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新员工培训教程——WLAN基础知识FAE刘余南京智达康无线通信科技有限公司NANJINGZ-COMWIRELESSCO..LTD.TEL:025-84661320E-mail:liuyu@zcom.com.cnURL：无线自由，无限未来...1无线技术介绍内容提纲2WLAN扩频技术介绍3WLAN调制方式介绍4WLAN频段划分5无线局域网基本应用架构－、无线技术介绍无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork)是以射频无线电波通信技术构建的局域网，虽不采用缆线，但也能提供传统有线局域网的所有功能。无线数据通信不仅可以作为有线数据通信的补充及延伸，而且还可以与有线网络环境互为备份。这种无线建网与高速网络接入技术近几年来受到广泛的关注并发展为网络技术市场上一个耀眼的亮点。什么是无线局域网（WLAN）技术？所谓Wi-Fi，其实就是IEEE802.11b的别称，是由一个名为“无线以太网相容联盟”（WirelessEthernetCompatibilityAlliance,WECA）的组织所发布的业界术语，中文译为“无线相容认证”。它是一种无线传输技术。是在1997年6月由大量的局域网以及计算机专家审定通过的标准，该标准定义物理层和媒体访问控制(MAC)规范。物理层定义了数据传输的信号特征和调制，定义了两个RF传输方法和一个红外线传输方法。随著技术的发展，以及IEEE802.11a及IEEE802.11g等标准的出现，现在IEEE802.11这个标准已被统称作Wi-Fi，从而保证了各个厂家产品的兼容性。从应用层面来说，要使用Wi-Fi，用户首先要有Wi-Fi兼容的用户端装置。WI-FI是什么？2.4G各种无线网络技术的比较除了无线以太网技术外,目前已产品化的其它一些无线连接技术还有蓝牙(Bluetooth)和HomeRF，蓝牙的相关标准是IEEE802.15，主要用于点对点的短距离无线连接，由于蓝牙产品的体积和功耗较小，被较普遍的应用在一些移动和手持设备上，一般认为它和无线局域网是相互补充的关系，各用于不同的领域。而HomeRF主要为家庭网络设计，在抗干扰等方面相对应其他技术而言尚有欠缺，因此注定它没有广泛的应用前景。下面是几种技术的主要传输指标对比。各种无线网络技术的市场定位LAN“无线局域网”MAN“无线城域网”WAN“无线广域网”PAN“无线个人网”Bluetooth802.11b802.11a802.11gHiperLAN2802.11MMDSLMDSGSMGPRSCDMA2.5G-3G中低数据速率中高数据速率高的数据速率低数据速率短距离中等距离中到长距离长距离笔记本/PC到设备/打印机/键盘/电话笔记本电脑和手持设备无线联网固定最后一公里接入PDA设备与手持设备到互联网1Mbps1~54Mbps11、54Mbps10K-384KbpsIEEE802.11协议族IEEE802.11IEEE802.11(WirelessFidelity,Wi-Fi,无线相容认证)标准定义物理层和媒体访问控制(MAC)规范。物理层定义了数据传输的信号特征和调制，定义了两个RF传输方法和一个红外线传输方法，RF传输标准是跳频扩频和直接序列扩频，工作在2.4000～2.4835GHz频段。IEEE802.11bIEEE802.11b标准规定WLAN工作频段在2.4-2.4835GHz，数据传输速率最高达到11Mbps,。该标准是目前已经取代了IEEE802.11标准。它采用补偿编码键控调制方式，数据传输速率可在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps之间自动切换，它改变了WLAN设计状况，扩大了WLAN的应用领域。IEEE802.11aIEEE802.11a标准规定WLAN工作频段在5.15-5.850GHz,数据传输速率达到54Mbps/108Mbps(SuperA)。该标准扩充了标准的物理层，采用正交频分复用OFDM的独特扩频技术。由于工作在5G频段，干扰比2.4G小很多，稳定性较好，但是此标准与802.11b不兼容。IEEE802.11gIEEE802.11g标准工作的频段与802.11b相同,拥有IEEE802.11a相同的传输速率,最高可达54Mbps/108Mbps(Turbo/SuperG),安全性较IEEE802.11b好,采OFDM（正交频分复用）调制方式,可802.11b兼容。IEEE802.11协议族•目前802.11共有九种扩展名，从a到i(a、b、c、d、e、f、g、h和i)。802.11（a、b和g)是与PHY有关的标准，802.11（d、e、h和i）影响MAC层，而802.11（c和f）增强OSI最上面的一层，即应用层•其它802.11体系标准除了这三种最核心的无线以太网标准外，802.11系列标准还有：·802.11c：符合802.1D的媒体接入控制层(MAC)桥接(MACLayerBridging)·802.11d：RegulatoryDomains，定义域管理，FCC、ETSI、ARIB等之间切换；·802.11e：QoS(Qualityofservice)，定义服务质量；·802.11f：IAPP(Inter-AccessPointProtocol)，接入点内部协议,漫游管理；·802.11h：5GHz频率空间的功耗管理,并关注探索802.11a与HiperLAN2之间的一致性，集中关注动态频率选择（Dynamicfrequencyselection）和传输功率控制（Transmitpowercontrol）。·802.11i：Security，定义网络安全性。