第3章無線局域網(wǎng)基礎知識教學內(nèi)容引入無線網(wǎng)無線局域網(wǎng)(WLAN)概念及信道WLAN網(wǎng)絡結構WLAN常見設備無線局域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡與無線通信技術相結合的產(chǎn)物。它利用射頻（RF）技術，取代舊式的雙絞線構成局域網(wǎng)絡，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能。無線網(wǎng)絡所需的基礎設施不需再埋在地下或隱藏在墻里，并且可以隨需移動或變化。WLAN已經(jīng)成為寬帶接入的有效手段之一，使用WLAN的區(qū)域及其承載的業(yè)務愈來愈多。為了更好地構建理想中的無線網(wǎng)絡，我們需要了解無線網(wǎng)絡的技術體系、熟悉構建無線網(wǎng)絡的設備的功能。引入無線接入網(wǎng)的基本概念

無線接入系統(tǒng)采用無線傳輸技術，通過空間電磁波來傳輸信息，無線傳輸所占用的信道即稱為無線信道。常用無線技術衛(wèi)星微波紅外藍牙WLAN（802.11）WMAN（802.16）3G４Ｇ移動寬帶化寬帶移動化為什么要使用WLAN網(wǎng)絡什么是WLANWLAN技術的發(fā)展進程WLAN基礎知識

凡是自由空間均可連接網(wǎng)絡，不受限于線纜和端口位置。辦公大樓候機大廳渡假山莊商務酒店無線讓網(wǎng)絡使用更自由無線讓網(wǎng)絡建設更經(jīng)濟，通信更便利

終端與交換設備之間省去布線，有效降低布線成本。適用于特殊地理環(huán)境下的網(wǎng)絡架設，如隧道、港口碼頭、高速公路。終端與設備之間不方便通過線纜連接地理環(huán)境不適合布設有線網(wǎng)絡無線讓工作更高效

不受限于時間和地點的無線網(wǎng)絡，滿足各行各業(yè)對于網(wǎng)絡應用的需求。體育場館新聞中心展館與證券大廳制造車間物流運輸Page9無線局域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetwork)是以射頻（ＲＦ）無線電波通信技術構建的局域網(wǎng)，雖不采用纜線，但也能提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能。無線數(shù)據(jù)通信不僅可以作為有線數(shù)據(jù)通信的補充及延伸，而且還可以與有線網(wǎng)絡環(huán)境互為備份。無線局域網(wǎng)(WLAN)是什么？Page10Wi-Fi是什么？Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-FiAlliance)是一家全球及非營利性的行業(yè)協(xié)會，擁有300多家成員企業(yè)，共同致力于推動無線局域網(wǎng)絡(WLANs)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。以增強移動無線、便攜、移動和家用設備的用戶體驗為目標，Wi-Fi聯(lián)盟一直致力于通過其測試和認證方案確?；贗EEE802.11標準的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品的可互操作性。自2000年3月Wi-Fi聯(lián)盟開展此項認證以來，已經(jīng)有超過4000種產(chǎn)品獲得了Wi-FiCERTIFIED?指定認證標志，有力地推動了Wi-Fi產(chǎn)品和服務在消費者市場和企業(yè)市場兩方面的全面開展。產(chǎn)品通過Wi-Fi認證的查詢地址：/wbcs_certified_products.php?advanced=1&lang=en。WiMax是什么？WiMax(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)，即全球微波互聯(lián)接入。WiMAX是一項新興的寬帶無線接入技術，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠可達50km。WiMax是又一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無線連接方案，WiMAX備受業(yè)界關注.WLAN技術標準演進過去未來現(xiàn)在WLAN標準不斷完善，可運營可管理性穩(wěn)步增強，802.11n已成主流。IEEE推出的第一代WLAN

標準

-2.4G頻段

-傳輸速率1M或者2M

-11b2.4G頻段，傳輸速率提高到5.5M和11M-11a5.8G頻段傳輸速率提高到54M-11a和11b不兼容

-傳輸速率提高到54M-2.4G頻段

-兼容11b-目前主流協(xié)議

-2.4G頻段和5.8G頻段

-傳輸速率提高到300M-兼容11a/11b/11g

-目前主流協(xié)議6G以下頻段和60G頻段傳輸速率不小于1Gbit/s協(xié)議正在制定和完善之中WirelessLAN（無線局域網(wǎng)）

WLAN標準主要包括802.11b、802.11a、802.11g、802.11n等。目前，WLAN的推廣和認證工作主要由產(chǎn)業(yè)標準組織Wi-Fi（WirelessFidelity，無線保真）聯(lián)盟完成，所以WLAN技術常常被稱之為Wi-Fi。

