1、無線局域網(wǎng)（WLAN）設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)第二章 無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)蒙古商貿(mào)職業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)系 2010-2011第一學(xué)期 08網(wǎng)絡(luò)一班、二班,無線局域網(wǎng),無線局域網(wǎng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它利用射頻(RF)技術(shù)，取代舊式的雙絞銅線構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能，網(wǎng)絡(luò)所需的基礎(chǔ)設(shè)施不需再埋在地下或隱藏在墻里，也能夠隨需移動或變化。使得無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡單的存取構(gòu)架讓用戶透過它，達(dá)到“信息隨身化、便利走天下”的理想境界。 無線局域網(wǎng)和有線網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別主要在于物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。,無線局域網(wǎng)相關(guān)概念,ISM頻段 擴(kuò)頻技術(shù) 直序擴(kuò)頻DSSS 跳頻擴(kuò)頻FHSS 正交頻分復(fù)用技術(shù)OFDM

2、 多入多出技術(shù)MIMO Wi-Fi WiMAX,WiMAX,WiMAX，又稱IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)，或廣帶無線接入(Broadband Wireless Access，BWA)標(biāo)準(zhǔn)。它是一項(xiàng)無線城域網(wǎng)(WMAN)技術(shù)，是針對微波和毫米波頻段提出的一種新的空中接口標(biāo)準(zhǔn)。它用于將802.11a無線接入熱點(diǎn)連接到互聯(lián)網(wǎng)，也可連結(jié)公司與家庭等環(huán)境至有線骨干線路。它可作為線纜和DSL的無線擴(kuò)展技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)無線寬帶接入。 WiMax的無線信號傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50公里，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是3G基站的10倍。,ISM頻段,無線網(wǎng)絡(luò)的工作頻段，ISM(Industrial Scientific Medical)

3、 Band，此頻段( 2.42.4835GHz)主要是開放給工業(yè)，科學(xué)、醫(yī)學(xué)，三個(gè)主要機(jī)構(gòu)使用，該頻段是依據(jù)美國聯(lián)邦通訊委員會(FCC)所定義出來，屬于Free License，并沒有所謂使用授權(quán)的限制。,擴(kuò)頻技術(shù),大多數(shù)的WLAN產(chǎn)品都使用了擴(kuò)頻技術(shù)。擴(kuò)頻技術(shù)原先是軍事通訊領(lǐng)域中使用的寬帶無線通信技術(shù)。使用擴(kuò)頻技術(shù)，能夠使數(shù)據(jù)在無線傳輸中完整可靠。并且確保同時(shí)在不同頻段傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會互相干擾。 展頻技術(shù)主要又分為跳頻技術(shù)及直接序列兩種方式。,直序擴(kuò)頻DSSS,所謂直接序列擴(kuò)頻，就是使用具有高碼率的擴(kuò)頻序列，在發(fā)射端擴(kuò)展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展開的擴(kuò)頻信號還原成原

4、來的信號。,跳頻擴(kuò)頻FHSS,跳頻技術(shù)與直序擴(kuò)頻技術(shù)完全不同。跳頻的載頻受一個(gè)偽隨機(jī)碼的控制，在其工作帶寬范圍內(nèi)，其頻率按隨機(jī)規(guī)律不斷改變頻率。接收端的頻率也按隨機(jī)規(guī)律變化，并保持與發(fā)射端的變化規(guī)律一致。 跳頻的高低直接反映跳頻系統(tǒng)的性能，跳頻越高，抗干擾的性能越好。移動通信GSM系統(tǒng)也是跳頻系統(tǒng)。出于成本考慮，商用跳頻系統(tǒng)跳速都較慢，一般在50跳/秒以下。由于慢跳跳頻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單，低速WLAN常常采用此技術(shù)。,正交頻分復(fù)用技術(shù)OFDM,OFDM（正交頻分復(fù)用）是通過無線電波進(jìn)行大量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)?FDM 調(diào)節(jié)技術(shù)。OFDM 把無線信號分為多種小型的子信號，然后在接收器的不同頻率中進(jìn)行同步傳輸