其他相关802.11协议介绍IEEE802.11和OSI模型应用层表示层会话程传输层网络层数字链路层物理层TCP网络操作系统NOS逻辑链路层l(LLC)-802.2媒体访问控制(MAC)-电源管理、安全管理等等FH,DS,IR,CCK(b),OFDM(a)802.11IP无线网络标准的发展史802.11系列标准的发展轨迹l1990年5月，IEEE成立802.11工作组l1997年7月，IEEE发布802.11协议l1999年9月，IEEE发布802.11b协议l1999年9月，IEEE发布802.11a协议l2003年6月，IEEE发布802.11g协议IEEE802.11a/b/g对比802.11802.11b802.11a802.11g协议批准时间1997.71999.91999.92003.6可用频宽83.5MHz83.5MHz300MHz83.5MHz工作频段2.4－2.4835GHz2.4－2.4835GHz5GHz2.4－2.4835GHz非重叠信道数33243扩频调制技术FHSSDSSSDSSSCCKOFDMQPSKOFDMQPSK传输速率1,2Mbps1,2,5.5,11Mbps6,9,12,18,24,36,48,54Mbps1,2,5.5,6,9,11,12,18,24,36,48,54Mbps业务数据语音数据图像语音数据图像语音数据图像二、WLAN的扩频技术介绍WLAN的扩频技术介绍无线局域网的通讯方式采用的是扩频通信技术。扩频通信是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽。扩频技术包括以下几种方式：直接序列扩展频谱，简称直扩（DS），跳频（FH），跳时（TH），线性调频（Chirp）以及现在流行的正交频分复用（OFDM）。此外，还有这些扩频方式的组合方式，如FH/DS、TH/DS、FH/TH等。目前在WLAN通信中应用较多的主要是DSSS（直接序列扩频）和OFDM（正交频分复用）。扩频通信技术具有以下特点：1.很强的抗干扰能力2.可进行多址通信3.安全保密4.抗多径干扰DSSS（直接序列扩频）直接序列扩频（DirectSequenceSpreadSpectrum，简称DSSS），就是使用具有高码率的扩频序列，在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。DSSS（直接序列扩频）直接序列扩频技术将2.4Ghz的频宽划分成14个22MHz的通道(Channel)，临近的通道互相重叠，在14个频段内，只有3个频段是互相不覆盖的，数据就是从这14个频段中的一个进行传送而不需要进行频道之间的跳跃。为了弥补特定频段中的噪音开销，一项称为“chipping”的技术被用来解决这个问题。在每个22MHz通道中传输的数据中的数据都被转化成一个带冗余校验的Chips数据，它和真实数据一起进行传输用来提供错误校验和纠错。由于使用了这项技术，大部分传送错误的数据也可以进行纠错而不需要重传，这就增加了网络的吞吐量。FSSS（跳频扩频）跳频扩频（FrequencyHoppingSpreadSprectrum,简称FHSS）就是载波可以在一个很宽的频带上按照伪随机码的定义从一个频率跳变到另一个频率。FSSS（跳频扩频）使用FHSS技术，2.4G频道被划分成75个1MHz的子频道，接受方和发送方协商一个调频的模式，数据则按照这个序列在各个子频道上进行传送，每次在802.11网络上进行的会话都可能采用了一种不同的跳频模式，采用这种跳频方式主要是为了避免两个发送端同时采用同一个子频段。FHSS技术采用的方式较为简单，这也限制了它所能获得的最大传输速度不能大于2Mbps，这个限制主要是受FCC规定的子频道的划分不得小于1MHz。这个限制使得FHSS必须在2.4G整个频段内经常性跳频，带来了大量的跳频上的开销。OFDM（正交频分复用）正交频分复用技术OFDM是一种多载波发射技术，它将可用频谱划分为许多载波，每一个载波都用低速率数据流进行调制。它获取高数据传输率的诀窍就是，把高速数据信息分开为几个交替的、并行的BIT流，分别调制到多个分离的子载频上，从而使信道频谱被分到几个独立的、非选择的频率子信道上，在AP与无线网卡之间进行传送，实现高频谱利用率。52副载波(用于数据:48个,用于导频信号:4个)多种传送速度:6,9,12,24,36,48,54Mbps跳频（FH）直扩（DS）技术对比DSSSFHSSFHSS系统采用跳变的频率载波，接收方与发送方协商频率跳变模式-易于实施-抗干扰能力强-吞吐量有限（2-3Mbps@2.4GHz）DSSS系统采用“chip”代表数据位，称为宽带无线技术——吞吐量高（11Mbps)——覆盖范围更广——抗干扰能力弱三、WLAN的调制方式WLAN的调制方式什么是调制？信号的调制就是要把信号进行变化、控制、改变以赋予把信号通信中所需要的特性，并承载信息进行传输。基本的调制方法：幅度调制（AM）、频率调制（FM）IEEE802.11bDSSS调制方式补偿码键控(CCK)11Mbps/5.5Mbps差动四进制相移键控(DQPSK)2Mbps差动二进制相移键控(DBPSK)1MbpsIEEE802.11aOFDM调制方式BPSK(二进位移相键控,BinaryPhaseShiftKeying)QPSK(正交移相键控,QuadraturePhaseShiftKeying)16QAM(正交调幅,QuadratureAmplitudeModulation)64QAMIEEE802.11gOFDM调制方式11G协议由于兼容11b协议，因此其调制方式是11a与11b的结合，即工作在6Mbps、12Mbps、24Mbps、36Mbps、48Mbps、54Mbps时与11aOFDM的调制模式相同（BPSK/QPSK/16QAM/64QAM）；当工作在1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps时与11bDSSS下的调制模式相同（CCK/DQPSK/BQPSK）。OFDM（正交频分复用技术优势）OFDM技术频带利用率高、抗噪声特性好，并可以对那些在通信传输过程中遭到破坏的信号数据位进行自动重建；通过OFDM技术编码的数据信号，在传输过程中不容易被窃取，从而保证信号传送具有更高的安全性；OFDM技术对传输线路