802.11b采用2.4GHz的頻段，可支持11Mbps的共享接入速率；802.11a采用5GHz的頻段，其速率高達54Mbps，采用OFDM（正交頻分復用）技術，但無障礙的接入距離降到30－50米。802.11802.11b802.11a802.11g802.11n主流的WLAN技術802.11協(xié)議的發(fā)展進程802.11802.11b802.11a802.11g標準發(fā)布時間July1997Sept1999Sept1999June2003合法頻寬83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz頻率范圍2.400-2.483GHz2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz5.725-5.850GHz2.400-2.483GHz非重疊信道33123調(diào)制技術FHSS/DSSSCCK/DSSSOFDMCCK/OFDM物理發(fā)送速率1,21,2,5.5,116,9,12,18,

24,36,48,546,9,12,18,

24,36,48,54無線覆蓋范圍N/A100M50M<100M理論上的最大UDP吞吐量

(1500byte)1.7Mbps7.1Mbps30.9Mbps30.9Mbps理論上的TCP/IP吞吐量

(1500byte)1.6Mbps5.9Mbps24.4Mbps24.4Mbps兼容性N/A與11g產(chǎn)品可互通與11b/g不能互通與11b產(chǎn)品可互通各個國家授權使用的頻段ChannelFreq(GHz)US/CanEuropeJapan12.412xx22.417xx32.422xx42.427xx52.432xx62.437xx72.442xx82.447xx92.452xx102.457xx112.462xxx122.467x132.472x142.484802.11b/g工作頻段劃分圖2.4122.4172.4222.4322.4422.4522.4622.4722.4842.4272.4372.4472.4572.4672345178910611121314蜂窩式無線覆蓋

任意相鄰區(qū)域使用無頻率交叉的頻道，如：1、6、11頻道；適當調(diào)整發(fā)射功率，避免跨區(qū)域同頻干擾；蜂窩式無線覆蓋實現(xiàn)無交叉頻率重復使用。WLAN產(chǎn)品對人體的電磁輻射是安全的很多的研究已經(jīng)證明，WLAN產(chǎn)品可以在家庭及商業(yè)中使用，對人體來說是安全。典型的WLAN產(chǎn)品，如AP（AccessPoint，接入點），輸出功率為100mw，對于網(wǎng)卡來說，通常只有10mw至50mw。相比較來說，手機的發(fā)射功率在通話時可以超過1W，而無線對講機甚至可以達到5W。政府有相關的法令對發(fā)射功率進行嚴格的限制，因此通過政府相關部門認證過的無線設備對人體是無害的。802.11協(xié)議族成員WLAN網(wǎng)絡基本概念WLAN網(wǎng)絡接入訪問機制WLAN網(wǎng)絡接入漫游802.11協(xié)議族IEEE802.11無線局域網(wǎng)工作組PHY802.11(1/2Mbps)802.11b(5.5/11Mbps)802.11g(54Mbps)802.11a(54Mbps)MAC802.11/11a/11b/11gMAC802.11e—

QoS802.11i—安全增強802.11n(300Mbps)802.11f—

漫游和切換802.11h—動態(tài)調(diào)整802.11s—

mesh802.11網(wǎng)絡的基本元素——SSIDAP1SSID＝“marketing”SSID：ServiceSetID服務集識別碼STASTASTA802.11網(wǎng)絡的基本元素——BSSStations(STA)：任何的無線終端設備。

AP（AccessPoint）：一種特殊的STABSS：BasicServiceSetBSS1BSS2STA1STA2STA3STA5STA6STA4APAP802.11組網(wǎng)模式——AdhocSTASTASTASTASTA802.11組網(wǎng)模式——多個BSS以太網(wǎng)APAPSTASTASTASTA802.11MAC層工作原理——概述802.11MAC層負責客戶端與AP之間的通訊。主要功能包括：掃描、接入、認證、加密、漫游和同步。

802.11MAC報文分類：數(shù)據(jù)幀

用戶的數(shù)據(jù)報文控制幀

協(xié)助發(fā)送數(shù)據(jù)幀的控制報文，例如：RTS、CTS、ACK等管理幀

負責STA和AP之間的能力級的交互，認證、關聯(lián)等管理工作例如：Beacon、Probe、Association及Authentication等802.11MAC層工作原理——用戶接入管理過程STAAPDiscovery選擇AP(采用偵聽Beacon幀或發(fā)送Probe幀)AuthenticationAssociation和建立Association關系的AP收發(fā)數(shù)據(jù)1234802.11MAC層工作原理——Scanning802.11MAC使用Scanning功能來完成Discovery尋找和加入一個網(wǎng)絡當STA漫游時尋找一個新的APPassiveScanning

