WLAN基础理论
WLAN技术基础知识
课程议题
IEEE802.11 MAC层
IEEE802.11 MAC层
802.11的数据链路层分为
两个子层：逻辑链路层LLC 和介质访问层MAC，使用 与802.2完全相同的LLC层 以及802协议中的48位MAC 地址，这使得无线和有线 之间的桥接非常方便，但 MAC地址只对无线局域网 是唯一的。
可扩展性
无扩展能力
方便扩展，对于新增AP无需任何配置管理
一体化网络
高级功能
室内、室外AP产品需要分别单独部署，无 统一配置管理能力
对于基于WiFi的高级功能，如安全、语音等 支持能力很差。
统一无线控制器、无线网管支持基于集中式无线网络架构的室内、室外 AP、MESH产品
专门针对无线增值系统设计，支持丰富的无线高级功能，如安全、语音、 位置业务、个性化页面推送、基于用户的业务/完全/服务质量控 制等等 可视化的网管系统，可以实时监控无线网络RF状态，支持在网络部署 之前模拟真实情况进行无线网络设计的工具。
国家标准(WAPI)
用户只要安装一张证书就可在覆盖WLAN的不同地区漫游，方便用户使用 。
安装、组网便捷，易于扩展，可满足家庭、企业、运营商等多种应用模式。
WLAN安全性（续）
端口访问控制技术(802.1x) 802.1x要求无线工作站安装802.1x客户端软件，无线访问点要内嵌802.1x认证代理， 同时它还作为Radius客户端，将用户的认证信息转发给Radius服务器。 802.1x除提供端口访问控制能力之外，还提供基于用户的认证系统及计费，特别适 合于公共无线接入解决方案。
无权铺设线路或线路铺设环境可能导致线路损坏； 时间紧急，需要迅速建立通讯，而使用有线不便、成本高或耗时 长； 局域网的用户需要更大范围进行移动计算的地方；
WLAN基础培训(扫盲篇)
物理发送速率
无线覆盖范围 理论上的最大UDP吞吐量 (1500 byte)
1, 2
N/A 1.7 Mbps
1,2,5.5, 11
100M 7.1 Mbps
理论上的TCP/IP吞吐量 (1500 byte)
兼容性
1.6 Mbps N/A
5.9 Mbps 与11g产品可互通
24.4 Mbps 与11b/g不能互通
• IEEE 802.11b已成为主流的WLAN标准，被多数厂商所采用，所推出的 产品广泛应用于办公室、家庭、宾馆、车站、机场等众多场合，但是由于许 多WLAN新标准的出现，IEEE 802.11a和IEEE 802.11g更是倍受业界关注。
WLAN的协议
WLAN协议标准简介
• （3）IEEE 802.11a
•
WLAN的频谱
用于WLAN组网的5.8G频段频率范围为 5.725GHz~5.850GHz，共125MHz带宽，划分 为5个信道，每个信道带宽为20MHz 在中国802.11n工作在5.725－5.850GHz频段 的5个信道，操作信道号分别为：149、153、 157、161、165
•
WLAN的协议
பைடு நூலகம்要更多的增值服务时：
无线交换机和FIT AP因此应运而生
无线交换机和FIT AP的典型连接
无线交换机
无线交换机
无线交换机
L2网络
L3网络
AP
AP
AP
AP
AP
AP
FAT/FIT性能比较
无线交换机+Fit AP系统构成特点
• • • • 主要由无线交换机和Fit AP在有线网的基础上构成的。 AP零配置，硬件主要由CPU＋内存＋RF构成，配置和软件都要从无线交换 机上下载。所有AP和无线客户端的管理都在无线交换机上完成。 AP和无线交换机之间的流量被私有协议加密；无线客户端的MAC只出现在 无线交换机端口，而不会出现在AP的端口。 可以在任何现有的二层或三层 LAN 拓扑上部署通用无线解决方案，而无需 重新配置主干或硬件。无线交换机以及管理型接入点AP可以位于网络中的任 何位置。
wlan基础知识
京信广东分公司培训教材WLAN基础 WLAN基础——WLAN基础理论知识 WLAN基础理论知识编制： 编制：何喜平 审核： 审核：胡亿先 批准： 批准：胡亿先 版本： 版本：V1.0/2011 编号： 编号：GD-WLAN-JC-002 日期： 日期：2011年2月 年 月2目 录• • • • • • 第一章 无线网络概述 802.11网络概述 第二章 802.11网络概述 802.11MAC基础 第三章 802.11MAC基础 802.11成帧细节 第四章 802.11成帧细节 第五章 802.11 管理操作 WLAN物理层 物理层(PHY) 第六章 WLAN物理层(PHY)第一章 无线网络概述无线优点安装便捷覆盖范围广WLAN五大 五大 技术优势传输速率高经济节约易于扩展无线频谱频谱范围AMVHF UHF红外线紫外线宇宙射线FM 音频 无线电微波可见光X射线伽玛射线各种无线网络PAN“无线个人网” 无线个人网” 无线个人网LAN“无线局域网” 无线局域网” 无线局域网MAN“无线城域网” 无线城域网” 无线城域网WAN“无线广域网” 无线广域网” 无线广域网Bluetooth802.11b 802.11a 802.11g HiperLAN2中高数据速率 中等距离 笔记本电脑和 手持设备无线联网 1~54Mbps802.11 MMDS LMDSGSM GPRS CDMA 2.5G-3G低数据速率 长距离 PDA 设备与手持 设备到互联网 10K - 384Kbps中低数据速率 短距离 笔记本/PC到设备/ 笔记本/PC到设备/ /PC到设备 打印机/键盘/ 打印机/键盘/电话 < 1 Mbps高的数据速率 中到长距离 固定 最后一公里接入 11、 11、 54Mbps第二章 802.11网络概述 802.11网络概述2.4G信道中国划分 2.4G信道中国划分2.4GHz频段WLAN信道配置表 2.4GHz频段WLAN信道配置表 频段WLAN802.11b和802.11g的工作频段在 802.11b和802.11g的工作频段在 2.4GHz（2.410GHz-2.483GHz）， ），其 2.4GHz（2.410GHz-2.483GHz），其 可用带宽为83.5MHz 划分为13 83.5MHz， 13个信 