WLAN及WiMAX介绍打印稿_蔡文锐-2010.9.27

1、2广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院2n 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3广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院3n WLAN基础知识基础知识n 802.11协议简析协议简析n WLAN设备设备n WLAN组网组网目录目录44

2、广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院无线技术演进无线技术演进55广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院无线技术演进无线技术演进nWLANnMESHnMbpsn1n10n100n0.1n室外n固定接入n步行n高速n室内n固定/桌面n步行n移动性n3Gn802.11a/gn nLANn802.11bnBluetoothnDECTn2.5GnWiMAXnxDSLnCablen3.5GnLMDS66广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院6n 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77广东邮电职业技术学院广

3、东邮电职业技术学院无线局域网 (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耀眼的亮点。 什么是无线局域网（WLAN）技术？88广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院 所谓 Wi-Fi，其实就是 IEEE 802.11b的别称，是由一个名为“无线以太网相容联盟”（Wireless Ethernet Compatibility Alli

4、ance, 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IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g等标准的出现，现在IEEE 802.11 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？99广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院

5、l 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1010广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院802.11协议的发展进程协议的发展进程802.11802.11b802.11a802.11g标准发布时间标准发布时间July 1997Sept 1999Sept 1999June 2003合法频宽合法频宽83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz频率范围频率范围 2.400-2.483GHz2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz 5.725-5.850GHz2

6、.400-2.483GHz非重叠信道非重叠信道 33123调制技术调制技术FHSS/DSSSCCK/ DSSSOFDMCCK/OFDM物理发送速率物理发送速率1, 21,2,5.5, 116, 9, 12, 18,24, 36, 48, 541,2,5.5,6, 9,11, 12, 18,24, 36, 48, 54无线覆盖范围无线覆盖范围N/A100M50M100M理论上的最大理论上的最大UDP吞吐吞吐量量 (1500 byte)1.7 Mbps7.1 Mbps30.9 Mbps30.9 Mbps理论上的理论上的TCP/IP吞吐量吞吐量 (1500 byte)1.6 Mbps5.9 Mbps

7、24.4 Mbps24.4 Mbps兼容性兼容性N/A与11g产品可互通与11b/g不能互通与11b产品可互通1111广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院无需授权使用的无线频率无需授权使用的无线频率(ISM)l902MHz26MHz BWCrowdedWorldwide limitedl2.4GHz83.5MHz BWAvailable worldwideIEEE802.11 WLANsl5.1GHz300MHz BWdiscontinuousDeveloping902928North & South America902MHz2400250024802440Americas, most

8、of Europe, ChinaFranceSpainJapan2.4GHz*Frequency Allocations are pendingU-NII: Unlicensed National Information Infrastructure510052005300540055005600570058005900U-NIIEuropeHiperLAN1U-NIIEuropeHiperLAN2*Japan*5.1GHz1212广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院802.11b/g工作频段划分图工作频段划分图2.4122.4172.4222.4322.4422.4522.4622.47

9、22.4842.4272.4372.4472.4572.46723451789106111213141313广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院蜂窝式无线覆盖蜂窝式无线覆盖l 任意相邻区域使用无频率交叉的频道，如：1、6、11频道 ；l 适当调整发射功率，避免跨区域同频干扰；l 蜂窝式无线覆盖实现无交叉频率重复使用。1414广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院11n的频宽模式的频宽模式l 两种频宽模式两种频宽模式802.11n同时定义了2.4GHz频段和5GHz频段的WLAN标准，与11a/b/g只用20MHz带宽不同的是11n定义了两种频带宽度：HT20（20MHz带宽）和HT40（

10、40MHz带宽），在HT40模式下可以获得HT20模式两倍以上的吞吐量。20MHz: 满足兼容性40MHZ: 满足高性能需求l 40MHz 频宽频宽High Throughput (HT) 信道，提供两倍于20MHz频宽模式的带宽两个20MHz信道被捆绑，一个是主，一个是辅主信道: 发送beacon报文和部分数据报文辅信道: 发送其它报文l 40MHz 频宽模式基本不建议在频宽模式基本不建议在2.4GHz使用使用在2.4GHz没有互不干扰的40MHz信道1515广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院40MHz频宽模式频宽模式40MHz频宽虽然可以获得更多的频谱利用率，但是对于2.4GHz频段

