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WLAN基础2•IrDA•BlueTooth•802.11•802.11b•802.11a•802.11g•802.11n几种主要的WLAN技术3802.11协议的发展进程802.11802.11b802.11a802.11g标准发布时间July1997Sept1999Sept1999June2003合法频宽83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz频率范围2.400-2.483GHz2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz5.725-5.850GHz2.400-2.483GHz非重叠信道33123调制技术FHSS/DSSSCCK/DSSSOFDMCCK/OFDM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无线覆盖范围N/A100M50M100M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)1.6Mbps5.9Mbps24.4Mbps24.4Mbps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4各个国家授权使用的频段欧洲和中国（ETSI）13个信道5802.11b/g工作频段划分图2.4122.4172.4222.4322.4422.4522.4622.4722.4842.4272.4372.4472.4572.46723451789106111213146蜂窝式无线覆盖l任意相邻区域使用无频率交叉的频道，如：1、6、11频道。l适当调整发射功率，避免跨区域同频干扰。l蜂窝式无线覆盖实现无交叉频率重复使用。7n802.11协议族成员nWLAN网络基本概念和组网模式nWLAN网络接入访问机制nWLAN网络接入漫游与加密nWLAN网络的QoS功能802.11协议族8IEEE802.11无线局域网工作组PHY802.11(1/2Mbps)802.11b(5.5/11Mbps)802.11g(54Mbps)802.11a(54Mbps)MAC802.11/11a/11b/11gMAC802.11f—漫游和切换802.11e—QoS802.11i—安全增强802.11n(600Mbps)802.11s—mesh802.11r—快切9802.11网络的基本元素——BSS•Stations(STA)：任何的无线终端设备。•AP（AccessPoint）：一种特殊的STA•BSS：BasicServiceSetBSS1BSS2STA1STA2STA3STA5STA6STA4APAP10802.11网络的基本元素——DS•DS（DistributionSystem）：分布式系统BSS2APBSS1APDS11802.11网络的基本元素——SSIDAP1SSID＝“marketing”SSID：ServiceSetID服务集识别码STASTASTA12802.11网络的基本元素——ESS•ESS（ExtendedServiceSet）是采用相同的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DS13CSMA/CA（载波侦听多点接入／避让机制）FrameExchangeFrameExchangeFrameExchangeFrameExchangeDIFSDIFSDIFSSTA1STA2STA3STA4退避窗口退避窗口退避窗口分布式帧间隔（DCFinterframespace，简称DIFS）10935761025481014802.11MAC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、接入、认证、加密、漫游和同步。•802.11MAC报文分类：–数据帧用户的数据报文–控制帧协助发送数据帧的控制报文，例如：RTS、CTS、ACK等–管理帧负责STA和AP之间的能力级的交互，认证、关联等管理工作例如：Beacon、Probe、Association及Authentication等15802.11MAC层工作原理——用户接入管理过程STAAPDiscovery选择AP(采用侦听Beacon帧或发送Probe帧)AuthenticationAssociation和建立Association关系的AP收发数据123416802.11MAC层工作原理——Scanning•802.11MAC使用Scanning功能来完成Discovery–寻找和加入一个网络–当STA漫游时寻找一个新的AP••PassiveScanningPassiveScanning通过侦听AP定期发送的Beacon帧来发现网络。••ActiveScanningActiveScanning在每个信道上发送Proberequest报文，从ProbeResponse中获取BSS的基本信息。17802.11MAC层工作原理——AuthenticationSTAAPAuthenticationrequestAuthenticationResponse(success)STAAPAuthenticationrequestPlaintextchallengeCiphertextchallengeAuthenticationResponse(success)预置Key用Key加密明文密文解密和明文比较预置KeyOpen-systemAuthentication过程Shared-KeyAuthentication过程12123418802.11MAC层工作原理——AssociationSTAAPAssociationrequest(SSID)AssociationResponseSTANewAP数据OldAP检测到NewAP信号强Association过程Reassociation过程1219什么是漫游lSTA可以在属于同一个ESS的AP接入点接入；lSTA可以在Wireless网络中任意移动；l保证已有的业务不中断，用户的标识（IP地址）不改变。