计算机网络公选课—第5讲 之 无线网络技术课件

1、Computer Network无线网络技术无线网络技术 计算机网络公选课计算机网络公选课 主讲：贾慧娟主讲：贾慧娟 e-mail: 目录目录n为什么要使用为什么要使用无线无线网络网络？n无线网络的分类无线网络的分类nWLANnWPANnWMAN 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起来更自由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无线让网络建设更经济，通信更便利 不受限于时间和地点的无线网络，可满足各行

2、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无线让工作更高效WPANWLANWMANl 2.4GHz ISM免费频段l低功耗、低成本l短距离通信(10米)l低速传输(723Kbps)l点到点及点到多点组网l连接便携及固定设备l2.4/5.8GHz ISM免费频段l高传输速率（600Mbps）l中近距离通信（100-300米）l动态速率调整l支持MESH组网l支持慢速移动l266G 频段 2-11GHz应用于非视距传输 10-66GHz应用于视距传输l较高传输速率 802.16-2004最大速率74Mbps 802.16e最大下载速率6Mbpsl远距离通信 802.16

3、-2004传输距离7-10km 802.16e传输距离3-5kml支持车速移动(802.16e)无线网络分类WLANlWLAN起源l什么是WLANlWLAN的技术特点l主流的WLAN技术lWLAN几个常见问题无线局域网起源1971年，夏威夷大学（University of Hawaii）的研究人员创造了第一个基于封包式技术的无线电通讯网络，被称为ALOHNET网络，是最早的无线局域网络。这个WLAN包括了7台计算机，采用双向星型拓扑（bi-directional star topology）横跨四座夏威夷的岛屿，中心计算机放置在瓦胡岛（Oahu Island）上。从这时开始，无线局域网可以说是

4、正式诞生了。什么是什么是WLANWLAN：是Wireless LAN（无线局域网）的简称：基于IP的，能提供一定范围内的高速数据连接；采用2.4GHz或5.8GHz无线频率（ISM频率）传输，没有线缆限制；传输距离几十米，采用特殊技术可以达到几百米以上； WiFi是Wireless Fidelity（无线高保真）的简称，主要指WiFi论坛组织，负责设备的互操作性的认证（非强制性）；我们常说的“WLAN”指的就是符合802.11系列协议的无线局域网技术WLAN技术特点技术特点无线局域网 (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

5、，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。缺点：u采用冲突检测的多址接入方式，用户较多时，网络性能下降u公用频段，易受干扰u互不干扰的频点少，易自干扰u频率较高，终端功率较低，难以连续覆盖优点：u传输速率高，空口速率最高为54Mbpsu安装便捷u经济节约u易于扩展WLAN无线局域网常用的实现技术有：IEEE的802.11系列协议族家用射频工作组提出的HomeRF欧洲的HiperLAN2协议等。以IEEE 802.11协议为基础的无线局域网在标准之争中脱颖而出，成为目前事实上的占主导地位的无线局域网标准，主要用于解决

6、局域网中，用户与用户终端的无线接入。l802.11l802.11bl802.11al802.11g主流的主流的WLAN技术技术WLAN技术发展趋势（技术发展趋势（1/2）小范围室内覆盖802.11s大范围热区覆盖AP 模式802.11b802.11a/g802.11n11Mbps54Mbps300Mbps自主管理小规模网络轻量级管理大规模网络安全WEP802.11iWAPIWLAN技术发展趋势（技术发展趋势（2/2） WLANWLAN标准的演进有如下四条主线：l速率提升：802.11（2Mbps） 802.11b（11Mbps） 802.11g/a（54Mbps） 802.11n（320Mbp

7、s）l安全提升：lWEP WPA WPA2 802.11ilWAPIl应用优化：包含一系列针对应用的标准：802.11e（QoS）、802.11r（快速漫游）、802.11f（无缝漫游）、802.11h（自动频率选择和发送功率控制）等lAP管理：自主管理集中管理802.11n802.11a/g802.11b802.112009年9月13日IEEE投票批准802.11n正式形成标准！802.11b802.11g802.11n802.11n802.11a要点：蓝牙、无绳电话以及微波炉会对WLAN造成干扰。802.11b802.11g802.11n150M速率802.11n300M速率802.11g

