无线局域网技术培训材料

无线局域网技术1概述无线局域网的基本原理无线局域网——802.11b无线局域网——802.11a无线局域网——802.11g无线局域网的应用内容概述2何谓无线局域网?无线局域网的概念3ISM频段4WLAN标准目前在两个组织制定：IEEE和3GPP。IEEE在WLAN方面的工作只定义了二层以下的协议，目前主要集中在安全性、AP之间的信令、频谱扩展等方面。3GPP把WLAN技术作为一种3G接入技术，工作内容主要是WLAN与3G结合的网络结构及信令交互，目前已经确定了组网络原则、体系结构和认证流程。WLAN相关标准工作组5Wi-Fi™标准Wi-Fi（无线高保真）是遵守IEEE802.11协议族的无线局域网标准。WECA(无线局域网兼容联盟），其宗旨是认证Wi-Fi产品的互操作性，并促成Wi-Fi成为所有市场分段上的全球无线局域网标准。6IEEE802.11协议族PHY802.11(1/2Mbps)802.11b(5.5/11Mbps)802.11k无线资源管理802.11a(54Mbps)802.11h动态频率选择和功能控制(欧洲标准)MAC802.11MAC802.11f-漫游和切换802.11e---QoS802.11i安全增强物理层数据链路层802.3PHY802.3MAC802.11PHY802.11MAC802.2LLC802.2LLCOSI802.3LAN无线LAN802.11g(54Mbps)802.11j日本标准PHY802.11(1/2Mbps)802.11b(5.5/11Mbps)802.11k无线资源管理802.11a(54Mbps)802.11h动态频率选择和功能控制(欧洲标准)MAC802.11MAC802.11f-漫游和切换802.11e---QoS802.11i安全增强物理层数据链路层802.3PHY802.3MAC802.11PHY802.11MAC802.2LLC802.2LLCOSI802.3LAN无线LAN物理层数据链路层802.3PHY802.3MAC802.11PHY802.11MAC802.2LLC802.2LLCOSI802.3LAN无线LAN802.11g(54Mbps)802.11j日本标准7WLAN技术发展历史802.11802.11b802.11a802.11g标准发布时间July1997Sept1999Sept1999June2003合法频宽(美国)83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz频率范围(美国、中国)2.400-2.483GHz2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz5.725-5.850GHz2.400-2.483GHz非重叠信道(美国、中国)33133调制技术FHSSDSSSDSSSCCKOFDMCCKOFDM单载频数据速率1,25.5,116,9,12,18,24,36,48,546,9,12,18,24,36,48,54MaxUDPThroughput(1500byte)1.7Mbps7.1Mbps30.9Mbps30.9MbpsMaxTCP/IPThroughput(1500byte)1.6Mbps5.9Mbps24.4Mbps24.4Mbps8概述无线局域网的基本原理无线局域网——802.11b无线局域网——802.11a无线局域网——802.11g无线局域网的应用内容无线局域网的基本原理9基本网络架构EthernetDeskTopNoteBookNotebookNotebookDeskTopDeskTopBSS(BasicServiceSet)ESSID:CH:1NoteBookNotebookNotebookBSSESSID:CH:6EthernetDeskTopDeskTopDeskTopEthernetDeskTopDeskTopDeskTopBuildingABuildingCEthernetDeskTopDeskTopDeskTopBuildingBEthernetDeskTopNoteBookNotebookNotebookDeskTopDeskTopBSS(BasicServiceSet)ESSID:CH:1NoteBookNotebookNotebookBSSESSID:CH:6桥接模式AP接入模式（基本模式）WDS模式10媒体接入方式DCF（分布协调功能）基于CSMA/CA（载波侦听多点接入/冲突避免），是一种存在竞争的接入技术。◆IFS（帧间隔）◆物理载波侦听和虚拟载波侦听◆随机退避◆RTS/CTSPCF（点协调功能）没有竞争的接入技术，由一个被称为点协调器的站点统一控制对媒体的访问。◆CFP（无竞争期）与CP（竞争期）◆轮询11时分半双工网络中的所有设备（AP和STA）都使用同一频率，通过竞争来共享系统带宽没有固定的时隙划分，数据传输不连续同一时间只允许一个设备发射信号，其他设备都处于接收状态系统中的用户数量没有绝对的限制12站点状态与业务1类帧RTS、CTS、ACK、CF-End＋ACK和CF-End控制帧，探测请求/响应、信标、认证/取消认证和ATIM消息管理帧，“ToDS”和“FromDS”置0的数据帧2类帧连接请求/响应、重连接请求/响应、取消连接管理帧3类帧任何数据帧、取消认证管理帧以及PS-Poll控制帧13认证开放系统认证缺省的认证方式，不使用WEP加密，所有认证消息都以明文方式发送。决定认证是否成功的依据有许多，比如访问控制列表(ACL)、业务组标识(SSID)等。共享密钥认证参与认证的双方拥有相同的密钥，使用该密钥对质询文本进行WEP加密（请求认证方）和解密（认证方），以决定认证是否成功。