11、仅有的100MHz频谱资源来说却显得有些尴尬，因为一个40MHz的信道带宽实际需要占据60MHz的频谱宽度，足以吃掉它所有的资源。然而5.8GHz频段具有丰富的频谱资源，可以承受2个以上40MHz的信道，而且使用了MIMO技术还令这个频点的覆盖效果比原来要好上不少，所以想要获得高吞吐量，建议使用5GHz的11n进行部署。然而这样，我们还要注意老用户，因为他们的11a网卡远没有11g的多，所以40MHz更适合于新建11n网络。1616广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院16其他其他WLAN相关组织和标准相关组织和标准lWi-Fi联盟成立于1999年的Wi-Fi联盟是一个非牟利国际协会，旨在认

12、证基于IEEE 802.11规格的无线局域网产品的互操作性和推动wireless新标准的制定目前已知的相关标准 WPA：802.11i的子集，支持802.1x认证以及TKIP加密算法 WPA2： 802.11i WMM：802.11e的子集，支持EDCA方式lCAPWAPIETF目前有关于无线交换机和FIT AP间控制和管理标准化的工作组比较重要的标准 Architecture Taxonomy for CAPWAP (RFC 4118) LWAPP (最新的草案更名为CAPWAP specification)lWAPI中国无线网络产品国标中安全机制 的标准，包括无线局域网鉴别（WAI）和保密

13、基础结构（WPI）两部分。1717广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院WLAN产品对人体的电磁辐射是安全的产品对人体的电磁辐射是安全的l 很多的研究已经证明，WLAN产品可以在家庭及商业中使用，对人体来说是安全。l 典型的WLAN产品，如AP（Access Point，接入点），输出功率为100mw，对于网卡来说，通常只有10mw至50mw。相比较来说，手机的发射功率在通话时可以超过1W，而无线对讲机甚至可以达到5 W。l 政府有相关的法令对发射功率进行严格的限制，因此通过政府相关部门认证过的无线设备对人体是无害的。18广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院18n WLAN基础知识基础知

14、识n 802.11协议简析协议简析n WLAN设备设备n WLAN组网组网目录目录1919广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院IEEE 802.11无线局域网工作组无线局域网工作组 PHY802.11(1/2 Mbps)802.11b(5.5/11 Mbps)802.11g(54 Mbps)802.11a(54 Mbps)MAC802.11/11a/11b/11g MAC802.11e QoS802.11i 安全增强安全增强802.11n(300 Mbps)802.11f 漫游和切换漫游和切换802.11h 动态调整动态调整802.11s mesh2020广东邮电职业技术学院广东邮电职业技

15、术学院802.11MAC层工作原理层工作原理 概述概述l 802.11MAC层负责客户端与层负责客户端与AP之间的通讯。之间的通讯。 主要功能包括：扫描、接入、认证、加密、漫游和同步。l 802.11MAC 报文分类：报文分类：数据帧数据帧 用户的数据报文控制帧控制帧 协助发送数据帧的控制报文，例如：RTS、CTS、ACK等管理帧管理帧 负责STA和AP之间的能力级的交互，认证、关联等管理工作 例如：Beacon、Probe、Association及Authentication等2121广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院802.11 MAC层工作原理层工作原理 用户接入管理过程用户接入管

16、理过程STAAP Discovery选择AP(采用侦听Beacon帧或发送Probe帧)Authentication认证Association关联和建立Association关系的AP收发数据12342222广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院802.11MAC层工作原理层工作原理 Scanningl 802.11MAC 使用使用Scanning功能来完成功能来完成Discovery寻找和加入一个网络当STA漫游时寻找一个新的AP 通过侦听AP定期发送的Beacon帧来发现网络。 在每个信道上发送Probe request报文，从Probe response中获取BSS的基本信息。2323