可用带宽为83.5MHz，划分为13个信 每个信道带宽为22MHz 道，每个信道带宽为22MHz 北美/FCC 北美/FCC 信道) 信道) 欧洲/ETSI 欧洲/ETSI 信道) 信道) 日本/ARIB 日本/ARIB 信道） 信道） 2.4122.412-2.461GHz(11 2.4122.412-2.472GHz(13 2.4122.412-2.484GHz(14信道 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13中心频率（MHz） 中心频率（MHz） 2412 2417 2422 2427 2432 2437 2442 2447 2452 2457 2462 2467 2472信道低端/ 信道低端/高端频率 2401/2423 2406/2428 2411/2433 2416/2438 2421/2443 2426/2448 2431/2453 2426/2448 2441/2463 2446/2468 2451/2473 2456/2478 2461/24832.4G信道划分图表 2.4G信道划分图表2.4GHz频段中，同一个信号覆盖范围内最多容纳3个互不重叠的信（ 2.4GHz频段中，同一个信号覆盖范围内最多容纳3个互不重叠的信（1、6、11），以此类推！ 11），以此类推！ 频段中 ），以此类推 每信道占用22 MHz的频带 每信道占用22 MHz的频带； 的频带； 11b采用DSSS扩频和CCK的调制方式最高提供11Mbps的速率，11g采用OFDM的扩频方式， 11b采用DSSS扩频和CCK的调制方式最高提供11Mbps的速率，11g采用OFDM的扩频方式，可提 采用DSSS扩频和CCK的调制方式最高提供11Mbps的速率 采用OFDM的扩频方式 54Mbps的速率 供54Mbps的速率 ；5G 频谱国际划分坐标室内200mW 5.15-5.35 室外1W 5.470-5.725欧洲5.15-5.25Hiperlan日本室内200mW 5.15-5.25 室外1W 5.25-5.35 室外4W高速无线接入5.725-5.825美国国家信息基础设施 IEEE802.11a5.725-5.850中国5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8扩频微波设备GHz5.8G信道中国划分 5.8G信道中国划分中国802.11a的工作频段在 中国802.11a的工作频段在 802.11a 5.8GHz(5.725GHz-5.850GHz)， 5.8GHz(5.725GHz-5.850GHz)，其可用带宽 为125MHz，划分为5个信道，每个信道带宽 125MHz，划分为5个信道， 为20MHz 5.8GHz频段WLAN信道配置频率表 5.8GHz频段WLAN信道配置频率表 频段WLAN 信道 1 美国(FCC): 5.15GHz～5.35GHz; 5.725GHz 美国(FCC): 5.15GHz～ ～5.825GHz 欧洲(ETSI): 5.47GHz～ 欧洲(ETSI): 5.47GHz～5.725GHz 中国: 5.725GHz～ 中国: 5.725GHz～5.85GHz 4 5 5805 5825 5795/5815 5815/5835 3 5785 5775/5795 2 中心频率(MHz) 信道低端/高端频率(MHz) 中心频率(MHz) 信道低端/高端频率(MHz) 5745 5765 5735/5755 5755/57755.8G信道划分图表 5.8G信道划分图表5.8GHz有 个互不干扰的信道,中国频段中,可提供5 5.8GHz有8个互不干扰的信道,中国频段中,可提供5个互不干扰的信道 每信道占用20MHz频带带宽; 每信道占用20MHz频带带宽; 20MHz频带带宽 提供6/9/12/18/24/36/48/54Mbps 数据传输速率; 提供6/9/12/18/24/36/48/54Mbps 数据传输速率; 采用OFDM调制方式; 采用OFDM调制方式; OFDM调制方式802.11发展历程 802.11发展历程802.11：1997年，原始标准 (2Mbit/s，工作在2.4GHz) 802.11a：1999年，物理层补充 (54Mbit/s，工作在5GHz) 802.11b：1999年，物理层补充 (11Mbit/s，工作在2.4GHz) 802.11c：2001年，符合802.1d的媒体接入控制层桥接 (MAC Layer Bridging) 802.11d：2001年，根据各国无线电规定做的调整，增加跨国自适应机制 802.11e：2005年，支持服务等级 (Quality of Service) ，主要用于流媒体服务 802.11f：2003年，基站互连性 (IAPP, Inter-Access Point Protocol)，2006年撤销 802.11g：2003年，物理层补充 (54Mbit/s，工作在2.4GHz) 802.11h：2004年，专为欧洲设计，动态频率选择和传输功率控制机制 802.11i：2004年，无线网络的安全方面的补充 802.11j：2004年，专为日本设计，按照日本无线规则所做无线覆盖半径的调整 802.11k：2007年，无线资源管理，灵活调整频段频道载波等，提高频段利用效率 802.11l：预留及准备不使用 802.11m：2007年，修订和维护上述标准的细节 802.11n：2008年，草案，更高传输速率的改善，采用多进多出(MIMO) 和频道绑定（CB） 的正交频分复用（OFDM）技术 ……802.11 演变图物理组件• • • • WDS AP Wireless Medium Station组网模型• 独立型网络 AD-HOD • 基础结构型网络 • 漫游 • WDS分布式ADAD-HODAd也叫对等网络，是指安装有无线网络适配器（无线网卡） Ad-Hoc 也叫对等网络，是指安装有无线网络适配器（无线网卡）的多台计算机 组成的局域网，它们通过无线适配器进行彼此的通讯。
11.WLAN基础
天线的分类
全向天线 定向天线
WLAN射频技术：