通過偵聽AP定期發(fā)送的Beacon幀來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡。ActiveScanning

在每個信道上發(fā)送Proberequest報文，從Proberesponse中獲取BSS的基本信息。什么是漫游STA可以在屬于同一個SSID的AP接入點接入；STA可以在Wireless網(wǎng)絡中任意移動；保證已有的業(yè)務不中斷，用戶的標識（IP地址）不改變。STAAPAP移動ESS無線客戶端的漫游客戶端的漫游更多的是取決于客戶端驅(qū)動程序算法，RSSI、SNR、上一次接入終端等因素都會帶來影響，當然，最主要的因素還是從一臺AP到另一臺AP的信號強度變化。Intel網(wǎng)卡的漫游主動性什么是FAT（胖）AP什么是無線網(wǎng)橋什么是無線交換機和FIT（瘦）AP天線工作原理及參數(shù)介紹WLAN設備FATAP設備功能

802.11a/b/g網(wǎng)管、二層漫游,安全802.1x認證,802.11eQoS天線加密FATAP設備的典型組網(wǎng)

企業(yè)網(wǎng)絡的組網(wǎng)模式：……AP1APnSTAs

家庭或soho網(wǎng)絡的組網(wǎng)模式：APADSLModemWAN以太交換機PCSTAs企業(yè)核心網(wǎng)802.11無線網(wǎng)橋無線網(wǎng)橋是一種采用無線技術進行網(wǎng)絡互連的特殊功能的AP。無線網(wǎng)橋根據(jù)傳輸距離的不同可分為工作組網(wǎng)橋和長距專業(yè)網(wǎng)橋。為了防止信號大幅度衰減，網(wǎng)橋組網(wǎng)時兩個網(wǎng)橋之間通常不能有障礙物的阻擋。以室外作為主要應用環(huán)境的無線網(wǎng)橋一般在設計時都會考慮適應一些惡劣的應用環(huán)境。802.11無線網(wǎng)橋——視距問題視距問題點對點無線網(wǎng)傳輸必須保證兩點可視。造成不可視的原因包括地球曲率、地理特征如山脈、建筑物和樹木等。遠距離通信時，還必須考慮地球曲率的影響，當兩人相距9km時，將不能相視，無線信號也無法傳輸802.11無線網(wǎng)橋——Fresnel效應Fresnel效應

Fresnel區(qū)是指在視距的路徑中形成的一個橢圓區(qū)域。它隨著可視距離和信號頻率的改變而改變。在Fresnel區(qū)中的任何障礙物都有可能影響網(wǎng)絡的通信，最好給予清除，60%的Fresnel區(qū)被視為有效的。一般可以根據(jù)經(jīng)驗值確定Fresnel區(qū)的范圍。解決視距問題和Fresnel區(qū)問題可以通過以下辦法：（1）選擇高性能天線，可以解決“部分不可視”問題；（2）提升天線的高度；（3）清除Fresnel區(qū)內(nèi)的障礙物，如砍掉樹木；（4）選擇一臺良好的中繼設備。802.11無線網(wǎng)橋的典型組網(wǎng)有線網(wǎng)絡A有線網(wǎng)絡B有線網(wǎng)絡互連無線網(wǎng)絡互連有線網(wǎng)絡網(wǎng)絡A多網(wǎng)絡互連1208E網(wǎng)絡B網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋FATAP組網(wǎng)的局限性FATAP組網(wǎng)更適合在家庭和中小型網(wǎng)絡中使用，無法滿足大型的無線企業(yè)網(wǎng)絡的需求，這是由于FATAP自身的特點所決定的。當需要組建大型無線網(wǎng)絡或需要更多的增值服務時：

