WLAN_体系结构讲解
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WLAN 培训之二
WLAN 体系结构和关键技术
内容纲要
无线局域网的标准体系
无线局域网的关键技术
2
IEEE 组织
IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers），电气和电子工程师协会是世界上著名的专 业组织，每年出版大量的技术杂志并召开很多会议。 IEEE 802又称为LMSC（LAN /MAN Standards Committee， 局域网/城域网标准委员会），致力于研究局域网和城域 网的物理层和MAC层规范，对应OSI参考模型的下两层。 LMSC执行委员会（Executive Committee）下设工作组 （Working Group）、研究组（Study Group）、技术顾问 组（Technical Advisory Group）。曾经设立的多个SG已 经合并到WG中，目前活跃的WG和TAG如下：
21
概念解释－SSID
SSID(Service Set Identifier)服务集合标识符， 也称为网络名称。一种独一无二的标识符，作为 无线设备连接到WLAN时的密码。
这个名称有助于网络的区分，是最基本的安全方 法，用在Client 和AP做关联之用。 SSID存在于Beacon、Probe Request/Response、 及一些其他的Frame之中(如Association Frame)。
17
BSS
源自文库
当只有一台AP和数个Client，这种构架称为BSS。
18
ESS
ESS内有两个或者多个BSS。而且使用同一个有 线网络作为DS(Distribution System)。一个ESS 必须至少有两个架构模式下的AP。和BSS相同，所 有的封包必须经过一台AP。
ESS内的AP可再利用不同的SSID做区域隔离。
5
IEEE 802.11 IEEE 802.11a IEEE 802.11b IEEE 802.11d IEEE 802.11e IEEE 802.11f IEEE 802.11g
WLAN 的标准体系
标准编号
IEEE 802.11h
IEEE 802.11i IEEE 802.11j IEEE 802.11k IEEE 802.11m IEEE 802.11n IEEE 802.11o
1.公共频段，信号干扰带来 的影响不确定. 2.802.11b和802.11g混合接 入时，性能降低到802.11b
优势
技术成熟，信道多，干扰 少；速率高。
技术成熟、成本低，终端 支持普及
技术成熟，兼容性好；成本 接近802.11b，终端支持普及
8
WLAN 其他主要组织
WI-FI 联盟
3
IEEE 802
802.1 ：高层局域网协议Higher Layer LAN Protocols 802.2 ：逻辑链路控制Logical Link Control 802.3 ：以太网Ethernet 802.4 ：令牌总线Token Bus 802.5 ：令牌环Token Ring 802.11：无线局域网Wireless LAN 802.15：无线个域网 Wireless Personal Area Network 802.16：宽带无线接入 Broadband Wireless Access 802.17：弹性分组环 Resilient Packet Ring 802.18：无线管制 Radio Regulatory TAG 802.19：共存 Coexistence TAG 802.20：移动宽带无线接入 (MBWA) 802.21：媒质无关切换 Media Independent Handoff4
19
IBSS
IBSS又称Ad-hoc模式。IBSS不需要AP的存在，也 不需要连接到DS。但有一个覆盖面及一个SSID。 因为网络没有AP在送Beacon，IBSS内的Client需 要轮流送出Beacon。
20
用户client如何连接到WLAN
当安装、设定并最后启动一个WLAN 网络之后，Client端 的USB或PC卡能自动 “听” 以确定附近是否有一WLAN系 统，这个流程称为Scanning (扫描)。 Scanning 可能得到多个可加入的WLAN，Client内部需要 决定应该和哪一个WLAN结合，这个流程称为Joining。 Joining之后则是和AP之间的Authentication和 Association两个动作。Scanning发生在所有其它动作之 前，因为Client靠Scanning来寻找WLAN。 Scanning可分为主动扫描和被动扫描。在发现AP时， Client靠AP每隔100ms发出的Beacon，Beacon之中包括 SSID以及和该AP相关的许多其他参数。
12