5、。802.11（WLAN）和802.16（WiMAX）技術(shù)便使用 OFDM 作為物理層的通訊標(biāo)準(zhǔn)。,多入多出技術(shù)MIMO,多入多出（MIMO）指的是在 WiFi 裝置中使用多天線來改善性能和流通量。此技術(shù)利用了多路徑的特征，當(dāng) A 點(diǎn)開始向外無線傳輸，然后通過多路徑對表面或物體進(jìn)行折射到達(dá) B 點(diǎn)。MIMO 技術(shù)通過這些路徑和使用多天線來收集和組織信號的接收。,Wi-Fi認(rèn)證,由于無線技術(shù)的多樣性，各種無線設(shè)備互不兼容，為了解決該問題，廠商自發(fā)組成了非盈利組織Wi-Fi聯(lián)盟。凡是通過其兼容性的測試產(chǎn)品，都被準(zhǔn)予打上“Wi-Fi CERTIFIED”標(biāo)記。我們在選購無線產(chǎn)品時(shí)，最好選購有Wi-F

6、i標(biāo)記的產(chǎn)品，以保證產(chǎn)品之間的兼容性。,無線局域網(wǎng)的三大標(biāo)準(zhǔn),美國IEEE（國際電氣和電子工程師聯(lián)合會） 802.11家族 歐洲ETSI(歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會)高性能局域網(wǎng)HIPERLAN系列 日本ARIB(日本電波產(chǎn)業(yè)會)移動多媒體接入通信MMAC,IEEE 802.11系列,1990年，IEEE802標(biāo)準(zhǔn)化委員會成立，IEEE 802.11無線局域網(wǎng)（WLAN）標(biāo)準(zhǔn)工作組。 IEEE 802.11系列在MAC(媒體接入控制)層采用的是CSMA/CA(CA：Collision Avoidance，沖突避免)，這有別于傳統(tǒng)以太網(wǎng)上的CSMA/CD(CD:Collision Detection，沖突

7、檢測)，,HiperLAN1/HiperLAN2標(biāo)準(zhǔn),HiperLAN1發(fā)布于1996年，工作于5GHz頻帶，提供的數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)25Mbps。整體上HiperLAN1與802.11b相當(dāng)。 HiperLAN2發(fā)布于2000年，是HiperLAN1的第2代版本，對應(yīng)于IEEE的802.11a，工作在5GHz頻帶，采用OFDM技術(shù)，支持最高數(shù)據(jù)速率為54Mbps。,MMAC標(biāo)準(zhǔn),MMAC多媒體無線接入系統(tǒng)目標(biāo)是通過便攜式可視電話和因特網(wǎng)獲得信息。目前主要提供兩類高速無線接入。第一類用于室內(nèi)外寬帶移動通信系統(tǒng)，用3-60GHz頻段傳輸30Mbps的數(shù)據(jù)；第二類提供超高速WLAN室內(nèi)接入，傳輸速率

8、達(dá)到600Mbps，采用60GHz頻率，即毫米波。但是這些系統(tǒng)不能提供大范圍覆蓋，也不能用于車輛業(yè)務(wù)環(huán)境，只能用于“熱點(diǎn)地區(qū)”。研制出的毫米波樣機(jī)可以演示60GHz的WLAN與ATM或100BASE以太網(wǎng)接口，其數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到155Mbps。,802.11系列標(biāo)準(zhǔn),802.11 802.11b 802.11a 802.11g 802.11e 802.11h 802.11i 802.11n,802.11標(biāo)準(zhǔn),802.11標(biāo)準(zhǔn)是IEEE于1997年推出的，它工作于2.4GHz頻段，物理層采用紅外、DSSS(直接序列擴(kuò)頻)或FSSS(跳頻擴(kuò)頻)技術(shù)，共享數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)2Mbps。它主要用于解決辦

9、公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶終端的無線接入問題。 802.11的數(shù)據(jù)速率不能滿足日益發(fā)展的業(yè)務(wù)需要，所以802.11標(biāo)準(zhǔn)很快被802.11b所取代。,802.11b標(biāo)準(zhǔn),1999年9月，802.11b被正式批準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定WLAN工作頻段為2.4GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到11Mbit/s，傳輸距離控制在50150英尺。該標(biāo)準(zhǔn)是對802.11的一個(gè)補(bǔ)充，采用補(bǔ)償編碼鍵控調(diào)制方式，采用點(diǎn)對點(diǎn)模式和基本模式兩種運(yùn)作模式，在數(shù)據(jù)傳輸速率方面可以根據(jù)實(shí)際情況在11Mbit/s、5.5Mbit/s、2Mbit/s、1Mbit/s的不同速率間自動切換，它改變了WLAN的設(shè)計(jì)狀況，擴(kuò)大了WLAN的應(yīng)用領(lǐng)域。,802