STAAPAP移动ESS20漫游的分类l二层漫游在同一个子网内的AP间漫游l三层漫游在不同子网内的AP间漫游VLAN1IP:1.0.0.1VLAN1APAPVLAN1L2网络STA移动二层漫游VLAN1IP:1.0.0.1VLAN1APAPVLAN2L3网络STA移动三层漫游21802.11WEP加密STAAPIV静态KeyKey生成器Key流XOR用户数据明文发送的加密报文IV静态KeyKey生成器Key流XOR用户数据明文接收的加密报文IV：initializationVender初始向量WEP：WiredEquivalentPrivacy有线对等私有协议22802.11技术在QOS方面存在的缺陷最初的802.11技术是为满足用户的数据传输而设计的，根本没有考虑多业务承载。l802.11采用的DCF(（distributedcoordinationfunction，分布式协调功能）调度模式是基于CSMA/CA原理，最终的效果是所有用户发送的报文平等地竞争无线资源。l由于没有区分业务优先级的机制，造成AP和终端在对外发送报文时对报文按同等优先级对待。当发生流量拥塞时，需要优先处理的报文（例如语音报文）和普通的报文（例如浏览网页的报文）会按相同的概率被丢弃。l和有线网络相对完善的QOS机制无法很好地衔接。23802.11e协议——QOS保证802.11e针对DCF模式进行了改进，支持EDCA（EnhancedDistributionCoordinateAcess，增强型分布式协调访问机制）的媒体访问机制l支持8个业务优先级的报文标记(类似于有线网络中的802.1P)l业务优先级可被映射到4个输出队列l高优先级的报文优先获取无线空口的访问能力24802.11e协议——EDCA调度模式优先级队列1优先级队列2优先级队列3优先级队列4BusyFrameTimeIFS4CW4IFS3CW3FrameIFS2CW2FrameIFS1CW1FrameAP和用户等待发送的数据的调度机制：25n什么是FAT（胖）APn什么是无线网桥n什么是无线交换机和FIT（瘦）APn天线工作原理及参数介绍WLAN设备26FATAP设备功能•802.11a/b/g网管、二层漫游,安全802.1x认证,802.11eQoS天线加密27FATAP设备的典型组网l企业网络的组网模式：……AP1APnSTAsl家庭或soho网络的组网模式：APADSLModemWAN以太交换机PCSTAs企业核心网28802.11无线网桥•无线网桥是一种采用无线技术进行网络互连的特殊功能的AP。•无线网桥根据传输距离的不同可分为工作组网桥和长距专业网桥。•为了防止信号大幅度衰减，网桥组网时两个网桥之间通常不能有障碍物的阻挡。•以室外作为主要应用环境的无线网桥一般在设计时都会考虑适应一些恶劣的应用环境。29802.11无线网桥的典型组网有线网络A有线网络B有线网络互连无线网络互连有线网络网络A多网络互连1208E网络B网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥30802.11a/b/g天线加密网管、三层漫游,安全802.1x认证,802.11eQOSAP点监测用户防火墙网络自愈RF管理无线欺骗防护802.11a/b/g网管、二层漫游,安全802.1x认证,802.11eQOS天线加密FATAPFITAP无线交换机和FITAP的功能更易管理的无线解决方案更易管理的无线解决方案31天线在无线系统中的使用典型无线系统发射器空间介质接收器发射天线接收天线32电磁波电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场33功率计算单位:dB,dBm,dBwdB是用来测量被测量功率与某一基准功率的比值。它的数值等于被测量功率与基准功率的比值取以10为底的对数，再乘以10。当基准功率取为1mw时，此dB值以dBm表示。当基准功率取为1w时，此dB值以dBw表示。公式：测量功率(dB)=10*lg(测量功率/参考功率)34无线传输的干扰因素——障碍物功率在穿过障碍物后衰减墙，门，等等。35各类障碍物对无线信号的衰减效果对比材料应用场景对信号的衰减程度木头门、隔间弱塑料隔层弱玻璃窗户弱砖建筑墙一般陶瓷天花板、墙面装修强钢筋混泥土支撑墙、地板强金属天花板、墙面装修、电梯很强36无线传输的干扰因素——电磁干扰•2.4GHz为ISM频段，不许授权即可使用。•同一区域内AP之间的互相干扰。•其他工业设备的干扰–微波炉–双向寻呼系统–等等…37WLAN设备的实际工作性能——吞吐率•802.11g标准描述的速率为54Mbps，此为物理层传输速率。实际可获得的速率为一半(20-24Mbpsmax)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38WLAN设备的实际工作性能——覆盖距离•输出功率为100mV的802.11b/g产品覆盖距离理论值:100m•而在实际中，覆盖距离更依赖于实际环境。•影响覆盖范围的因素建筑结构电磁设备在一般办公室大楼内，覆盖距离为15-30m。39n热点覆盖n承载Wi-Fi语音和移动数据业务n办公地点无线互连WLAN的典型部署40核心机房会议厅餐厅、茶座大厅、服务台S7500客户端热点覆盖客户端客户端无线交换机41增值业务电子病历服务器群FITAP核心机房手持PDA住院楼1住院楼2住院楼3WiFi电话WiFi电话无线交换机网管Radius语音网关语音服务器42办公地点无线互连企业总部网络企业分支网络1企业分支网络2无线网桥无线网桥无线网桥谢谢