WLAN及WiMAX介绍打印稿_戴浩_part1

WLAN基础知识及WLAN组网介绍22广东邮电职业技术学院无线局域网（WLAN）无线局域网基本概念802.11系列协议无线局域网安全无线局域网部署和基本设备无线局域网故障维护无线局域网组网案例33广东邮电职业技术学院无线局域网协议标准无线局域网WLAN(WirelessLocalAreaNetwork)以无线电波为传输媒介的局域网技术无线电波按照工作的频率的不同被划分为信道，每个信道对应着一个频率范围，WLAN的传输介质是建立在无线信道的基础上的WLAN标准802.11系列标准：IEEE802.11工作组制定HiperLAN系列标准：ETSI的BRAN小组制定从目前的WLAN市场来看，IEEE802.11系列标准占了绝对的上风。下面讨论的WLAN如果没有特别说明的话都是基于IEEE802.11系列协议的44广东邮电职业技术学院Wi-FiWi-Fi最初是Wi-Fi联盟（Wi-FiAlliance）的注册商标，用来描述基于802.11系列协议的无线局域网技术现在也被用来描述WLAN中移动设备的无线接口Wi-Fi联盟由工业界发起成立的一个全球性的非盈利组织，负责测试和认证兼容IEEE802.11系列协议的设备，并且对于通过测试和认证的设备打上Wi-Fi认证标志55广东邮电职业技术学院无线局域网的特点优势快速部署（deployment）：不需要进行繁琐的布线工作支持移动漫游（roaming）：在无线信号覆盖范围内，用户可以随意的移动漫游易于扩展（scalability）：根据应用的需求来配置相应的网络拓扑结构问题传输带宽相比有线网络低干扰问题安全性问题66广东邮电职业技术学院网络组成无线站点STA（wirelessSTAtion）配置支持802.11协议的无线网卡的终端STA通过MAC层机制来共享同一个无线信道，最简单的WLAN仅仅由STA组成，它们之间直接通信无线接入点AP（wirelessAccessPoint），有时也被称为基站BS（BaseStation）数据链路层设备AP为STA之间的通信提供帧转发功能77广东邮电职业技术学院网络拓扑类型—AdHoc网络AdHoc网络，也称为自组织网络仅由STA之间通过无线传输媒介组成的网络，这些STA在彼此无线信号覆盖范围内，因此之间能够互相通信AdHoc网络也被称为IBSSBSS是一个不包含AP的STA集合，或者是一个与一个AP相关联的STA组，IBSS特指前一种情况STASTASTASTABSS/IBSSADHoc网络以太网路由器IP网络192.168.1.0IP网络192.168.2.0BSS/IBSSSTASTABSS：BasicServiceSet，基本服务集IBSS：IndependentBSS，独立基本服务集88广东邮电职业技术学院网络拓扑类型—基础设施网络基础设施（Infrastructure）网络最简单的基础设施网络包括一个AP以及一些和AP关联的STA，组成一个以AP为中心的BSS更大的基础设施网络可能由多个以AP为中心的BSS通过分布式系统DS互连组成，也称为扩展服务集ESSDS可以是一个交换机，一个有线网络或者一个无线网络在基础设施网络中，STA之间不能直接通信，所有的通信都必须经过APSTA可以在ESS内移动漫游STA1STASTASTA2BSS1BSS2ESSDS基础设施网络AP1AP2ESS：ExtendedServiceSetDS：DistributionSystem99广东邮电职业技术学院BSSID和SSIDBSSID是一个48位的标识，用来指示一个特定区域内的BSSAdHoc网络，BSSID是随机产生基础设施网络，BSSID是AP的无线网络接口的MAC地址SSID是一个最大长度为32个字符的标识符，它有时也被称为网络名，可以用来对STA接入BSS进行控制每个BSS都配置有一个SSID，STA要加入必须配置相同的SSIDESSID是SSID的一种扩展形式，它被特定地用于ESS，同一个ESS内的所有STA和AP都必须配置相同的ESSID1010广东邮电职业技术学院站点连接站点连接（Connectivity），包括三个过程探测过程认证过程关联过程1111广东邮电职业技术学院站点连接—探测过程探测过程（Probe）选择建立通信所需的AP具体过程1）站点转换到某个无线信道广播一个802.11探测请求帧2）如果该信道上有AP，则应答一个探测响应帧，站点纪录这些AP的信号强度等信息3）站点转到下一个信道，执行步骤1，直到遍历它所支持的所有信道4）站点根据SSID是否匹配、信号强度等信息从这些AP中选择一个AP来建立通信1212广东邮电职业技术学院站点连接—探测过程实例ASSID=MarketingA将选择AP2来建立通信，这是因为AP2的SSID与其设置的SSID相同，并且具有最高的信号强度1313广东邮电职业技术学院站点连接—认证过程认证过程（Authentication）对用户身份进行认证，防止没有授权的用户与AP建立通信两种认证模式开放认证（OpenAuthentication）使用空的认证算法，因此开放认证过程总是会成功，它使得站点能够快速访问网络共享密钥认证（Shared-keyAuthentication）在站点和AP之间共享一个密钥1414广东邮电职业技术学院站点连接—认证实例ASSID=Marketing1515广东邮电职业技术学院站点连接—关联过程关联过程（Association）AP通过关联过程将一个逻辑端口或者关联标识符映射到站点，就像将一台主机连接到以太网集线器或者交换机的一个物理端口上一样具体过程站点发送一个关联请求帧，开始关联过程AP应答一个关联响应帧，结束关联过程，该帧中包含了状态码、分配的关联标识符、AP支持速率等信息完成关联过程以后，STA和AP之间就可以开始进行通信了，有时也说STA与AP建立了连接，或者说STA关联到AP上1616广东邮电职业技术学院站点漫游站点漫游（Roaming）站点移出一个AP的信号覆盖范围外，进入另一个AP的信号覆盖范围内，这时它需要关联到一个新的AP上。