IEEE_80211概述

第三章IEEE802.11ISSUE3.5日期：杭州华三通信技术有限公司版权所有，未经授权不得使用与传播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掌握802.11b/a/g的主要技术指标掌握802.11n的关键技术原理掌握802.11的MAC层工作原理掌握802.11其他协议相关标准课程目标学习完本课程，您应该能够：目录802.11协议族成员与协议标准802.11n技术802.11网络基本元素802.11MAC层工作原理802.11网络安全与漫游802.11网络的介质访问控制协议与QoS(1/2Mbps)802.11b(5.5/11Mbps)802.11g(54Mbps)802.11a(54Mbps)802.11n(300Mbps)MAC802.11/11a/11b/11gMAC802.11e—QoS802.11i—安全增强802.11f—漫游和切换802.11h—动态调整802.11s—mesh物理发送速率1,21,2,5.5,116,9,12,18,24,36,48,546,9,12,18,24,36,48,54理论上的最大UDP吞吐量(1500Byte)1.7Mbps7.1Mbps30.9Mbps30.9Mbps理论上的TCP/IP吞吐量(1500Byte)1.6Mbps5.9Mbps24.2Mbps24.2Mbps兼容性N/A与11g产品可互通与11b/g不能互通与11b产品可互通无需授权使用的无线频率（ISM）902MHz26MHzBWCrowdedWorldwidelimited2.4GHz83.5MHzBWAvailableworldwideIEEE802.11WLANs5.1GHz300MHzBWdiscontinuousDeveloping902928North&SouthAmerica902MHz2400250024802440Americas,mostofEurope,ChinaFranceSpainJapan2.4GHz*FrequencyAllocationsarependingU-NII:UnlicensedNationalInformationInfrastructure510052005300540055005600570058005900U-NIIEuropeHiperLAN1U-NIIEuropeHiperLAN2*Japan*5.1GHz(GHz)US/CanEuropeJapan12.412√√√22.417√√√32.422√√√42.427√√√52.432√√√62.437√√√72.442√√√82.447√√√92.452√√√102.457√√√112.462√√√122.467√√132.472√√142.484√工作频段划分图2.4122.4172.4222.4322.4422.4522.4622.4722.4842.4272.4372.4472.4572.4672345178910611121314频率/GHz设备的实际吞吐量802.11g标准描述的速率为54Mbps，此为物理层传输速率，而实际可获得的吞吐量为20-24Mbps其他用于协议封装或冲突避免开销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802.11b802.11g802.11a最大物理发送速率11M54M54M理论最大吞吐量（1500Byte报文）5M24M24M512Byte报文吞吐量3.5M14M14M88Byte报文吞吐量1.6M3.2M3.2M综合实际应用速率2.77M9.73M9.73M按照80%干扰计算应用速率2.21M7.78M7.78M注：“综合实际应用速率”以58％88Byte、17％512Byte、25％1500Byte报文进行计算设备的实际覆盖距离输出功率为100mW的802.11b/g产品覆盖距离理论值为100m实际覆盖距离更依赖于现实环境影响覆盖范围的因素建筑结构电磁干扰在一般办公室大楼内，覆盖距离为15m～30m目录802.11协议族成员与协议标准802.11n技术802.11网络基本元素802.11MAC层工作原理802.11网络安全与漫游802.11网络的介质访问控制协议与QoS的关键技术802.11n是IEEE802.11协议中继802.11b/a/g后又一个无线传输标准协议，802.11n将802.11a/g的54Mbps最高发送速率提高到了300Mbps，其中的关键技术为：MIMO-OFDM40MHz频宽模式帧聚合ShortGIMIMO-OFDM是OFDM和MIMO相结合的技术，由于支持更多的子载波，可以实现20MHz下单个流达到65Mbps。基于MIMO技术，实现了在多条路径上并发通信，称之为SpatialMultiplexing。信道802.11n同时定义了2.4GHz频段和5GHz频段的WLAN标准，与11a/b/g每信道只用20MHz频宽不同的是11n定义了两种频带宽度：20MHz频宽40MHz频宽2车道变4车道40MHz频宽将两个20MHz频宽的信道进行捆绑，以获取高于2倍的20MHz频宽的吞吐量帧聚合802.11MAC层协议耗费了相当的效率用作链路的维护，从而大大降低了系统的吞吐量。802.11n引入帧聚合技术，提高MAC层效率，报文帧聚合技术包括：MSDU聚合MPDU聚合ApplicationsMSDU（MACServiceDataUnit）MACprocessingMPDU（MACProtocolDataUnit）PHYLayerP1P3MACheaderMACprocessingP2MACheaderMACheaderMACheaderMACprocessingMSDU聚合MPDU聚合P1P3P2P1P3P2P1P3P2P1P3P2ShortGuardInterval(ShortGI)802.11a/b/g标准要求在发送数据时，必须要保证在数据之间存在800ns的时间间隔，这个间隔被称为GuardInterval(GI)。11n仍然缺省使用800ns。当多径效应不严重时，可以将该间隔配置为400ns，可以将吞吐提高近10%，此技术称为ShortGI。数据1数据2数据1数据2数据1数据2时间时间合适的GI时长GI时长过短干扰GI时长合适的情况GI时长过短的情况数据1数据2目录802.11协议族成员与协议标准802.11n技术802.11网络基本元素802.11MAC层工作原理802.11网络安全与漫游802.11网络的介质访问控制协议与QoS＝“marketing”SSID＝“office”SSID：ServiceSetID服务集识别码STASTASTASTA（Station）：任何的无线终端设备。AP（AccessPoint）：一种特殊的STABSS（BasicServiceSet）：基本服务集BSS1BSS2STA1STA2STA3STA5STA6STA4APAPDS（DistributionSystem）：分布式系统BSS2APBSS1APDSESS（ExtendedServiceSet）：扩展服务集，采用相同的SSID的多个BSS形成的更大规模的虚拟BSS。ESSBSS2AP2Servicesetidentify(SSID1)BSS1AP1Servicesetidentify(SSID1)属于同一VLAN的客户端DSAdHoc构成一种特殊的无线网络应用模式，STA间可直接互相连接，资源共享，而无需通过AP。目录802.11协议族成员与协议标准802.11n技术802.11网络基本元素802.11MAC层工作原理802.11网络安全与漫游802.11网络的介质访问控制协议与QoS层工作原理—概述802.11MAC层负责客户端与AP之间的通讯主要功能包括：扫描、认证、接入、加密、漫游等802.11MAC层报文类型数据帧控制帧管理帧：Scanning步骤2：Authentication步骤3：Association步骤4：数据收发STA通过Scanning功能来完成Discovery寻找一个无线网络当STA漫游时寻找一个新的APScanning功能的两种方式PassiveScanningActiveScanningSTA通过侦听AP定期发送的Beacon帧来发现网络STAAP1BeaconBeaconBeaconBeacon……AP2STA在每个信道上发送Proberequest报文，从AP回应的Proberesponse中获取SSID信息STAProberequestProberequestProberequestProberequestProberesponseAP：Office（隐藏）SSID：VisitorActiveScanning的应用隐藏SSID为最简单方便的保证无线网络安全的手段之一（success）(success)