其他标准－HiperLAN
在IEEE制定 802.11系列WLAN 标准的同时，欧洲的ETSI 则在大力的推广HiperLAN1/ HiperLAN2标准 HiperLAN1发布于1996年，它工作在5ghz频段，采用的调 制方式为高斯滤波最小移频键控（GMSK）； HiperLAN1提 供的数据速率最高可以达到25mbps，整体上， HiperLAN1 和IEEE 802.11b 是相当的。 HiperLAN2是HiperLAN1 的第二代版本，于2000年底通过 ETSI 批准成为正式的标准，它对应于IEEE 802.11a，工 作在5ghz频段，采用OFDM 技术，并且具备了动态频率选 择和发送功率控制等功能，最高支持的速率为54mbps。在 MAC层HiperLAN2采用了TDMA 的多址方式，动态TDD 双工 方式，能够在高吞吐量的情况下支持QOS，从而为视频和 话音等应用提供支持。
802.11b
2.4G 物理层速率达到11Mbps 应用速率达到约5－6Mbps 与老式DSSS系统后向兼容 较大
802.11g
2.4G 物理层速率达到54Mbps 应用速率达到约20Mbps 向后兼容802.11b 较大
1.公共频段，信号干扰带 来的影响不确定 2.当前终端普及性低，成 本较高
公共频段，信号干扰带来 的影响不确定
14
内容
802.11 基本概念
MAC 层 PHY 层 安全问题
15
网络模型
无线局域网由端站（STA）、接入点（AP）、接入控制器 （AC）、AAA 服务器以及网管单元组成。AAA服务器是提 供AAA 服务的实体，在模型中，AAA服务器支持Radius 协 议，Portal服务器是用于门户网站推送的实体，在WEB 认 证时，辅助完成认证功能。
11
WLANA 联盟
除了IEEE 802.11委员会以外，其他一些组织在推 动无线局域网市场方面也做了许多工作。无线局 域网联盟(WLANA)是由无线局域网厂商建立的非营 利性组织，它主要是进行无线局域网市场和产品 使用方面的培训等工作。由3Com、Aironet、 Intersil、朗讯科技、诺基亚以及Symbol科技公 司等厂商组建的无线以太网兼容联盟(WECA)则主 要通过在同一无线结构内对不同厂商的产品进行 验证，以实现真正意义上的多厂商产品的互操作。
ETSI 组织 WLANA 联盟 MMAC
9
WI-FI 联盟
目前以IEEE 802.11b 的产品为主流，国际性组织 WECA “无线以太网兼容性联盟” (Wireless Ethernet Compatibility Alliance)提出WiFi (Wireless Fidelity)认证标准，只要厂商的无线 产品符合此 WiFi 标准（也就是符合IEEE 802.11b规格）就一定可以和不同厂商的 WiFi产 品进行互通操作。
16
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）
WLAN 的标准体系
IEEE 802.11 系列到目前为止主要包括下列21个 标准：
标准编号 负责的技术领域
无线局域网物理层和媒质接入控制层规范 无线局域网物理层和媒质接入控制层规范（5ghz高速物理层规范） 无线局域网物理层和媒质接入控制层规范（2.4ghz高速物理层扩展） 物理层方面的特殊要求 IEEE 802.11 MAC 曾拿增强－服务质量保证 支持IEEE 802.11 的接入点互操作协议（IAPP） 2.4ghz 频段高速物理层（20Mbps以上）扩展
10
ETSI 组织
WLAN标准的开发主要有两大组织机构。一个是IEEE的 802.11工作组，一个是欧洲ETSI的RES10工作组。 HIPERLAN(High Performance European Radio LAN，高性 能欧洲无线LAN)，是由ETSI(European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标 准化协会)的RES10小组开发的，是高速WLAN的泛欧标准。 标准HIPERLAN与802.11相似，覆盖了物理和MAC层，通过 在5GHz波段内使用传统的无线调制技术，提供2～ 25Mbit/s的数据传输速率。
22
Beacon
AP约每隔100ms会广播一个Beacon，或在Ad-hoc模 式下各Client轮流所送出的短封包。Beacon是 Beacon Management Frame之简称，此Beacon Frame可分为三部份。第一部份是PHY Header，此 Header可再细分为PMD和PLCP两部分。Preamble用 来让接收者作Carrier Detect及同步之用，PLCP Header则包括速度(如5.5Mbps)、Frame长度等。 第二部份是MAC Header，包括Frame Control、 MAC Address等，其中BSSID表示AP的MAC Address。 第三部份是Beacon Frame Body。
