物联网与短距离无线通信技术[董健]第三章

第三章WLANWLAN发展WLAN网络结构WLAN安全架构WLAN协议本章内容WLAN发展介绍WLAN是什么WLAN大事记WLAN标准族WLAN网站小节提纲WLAN是什么WPAN：无线个域网采用无线连接的个人局域网，它被用在诸如手机、计算机、PDA之间的小范围（一般是在10米以内）通讯。WPAN的技术包括蓝牙、ZigBee、红外等，其中蓝牙应用最广泛。WLAN：无线局域网一般应用于家庭、企业和热点覆盖，覆盖半径几十米到几百米，提供PC和手机高速上网。无线局域网采用Wi-Fi技术，速率可到达几十Mbps，使用方式与有线局域网一样，简单易用。WLAN：无线城域网提供城市范围的无线覆盖，用于进行城市范围内的宽带无线数据传输。无线城域网采用WiMax技术，覆盖半径几公里到几十公里，速率可达到几十Mbps。蓝牙Wi-FiWiMaxWLAN是什么WLAN：WirelessLocalAreaNetwork广义的WLAN，是指通过无线通信技术将计算机设备互联起来，构成通信网络。狭义的WLAN，是指采用IEEE802.11无线技术进行互连的通信网络。目前的WLAN一般指802.11无线网络。IEEE802.11，是国际电工电子委员会（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers）下负责WLAN标准制定的工作组。Wi-Fi：WirelessFidelity是最大的WLAN工业组织Wi-Fi联盟（Wi-FiAlliance）的商标，该组织致力于对WLAN设备进行兼容性认证测试。Wi-Fi是指Wi-Fi联盟认证，通过认证的产品，可以使用Wi-Fi的LOGO。通常，Wi-Fi作为WLAN的同义词使用，尽管并非所有WLAN设备都进行Wi-Fi认证。WLAN大事记WLAN标准化：IEEE802.111990年，IEEE802.11标准工作组成立1997年，IEEE802.11标准发布（2Mbit/s，工作在2.4GHz）1999年，IEEE802.11a标准发布（54Mbit/s，工作在5GHz）1999年，IEEE802.11b标准发布（11Mbit/s工作在2.4GHz）2003年，IEEE802.11g标准发布（54Mbit/s，工作在2.4GHz）2007年，IEEE802.11ndraft2发布（300Mbit/s，工作在2.4GHz/5.8GHz）WLAN产业化：Wi-FiAlliance1999年，WirelessEthernetCompatibilityAlliance(WECA)成立，后来WECA更名为Wi-FiAlliance（Wi-Fi联盟），现总部设在美国德州，成员单位超过300个。2000年，Wi-Fi联盟启动了Wi-Fi认证计划（Wi-FiCERTIFIED），对WLAN产品进行802.11兼容性认证测试。2007年，Wi-Fi联盟启动IEEE802.11ndraft2认证测试。2008年截止，累计超过4000种WLAN设备通过Wi-Fi认证（Wi-FiCERTIFIED）2008年底，累计超过10亿的Wi-Fi芯片出货量；2012年，预计Wi-Fi芯片的年出货量达到10亿WLAN标准族主要的IEEE802.11标准：IEEE802.11a-54Mbit/s,5GHzstandard(1999,shippingproductsin2001)IEEE802.11b-Enhancementsto802.11tosupport5.5and11Mbit/s(1999)IEEE802.11d-International(country-to-country)roamingextensions(2001)IEEE802.11e-Enhancements:QoS,includingpacketbursting(2005)IEEE802.11g-54Mbit/s,2.4GHzstandard(backwardscompatiblewithb)(2003)IEEE802.11h-SpectrumManaged802.11a(5GHz)forEuropeancompatibility(2004)IEEE802.11i-Enhancedsecurity(2004)IEEE802.11j-ExtensionsforJapan(2004)WLAN标准族主要的IEEE802.11标准：IEEE802.11k-Radioresourcemeasurementenhancements(2008)IEEE802.11n-HigherthroughputimprovementsusingMIMO(multipleinput,multipleoutputantennas)(November2009)IEEE802.11p-WAVE-WirelessAccessfortheVehicularEnvironment(suchasambulancesandpassengercars)(working-2009?)IEEE802.11r-FastroamingWorkingTaskGroupr-(2008)IEEE802.11s-MeshNetworking,ExtendedServiceSet(ESS)(working-Jul.2010?)IEEE802.11T-WirelessPerformancePrediction(WPP)-testmethodsandmetricsRecommendation(2008)IEEE802.11y-3650-3700MHzOperationintheU.S.