17、广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院802.11MAC层工作原理层工作原理 AssociationSTAAPAssociation request (SSID)Association ResponseSTANew AP数 据Old AP检测到New AP信号强association请求(SSID)association应答Association过程过程Deassociation过程过程12Dissociation2424广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院24802.11i协议协议 802.1x认证接入过程认证接入过程 STAAPOpen-system AuthenticationAs

18、sociationEAPOL startEAPOL-Request/User IdentityEAPOL-Response/User Identity服务器证书/公钥STA证书/用公钥加密的Master Key认证成功4次握手Key协商加密数据报文Radius ServerUser Identity服务器证书/公钥STA证书/用公钥加密的Master Key认证成功/PMK验证服务器证书用公钥加密Master Key生成PMK验证STA证书用私钥解密Master Key生成PMKPMK一致性检查生成其他KeyPMK一致性检查生成其他Key基于EAPTLS的802.1x认证过程123458912

19、71011613142525广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院什么是漫游什么是漫游lSTA可以在属于同一个SSID的AP接入点接入；lSTA可以在Wireless网络中任意移动；l保证已有的业务不中断，用户的标识（IP地址）不改变。STAAPAP移动ESS26广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院26n WLAN基础知识基础知识n 802.11协议简析协议简析n WLAN设备设备n WLAN组网组网目录目录2727广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院27n 什么是什么是FAT（胖）（胖） APn 什么是无线网桥什么是无线网桥n 什么是无线交换机和什么是无线交换机和FIT（瘦）（瘦）

20、 APn 天线工作原理及参数介绍天线工作原理及参数介绍 WLAN设备设备2828广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院FAT AP设备的典型组网设备的典型组网l 企业网络的组网模式：AP1APnSTAsl 家庭或soho网络的组网模式：APADSL ModemWAN以太交换机以太交换机PCSTAs企业核心网企业核心网2929广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院FAT AP组网的局限性组网的局限性l FAT AP组网更适合在家庭和中小型网络中使用，无法满足大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，这是由于型的无线企业网络的需求，这是由于FAT AP自身的特点所

21、决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：定的。当需要组建大型无线网络或需要更多的增值服务时：3030广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院802.11 a/b/g天线加密网管、三层漫游, 安全802.1x认证,802.11e QOSAP点监测点监测用户防火墙用户防火墙网络自愈网络自愈RF 管理管理无线欺骗防护无线欺骗防护802.11a/b/g网管、二层漫游, 安全802.1x认证,802.11e QOS天线加密FAT APFIT AP无线交换机和无线交换机和FIT AP的功能的功能更易管理的无线解决方案 3131广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院无线交换机无

22、线交换机+Fit AP系统构成特点系统构成特点l 主要由无线交换机和Fit AP在有线网的基础上构成的。l AP零配置，硬件主要由CPU内存RF构成，配置和软件都要从无线交换机上下载。所有AP和无线客户端的管理都在无线交换机上完成。l 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MAC只出现在无线交换机端口，而不会出现在AP的端口。l 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可以位于网络中的任何位置。在复杂的网络中，在复杂的网络中，Fit AP如何得知无线交换机的位置？如何得知无线交换机的位置？3232广

23、东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院AP直连或通过二层网络连接时的注册流程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APDHCP Server1、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

24、：3333广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院AP通过三层网络连接时的注册流程通过三层网络连接时的注册流程_option 43方式方式APDHCPServer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从无线交换机下

25、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3434广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院AP通过三层网络连接时的注册流程通过三层网络连接时的注册流程_DNS方式方式APDHCPServer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获取xxx.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。

26、长时间无响应DNS Server3、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。3535广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院无线交换机的数据转发原理无线交换机的数据转发原理STAS

27、erverVLAN 1IP:1.0.0.1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:3.0.0.1l 无线交换机和无线交换机和AP间数据转发的核心思想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。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STAVLAN 2I

28、P:2.0.0.1VLAN 1IP:1.0.0.23636广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院“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

29、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3737广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院802.11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。3838广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院802.11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

30、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3939广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院802.11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

31、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。4040广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院主要无线技术指标主要无线技术指标l 无线电工作频率(Hz)l 发射天线增益(dBi)l 天线极化方向l 波束宽度l 天线方向图4141广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院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