14加密WEP加密WEP解密15概述无线局域网的基本原理无线局域网——802.11b无线局域网——802.11a无线局域网——802.11g无线局域网的应用内容802.11b16协议简介802.11协议在2.4Ghz频段上的高速物理层扩展媒体介质抛弃了红外线和FHSS，只采用DSSS和PBCC（可选）支持1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和11Mbps四种速率目前是业界的主流标准，主要应用侧重于AP与网桥172.4GHz频段划分适用地区频道序号频率(MHz)FCC(美国)IC(加拿大)ETSI(欧洲)Spain(西班牙)France(法国)MKK(日本)12412╳╳╳－－－22417╳╳╳－－－32422╳╳╳－－－42427╳╳╳－－－52432╳╳╳－－－62437╳╳╳－－－72442╳╳╳－－－82447╳╳╳－－－92452╳╳╳－－－102457╳╳╳╳╳－112462╳╳╳╳╳－122467－－╳－╳－132472－－╳－╳－142484－－－－－╳18信道重叠由于11b的有效带宽是22MHz，工作在协议规定频道上的信道之间必然存在重叠。根据信道不重叠的要求（信道的中心频率间距不小于25MHz），在2.4GHz频段上最多有三个信道同时工作。19发射频谱模板20扩频与编码21DSSS/CCKDSSS（直序扩频）Barker序列＝{+1，-1，+1，+1，-1，+1，+1，+1，-1，-1，-1}CCK（补码键控）22PBCC•PBCC（包分二进制卷积编码）掩码序列为{0011001110001011}循环左移3位16次，共256bit23收发通道加扰DSSS调制CCK调制串行数据I/Q信号基带滤波中频滤波射频滤波混频滤波采样抽取匹配滤波中频本振射频本振DSSS解调CCK解调解扰串行数据定时提取符号同步比特同步接收通道发送通道24接收灵敏度接收灵敏度是指在满足一定误码率要求的前提下，接收机所能接收的最小信号强度。速率要求误码率要求最小信号强度协议规定11MbpsPSDU帧帧长为1024字节时FER(误帧率)不超过8％-76dBm业界水平11MbpsPSDU帧帧长为1024字节时FER(误帧率)不超过8％-84dBm•提高接收灵敏度的最有效方法是降低接收通道的噪声系数。25概述无线局域网的基本原理无线局域网——802.11b无线局域网——802.11a无线局域网——802.11g无线局域网的应用内容802.11a26协议简介802.11协议在5Ghz频段上的高速物理层扩展采用OFDM技术，提高抗多径能力支持6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、48Mbps和54Mbps共8种速率目前主要应用于网桥,由于终端普及的问题作AP使用不多275GHz频段划分适用地区频道序号频率(MHz)美国中国365180╳－405200╳－445220╳－485240╳－525260╳－565280╳－605300╳－645320╳－1495745╳╳1535765╳╳1575785╳╳1615805╳╳28信道分布11a的信道有效带宽为18.8MHz，所以不存在重叠信道。29发射频谱模板30ISI码间干扰解决码间干扰的方法•降低速率•使用均衡器•分解成多个低速数据流31OFDMOFDM（正交频分复用）每个子载波携带不同的数据各子载波经过多径传播后仍然保持正交性32CP保护间隔通过复制的方法在符号（Symble）之间增加一段保护间隔，可以进一步减弱码间干扰。11a的Symbol持续时间Tsym为4.0μs，保护间隔为0.8μs33Symbol构成一个Symbol包含52个子载波，编号依次为-26，……，-1，1，……+26•-21，-7，7，21子载波用于导频•-26至-22，-20至-8，-6至6，8至20，22至26子载波用于传输数据Symbol的速率为250Ksps（SymbolPerSecond）34子载波调制35速率参数数据速率(Mbits/s)调制方式编码率(R)每个子载波中的编码比特位每个符号中的编码比特位每个符号中的数据比特位6BPSK1/2148249BPSK3/41483612QPSK1/22964818QPSK3/4296722416-QAM1/24192963616-QAM3/441921444864-QAM2/362881925464-QAM3/4628821636收发通道发送通道接收通道37接收灵敏度误码率要求速率最小信号强度PSDU帧帧长为1000字节时FER(误帧率)不超过10％6Mbps-82dBm9Mbps-81dBm12Mbps-79dBm18Mbps-77dBm24Mbps-74dBm36Mbps-70dBm48Mbps-66dBm54Mbps-65dBm38概述无线局域网的基本原理无线局域网——802.11b无线局域网——802.11a无线局域网——802.11g无线局域网的应用内容802.11g39协议简介802.11在2.4Ghz频段上的更高速率物理层扩展采用DSSS、CCK、OFDM、PBCC（可选）等多种技术，向下兼容802.11b支持802.11b速率集（1、2、5.5、11Mbps）和802.11a速率集（6、9、12、18、24、36、48、54Mbps）可以简单理解为802.11b加上2.4GHz的802.11a4011b与11g的共存•当一个11b的站点连接到一个11g的AP时，为了保证11b的站点能够正常工作，系统带宽将下降一半。参数Slottime＝20μs（11b/g共存系统）Slottime＝9μs（纯11g系统）Slottime20μs9μsRx-Txtime55CCAtime154CCA检测概率99％90％Slottime：一个站点检测到从其它站点传来的数据所需的时间。41概述无线局域网的基本原理无线局域网——802.11b无线局域网——802.11a无线局域网——802.11g无线局域网的应用内容无线局域网的应用42WLAN应用模式•无线局域网特点–技术成熟度高，组网成本相对低廉；–可为最终用户提供与IP有线接入网络相