HCIA路由交换技术实战（微课版） 课件 项目26WLAN

项目26WLAN无线应用概况1、无线网络的概念无线网络（WirelessNetwork）是采用无线通信技术实现的网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括对近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术。无线网络与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介不同，它利用无线电技术取代网线。无线网络相比有线网络具有以下特点：高灵活性可扩展性强无线应用概况2、无线网络现状与发展趋势据统计，目前中国网民数量约占全国人口的50%，而通过无线上网的用户超过9成。国家将加快构建高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施，推进信息网络技术广泛运用，形成万物互联、人机交互、天地一体的网络空间，在城镇热点公共区域推广免费高速无线局域网（WLAN）接入。目前，无线网络在机场、地铁、客运站等公共交通领域、医疗机构、教育园区、产业园区、商城等公共区域实现了重点城市的全覆盖，下一阶段将实现城镇级别的公共区域全覆盖，无线网络规模将持续增长。无线应用概况3、无线局域网的概念无线局域网络是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网(WirelessLocalAreaNetwork，WLAN)。计算机无线联网方式是有线联网方式的一种补充，它是在有线网的基础上发展起来的，使网上的计算机具有可移动性，能快速、方便地解决以有线方式不易实现的网络信道的连通问题。IEEE802.11协议簇是由电气和电子工程师协会（InstituteofElectricalandElectroSTAsEngineers；IEEE）所定义的无线网络通信的标准，无线局域网基于IEEE802.11协议工作。无线应用概况4、无线局域网的概念大家经常说Wi-Fi，那么Wi-Fi和WLAN有什么关系？？？Wi-Fi＝采用IEEE802.11技术的WLAN无线协议标准1、IEEE802.11a工作在5.8GHz频段最大54Mbit/s的数据传输速率物理层速率可达54Mbit/s传输层可达25Mbit/s载波调制技术无线协议标准2、IEEE802.11bIEEE802.11b运作模式基本分为两种：点对点模式(AD-HOCMode)基本模式（InfrastructureMode）。工作在2.4GHz频段1、2、5.5&11Mbit/s数据速率扩展的DirectSequencingSpreadSpectrum(DSSS)标准的ComplementaryCodeKeying(CCK)调制无线协议标准3、IEEE802.11g工作在2.4GHz频段使用正交频分复用（OFDM）调制技术数据传输速率提高到20Mbit/s以上保障了后向兼容性无线协议标准4、IEEE802.11n工作在2.4GHz、5.8GHz频段最大传输速率300~600Mbit/sOFDM调制技术MIMO技术（MultipleInputMultipleOutput）协议兼容向下兼容IEEE802.11b/g/a协议无线协议标准5、IEEE802.11ac工作在5.8GHz频段最大传输速率6933Mbit/sOFDM调制技术MIMO技术（MultipleInputMultipleOutput）运行模式：极高吞吐率（VeryHighThroughput）兼容性继续工作在5.0GHz频段上以保证向下兼容性，但数据传输通道会大大扩充，20MHz的基础上增至40MHz或者80MHz，甚至有可能达到160MHz无线协议标准6、IEEE802.11ax，也称为高效无线网络(High-EfficiencyWireless-HEW)IEEE802.11ax标准在物理层导入了多项大幅变更依旧可向下兼容于IEEE802.11a/b/g/n与ac设备无线协议标准I7、EEE802.11协议的频率、最大传输速率表协议兼容性频率理论最高速率IEEE802.11a

5.8GHz54Mbit/sIEEE802.11b

2.4GHz11Mbit/sIEEE802.11g兼容IEEE802.11b2.4GHz54Mbit/sIEEE802.11n兼容IEEE802.11a/b/g2.4GHz或5.8GHz600Mbit/sIEEE802.11ac兼容IEEE802.11a/n5.8GHz6.9Gbit/sIEEE802.11ax兼容IEEE802.11a/b/g/n/ac2.4GHz或5.8GHz9.6Gbit/s无线射频与AP天线1、2.4GHz频段当AP工作在2.4GHz频段的时候，AP工作的频率范围是2.4GHz~2.4835.8GHz。在此频率范围内又划分出14个信道。每个信道的中心频率相隔5MHz，每个信道可供占用的带宽为22MHz。无线射频与AP天线2、5.8GHz频段当AP工作在5.8GHz频段的时候，中国WLAN工作的频率范围是5.725.8GHz~5.850GHz。在此频率范围内又划分出5个信道，每个信道的中心频率相隔20MHz。无线射频与AP天线3、5.8GHz频段信道与频率表ChannelTransmit1495.745GHz1535.765GHz1575.785GHz1615.805GHz1655.825GHz无线射频与AP天线4、全向天线全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。无线射频与AP天线5、定向天线定向天线，在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性。它同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。无线射频与AP天线6、吸顶天线吸顶天线的内部结构，虽然尺寸很小，但由于是在天线宽带理论的基础上，借助计算机的辅助设计，以及使用网络分析仪进行调试，因此能很好地满足在非常宽的工作频带内的驻波比要求。无线射频与AP天线7、室外全向天线2.4GHz和5.8GHz室外全向天线外观与参考参数频率范围5100MHz~5850MHz增益12dB垂直面波瓣宽度7驻波比<2.0极化方式垂直接头型号N-K支撑杆直径40~50mm频率范围2400MHz~2483MHz增益12dB垂直面波瓣宽度7驻波比<1.5极化方式垂直接头型号N-K支撑杆直径40~50mm无线射频与AP天线8、抛物面天线由抛物面反射器和位于其焦点处的馈源组成的面状天线叫抛物面天线。抛物面天线的主要优势是它的高方向性。它的功能类似于一个探照灯或手电筒反射器，向一个特定的方向汇聚无线电波到狭窄的波束,或从一个特定的方向接收无线电波。频率范围5725MHz~5850MHz增益24dB垂直面波瓣宽度12水平面波瓣宽度9前后比20驻波比<1.5极化方式垂直接头型号N-K支撑杆直径40~50mm频率范围2400MHz~2483MHz增益24dB垂直面波瓣宽度14水平面波瓣宽度10前后比31驻波比<1.5极化方式垂直接头型号N-K支撑杆直径40~50mm无线射频与AP天线9、功率在无线应用中，我们经常听到的功率单位是dBm而不是W或者mW。dB用于标识一个相对值，是一个纯计数单位，当计算A的功率相比于B大或者小多少个dB时，可按计算公式:dB=10*lg（A/B）计算。例如：A功率比B功率大一倍，那么10*lg(A/B)=10*lg2=3dB。也就是说，A的功率比B的功率大3dB。dBm（分贝毫瓦）指的是milliwatt，0dBm=1mW，计算公式为：10*lgP（功率值/1mW）。无线射频与AP天线10、为什么使用dBdB能把一个很大（后面跟一长串0的）或者很小（前面有一长串0的）的数比较简短地表示出来。如：X=1000000000000000=10logX=150dBX=0.000000000000001=10logX=-150dB无线射频与AP天线11、功率换算举例例1：如果发射功率P为1mW，折算为dBm后为0dBm。例2：对于40W的功率，按0dBm单位进行折算后的值应为： 10*lg(40W/1mW)=10*lg(40000)=10*lg(4*10^4)=40+10*lg4=460dBm。无线射频与AP天线12、无线传输质量1）

