值峰值 - 3dB点点 - 3dB点点3dB 波束宽度波束宽度15峰值峰值 - 3dB点

14、点 - 3dB点点旁瓣旁瓣主瓣主瓣70天线方向图天线方向图2.4G室外高增益全向天线室外高增益全向天线全向天线增益:11dBi工作在2.4G频段用于地广人稀地区的大范围覆盖水平方向图垂直方向图71天线方向图天线方向图2.4G室外高增益定向天线室外高增益定向天线面板型定向天线增益:11dBi工作在2.4G频段适用于高密度接入覆盖水平方向图垂直方向图72无线传输的干扰因素无线传输的干扰因素 多径干扰多径干扰DirectSignalReflectedSignalsPC CardAccess Point (AP)73无线传输的干扰因素无线传输的干扰因素 障碍物障碍物功率在穿过障碍物后衰减墙，门，等等。

15、墙，门，等等。74信号穿透损耗估测信号穿透损耗估测障碍物障碍物衰减程度衰减程度举例举例开阔地无自助餐厅、庭院木制品少内墙、办公室隔断、门、地板石膏少内墙（新的石膏比老的石膏对无线信号的影响大）合成材料少办公室隔断煤渣砖块少内墙、外墙石棉少天花板玻璃少没有色彩的窗户玻璃中的金属网中等门、隔断金属色彩的玻璃少带有色彩的窗户人的身体中等大群的人水中等潮湿的木头、玻璃缸、有机体砖块中等内墙、外墙、地面大理石中等内墙、外墙、地面陶瓷制品高陶瓷瓦片、天花板、地面纸高一卷或者一堆纸混凝土高地面、外墙、承重梁防弹玻璃高安全棚镀银非常高镜子金属非常高办公桌、办公隔断、混凝土、电梯、文件柜、通风设备75无线传输的

16、干扰因素无线传输的干扰因素 电磁干扰电磁干扰l 2.4GHz为ISM频段，不许授权即可使用。l 同一区域内AP之间的互相干扰。l 其他工业设备的干扰 微波炉 双向寻呼系统 等等76WLAN设备的实际工作性能设备的实际工作性能 吞吐率吞吐率l802.11g标准描述的速率为标准描述的速率为54 Mbps，此为物理层传输速率。实际可获得，此为物理层传输速率。实际可获得的速率为一半的速率为一半 (20-24Mbps max) 其他用于协议封装或冲突避免开销l干扰实际吞吐率的因素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 数据量 77WLAN

17、设备的实际工作性能设备的实际工作性能 覆盖距离覆盖距离l输出功率为100mW的802.11b/g产品覆盖距离理论值: 100ml而在实际中，覆盖距离更依赖于实际环境。l影响覆盖范围的因素 建筑结构 电磁设备 在一般办公室大楼内，覆盖距离为15-30m。n WLAN基础知识基础知识n 802.11协议族协议族n WLAN设备设备n WLAN典型部署典型部署目录目录79n 热点覆盖热点覆盖n 承载承载Wi-Fi语音和移动数据业务语音和移动数据业务n 办公地点无线互连办公地点无线互连 WLAN的典型部署的典型部署80核心机房核心机房会议厅会议厅餐厅、茶座餐厅、茶座大厅、服务台大厅、服务台S3600-

18、PWRS7500客户端热点覆盖热点覆盖客户端客户端S3600-PWRS3600-PWR无线交换机81增值业务增值业务电子病历服务器群S9500S3600-PWRS3600-PWRS3600-PWRFIT AP核心机房核心机房手持PDA住院楼住院楼1住院楼住院楼2住院楼住院楼3WiFi电话WiFi电话无线交换机网管Radius语音网关语音服务器82办公地点无线互连办公地点无线互连 企业总部网络企业分支网络1企业分支网络2无线网桥无线网桥无线网桥83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无线控制器无线控制器AADSL猫猫DSLAM汇聚交换机汇聚交换机城域网城域网两台控制器可互为备份无线交换机无线交换机+FIT AP运营商典型组网运营商典型组网PPPoE或Portal认证BAS-2隧道报文数据报文l认证、计费平台认证、计费平台BA