10、.11b已成為當(dāng)前主流的WLAN標(biāo)準(zhǔn)，被多數(shù)廠商所采用，所推出的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于辦公室、家庭、賓館、車站、機(jī)場等眾多場合。然而隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中視頻、語音等關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳輸需求越來越多，速率問題將會成為802.11b進(jìn)一步發(fā)展的主要障礙。 802.11b使用的是ISM2.4GHz波段，而家用微波爐、藍(lán)牙芯片和無繩電話（在北美）也都使用這個(gè)波段，所以相對802.11a而言，802.11b還面臨著更多的干擾源。 802.11b存在的安全問題也不容忽視，目前主要通過WEP加密協(xié)議來彌補(bǔ)這一缺陷，IEEE也正在開發(fā)另外一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)802.11i來專門解決WLAN中的安全問題。,802.11a標(biāo)準(zhǔn),802.11a工作

11、于5GHz頻帶，它采用OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)。802.11a支持的數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)54Mbps或72Mbit/s，傳輸距離控制在10100m，支持多種業(yè)務(wù)如話音、數(shù)據(jù)和圖像等，一個(gè)扇區(qū)可以接入多個(gè)用戶，每個(gè)用戶可帶多個(gè)用戶終端。 802.11a速率雖高，但和802.11b不兼容，并且5GHz并非免費(fèi)頻段，技術(shù)成本也比較高。,802.11g標(biāo)準(zhǔn),802.11g是對802.11b的一種高速物理層擴(kuò)展，同802.11b一樣，802.11g工作于2.4GHz ISM頻帶，但采用了OFDM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)最高54Mbps的數(shù)據(jù)速率，與802.11a相當(dāng)；并且較好地解決了WLAN與藍(lán)牙的干擾問題。 8

12、02.11g可以和802.11b兼容。,IEEE 802.11a/b/g比較,IEEE 802.11a ：使用5GHz頻段，傳輸速度54Mbps，與802.11b不兼容 IEEE 802.11b ：使用2.4GHz頻段，傳輸速度11Mbps IEEE 802.11g ：使用2.4GHz頻段，傳輸速度54Mbps，可向下兼容802.11b,802.11e標(biāo)準(zhǔn),802.11e增強(qiáng)了802.11 MAC層，為WLAN應(yīng)用提供了QoS支持能力。802.11e對MAC層的增強(qiáng)與802.11a、802.11b中對物理層的改進(jìn)結(jié)合起來，就增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的性能，擴(kuò)大了802.11系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，使得WLAN也

13、能夠傳送語音、視頻等應(yīng)用。,802.11h標(biāo)準(zhǔn),為了促進(jìn)802.11a在歐洲的推廣發(fā)展，與ETSI的HiperLAN/2競爭，IEEE又提出了802.11h標(biāo)準(zhǔn)，在802.11a基礎(chǔ)上增加自動頻率選擇(DFS)和發(fā)送功率控制(TPC)功能，以適應(yīng)802.11a在歐洲推廣發(fā)展的需要，符合歐洲有關(guān)管制規(guī)定的要求。,802.11i標(biāo)準(zhǔn),802.11i標(biāo)準(zhǔn)，就不能不提到802.1X標(biāo)準(zhǔn)。802.1X標(biāo)準(zhǔn)完成于2001年，它是所有IEEE 802系列LAN(包括無線LAN)的整體安全體系架構(gòu)，包括認(rèn)證(EAP和Radius)和密鑰管理功能。802.11i是對802.11 MAC層在安全性方面的增強(qiáng)，它與802.1X一起，為WLAN提供認(rèn)證和安全機(jī)制。,802.11n標(biāo)準(zhǔn),802.11n可以將WLAN的傳輸速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps提高到108Mbps，甚至高達(dá)500Mbps。這得益于將MIMO(多入多出)與OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)相結(jié)合而