——无线天线 全向天线
全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的 无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽 度越小，增益越大。全向天线在通信系统中一般应用距离近，覆盖范围大。 全向天线的辐射范围比较象一个苹果。
WLAN的基础概念：
——WLAN介绍 Wi-Fi概念
Wi-Fi联盟（Wireless Fidelity Alliance）是一个商业联盟，拥有 Wi-Fi 的商标。它负责Wi-Fi 认证与商标授权的工作，总部位於美国德州奥斯汀 （Austin）。 成立于1999年，主要目的是在全球范围内推行Wi-Fi产品 的兼容认证，发展802.11技术。目前，该联盟成员单位超过200家，其中 42%的成员单位来自亚太地区，中国区会员也有5个。
1999年获得批准 工作频率为5GHz， 使用52个正交频分多路复用载波， 最大原始数据传输率为54Mb/s， 数据率可降为48，36，24，18，12，9或者6Mb/s 802.11a拥有12条不相互重叠的频道（频道也称为信道），8条用于室内， 4条用于点对点传输 不能与IEEE 802.11b/g相互兼容
对于100mW的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：
10lg（100mW/1mw)=10lg（100）=20dBm。
Db的计算
3db=2，5db=3，7db=5，10db=10，0db=1
Db的加运算即等于普通数的乘运算。
500mw=5*10*10*1mw=7+10+10+0dbm=27dbm 30mw=3*10*1mw=5+10+0dbm=15dbm
WLAN基础知识 非常简单
为什么要使用无线？ 为什么要使用无线？
无线让网络更高效！ 无线让网络更高效！ 不受限于时间和地点的接入网络，满足各行各业对于网络应用的需求
WLAN的技术优势 的技术优势
安装便捷
传输速率高 覆盖范围广
WLAN五大 五大 技术优势
经济节约 易于扩展
WLAN的应用环境 的应用环境
频繁变动 的环境
难以布线 的环境
WLAN接入系统 WLAN接入系统： 接入系统
由接入点设备AP和业务接入控制设备（AC）组成，完成WLAN用户的接入控制，WLAN接入认证点则 由AP设备实现。
驻马店黄淮学院北校区WLAN 驻马店黄淮学院北校区WLAN网络拓扑图 WLAN网络拓扑图
无线AP的概念 无线AP的概念
无线AP (Access Point，无线访问节点) 是一个包含很广的名称，它不仅包 含单纯性无线接入点，也同样是无线路由器、无线网关等类设备的统称。
无线AP主要是提供无线终端（笔记本等）对有线局域网和从有线局域网 对无线终端的访问，在AP的覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互 通信。在无线网络中，AP就相当于有线网络的集线器，它能够把各个无线 终端连接起来，无线终端所使用的网卡是无线网卡，传输介质是空气。
无线设备的功率
客户端：手持式对讲机高达5瓦, GPRS上网卡是GSM频段的设备，它的发射 功率最高值会达到２Ｗ，平均在６００毫瓦左右。联通CDMA的发射功率为 200mW左右. 小灵通其最高发射功率大约80mW。Wi-Fi无线网卡的发射功率 40mW左右，IEEE802.11规定发射功率不可超过100mW,蓝牙设备的发射功率不 超过20mW. 信号发射点: 基站的发射功率取决服务范围的大小和移动电话用户的容量. 手机基站发射功率从几瓦到上百瓦不等，目前国内厂商生产的无线Wi-Fi设备 发射点ＡＰ的功率也在100-500毫瓦之间。
wlan基础知识培训
wlan基础知识培训1 WLAN基本理论1.1基本概念WLAN是Wireless Local Area Network（无线局域网）的缩写，它是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网LAN（LocalAreaNetwork）的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入；换句话说WLAN是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来，而是通过无线的方式连接，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。
1.2通用频道WLAN满足IEEE(电子和电气工程师协会)提出的IEEE 802.11标准，目前各种WLAN 设备满足的主流规范标准主要有四种，分别是802.11b、802.11a、802.11g、802.11n。
IEEE802.11a：是IEEE 802.11b的后续标准，其设计初衷是取代802.11b标准，然而，工作于2.4GHz频带是不需要牌照的，该频段属于工业、教育、医疗等专用频段，是公开的，工作于5.15～8.825GHz 频带需要牌照的，也就是说，5GHz频段相比更加干净。
IEEE802.11b：1999年9月被正式批准，该标准规定WLAN工作频段在2.4～2.4835GHz，数据传输速率达到11Mbps，传输距离控制在50～150英尺。
该标准是对IEEE802.11的一个补充，采用补偿编码键控调制方式，采用点对点模式和基本模式两种运作模式，在数据传输速率方面可以根据实际情况在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps的不同速率间自动切换，它改变了WLAN设计状况，扩大了WLAN的应用领域。
IEEE802.11g：该标准于2003年7月获批，IEEE802.11g拥有与IEEE802.11a同样的54 Mbps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，做到与802.11b兼容。
WLAN基础知识---
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基础架构
