第3章_无线局域网关键技术
第三章无线局域网关键技术全
3.2 无线局域网的组成
3.2.3多小区无线局域网
BSS 1
BSS 2
有线骨干网 Distribution System
AP
AP
ESA网络结构示意图
若干个独立结构的BSS网络经接入点AP通过有线骨干网与其它BSS网络相连，便构成多小区的无线局域网络，即ESS网络。扩大了通信范围，通信距离可达到几km。
*
3.2 无线局域网的组成
3.2.1 概述
所有网中的设备都称做站。除了互联使用的无线局域网中的AP是一个特殊的站（固定的）外，其它站都是用户站，它们可以是台式计算机、便携式计算机或其它智能终端设备。 按照站的移动性划分，无线局域网中的站可以分为三种： ● 移动站： 经常在行进中开机和使用。 ● 半移动站：经常改变使用场所，但行进中不使用。 ● 固定站： 很少改变使用场所，即使改变使用场所时，不在行进中开机或使用。
在集中控制组网方式下，由于信道资源的分配、MAC控制都采用集中控制方式，中心站可根据网内业务量的具体情况改变控制策略及参数，使网络性能（吞吐量、延迟等）趋于最佳，信道利用率可大大提高。
另外，该方式下的中心站还起信号中继作用，可有效延长网内移动站间的通信距离。这种方式的主要缺点是中心站的引入使得BSA结构复杂，且中心站的故障会导致全网工作瘫痪。
L L MS1 MS2 中心站(CS)
无线局域网的组成示意图
每一个小区称作一个基本服务区（BSA），区内的构件称为基本服务集（BSS）。
若干个通过有线骨干网桥接的基本服务区（BSA）构成一个扩展服务区（ESA），ESA内的构件称为扩展服务集（ESS）。
*
WLAN 架构方式 Service Set形容各种WLAN的构架。换句话说，共有三种方法构建WLAN。此三种方法是： (1) Basic Service Set （BSS） (2) Extended Service Set （ESS） (3) Independent Basic Service Set（IBSS）
无线局域网技术
文章编号 ：１０－ ５２ ２ ０ ）０—０ ４—０ ０６ － ６ ８（０ ２ ６ ０ Ｄ ３
・
《 西部广播 电视》２０ ０２年第 ６期
计 算机 技术与应 用 ・
无 线 局 域 网技 术
林 维忠
（ 福建省福清市广播 电视台，福建 福清市 ３０ ０ ５ ３０
ｌｓ Ａ ｅ Ｌ Ｎ，简称 无线 Ｌ Ｎ）的发展 。 ｓ Ａ 无线 Ｌ Ｎ 大多 用 于传输 率 大于 １ ｉｓ的局 Ａ Ｍｂ ／ ｔ
率，共 ２ 组跳频图案 ， ２ 包括 ７ 信道，输出的同步 ９
载波经调解 后 ，可获得发送端送来 的信息 。 直接 序列扩 频 （ Ｓ Ｓ Ｄ Ｓ ）局 域 网可 在很 宽 的频
体技 术的发 展 ，以及 多芯 片模 块 技术 （ Ｍ）的 ＭＣ 出现 ，使 得 在一 块 低 功 耗 、低 成 本 专 用集 成 电路
无线 Ｌ Ｎ基 本上可分 为 ３部分 ：通信设备 、 Ａ 用户终端和支持单元。 通 信设 备 依 据 功 能 可 分 为 ４类 ：无 线 Ｌ Ｎ Ａ
维普资讯
它可以采用分组交换的数据加密设备 （ Ｅ ）进行 ＤＤ 网络端～端加密 ，也可以使用整体加密装置满足整 条物理链路的安全要求。 用户终端提供的业务包 括电子邮件、数据传 送、 语音和图像信息。其中，计算数据、仿真结果 等在传输过程中不允许出错 ， 以对易出错的无线 所 传输信道而言，须采用纠错能力较强的编码方案 ，
为媒体 ，覆盖范围大 ，发射功率较 自 然背景的噪声 低， 基本避免了信号的偷听和窃取 ， 使通信非常安 全 。同时 ，无线局域 网中 的电 波不会 对人体健康造 成伤害，具有抗干扰 、抗噪声、抗衰减和保密性好
等优点 。
２ 无线局域 网的组成
无线局域网 第3章 中型无线局域网
基于FAT AP的WDS网络
实战中型无线局域网
配置过程
1）配置FAT AP的IP地址 2）创建WLAN BSS 接口
3）创建并配置服务模版
4）选择并配置射频接口 5）配置DHCP服务 6）无线终端接入
基于FAT AP的WDS网络
点到点的桥接
点到多点的桥接
实战中型无线局域网
回顾
中型无线局域网
无线FAT AP操作基础 基于FAT AP的无线局域网
中型无线局域网
FAT AP : 胖AP
中型无线局域网
单一BSS网络
多ESS
单一ESS多BSS
无线FAT AP操作基础
AP内部TP/TFTP的系统恢复
TFTP系统恢复
FTP/TFTP的系统恢复
AP的工作模式切换
AP的工作模式切换
基于FAT AP的无线局域网
实战无线局域网
第1章：无线局域网原理 第2章：小型无线局域网 第3章：中型无线局域网 第4章：
大型无线局域网 第5章：攻击无线局域网 第6章：无线局域网安全
第2章：中型无线局域网
中型无线局域网 无线FAT AP操作基础
基于FAT AP的无线局域网
基于FAT AP的WDS网络 实战中型无线局域网
无线局域网技术
无线局域网技术无线局域网技术（Wireless Local Area Network，简称WLAN）是一种无线通信技术，可以在有限的范围内提供高速的网络连接。
它使用无线电波进行数据传输，可以连接多个设备，使其能够在同一网络下进行数据交换和共享资源。