無線交換機和FITAP因此應運而生802.11a/b/g天線加密網(wǎng)管、三層漫游,安全802.1x認證,802.11eQOSAP點監(jiān)測用戶防火墻網(wǎng)絡自愈RF管理無線欺騙防護802.11a/b/g網(wǎng)管、二層漫游,安全802.1x認證,802.11eQOS天線加密FATAPFITAP無線交換機和FITAP的功能更易管理的無線解決方案無線交換機+FitAP系統(tǒng)構成特點主要由無線交換機和FitAP在有線網(wǎng)的基礎上構成的。AP零配置，硬件主要由CPU＋內(nèi)存＋RF構成，配置和軟件都要從無線交換機上下載。所有AP和無線客戶端的管理都在無線交換機上完成。AP和無線交換機之間的流量被私有協(xié)議加密；無線客戶端的MAC只出現(xiàn)在無線交換機端口，而不會出現(xiàn)在AP的端口?？梢栽谌魏维F(xiàn)有的二層或三層LAN拓撲上部署H3C的通用無線解決方案，而無需重新配置主干或硬件。無線交換機以及管理型接入點AP可以位于網(wǎng)絡中的任何位置。在復雜的網(wǎng)絡中，F(xiàn)itAP如何得知無線交換機的位置？無線交換機和FITAP的典型連接AP無線交換機無線交換機無線交換機L2網(wǎng)絡L3網(wǎng)絡APAPAPAPAPAP直連或通過二層網(wǎng)絡連接時的注冊流程AP從無線交換機下載最新軟件版本、配置AP開始正常工作和無線交換機交換用戶數(shù)據(jù)報文無線交換機APDHCPServer1、獲取IP地址2、發(fā)送二層廣播發(fā)現(xiàn)請求4、版本、配置下載3、無線交換機發(fā)現(xiàn)響應5、用戶數(shù)據(jù)傳遞AP通過DHCPserver獲取IP地址AP發(fā)出二層廣播的發(fā)現(xiàn)請求報文試圖聯(lián)系一個無線交換機接收到發(fā)現(xiàn)請求報文的無線交換機會檢查該AP是否有接入本機的權限，如果有則回應發(fā)現(xiàn)響應AP與無線交換機直連或通過二層網(wǎng)絡連接：AP通過三層網(wǎng)絡連接時的注冊流程_option43方式APDHCP

Server無線交換機1、獲取IP地址、option43屬性4、版本、配置下載5、用戶數(shù)據(jù)傳遞AP會從option43屬性中獲取無線交換機的IP地址，然后向無線控制器發(fā)送單播發(fā)現(xiàn)請求。2、無線交換機發(fā)現(xiàn)請求3、無線交換機發(fā)現(xiàn)響應AP通過DHCPserver獲取IP地址、option43屬性(攜帶無線交換機的IP地址信息)接收到發(fā)現(xiàn)請求報文的無線交換機會檢查該AP是否有接入本機的權限，如果有則回應發(fā)現(xiàn)響應。AP從無線交換機下載最新軟件版本、配置AP與無線交換機通過三層網(wǎng)絡連接：AP開始正常工作和無線交換機交換用戶數(shù)據(jù)報文Option43屬性配置舉例Option43選項說明80：選項類型，固定為80，1個字節(jié)。0B:選項長度，表示其后內(nèi)容的長度（十六進制數(shù)的個數(shù)，這里表示后面有11個十六進制數(shù)），一個字節(jié)。0000:Servertype，固定配為0000兩個字節(jié)。02：后面IP地址的個數(shù)，一個字節(jié)。12010701,12010702：兩個AC的IP地址的十六進制表示，分別是和

，其中為主AC.

MicrosoftDHCPServerH3C設備內(nèi)置DHCPServerAP通過三層網(wǎng)絡連接時的注冊流程_DNS方式APDHCP

Server無線交換機1、獲取IP地址、DNSServer地址、域名2、二層廣播發(fā)現(xiàn)請求6、版本、配置下載7、用戶數(shù)據(jù)傳遞AP在多次嘗試發(fā)現(xiàn)請求無回應的情況下：AP會從DNSserver獲取H3C.xxxx.xxx的IP地址，該IP地址即為無線交換機的IP地址，其中xxxx.xxx是從DHCPserver學習到的域名。長時間無響應DNS