基础网络结构模式中，网络中任意一台无线网络终端均可通过AP 基础网络结构模式中，网络中任意一台无线网络终端均可通过AP 接入有线网络。此模式可作为有线网络的延伸和补充。由于无线带 接入有线网络。此模式可作为有线网络的延伸和补充。 共享带宽， 可以接入20 个无线客户端， 宽为共享带宽 通常建议一个AP可以接入 ～30个无线客户端 宽为共享带宽，通常建议一个AP可以接入20～30个无线客户端，以 获取满意的访问数率。 获取满意的访问数率。
•无线AP主要是提供无线终端对有线局域网和从有线局域网 无线AP主要是提供无线终端对有线局域网和从有线局域网 主要是提供无线终端对有线局域网 对无线终端的访问， 对无线终端的访问，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站 可以通过它进行相互通信。在无线网络中，AP就相当于有线 可以通过它进行相互通信。在无线网络中，AP就相当于有线 网络的集线器，它能够把各个无线终端连接起来， 网络的集线器，它能够把各个无线终端连接起来，无线终端 所使用的网卡是无线网卡，传输介质是空气。 所使用的网卡是无线网卡，传输介质是空气。
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IEEE802.11协议簇 IEEE802.11协议簇
802.11 标准发布时 间 频率范围 非重叠信道 调制技术 物理发送速 率 理论吞吐量 兼容性 1997.7 802.11b 1999.9 802.11a 1999.9 802.11g 2003.6 802.11n 2009.9
2.4GHz 3 FHSS/DSS S 1, 2 2Mbps
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什么是WLAN 什么是WLAN
无线局域网 (Wireless Local Area Network) 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 技术构建的局域网，虽不采用缆线， 的所有功能。 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。 延伸，而且还可以与有线网络环境互为备份。
WLAN基础培训初课件
经验总结：目前使用的“胖”AP设备均会存在端口运行 一段时间内，由于长时间运行端口数据拥塞引起周期性 封死现象，需要断电重启临时解决，如出现此类故障频 繁则需要更换AP设备。
WLAN基础培训初
AP类故障
故障名称：AP硬件故障 故障现象：覆盖区域没有无线信号覆盖，无法正常上线。 处理过程：一般检查AP设备即可，发现AP可以登入管理 页面，但是没有射频信号输出，重启复位AP软件设置重 新配置还是无法解决，说明AP硬件出现故障，需要更换 AP设备解决。
WLAN基础培训初
交换机类故障
故障名称：交换机端口故障 故障现象：用E1转换器做传输的热点，AC从公网ping不通。 处理过程：首先到现场检查AC，AC的端口状态正常，能正常分配 地址，于是把电脑直接接E1，地址设成AC的WAN口地址，从电脑 上ping AC的网关，发现不通，怀疑是传输故障，传输部门挂表测 试后显示传输链路正常，于是怀疑是wlan中心接入交换机对应该热 点的端口故障，更换一个端口后恢复正常，AC从公网可以ping通 了。 经验总结：交换机端口故障一般比较难发现，经过无线跟有线测试 之后才能发现问题，一般发现交换机下无法正常获取IP地址上线， 先通过有线连接交换机进行测试，看交换机有没问题，如交换机运 行正常，还需特别主意交换机某些端口故障，会引起组网内链路不 通，影响正常的网络运营。
胖AP：具备一定的认证、被网管等功能的 AP（一般家庭用的无线路由器都是胖AP） 瘦AP：仅提供WLAN无线接入，无其它任 何功能的AP，故需配合无线控制器（AC或 无线交换机）接入网络。（如亚运场馆用 的AP）。
WLAN基础培训初
WLAN基础与原理
隐藏SSID WPA
WLAN
WPA2 用户隔离 802.1x
Open System验证方式
Open System验证方式属于「虚验证」。为802.11 的欲设验证方式。若Client设定为使用这种验证方 式，它能与SSID相同且也设置为这种验证方式的 AP完成验证。AP与Client的SSID必須相同才能完 成验证流程
支持语音、数 据、图像业务
主流协议—IEEE802.11g
多种调制方式
IEEE802.11ｇ规定了采用OFDM/OFDM 必选的调制方式，为了保障与IEEE802.11b兼 容也可采用CCK/OFDM的可选调制方式。
载波监测多路访问/冲突防止
802.11 WLAN系统主要通道共享机制是载波监测多路 访问/冲突防止(CSMA/CA)。 实际上，CSMA/CA是一种“先听后讲”方案，由一个 接入点和所有相关客户端组成的基本业务组(BSS)中的 每个节点都先侦听，如果通道空闲，则每个客户机开 始对一个内部倒计时定时器进行计时，当定时器到零 时，节点就可以发送信号。 还有一些其它特性可以保证倒计时定时器的设置是随 机的，这样可以减少(但不可能消除)产生冲突的可能性。
深圳国人通信公司
主要内容
WLAN基础与原理
无线局域网(WLAN) 概述
IEEE无线宽带接入标准家族 主流协议—IEEE802.11g
WLAN安全技术
无线局域网(WLAN) 概述
无线局域网(WLAN)
什么是无线局域网？
无线局域网是固定局域网的一种延伸。 没有线缆限制的网络连接。 对用户来说是完全透明的，与有线局域网一样。
编码 发射功率 覆盖范围
1、WLAN基础知识
1、获取IP地址、 option 43属性
2、无线交换机发现请求
3、无线交换机发现响应
4、版本、配置下载
5、用户数据传递
Option 43属性配置举例
H3C设备内置DHCP Server
Microsoft DHCP Server
Option 43选项说明
AP通过三层网络连接时的注册流程_DNS方式