在现代社会中，无线局域网技术的应用越来越广泛，对人们的生活和工作产生了深远的影响。
一、无线局域网的工作原理无线局域网采用无线电波作为传输介质，通过无线接入点（Access Point）实现无线网络的连接。
无线接入点是一个将有线网络与无线网络进行转换的设备，它会将有线网络的信号转换成无线信号，并将无线设备发送的信号转换为有线信号。
用户通过无线网卡或无线设备连接到无线接入点，从而实现网络连接。
二、无线局域网的优势1. 便捷性：无线局域网免除了繁琐的有线连接过程，使人们更加方便地使用网络。
无论是在家、办公室、咖啡厅还是旅途中，只要有无线网络覆盖，就可以随时随地接入网络。
2. 移动性：与有线网络相比，无线局域网具有更高的移动性。
无线设备可以自由移动，无需担心受限于有线连接，从而为人们提供了更大的自由度。
3. 可扩展性：无线局域网可以根据需求进行灵活扩展。
通过增加无线接入点，可以扩大覆盖范围，使更多的设备能够连接到网络。
4. 成本效益：相比有线网络，无线局域网的安装和维护成本更低。
无需布线，减少了布线材料和劳动力成本，并且方便了网络的维护和管理。
三、无线局域网的应用领域1. 家庭网络：无线局域网使家庭成员可以方便地共享宽带网络，实现电脑、手机、智能家居设备之间的互联互通。
2. 商业机构：办公室、学校、酒店等场所广泛应用无线局域网，为员工和用户提供便捷的网络服务。
3. 公共场所：咖啡厅、餐厅、商场等公共场所提供免费的无线网络服务，吸引顾客，并提供便捷的上网条件。
4. 工业领域：工厂、仓库等场所利用无线局域网技术进行设备的监控和管理，提高生产效率和工作安全。
5. 物联网：无线局域网是构建物联网的重要基础，通过无线连接，实现各种设备之间的数据交流和智能化控制。
全国计算机等级考试三级网络技术第3章
、
12、交换式局域网从根本上改变了“共享介质”的工作 、交换式局域网从根本上改变了“共享介质” 从根本上改变了 方式：通过局域网交换机（核心设备）在端口节点间建立 方式：通过局域网交换机（核心设备） 端口节点间建立 局域网交换机 多个并发连接 从而实现高速传输；利用“地址学习” 并发连接， 多个并发连接，从而实现高速传输；利用“地址学习”方 法动态建立和维护端口/MAC地址映射表。 地址映射表。 法动态建立和维护端口 地址映射表 交换机的的帧转发方式：（各自特点） ：（各自特点 交换机的的帧转发方式：（各自特点） （1）直接交换方式：只要接收并检测到目的地址字段就 立即转发。优点是交换延迟时间短； 立即转发。优点是交换延迟时间短；缺点是缺乏差错检测 能力； 能力； （2）存储转发交换方式：完整接收帧并进行差错校验； 只接收帧的前64字节 字节， （3）改进的直接交换方式：只接收帧的前 字节，如果 正确就转发，交换延迟时间将会减少。 正确就转发，交换延迟时间将会减少。 13、局域网交换机的特性： 13、局域网交换机的特性：
6、共享介质局域网可分为Ethernet，TokenBus， 、共享介质局域网可分为 ， ， TokenRing与FDDI以及在此基础上发展起来的 以及在此基础上发展起来的100Mbps 与 以及在此基础上发展起来的 FastEthernet、1Gbps与10GbpsGigabitEthernet。 、 与 。 7、交换式局域网可分为 、交换式局域网可分为SwitchEthernet与ATM LAN，以 与 ， 及在此基础上发展起来的虚拟局域网。 及在此基础上发展起来的虚拟局域网。
无线局域网的技术
无线局域网的技术在当今数字化的时代，无线局域网（Wireless Local Area Network，简称 WLAN）已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
无论是在家中享受休闲时光，还是在办公室里忙碌工作，无线局域网都为我们提供了便捷的网络连接方式。
那么，究竟什么是无线局域网技术？它是如何工作的？又有哪些关键的技术特点和应用场景呢？接下来，让我们一起深入了解无线局域网的技术。
无线局域网是一种利用无线通信技术在有限的区域内实现数据传输和资源共享的网络系统。
与传统的有线局域网相比，它具有更大的灵活性和移动性，用户不再受到线缆的束缚，可以在覆盖范围内自由地移动并保持网络连接。
无线局域网的工作原理基于无线电波的传输。
通常，它由一个或多个接入点（Access Point，简称 AP）和多个无线客户端（如笔记本电脑、智能手机、平板电脑等）组成。
接入点负责将有线网络信号转换为无线信号，并向周围区域广播。
无线客户端则通过接收这些无线信号，并与接入点进行通信，实现数据的传输和共享。
在无线局域网中，有几个关键的技术因素决定了其性能和可靠性。
首先是频段的选择。
目前，常见的无线局域网频段包括 24GHz 和5GHz。
24GHz 频段具有较好的穿透能力，但可用的信道较少，容易受到干扰。
5GHz 频段则提供了更多的信道，干扰相对较少，但穿透能力较弱。
在实际应用中，需要根据具体的环境和需求选择合适的频段。
其次是无线信号的调制方式。
常见的调制方式如正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称 OFDM）能够有效地提高频谱利用率和数据传输速率。
另外，无线局域网的安全性也是至关重要的。