32、dB值以dBm表示；当基准功率取为1w时，此dB值以dBw表示。4242广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院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。4343广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院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APAP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

33、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4444广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院天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4545广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院天线增益天线增益10dBm20dBm13dBm一个各向同性的天线在所有方向一个各

34、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的范围在50% 的空间的空间点状天线4646广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院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

35、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EE4747广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院波束宽度波束宽度 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点点 - 3dB点点旁瓣旁瓣主瓣主瓣4848广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院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)4949广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学

36、院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。墙，门，等等。5050广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院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

37、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5151广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院无线传输的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，不需授权即可使用。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 双向寻呼系统蓝牙无绳电话 等等5252广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院WLAN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

38、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 5353广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院WLAN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。5454广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院n WLAN基础知识基础

39、知识n 802.11协议族协议族n WLAN设备设备n WLAN组网组网目录目录5555广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院55n 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的典型部署案例的典型部署案例5656广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院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-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5757广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院增值业务增值业务电子病历服务器群S950

40、0S3600-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5858广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院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5959广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院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

41、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BAS-1接入交换机接入交换机接入交换机接入交换机Fit APFit AP城域网核心路由器城域网核心路由器6060广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院 首先介绍了无线网络的发展史；然后对首先介绍了无线网络的发展史；然后对802.11无无线网络的接入过程以及安全、线网络的接入过程以及安全、QoS进行了着重描述；进行了着重描述；随后对随后对WLAN设备特性进行说明，并详细阐述了天线设备特性进行说明，并详细阐述了天线的原理和使用方法；最后给出了典型的无线应

42、用环境的原理和使用方法；最后给出了典型的无线应用环境及相应的组网方式和相应无线设备。及相应的组网方式和相应无线设备。总结总结62广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院62基本概念组网方案与典型应用应用建议技术特点63广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院63WiMAX：WiMAX全称是World Interoperability for Microwave Access,即全球微波接入互通技术 是IEEE 802.16 系列标准的统称，是一项基于IEEE 802.16 标准的新的宽带无线接入城域网技术。最大传输距离为50 km，远远大于无线局域网200m 左右的覆盖范围接入速率最高可达12

43、0Mbit/s，超过IEEE 802.11a 所规定的接入速率54Mbit/s。64广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院64传输距离远接入速度高建设成本低兼容程度高系统容量大业务范围广QoS 机制完善65广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院652004200520062007 20082009后 3GPP3GPP2WiMAX66广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院66IEEE 802.15* BluetoothWANMANLANPANETSI HiperPAN*IEEE 802.11*WirelessLANETSI HiperLAN*IEEE 802.16* WirelessMAN

44、ETSI HiperMAN* & HIPERACCESS*IEEE 802.20*(proposed)3GPP, EDGE (GSM)IEEE 802.21IEEE 802.16e*67广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院67WiMAX论坛成立于2001年4月，由电信和计算机产业界的主导企业发起，旨在建立一个共同的平台，并在全球市场部署基于IP的宽带无线服务。WiMAX论坛，基于IEEE802.16系列标准和ETSI Hyperman相关标准，进行设备一致性和互操作性的认证论坛目标积极地市场化WiMAX技术协调WiMAX标准的全球化全球通用的频谱分配策略保障设备符合产业界的需求搭建WiMA

45、X生态系统的网络架构定义并规划能充分发挥WiMAX系统优势的服务68广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院68WiMAX（微波存取全球互通- Worldwide Interoperability for Microwave Access ）制定一套基于IEEE802.16标准的测试规范和认证体系 对基于IEEE802.16标准和ETSI HiperMAN标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性认证对不同厂商的产品进行认证，促使具有良好的兼容性和互操作性推动802.16产品的应用2006E2007E2008E2009E+2005固定（802.16d） 认证 室内测试 外场试验 应用移动（80

46、2.16e） 认证 室内测试 外场试验 应用802.16e产品目前正在认证中.69广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院69美国 在话音服务方面，WiMAX 技术成为除传统的铜线和IP 电话之外的重要选择 Sprint 和AT&T 都非常看好WiMAX亚洲 Airspan 与日本电信运营商Yozan 签署了一项价值1700 万美元的合约， 共同在日本东京部署WiMAX 网络，2006 年底，日本已发出3 张802.16e 牌照 韩国已经将WiBro 的许可证分别发给运营商KT 和SKT，并于2006 年6 月正式商用，移动宽带业务WiBro 与802.16 标准相兼容欧洲 英国电信加入WiM