AP与无线交换机通过三层网络连接：
1. AP通过DHCP server获取IP地址、DNS server 地址、域名 2. AP发出二层广播的发现请求报文试图联系一 个无线交换机
AP DHCP Server DNS 无线交换机 Server
1、获取IP地址、 DNS Server地址、 域名 2、二层广播发现请求 长时间无响应 3、获取无线交换机的IP地址 4、无线交换机发现请求 5、无线交换机发现响应 6、版本、配置下载 7、用户数据传递
课程目标
学习完本课程，您应该能够：
了解WLAN基础知识 了解802.11协议族标准 了解主流WLAN设备及天线 了解WLAN典型部署
目录
WLAN基础知识 802.11协议简析
WLAN设备
WLAN典型部署
WLAN基础知识
为什么要使用WLAN网络 什么是WLAN WLAN技术的发展进程
定的。当需要组建大型无线网络或需要更多的增值服务时：
无线交换机和FIT AP因此应运而生
无线交换机和FIT AP的功能
FAT AP
天线 802.11a/b/g
FIT APቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
天线 802.11 a/b/g 加密
WLAN理论基础
Also Multipath fading
无线传输的干扰因素—电磁干扰
2.4GHz为ISM频段，不需授权即可使用。 同一区域内AP之间的互相干扰，干扰方式分为同信道干扰和邻信道干扰
。 其他干扰源
• 微波炉 • 医疗设备 • 双向寻呼系统 • 脉冲雷达系统 • 其它无线通讯系统 干扰的存在会使系统的整体性能有非常明显的下降，在有些时候甚至会 失去工作的能力。
Wireless其他相关组织和协议
Wi-Fi联盟 • 成立于2019年的Wi-Fi联盟是一个非牟利国际协会，旨在认证基于IEEE 802.11规格的无线局域网产品的互操作性和推动wireless新标准的制定 • 目前已知的相关标准 WPA：802.11i的子集，支持802.1x认证以及TKIP加密算法 WPA2： 802.11i WMM：802.1e的子集，支持EDCA方式
每次对数据加密的Key＝静 态Key＋24bit的IV值（IV值 为动态生成）
二种发现机制：Beacon、Probe
建立802.11数据链路，后续执行上 层功能，诸如：MAC认证、802.1X 认证、ARP、IP
802.11 MAC层工作原理 -Encryption 加密
采用基于RC4对称流加密算 法的WEP加密
STA和AP需要预先配置相同 的静态Key，Key的长度为40 bit或104bit
同的密钥 • TKIP(Temporal Key Integrity Protocol)用于密钥的分发及管理。密钥
数可达500,000,000,000。(WEP为2^24) • 采用802.1x用户认证方式。支持EAP-TLS, EAP-TTLS, PEAP
WLAN基础知识
IEEE802.11 标准协议模型
应用层 表示层 会话层 网络操 作系统 (NOS) 传输层 网络层 逻辑链路层 介质存取控制层
802.11
定义到介质存取控制层 采用以态网的架构
TCP IP LLC – 802.2 MAC – 电能，安全等 FH, DS, IR, CCK(b), OFDM(a)
WLAN本质
无线局域网本质的特点是不再使用通信电缆将
计算机与网络连接起来，而是通过无线的方式连接 ，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。
WLAN的主要标准
IEEE 802.11标准
工作组成立于1990年，1997年6月26日正式公布802.11标准草案 IEEE 802.11标准定义了无线局域网物理层和介质存取层(MAC层)的规范 3个物理层标准的描述 扩谱跳频调制机制(2.4 GHz) 直接序列扩谱调制机制(DSSS,2.4 GHz) 红外线通讯 802.11标准的主要目标：实现在对等的逻辑链路控制层(LLC)上传递介质 存取控制层(MAC)的服务数据单元(SDU) IEEE802.11X系列标准指： IEEE802.11、802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11h、 IEEE802.11i和HIPERLAN2。
WLAN的发展史
IEEE 802工作组负责局域网标准的开发。l990年ll月，IEEE成立了802．11委员会， 开始制定无线局域网标准。l997年6月26日，IEEE 802．11标准制订完成，l997年11月 26日正式发布。 IEEE 802．11无线局域网标准的制定是无线局域网发展历史中的一个重要里程 碑。．承袭IEEE 802系列，IEEE 802.11规范了无线局域网络的媒体访问控制(Medium Access Control，MAC)层和物理(Physical，PHY)层。特别是由于实际无线传输的方 式不同，IEEE在统一的MAC层下面规范了各种不同的实体层，以适应当前的情况及未 来的技术发展。 IEEE 802 11标准使得各种不同厂商的无线产品得以互连。另外，标准使核心设备执 行单芯片解决方案，降低了采用无线技术的代价。IEEE 802．11标准的颁布，使得无 线局域网在各种有移动要求的环境中被广泛接受。l998年，各供应商已经推出了大量 基于IEEE 802.11标准的无线网卡及访问结点。 1999年，IEEE 802.11工作组又批准了IEEE 802.11的两个分支： IEEE 802 11a和 IEEE 802．11b。IEEE 802．11 a扩充了无线局域网的物理层．规定该层使用5 GHz频 段，采用正交频分复用(OFDM)调制数据，传输速率为6～54 Mb／s。这样的速率既能 够满足室内的应用，也能够满足室外的应用。 IEEE 802．11b是IEEE 802．11标准物理 层的另一个扩充，规定采用2．4 GHz ISM频段，调制方式采用补偿编码键控(CCK)。 它的一个重要特点是，多速率机制的媒体访问控制(MAC)确保当工作站之间距离过长 或干扰太大、信噪比低于某一个门限的时候，传输速率能够从11Mbs自动降低到5.5 Mbs，或者根据直接序列扩频技术调整到2 Mbs或1 Mbs。