由于无线信号的开放性，容易受到非法访问和攻击。
因此，采用加密技术如 WPA（WiFi Protected Access）和 WPA2 等，可以保障数据的安全传输。
无线局域网的应用场景非常广泛。
《计算机网络》第3版课后题参考答案
D.无线局域网和有线以太网都存在隐藏终端问题
第5章网络互联的基本概念
1、填空题
（1）网络互联的解决方案有两中，一种是面向连接的解决方案，另一种是面向非连接的解决方案。其中，面向非连接的解决方案是目前主要使用的解决方案。
（2）IP可以提供面向非连接、不可靠和尽最大努力服务。
（1）在通常情况下，下列哪一种说法是错误的？(A)
A.它是由人工建立的
B.它是由主机自动建立的
C.它是动态的
D.它保存了主机IP地址与物理地址的映射关系
（2）下列哪种情况需要启动ARP请求？(C)
A.主机需要接收信息，但ARP表中没有源IP地址与MAC地址的映射关系
B.主机需要接收信息，但ARP表中已经具有了源IP地址与MAC地址的映射关系
换、和改进的直接交换3类。
(2)交换式局域网的核心设备是交换机或局域网交换机。
二、单项选择题
(1)以太网交换机中的端口/MAC地址映射表(B)
A.是由交换机的生产厂商建立的
B.是交换机在数据转发过程中通过学习动态建立的
C.是由网络管理员建立的
D.是由网络用户利用特殊的命令建立的
(2)下列哪种说法是错误的？(D)
A.以太网交换机可以对通过的信息进行过滤
B.以太网交换机中端口的速率可能不同
C.在交换式以太网中可以划分VLAN
D.利用多个以太网交换机组成的局域网不能出现环
三、实践题
在交换式局域网中，既可以按静态方式划分VLAN，也可以按动态方式划分VLAN。参考以太网交换机的使用说明书，动手配置一个动态VLAN，并验证配置的结果是否正确。
二、单项选择题
（1）因特网使用的互联协议是(B)
无线局域网基本原理及技术ppt课件
Scrambled data
0
1
Barker sequence Tr1 0 0 01 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 00 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1
Page 17
802.11MAC层
2. 另一个的无线MAC层问题是“隐藏终端”问题。为了解决这个问题，802.11在
MAC层上引入了一个新的Send/Clear to Send(RTS/CTS)选项，间接解决了
“hidden node”问题。由于RTS/CTS需要占用网络资源而增加了额外的网络负担，
一般只是在那些大数据报上采用(重传大数据报会耗费较大)。
83.5MHz
互不重迭 频道数量
数据速率
13（U.S）
19（Europe） 6，9，12，18， 24，36，48， 54Mbps
3
1，2，5.5， 11Mbps
3
6，9，12，18， 24，36，48， 54Mbps
UDP数据吞量 30.9Mbps
7.1Mbps
16.4Mbps
Page 5
无线局域网模型 IEEE 802 LAN标准系列
扩频技术主要又分为频率跳频技术（FHSS）及直接序列扩 频技术（DSSS）两种方式。而此两种技术起源于第二次 世界大战中军队所使用的通讯技术，其目的是希望在恶劣 的战争环境中，依然能保持通信信号的稳定性及保密性。
Page 15
跳频技术 FHSS
跳频技术是依靠快速地转换传输的频率来实现的，每一个时间段内使用的频率 和前后时间段的都不一样，所以发送者和接收者必须保持一致的跳变频率，这 样才能保证接受的信号正确。 跳频技术可以避开许多干扰的出现，包括某些工作在特定频率下的信号，这样 采用跳频后的802.11无线信号就只会丢失这个频率下的信息，损失不大；如果 想分享带宽，也可以采用不同的调频次序来实现。 弱点：速度慢，只能达到1Mbps。
第3章 局域网组网技术
化学工业出版社
3.4 局域网介质访问控制方式
3.4.1 CSMA/CD
CSMA/CD是一种适用于总线结 构,的分布式介质访问控制方法， 是IEEE 802.3的核心协议，是 一种典型的随机访问的争用型 技术。 总线结构图
化学工业出版社
3.4 局域网介质访问控制方式
CSMA/CD工作过程 : 工作过程
网络介质
非屏蔽双绞线
光缆
非屏蔽双绞线
化学工业出版社
3.2 局域网硬件的组成
• 4.通信介质 ——网络中信息传输的载体，是网络通信 通信介质
的物质基础之一 。 同轴电缆
由中心导体、绝缘层、导体网和护套层组成。 由若干对双绞线外包缠护套组成
分 类
有线 介质
双绞线电缆 光缆
由光纤芯、包层和护套层组成。
无线 介质
微波、激光、 微波、激光、红外线和无线电
1．载波监听总线，即先听后发 载波监听总线， 总线上各结点都在监听总线，即检测总 线上是否有别的结点发送数据,无则发 送，有则等待一随机时间再发。 2．总线冲突检测，即边发边听 ．总线冲突检测， 当两个或两个以上结点同时监听到总线 空闲 或传输延迟 都会产生冲突，则 立即停止发送，并产生一阻塞信号 ， 等待一随机时间再发。
化学工业出版社
3.5 以太网技术
• 1．以太网组建标准 传统以太网的物理层标准的命名方法是：IEEE 802.3x Type-y Name