8、1611802.11n想要达到300M速度必须使用大车型，必须占两条车道。要点：2.4GHz可用信道为信道1、6和11。11n必须占两条信道才能达到300M，所以11n在2.4GHz无法全速率规模部署。802.11n150M速率149153157161165802.11n300M速率802.11n300M速率注：在美国，根据FCC规定在5GHz频段可使用多达20多个信道802.11a802.11a 802.11a 802.11a802.11a5GHz信道多，不交钱也能用，交了钱就能买断该信道。11n新品新品WA2600室内型系列室内型系列WA2620-AGN双频室内型WA2610-AGN单频室

9、内型WA2612-AGN单频室内吸顶型室内办公楼宇等区域使用，美观大方。全部可以采用POE供电方式，部署简单。各种安装方式齐全：WA2610(壁挂)、WA2612(吸顶)、WA2620(壁挂吸顶桌面)802.11协议协议的的用户接入容量用户接入容量l802.11协议告诉我们：WLAN采用竞争资源接入的方式，单个AP的用户数达到30以上后，竞争效应急剧上升，最终的结果是不可用。l802.11协议将2.4G划分成三个互不干扰的信道，因此，在同一物理空间2.4G频段实际最大的接入人数为303=90人/3APWLAN几个常见几个常见问题？问题？l抗干扰能力 无线局域网一般采用扩频技术，采用适当的的室外

10、天线，可以具有较好的抗干扰能力（譬如多径干扰、墙、建筑物、办公器材等）； 无线局域网采用2.4GHZ国家开放的频率，一般设备譬如对讲机、医疗设备、家用电器等常规设备均不会产生干扰。lAP接入用户数量？ 802.11b的AP由于理论带宽只有11M，建议目标覆盖区域用户数不超过10个；802.11g的AP理论带宽是54M，建议目标覆盖区域用户数不超过30个。lAP覆盖范围？AP输出功率为100mw，室外开阔地一般能覆盖半径3050m，室内无墙体隔离的办公区域半径一般能覆盖有1020m。lWLAN产品对人体的电磁辐射是安全的？ 典型的WLAN产品，如AP输出功率为100mw，对于网卡来说，通常只有1

11、0mw至50mw.相比较来说，手机的发射功率在通话时超过1W，而无线对讲机甚至达到5W。另外，随发射频率越高，辐射能力越低，而且使用的方式也并不像手机一样和人体直接接触，因此对人体没有影响。WPAN(无线个域网无线个域网)lWPAN的定义及特点l常见的WPAN技术：蓝牙蓝牙zigbeeUWB（无线超宽带，（无线超宽带，Ultra Wide Band）无线个人区域网无线个人区域网 WPAN 无线个人区域网 WPAN (Wireless Personal Area Network)： 在个人工作地方把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来自组网络，不需要使用接入点 AP。WPAN 实际上就是一个

12、低功率、小范围、低速率和低价格的电缆替代技术。 整个网络的范围大约在 10 m 左右。WPAN 都工作在 2.4 GHz 的 ISM 频段。1. 蓝牙系统蓝牙系统 (802.15.1)l 最早使用的 WPAN 是 1994 年爱立信公司推出的蓝牙系统 ( Bluetooth )，其标准是 IEEE 802.15.1 。l 蓝牙的数据率为 720 kb/s，通信范围在 10 米左右。l 蓝牙使用不用基站的皮可网(piconet)。直译就是直译就是“微微网微微网”，表示这种无线网络的覆盖面积非，表示这种无线网络的覆盖面积非常小。常小。每一个皮可网有一个每一个皮可网有一个主设备主设备(Master)

13、和和最多最多7 7个个工作工作的的从设备从设备(Slave)。2. 低速低速 WPAN ( 802.15.4/ZigBee )l 低速 WPAN 主要用于工业监控组网、办公自动化与控制等领域，其速率是 2 250 kb/s。l 低速 WPAN 的标准是 IEEE 802.15.4。最近新修订的标准是 IEEE 802.15.4-2006。l 低速 WPAN 中最重要的就是 ZigBee。l ZigBee 技术主要用于各种电子设备（固定的、便携的或移动的）之间的无线通信，其主要特点是通信距离短（10 80 m），传输数据速率低，并且成本低廉。 ZigBee 的特点的特点l功耗非常低。在工作时，信