WLAN基本与基础知识
WLAN基本与基础知识目录一、WLAN概述 (2)1.1 无线网络技术简介 (3)1.2 WLAN的定义与发展历程 (4)1.3 WLAN的应用场景 (6)二、WLAN的基本原理 (7)2.1 WLAN的基本概念 (8)2.2 WLAN的频段与协议标准 (9)2.3 WLAN的工作原理 (10)2.4 WLAN的拓扑结构 (12)三、WLAN的关键技术 (13)3.1 无线帧结构与传输机制 (14)3.2 路由协议与无线资源管理 (15)3.3 加密与安全性技术 (17)3.4 无线信道与干扰管理 (18)四、WLAN的设备与类型 (19)4.1 无线接入点 (21)4.2 无线客户端 (23)4.3 无线路由器与网关 (24)4.4 混合WLAN解决方案 (25)五、WLAN的规划与部署 (26)5.1 需求分析与场景设计 (28)5.2 场址分配与频谱规划 (29)5.3 网络规划与优化 (32)5.4 设备安装与调试 (33)六、WLAN的测试与评估 (34)6.1 测试指标与方法 (36)6.2 性能评估与优化 (37)6.3 安全性与可靠性测试 (38)6.4 问题诊断与解决 (39)七、WLAN的未来发展趋势 (40)7.1 5G与WLAN的融合 (41)7.2 人工智能与WLAN的结合 (42)7.3 无线网络的未来挑战与机遇 (44)一、WLAN概述无线局域网络（WLAN）是一种利用无线通信技术构建的计算机网络，使得计算机和其他设备能够在一定范围内无需物理线路连接即可进行数据传输和通信。
WLAN技术的出现极大地推动了移动办公和无线上网的发展，成为了现代社会中不可或缺的一部分。
WLAN的英文全称是Wireless Local Area Network，即无线局域网络。
它基于IEEE 标准，利用射频技术（如无线电波）搭建起一个局部的、便捷的网络环境。
WLAN具有灵活性高、移动性强、安装和维护成本低等优点，使得它的应用范围越来越广泛。
无线技术WLAN基础原理
WLAN相关组织 zǔzhī 和标准
Wi-Fi联盟 成立于1999年的Wi-Fi联盟是一个非牟利国际协会,旨在认证 基于IEEE 802.11规格的 无线局域网产品的互操作性和推动无线新标准的制定 超过70个组员 zǔ yuán : 3Com, Symbol, Lucent, Cabletron, Aironet, Dell, Intersil等， 目的：确保不同厂家的WLAN产品的互通性； 具备Wi-Fi标记的产品具备了基本的互通性 无线连接,加密, 漫游 ， 目前主流的相关标准 WPA：802.11i的子集,支持802.1x认证以及TKIP加密算法 WPA2： 802.11i WMM：802.11e的子集
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IEEE802.11 WLANs
5.1GHz
300MHz BW discontinuous
Developing
WLAN基础理论
计算网络基础知识
ISO/OSI参考模型
计算网络基础知识 局域网的体系结构
OSI参考模型
应用层 表示层 会话层 网际
局域网体系结构
传输层
网络层 数据链 路层 物理层 数据链 路层
LLC MAC
物理层
计算网络基础知识
计算网络基础知识
网络互联相关设备
集线器(Hub) 集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器通过 一定数量的RJ45接口接口，便能为相应数量的电脑 完成“中继”功能（将已经衰减得不完整的信号经 过整理，重新产生出完整的信号再继续传送）。
LAN交换机
LAN交换机是一种智能集线器，它包括多条总线，并 具有基本的路由功能。几条总线相互连接成交换矩 阵（switching matrix）。通过交换矩阵，LAN交换 机能够同时支持多路点对点传输。LAN交换机读取帧 头含有的地址信息后，按照需要，可以随时通过交 换矩阵在入站端口到外站端口之间建立一条通路。
特点
结构简单 投资少 数据传输率高 一般为1-100Mb/s之间，可达到1Gb/s速率 可靠性好 距离短，误码率一般在10-11-10-8之间
计算网络基础知识
传输介质 有线介质：
双绞线：屏蔽双绞线、非屏蔽双绞线 根据传输特性又分为：三类线、四类线、五类线、超五类 三类线：带宽为16Mb/s，适合语音及10Mb/s以下数据传输 四类线：带宽为20Mb/s，16Mb/s的速率，语音传输 五类线：带宽为100Mb/s，适合高速数据传输 超五类：带宽为16Mb/s，衰减小，抗干扰强 同轴电缆：基带同轴、宽带同轴 光纤：多模光纤（Multi mode）、单模光纤（Single mode）
Wlan的基础知识
802.11n协议中的主要技术
short gi（short guard interval 短防护 间隔） 802.11a/g采用的800ns的GI，在802.11n模 式中，提供了一种Short GI特性。将GI时 长减少至400ns，从而可以提高数据传输速 率百分之十左右。
802.11n协议中的主要技术
产品中的参数配置
3。RTS/CTS协议 RTS/CTS协议(Request To Send/Clear To Send)即 请求发送/允许发送协议，相当于一种握手协议， 主要用来解决"隐藏终端"问题。"隐藏终端" （Hidden Stations）是指，基站A向基站B发送信 息，基站C未侦测到A也向B发送，故A和C同时将信 号发送至B，引起信号冲突，最终导致发送至B的 信号都丢失了。"隐藏终端"多发生在大型单元中 （一般在室外环境），这将带来效率损失，并且 需要错误恢复机制。当需要传送大容量文件时， 尤其需要杜绝"隐藏终端"现象的发生。
802.11n协议中的主要技术
MIMO (多进多出)技术优点： 充分利用多径效应，非常适用于室内环境 下的无线局域网系统使用。 在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系 统的容量和频谱利用率，增加系统的数据 传输速率。