代号 X Y Type Name
化学工业出版社
含义 数据传输速率 网段的最大长度 传输方式是基带/频带 传输方式是基带 频带 局域网名称
单位 Mbps 100m
化学工业出版社
3.4 局域网介质访问控制方式
公用无线局域网关键技术的研究
关键技术分析
1、传输技术：公用无线局域网的传输技术具有高速、高可靠性、远距离覆 盖等优势，但同时也存在信号衰减、多径干扰等问题。未来，随着5G、6G等新技 术的不断发展，传输技术的性能和稳定性将得到进一步提升。
2、无线接入技术：随着胖瘦AP技术的不断发展，无线接入技术将越来越普 及和灵活。未来，无线接入技术将进一步融合物联网、云计算等技术，实现更加 高效、智能的无线接入。
2、无线接入技术：公用无线局域网通常采用独立AP（Access Point）或胖 瘦AP（Fat AP/Fit AP）两种无线接入技术。独立AP需要单独购买和配置，具有 较高的灵活性和可扩展性；而胖瘦AP则集成了路由器和AP的功能，适用于小型网 络环境。
3、安全管理技术：公用无线局域网的安全管理技术主要包括WPA（Wi-Fi Protected Access）和WPA3等。WPA采用了临时密钥完整性协议（TKIP）和传输 层安全（TLS）技术，可有效防止无线窃听和攻击；而WPA3则采用了更加安全的 协议和算法，进一步加强了无线网络的安全性。
4、定期维护：要定期检查和维护无线局域网设备，以确保其正常运行，并 及时修复可能存在的安全漏洞。
结论
总的来说，无线局域网安全认证的关键技术对于保护网络的安全性至关重要。 WPA、WPA2、TKIP和AES等技术在保护数据传输的机密性和完整性方面具有重要作 用。
谢谢观看
参考内容
随着科技的快速发展，无线局域网已成为日常生活和工作中不可或缺的一部 分。本次演示将介绍无线局域网的发展历程、技术原理以及未来发展方向，同时 深入探讨其中的关键技术，包括物理层技术、网络层技术和应用层技术等。
一、无线局域网简介
无线局域网（WLAN）是一种依托无线通信技术构建的局域网络，它通过摒弃 传统网线，实现网络设备的移动性和灵活性。在过去的几十年里，无线局域网经 历了从固定接入到移动接入、从单一频率到多频段、从低速到高速的发展过程。 目前，无线局域网已经广泛应用于学校、企业、公共场所等各类场景，极大地提 高了网络应用的便利性。
《无线网络技术》课程教学大纲
无线网络技术课程教学大纲（Wire1essNetworkTechnoIogy）学时数：32其中：实验学时：0课外学时：40学分数：2适用专业：计算机网络工程（本科）一、课程的性质、目的与任务本课程为计算机网络工程专业计算机网络技术及应用方向的选修课，适合于这个专业方向的本科生。
课程教学目的是要求学生掌握无线网络的基本传输技术、无线局域网、无线个人网、adhoc网、移动网络、传感器网络等网络技术及其基本原理。
初步学会分析和研究这些网络中存在的问题，并运用网络仿真等方法提出解决问题方案，且加以验证。
无线网络技术是计算机网络发展的新技术，要求能追踪前沿技术并培养创造性解决问题的能力。
同时通过授课、作业、案例分析，培养学生思维和能力。
二、课程教学的基本要求《无线网络技术》是日益普及的计算机技术和飞速发展的网络通信技术相结合而产生的一门新兴学科.它的应用领域日渐扩大，它的影响力己经波及到了社会生活的方方面面，它已经成为社会重要的信息基础平台。
无线网络技术课程也随之成为计算机科学与技术专业、网络工程专业及相关专业学生的重要课程之一,开设它主要任务就是培养出一批可以组建无线网络、使用无线网络、维护无线网络的应用型专业人才。
《无线网络技术》是融合无线技术、计算机网络技术和嵌入系统的一门新型课程。
这门课程代表了计算机网络发展的方向。
这门课程包括了无线网络的基本传输技术、各种不同无线网络的架构及其标准协议。
主要是要研究这些网络存在的问题，并提出解决这些问题的方法，且加以验证。
本课程的主要内容包括：（一）基本的无线传输技术；（二）IEEE802.i1无线局域网标准及其应用；（H）无线个人网的基本概念原理及其开发方法；（四）AdHoC网络的体系结构、路由体系、网络和移动管理；（五）mobi1e1P技术（包括mobi1eIPV4和mobi1eIPV6）;（六）传感器网络体系结构，数据溶合、路由、安全等技术；（七）无线网络中的传输协议性能、评价及其改进三、课程的教学内容、重点和难点第一章绪论（2学时）主要讲述计算机网络的发展历程、无线网络的兴起、网络体系结构、协议参考模型、与网络第二章无线传输技术基础（4学时）主要讲述无线传输媒体、天线、传播方式、直线传输系统中的损伤、移动环境中的衰退、多普第三章无线局域网（4学时）讲述无线局域网的特点、无线局域网的体系结构与服务、无线局域网的协议体系、IEEE8O2.11物理层、IEEE8O2.11媒体访问控制层、其他IEEE802.11标准、WiFi保护接入等内第四章无线个域网（4学时）主要讲述IEEE802.15标准、蓝牙技术简介、蓝牙无线电规范、蓝牙基带规范、蓝牙链路管理第五章无线城域网（4学时）主要讲述无线城域网概况、802.16协议体系、802.16的物理层、802.16的MAC层、MAC层的第六章无线广域网（2学时）主要讲述无线广域网概述、802.20技术特性、802.20与其他技术间的关系、802.20展望等内第七章移动AdHoC网络（4学时）主要讲述移动AdHOC网络的定义和特点、AdHOC网络的MAC层、AdHoC网络的网络层、AdHoc 网络的IP地址分配技术、AdHoc网络的QoS问题、AdHoc网络的安全问题、AdHoC网络的应用等第八章无线传感器网络（4学时）主要讲述什么是无线传感器网络、无线传感器网络的体系结构、无线传感器网络的特点、无线传感器网络应用、无线传感器网络的MAe协议、无线传感器网络路由协议、无线传感器网络的拓扑控制、无线传感器网络的定位技术、无线传感器网络的时间同步机制、无线传感器网络的安全技术、无线传感器网络数据管理等知识。