这个过程也被称为漫游，有时也被称为切换（Handoff）BreakbeforemakeSTA先与原来的AP分离（Disassocation），然后关联到新的AP漫游域（RoamingDomain）在漫游域内，所有AP属于同一个广播域，并且配置了相同的SSID多个BSS如果属于同一个广播域，那么它们通过DS连接组成的ESS也被称为漫游域1717广东邮电职业技术学院站点漫游—步骤首先，站点决定何时开始漫游过程信号强度减弱帧重传基础设施网络中无法接收到AP周期性广播的信标帧其次，站点决定漫游到何处通过扫描机制得到所有AP的信息主动扫描(ActiveScanning)：在每个信道上发送探测请求帧，然后等待来自工作在该信道上的AP的探测响应帧，从而得到所有信道上的所有AP信息被动扫描(PassiveScanning):在每个信道上侦听来自AP的信标帧，从而得到所有信道上的所有AP信息根据SSID是否匹配、信号强度等信息选择一个新的AP最后，站点将和选择的新的AP建立关联。建立关联之前STA还要和新的AP进行认证过程，然后开始关联过程在这里站点发送的是重新关联帧（Reassociation）而不是关联帧主动扫描速度快,但是开销大,目前大多数802.11产品都采用主动扫描1818广东邮电职业技术学院站点漫游—图示AP21919广东邮电职业技术学院802.11协议发展历程1997年IEEE发布第一个802.11标准，工作在2.4GHz的ISM频段，支持速率为1M或者2M，室内约25米，室外约75米1999年IEEE发布802.11a，工作在5GHz的ISM频段，支持最大速率为54M，室内约30米，室外约100米注意：如果没有特别说明，一般用“802.11”来表示“802.11系列协议”802.11history1999年IEEE发布802.11b，工作在2.4GHz的ISM频段，支持最大速率为11M，室内约35米，室外约110米2003年IEEE发布802.11g，工作在2.4GHz的ISM频段，支持最大速率为54M，室内约35米，室外约110米2007年IEEE发布802.11ndraft2.0，工作在2.4GHz的ISM频段，支持最大速率为248M，室内约70米，室外约160米2020广东邮电职业技术学院传输频段WLAN的传输频段——ISM的900M、2.4G和5.8GISM：工业（Industrial）、科学（Scientific）与医疗（Medical）ISM频段2121广东邮电职业技术学院2.4G频段信道分配2222广东邮电职业技术学院WLAN技术标准IEEE802.111990年IEEE802标准化委员会成立IEEE802.11WLAN标准工作组。IEEE802.11（别名：Wi-Fi(WirelessFidelity)无线保真）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，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。IEEE802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据访问，速率最高只能达到2Mbps。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，所以IEEE802.11标准被IEEE802.11b所取代了。2323广东邮电职业技术学院IEEE802.11b频段：2.4GHz~2.4835GHz采用DSSS(直接序列扩频技术)传输速率：Barker序列+BPSK---1MbpsBarker序列+QPSK---2MbpsCCK（补码键控）+BPSK---5.5MbpsCCK+QPSK---11Mbps技术特点：用伪随机码调制载波，使难于被解码将83.5MHz带宽划分为13个宽22MHz的子信道，常用的是1、6、11这三个相互不重叠的信道。2424广东邮电职业技术学院IEEE802.11a1999年制定完成工作频段在5.15～5.825GHz数据传输速率达到54Mbps/72Mbps(Turbo)传输距离控制在10-100米。采用正交频分复用（OFDM）的独特扩频技术。IEEE802.11a标准是IEEE802.11b的后续标准，其设计初衷是取代802.11b标准，然而，工作于2.4GHz频带是不需要执照的，该频段属于工业、教育、医疗等专用频段，是公开的，工作于5.15～5.825GHz频带需要执照的。一些公司更加看好当时最新混合标准――802.11g。2525广东邮电职业技术学院IEEE802.11g802.11a与802.11b两个标准都存在着缺陷，802.11b的优势在于价格低廉,但速率较低（最高11Mbps）；而802.11a优势在于传输速率快（最高54Mbps）且受干扰少，但价格相对较高。目前最流行的IEEE802.11g认证标准,该标准拥有IEEE802.11a的传输速率，安全性较IEEE802.11b好，采用2种调制方式，含802.11a中采用的OFDM与IEEE802.11b中采用的CCK，能达到802.11a的传输速率并向下兼容802.11b。2626广东邮电职业技术学院IEEE802.11g使用频带为2.4~2.4835GHz使用OFDM(正交频分复用)调变技术802.11g其实是一种混合标准，它既能适应传统的802.11b标准，在2.4GHz频率下提供每秒11Mbps数据传输率，也符合802.11a数据传输率标准在2.4GHz频率下提供