无线与距离的关系2）

干扰源主要类型3）

无线信号的传输方式常见的无线网络设备1、常见的无线网络设备无线控制器（AccessController；AC）无线接入点（AccessPoint；AP）室内AP室外AP

场景化产品系列AP常见的无线网络设备2、无线控制器AC6003提供8口PoE（15.4W）满供能力或者4口PoE+（30W）供电能力，可直接接入AP。提供丰富灵活的用户策略管理及权限控制能力。设备可通过网管eSight、WEB网管、命令行（CLI）进行维护。常见的无线网络设备3、无线接入点无线AP从功能上可分为：“胖”AP

“瘦”AP

其中，“胖”AP拥有独立的操作系统，可以进行单独配置和管理，而“瘦”AP则无法单独进行配置和管理操作，需要借助无线网络控制器进行统一的管理和配置。常见的无线网络设备4、FATAP“胖”AP可以自主完成包括无线接入、安全加密、设备配置等在内的多项任务，不需要其他设备的协助，适合用于构建中、小型规模无线局域网。常见的无线网络设备5、FITAP“瘦”AP又称轻型无线AP，必须借助无线网络控制器进行配置和管理。阶段总结无线局域网的概念？无线协议标准都有哪些？无线射频都有哪些频段，都细分为哪些信道？常见的无线网络设备有哪些？WLAN的工作原理1、IEEE802.11标准的帧结构IEEE802.11MAC层负责客户端与AP之间的通信，包括扫描、认证、接入、加密、漫游等；针对帧的不同功能，可将IEEE802.11中的MAC帧细分为以下3类：控制帧管理帧数据帧WLAN的工作原理2、IEEE802.11通用帧格式WLAN的工作原理3、IEEE802.11通用帧格式（1）帧控制结构（FrameControl）（2）Duration/ID(持续时间/标识)（3）Address部分（4）SeqCtl：SequenceControl，序列控制域（5）FrameBody：帧主体（6）FCS：帧检验序列WLAN的工作原理4、帧控制报文结构WLAN的工作原理5、帧控制结构Protocolversion：

协议版本，通常为0。Type与SubType：类型与次类型，ToDS与FromDS：用于表示帧是由工作站发起还是需要工作站接收的数据帧；MoreFragment：用于说明长帧被分段的情况，如果还有其他帧，该位被置1。Retry：重传帧位，重传的帧会将此位置1。PowerManagement：用来指定传送端在完成目前的基本帧交换之后是否进入省电模式，MoreData：为服务处于省电模式的STA，基站会将这些由“AP”接收而来的帧加以暂存。ProtectedFrame：如果帧受到链路层安全协议的保护，该位置1。Order：序号域，在长帧分段传输时，该位置1，表示接受者应该严格按照顺序处理该帧。WLAN的工作原理6、MAC层工作原理IEEE802.11的MAC协议与IEEE802.3相似，考虑到无线局域网中，无线电波传输距离受限，不是所有的节点都能监听到信号，且无线网卡工作在半双工模式，一旦发生碰撞，重新发送数据会降低吞吐量。因此，IEEE802.11对CSMA/CD进行了一些修改，采用了CSMA/CA（载波监听多路访问/冲突退避机制）来避免冲突的发送。WLAN的工作原理7、CSMA/CA工作原理首先检测信道是否有STA在使用，如果信道空闲，则等待DIFS时间后，就发送数据；如果检测到信道正在使用，根据CSMA/CA退避算法，STA将冻结退避计时器。经过DIFS时间后，继续监听，只要信道空闲，退避计