无线局域网的关键技术
直接序列扩频系统工作模型
直扩扩展器 数据 扩展频谱信号 扩展频谱信号 解调器 直扩扩展器 数据 调制器
伪随机数源
伪随机数源
载波振荡器
载波振荡器
发射端
接收端
载波调制技术
调制的定义是把输入信号变换为适合于通过信 道传输的波形。调制是一个物理层的功能，是一个 无线电收发器准备将数字信号转换成传输微波的一 个过程，或者说是把数字信号映射到模拟形式的过 程，以便使该信息能够在信道中传输。调制是通过 一个可控制的方式改变振幅、频率和相位使载波增 加数据的过程。每个数字通信系统都包含一个调制 器来完成这个任务。与调制密切相关的是与之相反 的过程——解调，接收机通过解调来恢复传输的数 字信息。
直接序列扩频传输技术 DSSS
直接序列扩频传输技术（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS） 是直接采用具有高码率的扩频码序列的 各种调制方式在发射端扩展信号的扩展 频谱技术，然后在接收端用相同的扩频 码序列去进行解码，把被扩展的扩频信 号还原成原始的信息。
计算机网络的通信方式有很多种，总起 来分为点到点通信和广播通信两大类。点到点 通信是指网络中每两个连接设备间存在一条物 理信道，某个设备发出的数据为信道另一端的 设备独自接收。点到点通信网络没有信道竞争， 也不存在信道的访问控制问题。广播通信指网 络中所有设备共享一条信道，某一设备发出的 数据其他设备都能收到。在广播通信网络中， 由于共享信道引起访问冲突，因此首先必须解 决信道控制问题。
多进多出（Multiple-Input Multiple-Output， MIMO）方式是指在发射端和接收端，分别使用多个 发射天线和接收天线。 通过使用多台发射机或接收 机来增加吞吐量和可靠性，将这种多经效应问题变 成积极的因素。
第三章 WLAN关键技术介绍PPT课件
控制
加密带来额外 消耗较大
数据
CAPWAP报文转发 — 控制报文
AP ROUTE
AC
SW
IP Backbone
AP
上行 下行
Message Element(s)
Control Head
CAPWAP Head UDP IP ETH
AC统一对WLAN业务流量进 行限速、调度、计费、统计、负载 均衡等多种智能化处理。 实现AC到AP的端到端精细化 QoS。
流量只能在业务网关做控制、计 费 无法对WLAN业务的整体做集中 控制、调度和统计。
BRAS
IP骨干网
NE
NE
AP
无缝 切换
统一由AC来管理用户的网段， 就可以轻松实现各种跨三层漫游的 无缝切换。
避免漫游过程中的认证时间过长导致丢包甚至业务中断 保证用户授权信息不变 保证用户IP地址不变
二层、三层漫游概念
二层漫游：在同一个子网内的漫游 根据网络范围进一步可以分为:
AC内二层漫游 AC间二层漫游
三层漫游：在不同子网间漫游 根据网络范围进一步可以分为:
AC内三层漫游 AC间三层漫游
3
4
Message Message Element(s) Element(s)
Control Head
CAPWAP Head UDP IP ETH
Control Head
CAPWAP Head UDP IP ETH
2
5
Message Element(s)
Control Head
CAPWAP Head UDP IP ETH
第三章无线局域网关键技术
信号
《无线局域网组建与维护》
❖ 信号 含有所传送信息的可检测到的发射能量。
→ 随时间变化的信号
通过示波器可查看信号在时域中的变化。
→ 随频率变化的信号
通过频谱分析可查看信号频域的变化。
→ 噪音
白噪音（高斯噪音）和窄带干扰
→ 方向：天线辐射的电磁波的主要传播方向。 → 极化：电磁波中的电场传播的方向。 → 能量：由坡印矢量(Poynting vector)决定。
功率计算单位
《无线局域网组建与维护》
❖ 功率计算单位:dB、dBm、dBw
→ dB ：衡量被测量功率与某一基准功率的比值。 被测量功率(dB)=10 x lg(测量功率/基准功率)
数据信息帧的功能是向目 的工作站传送数据信息 （如MSDU媒体服务数据 单元），转交给逻辑链路 控制（LLC）子层。
《无线局域网组建与维护》
MAC帧结构
MAC帧主体框架结构
IEEE802.11定义了MAC帧格式的主体框架结构，无线局 域网中发送的各种类型的MAC帧都采用这种帧结构。站 一旦形成正确的帧之后，MAC层将帧传给物理层汇聚处 理子层（PLCP）。
《无线局域网组建与维护》
引入