802.11n协议中的主要技术
MIMO-OFDM
MIMO与OFDM技术的结合，产生了 MIMO OFDM 技术， 它通过在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间 分集，提高了信号质量，并增加了多径的容限， 使无线网络的有效传输速率有质的提升。 通过多只天线同时进行收发，增加无线网络的涵 盖范围； 利用多重路径的设计方式，不仅可以增加资料传 输率，也能够增加无线网络客户端服务数量。
WLAN原理及基础知识全面介绍
802.11g
• 与802.11b一样，使用2.4GHz的频段。FCC只允许WLAN使用频率范围 2.4000~2.4835GHz
• 总共13个信道，但只有3个互不重叠的信道，即1、6、11。 • 正交频分多路复用(OFDM)的调制技术 • 正因为802.11g兼容802.11b，所以存在一个缺点，就是在同一个AP内
不同材质对无线电波的影响
材质类型 木材
在建筑物中的使用 办公区
石膏
内墙
玻璃 砖
窗口 外墙
混凝土 金属
楼板和外墙 电梯
对电波的影响程度 低 低 低 中 高
非常高
影响WLAN传播的因素 — 干扰
2.4、5.8GHz为ISM频段，不需授权即可使用。 同一区域内AP之间的互相干扰，干扰方式分为同信道干扰和邻信道干扰。 其他干扰源
7272724
每个信道宽度为22MHz 相邻信道的中心频点间隔5MHz 相邻的多个信道存在频率重叠 整个频段内只有3个（1、6、11）互不干扰信道
不同国家或地区2.4G频段信道分配表
信道
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
频率
2412MHz 2417MHz 2422MHz 2427MHz 2432MHz 2437MHz 2442MHz 2447MHz 2452MHz 2457MHz 2462MHz 2467MHz 2472MHz 2484MHz
✓协议2009年9月12日已正式发布
✓传输速率提高到54M
✓兼容11b
✓目前主流协议
✓11b 2.4G频段、11a 5.8G频段 ✓11b传输速率提高到5.5M和11M ✓11a传输速率提高到54M ✓11a和11b不兼容
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STA
802.11组网模式 —— 多个BSS
STA AP AP STA
STA
STA
以太网
802.11MAC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
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各个国家授权使用的频段
WLAN 基 础 知 识
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2.447Leabharlann 2.4572.467
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2.442 2.452
目录
WLAN基础知识 802.11协议简析
WLAN设备
IEEE 802.11无线局域网工作组
PHY
802.11(1/2 Mbps)
MAC
802.11/11a/11b/11g MAC 802.11e — QoS 802.11b(5.5/11 Mbps) 802.11h —动态调整
802.11g(54 Mbps)
•
WLAN 基 础 知 识
WLAN协议标准简介
（2）IEEE 802.11b
1999年9月IEEE 802.11b被正式批准，该标准规定WLAN工作频段在2.42.4835 GHz，数据传输速率达到11Mbps, 传输距离控制在50-150英尺。该标 准是对IEEE 802.11的一个补充，采用补偿编码键控调制方式，采用点对点 模式和基本模式两种运作模式，在数据传输速率方面可以根据实际情况在11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps、1 Mbps等不同速率间自动切换，它改变 了 WLAN设计状况，扩大了WLAN的应用领域。
• •
Passive Scanning 通过侦听AP定期发送的Beacon帧来发现网络。Beacon帧中包含AP所 属的BSS的基本信息及AP的基本能力级，包括:BSSID(AP的MAC地址)、 SSID、支持的速率、支持的认证方式，加密算法、Beacons帧发送间隔，使 用的信道等。当未发现包含期望的SSID的BSS时，STA可以工作于IBSS状 态
• 1999年，IEEE 802.11a标准制定完成，该标准规定WLAN工作频段在 5.725-5.850 GHz，数据传输速率达到54Mbps/72Mbps(Turbo), 传输距离控制 在10-100米。该标准也是IEEE 802.11的一个补充，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。 IEEE 802.11a标准是IEEE 802.11b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；而工作于5.725-5.850 GHz频带需要执照 的。而且IEEE802.11a卡片价格昂贵也大大的限制了该技术的发展一些公司更 加看好当时最新混合标准――IEEE802.11g。
BSS1 AP BSS2
STA1
AP
STA2 STA3 STA5 STA4
STA6
• • •
Stations (STA)：任何的无线终端设备。 AP （Access Point）：一种特殊的STA BSS：Basic Service Set
802.11 组网模式 —— Ad hoc
STA
STA
STA STA
•
WLAN 基 础 知 识
WLAN协议标准简介
• （4）IEEE 802.11g