47、AX 论坛后，已着手在苏格兰、威尔士、英格兰和北爱尔兰地区进行WiMAX 相关的技术测试 西班牙新兴运营商Iberbanda 公司在西班牙的卡斯蒂利亚莱昂省部署了固定的准WiMAX 系统70广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院70国内的标准化进展 中国通信标准化协会（CCSA）与802.16 工作组建立联络关系，基于802.16d 的一系列行业标准正在制定阶段，基于802.16e 的行业标准的制定工作也已开始。中国早已进行了WiMAX 可行性测试国内设备商应用进展 中兴、华为和上海贝尔，这三家均已与因特尔签署了联盟协议应用现状 2004 年6 月9 日，英特尔分别与大连和成都市政府签署了W

48、iMAX 无线网络合作谅解备忘录 2005 年，北京市石景山区政府与北京艾维通信有限公司、美国ADAPTIX 公司和北京邮电大学签约，在石景山区合作建设我国首个“石景山Wi- Plus” 2006年，上海贝尔阿尔卡特获得了广东网通WiMAX 网络大单71广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院71频谱资源问题 当前分配给WiMAX 的频率都是3G 以上的频率，无法满足市场需求，WiMAX 使用3G 频率是不可能的WiMAX 组网问题 距离WiMAX 大规模应用还有相当长的时间业务模式问题 802.16 系列标准规定了空中接口、共存性和一致性等问题，对于业务、用户认证和计费等在标准上还没有完全落

49、实成本问题 WiMAX 产品终端（固定）价格仍大致为400500 美元，这比DSL（终端价格为5060 美元）、以太网交换机（每个端口为10 美元左右）高出很多室内覆盖问题72广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院72WiMAX 与3G、WLAN 融合是大势所趋WiMAX 的下一步演进目标是IMT- Advanced73广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院73标准与技术特点基本概念组网方案与典型应用研究主要内容中国电信的应用建议74广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院74标准概况空口部分由IEEE制定，2005年12月正式发布“IEEE 802.16e-2005”，即802.16e标

50、准网络架构由WiMAX论坛的NWG工作组制定，2007年3月发布“WiMAX Forum Network Architecture Release 1.0.0”Release 1.5版本增加IMS、MBS、VLAN、LBS和商用VoIP的支持加入全球漫游的需求，进一步完善与其他系统（如3G）的互通已经逐步由一个宽带接入标准演变为一个移动通信标准!75广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院75802.16a Fixed Broadband Wireless Standard for 2-11 GHz Non-LOS Systems(Inactive)802.16c System Profile

51、s for 10-66 GHz LOS Systems(Inactive)MembershipTimeIEEE 802.16 Working Group Started802.16 Fixed Broadband Wireless Standard for 10-66 GHz LOS Systems(Inactive)76广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院76标准名称IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Acces

52、s Systems工作频段266GHz许可和非许可频段标准内容支持固定业务制定211GHz的Detailed system profile补充修订802.16、802.16a、802.16c目的加快全球范围内统一标准的、具有互操作性的BWA产品商用化进程提高BWA系统对宽带有线接入的竞争力促进新的频谱分配最新版本2004.3.29发布IEEE P80216-REVd_D4空中接口标准_802.16d77广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院7778广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院78WiMAX 物理层采用正交频分复用技术，频谱利用率较高；支持时分双工（TDD）、频分双工（FDD），同

53、时也支持半双工频分双工（HFDD）；可支持移动和固定的情况，移动速度最高可达120 km/h；带宽划分灵活，系统的带宽范围为1.2520 MHz；使用先进的多天线技术提高系统容量和覆盖范围；采用了混合自动重传（HARQ）、自适应调制编解码（AMC）和功率控制技术；采用了先进的信道编码技术增加通信质量，扩大覆盖范围79广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院79正交频分复用（OFDM）正交频分多址（OFDMA）混合自动请求重传（HARQ）自适应调制编码（AMC）自适应天线系统（AAS）多输入多输出（MIMO）80广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院8081广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术