无论采用哪种传输技术，无线局域网的网络拓扑结构基本是一 样，可归结为两个基本类：无中心拓扑和有中心拓扑。
根据无线接入点的不同功用，可实现不同的组网方式。目前有 点对点模式、基础结构模式、多AP模式、无线网桥模式、无线 中继器模式和AP客户端模式等组网方式。
电磁波
《无线局域网组建与维护》
《无线局域网组建与维护》
MAC帧结构
当工作站和AP之间建立
无线局域网技术
Wi-Fi 6（802.11ax）及后续标准在传输速率、并发用户 数、节能等方面有显著提升，为无线局域网技术的进一步 发展提供了有力支持。
安全性与隐私保护
随着无线局域网技术的广泛应用，网络安全和隐私保护问 题日益突出，需要加强安全防护和隐私保护技术的研究与 应用。
行业法规政策影响因素
验证与总结
验证解决方案的有效性，并总 结经验教训，为后续类似问题 的解决提供参考。
07
无线局域网发展趋势与挑战
新兴应用场景探索
智能家居与物联网
无线局域网技术为智能家居和物 联网设备提供了便捷的连接方式 ，使得家庭设备可以互联互通，
实现智能化管理和控制。
工业自动化
无线局域网技术可以应用于工业 自动化领域，实现工厂内设备、 传感器和控制系统之间的无线通
无线局域网技术
contents
目录
• 无线局域网概述 • 无线局域网技术标准与协议 • 无线局域网组成结构与设备 • 无线局域网传输技术 • 无线局域网安全策略与防护措施 • 无线局域网优化与故障排除方法 • 无线局域网发展趋势与挑战
01
无线局域网概述
定义与发展历程
定义
无线局域网（WLAN）是一种利用 无线通信技术构建的局域网，允许电 子设备在无需物理连接的情况下进行 通信和数据传输。
信，提高生产效率和灵活性。
智慧城市
无线局域网技术可以为智慧城市 建设提供重要支持，实现城市基 础设施、交通、安防等系统的无
线连接和智能化管理。
技术创新带来的机遇和挑战
5G技术的融合
5G技术的超高速率、低时延和大连接数特性为无线局域网 技术带来了新的发展机遇，同时也面临着网络架构、资源 管理等方面的挑战。
无线网络技术教程习题答案 金光
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《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》 （第 1 版）部分习题答案
2.6 简述信号的调制过程，并对比常见的调制技术。 答：参考教材 2.5.1 节。 2.7 天线技术在无线网络通信中起到了重要的作用，试分析常见天线技术的原理。 答：随着技术发展，天线种类也不断增加，以适合不同频率、用途、场合、要求等情况。按 用途可分为：通信天线、电视天线、雷达天线等。按工作频段可分为：短波天线、超短波天 线、微波天线等。按方向性可分为：全向天线、定向天线等。按外形可分为：线状天线、面 状天线等。还有其它一些分类标准。 详细请参考教材 2.6.3 节。 2.8 信号的干扰和损伤在信息传输过程中不可避免，目前已经有相应技术用于缓减或弥补其 影响。常见的信号干扰和损伤有哪些？如何解决？ 答：请参考 2.7.1 节。 2.9 网络仿真技术近年来得到了广泛的应用，目前已有的仿真平台呈多元化趋势。请列举不 少于 5 钟仿真平台，进行分析对比。 答： 网络仿真是一种利用数学建模和统计分析方法模拟网络行为的技术。 通过建立网络设备 和网络链路的统计模型，模拟网络流量的传输，从而获取协议设计、网络优化等需要的网络 性能数据。目前网络仿真平台众多，例如 OPNET、N22、OMNet++、MATLAB 等，具体可 以自行列举和比较。 2.10 假设有一个 4 个节点的网络，拓扑和链路的带宽、延迟、队列长度等设置如图。S 节点 设置为 FTP+TCP，工作起始时间在 1~9s；A 节点设置为 CBR+UDP，工作起始时间在 4~7s。 请在 NS2 中利用 OTcl 编程仿真实现该网络。
无线局域网关键技术
无线局域网关键技术在当今数字化的时代，无线局域网（WLAN）已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
无论是在家中、办公室还是公共场所，我们都依赖无线局域网来实现便捷的网络连接和数据传输。
那么，支撑无线局域网正常运行的关键技术有哪些呢？首先，我们来谈谈无线频段的选择。
无线局域网通常工作在 24GHz 和 5GHz 这两个频段。
24GHz 频段具有较好的穿透能力，能够穿过墙壁等障碍物，但由于使用较为广泛，可能会面临较多的干扰。
而 5GHz 频段则相对较为纯净，干扰较少，能够提供更高的数据传输速率，但它的穿透能力相对较弱。
在无线局域网中，调制解调技术也起着至关重要的作用。
常见的调制方式如正交频分复用（OFDM），它将高速的数据流分解为多个低速的子数据流，并分别调制到不同的子载波上进行传输。
这种方式不仅提高了频谱利用率，还增强了抗干扰能力。
无线局域网的安全性是不容忽视的一个方面。
WEP（有线等效保密）、WPA（WiFi 保护访问）和 WPA2 等加密技术为网络提供了不同程度的安全保障。
WPA2 是目前较为常用的加密方式，它采用了更强大的加密算法，有效地防止了未经授权的访问和数据窃取。
MAC 协议（媒体访问控制协议）决定了设备如何访问无线介质。
CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免）是无线局域网中常用的MAC 协议。
设备在发送数据之前会先侦听信道，如果信道空闲，则等待一个随机的时间后发送，以避免冲突的发生。
天线技术也是无线局域网的关键之一。
全向天线能够在各个方向上均匀地发送和接收信号，适用于覆盖范围较广但对方向性要求不高的场景。
定向天线则将信号集中在特定的方向上，能够实现更远距离的传输和更精准的覆盖。
多输入多输出（MIMO）技术是近年来无线局域网中的一项重要突破。
通过在发送端和接收端使用多个天线，MIMO 技术可以同时传输多个数据流，从而大大提高了系统的容量和数据传输速率。
此外，漫游技术使得我们在移动过程中能够保持网络连接的连续性。
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调制与传输技术在网络中的应用
《无线局域网组建与维护》
AP(TX)
PC Card (RX)
发送数据：101
接收数据：101
调制
解调 电磁波传输
调制技术
调制技术
《无线局域网组建与维护》
调制技术
数据 载波
调 制 器
调制信号
基本载波有三个方面的属性可以被调制：振幅、频率、相位。
分别对应的调制技术：调幅(AM)、调频(FM)、调相(PM)。
《无线局域网组建与维护》
无线网络传输方式
● 窄带调制方式
利用无线电波作为传输媒体，窄带调制把欲发送数 据的基带数字序列经过射频调制器，将其频谱搬移 到一个便于无线发射的很高的载频上。所谓窄带， 是指经过调制后的信号（已调波）的占有频带的宽 度相对很高的载频来说是很窄的。
基带信号 射频调制发射
窄带调制的无线局域网一般 选用专用微波波段，须先提出申 请，经过国家无线电管理部门的 许可才能使用。协议体系结构层次划分， 802.11标准采用带有碰撞避免功能的载波侦听多址接入（CSMA/CA）媒体 访问控制（MAC）协议。为了尽可能避免碰撞的发生，建议标准中采用了 MAC子层是位于物理（PHY）层和逻辑链路控制（LLC） 多种措施。例如对不同的帧传送服务划分不同的优先级别；在较长的数据 子层中间的一个层次，其主要目的是在LLC子层的支持下 帧传送前，通过较短的发送请求/清除发送（RTS/CTS）帧的传递获取后续 一定时间的信道使用权；采用了数据帧确认（ACK）机制，确保不会使数 为共享物理媒体提供访问控制以及执行寻址方式和帧产生 据帧在传输中由于碰撞或其它干扰造成丢失等。 与帧识别。 IEEE 802.11 标准中，以CSMA/CA协议作为无线局域网 MAC协议的基础，主要用来支持异步业务，并称其为分 布式访问控制（分布协调功能）方式（DCF）。为了使 得系统也能够支持具有最大时延要求的一些同步或时限 业务，标准中还要求了MAC协议支持用户可选择的中心 网控（点协调功能）方式（PCF）。
《无线局域网组建与维护》
无线局域网的协议体系
无线局域网协议层次
IEEE802.1
各 层 间 关 系
IEEE802.2通用逻辑链路控制 (LLC) IEEE802.10网络安全与保密
媒体访问控制 (MAC)
IEEE
802.11
物理媒体1 物理媒体2 ……………
物理媒体K
IEEE802.11委员会提出了无线局域网的协议体系。和其它IEEE802系列局域 网标准一样，它对OSI七层网络模式中的链路层层以上未作具体规定，而只 定义了媒体访问控制（MAC）和物理（PHY）两个层次。
《无线局域网组建与维护》
数据信息帧的功能是向目 的工作站传送数据信息 （如MSDU媒体服务数据 单元），转交给逻辑链路 控制（LLC）子层。
《无线局域网组建与维护》
MAC帧结构
MAC帧主体框架结构
IEEE802.11定义了MAC帧格式的主体框架结构，无线局 域网中发送的各种类型的MAC帧都采用这种帧结构。站 一旦形成正确的帧之后，MAC层将帧传给物理层汇聚处 理子层（PLCP）。
WLAN传输技术
《无线局域网组建与维护》
FHSS
利用跳频技术将频谱进行扩展的扩频通信技术。
DSSS
利用复合码序列而获取直接序列扩频信号的扩频通信技术。
OFDM
将一个高速的数据载波分成若干个低速的子载波，然后并行的发送这 些子载波。
无线电波的传输
反射、折射
信号源
《无线局域网组建与维护》
入射信号
MAC帧由最长30字节的帧适配头、长度可 变（0～2312字节）的帧体信息和4字节的 帧校验序列（FCS）组成。
字节： 2 2 6 6 6 2 6 0-2312 Frame Body 4 FCS
Frame Control
Duration Addr Addr Addr Sequence Addr ∕ID 1 2 3 Control 4
《无线局域网组建与维护》
MAC帧结构
当工作站和AP之间建立 连接和认证之后，控制 IEEE 802.11 标准中把无线局域网的MAC帧分为三 信息帧为数据信息帧的 种类型： 发送提供辅助功能（请 ● 管理信息帧 求或确认等）。 ● 控制信息帧 ● 数据信息帧
MAC管理信息帧 负责在工作站和 AP之间建立初始 的通信，提供连接 加入和认证服务。
802.11标准提供可选择的中心控制Polling方式支持同步或时限业务。
《无线局域网组建与维护》
MAC层主要功能