• 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IEEE 802.11g认证标准,该标准提出拥有IEEE 802.11a的传 输速率，安全性较IEEE 802.11b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，做到与802.11a和802.11b兼容。 IEEE802.11g标准的诞生到流行，无论对用户还是对整个业界都是一个 推动，它将把无线局域网的性能提升到一个新的高度，同时降低构建网络的 成本。
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2.462 2.472 2.484
802.11b/g工作频段划分图
WLAN 基 础 知 识
任意相邻区域使用无频率交叉 的频道，如：1、6、11频道 ； 适当调整发射功率，避免跨区 域同频干扰； 蜂窝式无线覆盖实现无交叉频 率重复使用。
蜂窝式无线覆盖
WLAN 基 础 知 识
WLAN 基 础 知 识
目录
WLAN基础知识 802.11协议简析
WLAN设备
WLAN 基 础 知 识
什么是WLAN 为什么要使用WLAN网络 WLAN技术的发展进程
WLAN 基 础 知 识
• 无线局域网（Wireless Local Area Networks，简称WLAN） WLAN是 利用无线射频技术实现快速接入以太网的技术。是一种相当便利的数 据传输系统，它利用射频(Radio Frequency； RF)的技术，取代传统 的双绞铜线所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取 架构，让用户通过它达到信息随身化的理想境界。 • 无线局域网是固定局域网的一种延伸。
• IEEE 802.11b已成为主流的WLAN标准，被多数厂商所采用，所推出的 产品广泛应用于办公室、家庭、宾馆、车站、机场等众多场合，但是由于许 多WLAN新标准的出现，IEEE 802.11a和IEEE 802.11g更是倍受业界关注。
WLAN 基 础 知 识
WLAN协议标准简介
• （3）IEEE 802.11a
•
•
WLAN 基 础 知 识
WLAN协议标准简介
（5）IEEE 802.11n
为了实现高带宽、高质量的WLAN服务，使无线局域网达到以太网的性能 水平，802.11n应运而生。 在传输速率方面，802.11n可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及 802.11g提供的54Mbps提高到108Mbps，甚至高达500Mbps。这得益于将 MIMO(多入多出)与OFDM(正交频分复用)技术相结合而应用的MIMO OFDM 技术，这个技术不但提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升。 在覆盖范围方面，802.11n采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的 天线阵列，可以动态调整波束，保证让WLAN用户接收到稳定的信号，并可 以减少其它信号的干扰。因此其覆盖范围可以扩大到好几平方公里，使 WLAN移动性极大提高。
没有线缆限制的网络连接。
• 对用户来说是完全透明的，与有线局域网一样。
WLAN 基 础 知 识
办公大楼
候机大厅
渡假山庄
商务酒店
凡是自由空间均可连接网络，不受限于线缆和端口位置。
WLAN 基 础 知 识
不受限于时间和地点的无线网络，满足各行各业对于网络应用的需求。
体育场馆新闻中心
展馆与证券大厅
物理发送速率
无线覆盖范围 理论上的最大UDP吞吐量 (1500 byte)
1, 2
N/A 1.7 Mbps
1,2,5.5, 11
100M 7.1 Mbps
理论上的TCP/IP吞吐量 (1500 byte)
兼容性
1.6 Mbps N/A
5.9 Mbps 与11g产品可互通
24.4 Mbps 与11b/g不能互通
WLAN 基 础 知 识
802.11 标准发布时间 合法频宽 频率范围 非重叠信道 调制技术 July 1997 83.5MHz 2.400-2.483GHz 3 FHSS/DSSS 802.11b Sept 1999 83.5MHz 2.400-2.483GHz 3 CCK/ DSSS 802.11a Sept 1999 325MHz 5.150-5.350GHz 5.725-5.850GHz 12 OFDM 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 50M 30.9 Mbps 802.11g June 2003 83.5MHz 2.400-2.483GHz 3 CCK/OFDM 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 <100M 30.9 Mbps
24.4 Mbps 与11b产品可互通
802.11协议的发展进程
WLAN 基 础 知 识
Channel Freq (GHz) US/Can
Europe
Japan
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2.412 2.417 2.422 2.427 2.432 2.437 2.442 2.447 2.452 2.457 2.462 2.467 2.472 2.484
制造车间
物流运输
WLAN 基 础 知 识
WLAN协议标准简介
•
•
1990年IEEE802标准化委员会成立IEEE802.11WLAN标准工作组。
IEEE 802.11（别名：Wireless Fidelity，Wi-Fi，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。 目前常见的协议：IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、 IEEE 802.11a