14、号的收发时间很短；在工作时，信号的收发时间很短；而在非工作时，而在非工作时，ZigBee 结点处于休眠状态，非常结点处于休眠状态，非常省电。省电。对于某些工作时间和总时间之比小于对于某些工作时间和总时间之比小于 1% 的情况，的情况，电池的寿命甚至可以超过电池的寿命甚至可以超过10 年。年。l 网络容量大。一个一个 ZigBee 的网络最多包括有的网络最多包括有255 个结点，其个结点，其中一个是中一个是主设备主设备，其余则是，其余则是从设备从设备。若是通过若是通过网络协调器网络协调器，整个网络最多可以支持超过，整个网络最多可以支持超过 64000 个结点。个结点。 3. 高速高速 WPAN（

15、 802.15.3 ）l 高速 WPAN 用于在便携式多媒体装置之间传送数据，支持11 55 Mb/s的数据率，标准是 802.15.3 。l IEEE 802.15.3a 工作组还提出了更高数据率的物理层标准的超高速 WPAN，它使用超宽带 UWB 技术。l UWB 技术工作在 3.1 10.6 GHz 微波频段，有非常高的信道带宽。超宽带信号的带宽应超过信号中心频率的 25% 以上，或信号的绝对带宽超过 500 MHz。l 超宽带技术使用了瞬间高速脉冲，可支持 100 400 Mb/s 的数据率，可用于小范围内高速传送图像或 DVD 质量的多媒体视频文件。 WMANlWMAN标准的制定lW

16、imax：WMAN的别名lWimax的技术特点lWimax相比于WLAN和3G的优点无线城域网WMAN WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) 2002 年 4 月通过了 802.16 无线城域网的标准。 欧洲的 ETSI 也制订类似的无线城域网标准 HiperMAN。 WMAN 可提供“最后一英里”的宽带无线接入（固定的、移动的和便携的）。 在许多情况下，无线城域网可用来代替现有的有线宽带接入。传输速率高达70Mbps. WiMAX ( 802.16 )(Worldwide Interoperability for Microwave Access

17、)l WiMAX 常用来表示无线城域网 WMAN，这与Wi-Fi 常用来表示无线局域网 WLAN 相似。l IEEE 的 802.16 工作组是无线城域网标准的制订者，而 WiMAX 论坛则是 802.16 技术的推动者。l 两个正式标准 802.16d（它的正式名字是（它的正式名字是 802.16-2004），是），是固定固定宽带无线接入空中接口标准（宽带无线接入空中接口标准（2 66 GHz频段频段）。）。 802.16 的增强版本，即的增强版本，即 802.16e，是支持，是支持移动性移动性的的宽带无线接入空中接口标准（宽带无线接入空中接口标准（2 6 GHz频段频段），它），它向下兼容

18、向下兼容 802.16-2004。 IEEE 802.16 (WiMAX)的技术特点的技术特点作为一种无线城域网技术，它可以将WiFi热点连接到互联网；也可作为DSL有线接入方式的无线扩展或替代，实现最后一公里的宽带接入；还可实现在服务区内的漫游；WiMax可为50公里区域内提供服务，用户无需线缆即可与基站建立宽带连接。IEEE 802.16 (WiMAX)的技术特点的技术特点WiMAX基站安装在高楼上广播无线信号，用户使用Mobile Internet Device(MID) 、WiMAX使能的笔记本电脑、或者WiMAX调制解调器等用户端设备接收信号。 美国联邦通讯委员会FCC规定无线局域网

19、WiFi的传输功率在1-100毫瓦，而一般的WiMAX传输功率大约100千瓦，WiFi功率只是WiMAX的一百万分之一。因此使用比WiFi基站高一百万倍传输功率的WiMAX基站，会比无线局域网WiFi终端传输距离大得多，可达几到十几公里，多个基站则可覆盖几十公里。WiMAX传输速率可高达70Mbps。802.16 无线城域网服务范围无线城域网服务范围ISPU N I V E R S I T YU N I V E R S I T Y802.11 WLAN802.11 热点802.11 WLAN802.16802.16802.16 基站802.16因特网802.16 基站802.16802.16电信网 802.16需在城市的多个高大建筑物上建立基站，基站间采用全双工、宽带通信方式工作，每个基站接入用户数大大多于802.11，基站发送功率高达