● 媒体访问控制 ● 加入网络连接 ● 数据验证和保密
1．无线媒体访问控制 在帧发送前，MAC须首先利用以下某方式获得网络连接： 2．加入网络连接 ● 具有碰撞避免功能的载波侦听多址接入（CSMA/CA） 工作站的电源打开之后，它在验证和连接到合适的工作站 3．提供认证和保密服务 媒体访问控制（MAC）方式，IEEE 802.11规范称为分布 或访问点之前，首先检测有无现成工作站和访问点（AP） IEEE 802.11标准提供两种认证服务，用于增强802.11网络 式访问控制方式（DCF）。 可供加入。工作站通过被动或主动扫描方式完成上述的搜 的安全性能： ● 基于不同服务优先级别的集中式轮询（Polling）访问 索过程。加入一个BSS或ESS之后，工作站从访问点（AP） ● 开放系统认证（Open System Authentication），是一种 控制，IEEE 802.11规范称为中心网络控制方式（PCF）。 接收服务组标识符（SSID：Service Set Identifier）、时间 默认的认证服务。 仅仅宣布与其他站和AP的连接请求。 DCF和PCF都能在同一个BSS中提供并行的可选择的竞争 同步函数（TSF：Timer Synchronization Function）、计时 ● 共享密匙认证（Shared Key Authentication），它包含更 和无竞争访问期。 器的值和物理安装参数等。 加严格的帧交换，以确定响应工作站是可信的。
第三章 无线局域网关键技术
《无线局域网组建与维护》
《无线局域网组建与维护》
引入
无论采用哪种传输技术，无线局域网的网络拓扑结构基本是一 样，可归结为两个基本类：无中心拓扑和有中心拓扑。 根据无线接入点的不同功用，可实现不同的组网方式。目前有 点对点模式、基础结构模式、多AP模式、无线网桥模式、无线 中继器模式和AP客户端模式等组网方式。
《无线局域网组建与维护》
电磁波的相关属性
→ 方向：天线辐射的电磁波的主要传播方向。 → 极化：电磁波中的电场传播的方向。 → 能量：由坡印矢量(Poynting vector)决定。
功率计算单位
《无线局域网组建与维护》
功率计算单位:dB、dBm、dBw
→ dB ：衡量被测量功率与某一基准功率的比值。 被测量功率(dB)=10 x lg(测量功率/基准功率) → 当基准功率取1wM时，此dB以dBm表示。 → 当基准功率取1W时，此dB以dBw表示。
WLAN调制技术
《无线局域网组建与维护》
BPSK
利用载波的两个不同相位表示二进制的0和1
QPSK
利用载波的四种相位变化表示两个二进制位
CCK
使用一个补码函数来发送更多数据
16QAM
16种载波振幅和相位的组合，每个子信道可承载4位
64QAM
64种载波振幅和相位的组合，每个子信道可承载6位
图3.8 无线局域网的协议层次
《无线局域网组建与维护》
无线局域网的协议体系
无线局域网的MAC协议
无线局域网(WLAN)的MAC协议的主要功能和操作基本 原理原则上与有线局域网没有什么本质区别。由于所采用 的传输媒体不同，而媒体访问控制（MAC）不能不和媒体 有关。无线局域网(WLAN)的MAC协议必须考虑与所用无 线传媒相关的一些特定问题，使得在与信道有关的差错控 制、解决隐藏终端等方面有别于有线局域网。另外，无线 局域网(WLAN)的MAC协议在网络业务功能、网络安全机 制以及协议的具体操作上都比原有的有线局域网MAC协议 有较大的改进。 关于无线局域网(WLAN)的MAC协议的详细讨论在第 五章进行。
图5.1 IEEE 802.11 MAC帧一般框架结构
《无线局域网组建与维护》
IEEE802.11无线局域网标准的物理层协议建议了三种实现方式，分别是 无线电波方式下的直接序列扩频（DSSS）、跳频扩频（FHSS）和红外 线（IR）方式，在2.4GHz波段（全球统一的ISM波段）上进行操作。
● 直接序列扩频（DSSS）物理层 直接序列扩频（DSSS）物理层规定了两种不同进制的差分 ● 跳频扩频（FHSS）物理层 相移键控调制方式以及要求的数据传输速率： 跳频扩频（FHSS）物理层与直接序列扩频（DSSS）物理层 ● 红外线（IR）物理层 · 利用差分四进制相移键控（DQPSK）调制方式，数据传输 相比，有低成本、低功率消耗、强抗信号干扰能力的优点。 红外线（IR）物理层描述了一种在850到950nM波段运行的 速率2Mbit/s802.11的跳频扩频方式利用无线电从一个频率跳 基于IEEE ； 调制类型，用于小型设备和低速率连接的数据传输应用。 · 利用差分二进制相移键控（DBPSK）调制方式，数据传输 到另外一个频率来发送数据信号，在移动到一个不同的频 这种红外线介质的基本数据速率是利用十六进制脉冲位置 速率1Mbit/s 。 率之前，在每个频率上传输若干位数据信息。 调制（16PPM）的1Mbit/s速率和利用四进制脉冲位置调制 跳频系统的输出载频以一种随机的方式跳跃。跳频系统的 （4PPM）的2Mbit/s增强速率。基于红外线设备的峰值功率 实施会逐渐便宜而且不像直接序列那样消耗太多的频率资 被限定为2W。 源，所以更加适用于移动式应用。
窄带调制设备一般发射信号 功率（或能量）较大，会对其他 系统中的同频接收设备形成干扰。