Server3、獲取無線交換機的IP地址4、無線交換機發(fā)現(xiàn)請求5、無線交換機發(fā)現(xiàn)響應AP發(fā)出二層廣播的發(fā)現(xiàn)請求報文試圖聯(lián)系一個無線交換機AP通過DHCPserver獲取IP地址、DNSserver地址、域名接收到發(fā)現(xiàn)請求報文的無線交換機會檢查該AP是否有接入本機的權限，如果有則回應發(fā)現(xiàn)響應。AP從無線交換機下載最新軟件版本、配置AP開始正常工作和無線交換機交換用戶數(shù)據(jù)報文AP與無線交換機通過三層網(wǎng)絡連接：AP向無線控制器發(fā)送單播發(fā)現(xiàn)請求。無線交換機的數(shù)據(jù)轉發(fā)原理STAServerVLAN1IP:無線交換機FitAP隧道口隧道口IP:無線交換機和AP間數(shù)據(jù)轉發(fā)的核心思想在無線交換機和AP之間建立IPinIP隧道，無線交換機將這些隧道看做虛擬物理端口；無線客戶端STA的任何數(shù)據(jù)報文都將由AP通過IPinIP隧道交給無線交換機，由無線交換機統(tǒng)一轉發(fā)；無線交換機從IPinIP隧道接收到用戶的數(shù)據(jù)后先解隧道封裝，然后做數(shù)據(jù)交換，如果出接口為隧道則對數(shù)據(jù)報文再次加上隧道封裝，直到交換到最遠端。核心交換機接入交換機FitAP隧道口STAVLAN2IP:VLAN1IP:功率計算單位:dB,dBm,dBw

dB是用來測量被測量功率與某一基準功率的比值。它的數(shù)值等于被測量功率與基準功率的比值取以10為底的對數(shù)，再乘以10。當基準功率取為1mw時，此dB值以dBm表示。當基準功率取為1w時，此dB值以dBw表示。公式：測量功率(dB)=10*lg(測量功率/參考功率)主要無線技術指標無線電頻率(Hz)發(fā)射天線增益(dBi)天線極化方向波束寬度天線方向圖天線的工作頻率

天線的工作頻率范圍：

無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的，通常，工作在中心頻率時天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時它所輸送的功率都將減小。天線的方向性——全向天線

發(fā)射天線的基本功能之一是把從AP取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。

水平面上各向能量輻射相等的天線稱為全向天線。圖c水平面方向圖圖b垂直面方向圖各向同性點狀天線能量輻射形狀全向天線能量輻射形狀圖a天線能量輻射形狀圖天線的方向性——定向天線

水平面上各向能量輻射不等的天線稱為定向天線。全向陣（垂直陣列不帶平面反射板）扇形區(qū)覆蓋（垂直陣列帶平面反射板）平面反射板天線增益10dBm20dBm13dBm一個各向同性的天線在所有方向具有相同的輻射能量一個具有一定增益的天線只在某個特定方向才具有輻射能量一個3dBi增益的天線，輻射能量的范圍在50%的空間點狀天線天線的極化垂直極化

天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構成。人們規(guī)定：電場的方向就是天線極化方向。一般使用的天線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的情況：垂直極化——是最常用的；水平極化——也是要被用到的。水平極化EE波束寬度

60°峰值-3dB點-3dB點3dB波束寬度15°峰值-3dB點-3dB點旁瓣主瓣天線方向圖——2.4G室外高增益全向天線全向天線增益:11dBi工作在2.4G頻段用于地廣人稀地區(qū)的大范圍覆蓋水平方向圖垂直方向圖天線方向圖——2.4G室外高增益定向天線面板型定向天線增益:11dBi工作在2.4G頻段適用于高密度接入覆蓋水平方向圖垂直方向圖無線傳輸?shù)母蓴_因素——多徑干擾DirectSignalReflectedSignalsPCCardAccessPoint(AP)無線傳輸?shù)母蓴_因素——障礙物功率在穿過障礙物后衰減墻，門，等等。信號穿透損耗估測障礙物衰減程度舉例開闊地無自助餐廳、庭院木制品少內(nèi)墻、辦公室隔斷、門、地板石膏少內(nèi)墻（新的石膏比老的石膏對無線信號的影響大）合成材料少辦公室隔斷煤渣磚塊少內(nèi)墻、外墻石棉少天花板玻璃少沒有色彩的窗戶玻璃中的金屬網(wǎng)中等門、隔斷金屬色彩的玻璃少帶有色彩的窗戶人的身體中等大群的人水中等潮濕的木頭、玻璃缸、有機體磚塊中等內(nèi)墻、外墻、地面大理石中等內(nèi)墻、外墻、地面陶瓷制品高陶瓷瓦片、天花板、地面紙高一卷或者一堆紙混凝土高地面、外墻、承重梁防彈玻璃高安全棚鍍銀非常高鏡子金屬非常高辦公桌、辦公隔斷、混凝土、電梯、文件柜、通風設備無線傳輸?shù)母蓴_因素——電磁干擾2.4GHz為ISM頻段，不許授權即可使用。同一區(qū)域內(nèi)AP之間的互相干擾。其他工業(yè)設備的干擾

微波爐雙向?qū)ず?/p>