(2008)WLAN标准族802.11模式发布时间频段(GHz)最大可用带宽(Mbit/s)物理层最大带宽(Mbit/s)调整模式室内覆盖半径1(m)室外覆盖半径2(m)a199952354OFDM~35~120b19992.44.311DSSS~38~140g20032.41954OFDM~38~140ndraft2.020072.4574300OFDM~70~2501.与墙的数目和类型有关2.考虑了一堵墙的损耗IEEE802.11a/b/g/n制式的比较WLAN标准族Wi-Fi强制认证：Wi-Fi产品无线认证：802.11a/b/g单模认证，802.11b/g双模认证，802.11a/b/g多频段（2.4G和5G）认证。本认证目前是手持设备CTIA认证的一部分。Wi-Fi无线网络安全认证：包括WPA/WPA2认证。EAP(ExtensibleAuthenticationProtocol)认证：EAP是一种网络设备身份认证的安全机制。Wi-Fi可选认证：下一代Wi-Fi认证：IEEE802.11ndraft2.0无线标准认证。Wi-FiProtectedSetup认证：快速完成安全配置的功能认证。Wi-FiMultimedia认证：无线QoS认证。WMMPowerSave认证：语音和多媒体业务时省电功能的认证测试。Wi-Fi手机认证：对Wi-Fi手机中Wi-Fi与蜂窝系统的相互影响进行认证。Wi-Fi认证标准WLAN网站IEEE802.11官方网站：联盟官方网站：论坛：小节提纲WLAN网络结构802.11@802Infrastructure网络Adhoc网络Mesh网络胖/瘦APWDS802.11@802IEEE802.11：包括物理层和MAC层协议Infrastructure网络--BSSBSS（BasicServiceSet）网络BSS是WLAN网络的基本单位，包括一个基站（AP）和若干个终端（STA），通讯必须通过AP来完成。网络标识：BSSID，使用AP的MAC地址。Infrastructure网络--ESSESS（ExtendedServiceSet）网络由多个BSS组成，多个BSS的AP通过DS(DistributionSystem)网络互联，终端能在不通BSS之间漫游。网络标识：SSID，AP上统一配置的一个字符串。Adhoc网络IBSS（IndependentBasicServiceSet）网络若干Wi-Fi站点之间对等、临时的组网，俗称adhoc网络。站点之间地位平等，两两进行通讯。网络标识：BSSID，自动选择某个站点的MAC地址作为ID。Mesh网络Mesh网络是infrastructure网络和adhoc网络的结合既支持AP的功能，又能通过adhoc完成多个BSS互联和回传BridgeorRouterMeshPortalBridgeorRouterMeshPortalMPMAPMAPSTASTAMPMesh网络IEEE802.11s：ESSMeshNetworking标准进展：因技术分歧大、需求不紧迫，进展缓慢2004年7月，成立11s标准工作组2006年3月，通过第一个提案预计2010年底，通过11s标准网络组成：由MP/MAP/STA/LWMP组成，构成ESSMP：MESH点，只有MESH回传功能的站点MAP：MESH接入点，除了MP功能外，又有AP功能（能接入Wi-Fi终端）的站点STA：Wi-Fi终端LWMP：轻量MESH点，一般是移动的MESH站点（也可称作MESH终端）网络标识：用接入SSID和回传SSID分别标识接入网络和回传网络胖AP/瘦AP对不同组网方式下AP的通俗叫法，没有严格的定义。胖AP（FatAP）：能够独立配置、管理和工作的AP设备。桥接型AP：仅完成Wi-Fi终端接入，以及无线与有线之间的二层桥接功能。企业中多采用这种方法，作为企业有线网络的延伸。路由型AP：完成Wi-Fi终端的接入之外，还提供DHCP、NAT路由和PPP拨号等功能，一般用在家庭或简单的热点覆盖，又叫无线路由器。瘦AP（ThinAP）：多个瘦AP与接入控制器（AC）协同提供Wi-Fi接入服务。AC一般完成集中交换、鉴权和管理，以及外部互联。FitAP：一些厂家对自己瘦AP的叫法，各厂家AP与AC的功能划分有所差异。无线交换机：早期的AC，从有线交换机演变而来，与瘦AP通过以太网连接。接入控制器（AC）：对瘦AP及其业务流进行集中管理、控制，并完成与外部网络互联的网关设备。AP与AC之间通过TCP/IP专用的隧道进行互联。大部分支持AC/AP组网的AP都具有胖瘦转换能力。胖AP/瘦AP胖APvs瘦AP胖AP：成本低，部署快，适合小规模、安全要求不高的网络。瘦AP：可管理性好，安全性好，适合大规模或运营性质的网络。成本低安全性差可管理性差胖AP特性布设简单扩展性好安全性高可管理性好可运营瘦AP特性网络级协调胖AP/瘦APCAPWAP协议：AP与AC之间的交互协议草案，由IETFCAPWAP工作组负责（），标准还在制定中…WTP：WirelessTerminationPoint，无线端结点，就是指瘦AP。AC：AccessController，接入控制器。CAPWAP协议主要定义以下功能：1、发现，WTP自动发现AC的机制。2、配置，AC通过CAPWAP对WTP进行配置，WTP可以做到零配置。3、软件版本管理，AC可自动更新WTP的软件。4、集中交换，用户数据集中在AC上进行交换。5、无线资源管理，AC进行全网的无线参数优化。ACWTPSTAIntranet/InternetWi-FiCAPWAPTCP/IPWDSWDS(WirelessDistributionSystem)：802.11中定义了DS，用于将多个AP互联的有线网络。WDS则是无线DS，通过无线方式将多个AP互联