54、学院8182广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院82HARQ 技术可以提高系统性能，并可灵活地调整有效编码速率，还可以补偿由于采用链路适配所带来的误码。将自动重传请求协议与转发误差纠正组合起来，可生成三种混合自动重传请求机制，包括HARQ- I 型、HARQ- II 型和HARQ- III 型等。83广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院83支持PMP和MESH结构支持ARQ支持多种业务支持多种QOS服务和End to End QOS对称和非对称业务动态带宽分配支持自适应功率控制、频率调整、同步调整私有子层具有加密功能未标准化调度和资源管理，可在竞争的稳定性和基于竞争操作的有效性之间平衡

55、。 84广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院84在大规模组网、支持无线移动性、互连互通尚存在问题增强了对同频组网的支持，但还存在不足不支持小区间切换对移动性支持不足接口定义尚不完善，不利于互操作85广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院85由IEEE制定，2005年12月正式发布“IEEE 802.16e-2005”，即802.16e标准Amendment to IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wirel

56、ess Access Systems Amendment for Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands工作频段：26GHz许可频段标准内容对802.16d的增强同时支持固定业务和Vehicular速度的移动业务高层支持基站和扇区之间的切换目的通过增强对移动性的支持，扩大BWA系统的市场介于高速率的WLAN网络和高移动性的蜂窝网络之间空中接口标准802.16e-200586广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院86增强IEEE Std

57、 802.16/802.16a标准内容，支持用户在vehicular速度下的移动服务，因此系统将同时具有固定和移动无线接入服务功能，增强宽带无线接入系统的市场占有能力；高层支持基站和扇区间的切换（handoff）；频段限定在26GHz的许可频段，该频段较适合移动传输能力；87广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院87为了节约能耗，终端用户可支持Sleep mode工作模式；支持移动下不同网络之间的共存以及无缝覆盖Ipv6中的Mobile IP协议对终端移动的支持；物理层模式（如OFDM、OFDMA）的选择、具体结构的变更、MAC层关键流程的更改以支持终端的移动功能；系统能够支持的服务、系统性

58、能评价策略以及部分性能仿真结果。88广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院88用于26GHz许可频段向下兼容802.16d，是对802.16d的增强为支持移动性做了相应改进物理层稍有改动主要对MAC层增强支持Mobile IP协议支持的物理层规范SCa、OFDM、OFDMA89广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院89为支持移动性，对物理层进行增强Scalable FFT sizes快速Ranging机制加快终端接入相邻小区的过程快速跟踪机制对上一次发送了上行数据的MSS进行快速指示和校正功率时间频率90广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院90为支持移动性，对MAC层进行增强通过Mob

59、ile IP建立IP连接临区广播和临区测量机制终端休眠终端寻呼小区间切换91广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院91WiMAX 网络体系主要由核心网和接入网组成。核心网中包含网络管理系统、路由器、AAA 代理或服务器、用户数据库以及Internet 网关设备，主要负责为WiMAX 用户提供IP 连接；接入网中包含基站（BS）、用户站（SS）和移动用户站（MSS），主要负责为WiMAX 用户提供无线接入92广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院9293广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院93WiMAX 网络参考模型R1: 空中接口R2: 客户界面 R3: WiMAX接入网与核心网的接口

60、R4:ASN与ASN的接口 R5: 核心网WiMAX漫游接口R6: BS与ASN GW之间的接口R7: 控制与承载的接口R8: BS与BS之间的接口开放的接口ASN: 接入业务网络CSN: 核心业务网NAP: 网络接入供应商NSP: 网络业务供应商ASP: 应用业务供应商MSSNAPVisited NSPASNCSNR1R2Another ASNR8ASP网络或InternetGWBSBSR8Home NSPCSNR5R2ASP网络或InternetR6R3R4R794广东邮电职业技术学院广东邮电职业技术学院94频谱效率移动性产业化情况标准化程度组网能力HSDPA16e-200516d-200