13
其他标准－MMAC 标准
日本的多媒体移动接入通信促进委员会(Multimedia Mobile Access Communication Promotion Council，)一 直致力于WLAN技术研究和标准制订工作。相继制订了 HiSWANa和HiSWANb标准。其中HiSWANa工作于5GHz频段， HiSWANb工作于25/27GHz频段，支持数据速率为6～54Mbps， 采用OFDM调制、TDMA多址方式、TDD双工方式。 IEEE于2002年1月启动了WLAN WNG(无线局域网下一代研究 组)，目标是研究峰值速率超过100Mbps的WLAN。而日本的 多媒体移动接入通信促进委员会正在研究工作于60GHz频 段的超高速无线局域网(Ultra High Speed Wireless LAN)，其速率达156Mbps。
负责的技术领域
车载环境下的无线通信
VLAN 的支持机制 快速漫游 MESH 网状网 无线网络性能预测 和其他网络的交互性 无线网络管理
7
目前802.11 广泛应用标准
标准系 列 频段 容量 兼容性 覆盖范 围 缺点 802.11a
5.8G 物理层速率达到54Mbps 应用速率达到约20Mbps 802.11a与802.11b不兼容 较小
23
Beacon 帧格式
负责的技术领域
额外定义了物理层方面的要求
无线局域网媒质接入控制层安全性增强规范 日本采用的等同于802.11h 的协议 射频资源管理 对IEEE 802.11 规范体系进行维护，修正和改进 高速物理层和MAC 层规范 vowlan
6
WLAN 的标准体系
标准编号
IEEE 802.11p
IEEE 802.11q IEEE 802.11r IEEE 802.11s IEEE 802.11t IEEE 802.11u IEEE 802.11v
WLAN 体系结构和关键技术
内容纲要
无线局域网的标准体系
无线局域网的关键技术
2
IEEE 组织
IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers），电气和电子工程师协会是世界上著名的专 业组织，每年出版大量的技术杂志并召开很多会议。 IEEE 802又称为LMSC（LAN /MAN Standards Committee， 局域网/城域网标准委员会），致力于研究局域网和城域 网的物理层和MAC层规范，对应OSI参考模型的下两层。 LMSC执行委员会（Executive Committee）下设工作组 （Working Group）、研究组（Study Group）、技术顾问 组（Technical Advisory Group）。曾经设立的多个SG已 经合并到WG中，目前活跃的WG和TAG如下：
21
概念解释－SSID
SSID(Service Set Identifier)服务集合标识符， 也称为网络名称。一种独一无二的标识符，作为 无线设备连接到WLAN时的密码。
这个名称有助于网络的区分，是最基本的安全方 法，用在Client 和AP做关联之用。 SSID存在于Beacon、Probe Request/Response、 及一些其他的Frame之中(如Association Frame)。
17
BSS
源自文库
当只有一台AP和数个Client，这种构架称为BSS。
18
ESS
ESS内有两个或者多个BSS。而且使用同一个有 线网络作为DS(Distribution System)。一个ESS 必须至少有两个架构模式下的AP。和BSS相同，所 有的封包必须经过一台AP。
ESS内的AP可再利用不同的SSID做区域隔离。
5
IEEE 802.11 IEEE 802.11a IEEE 802.11b IEEE 802.11d IEEE 802.11e IEEE 802.11f IEEE 802.11g
WLAN 的标准体系
标准编号
IEEE 802.11h
IEEE 802.11i IEEE 802.11j IEEE 802.11k IEEE 802.11m IEEE 802.11n IEEE 802.11o
1.公共频段，信号干扰带来 的影响不确定. 2.802.11b和802.11g混合接 入时，性能降低到802.11b
优势
技术成熟，信道多，干扰 少；速率高。
技术成熟、成本低，终端 支持普及
技术成熟，兼容性好；成本 接近802.11b，终端支持普及
8
WLAN 其他主要组织
WI-FI 联盟
3
IEEE 802
802.1 ：高层局域网协议Higher Layer LAN Protocols 802.2 ：逻辑链路控制Logical Link Control 802.3 ：以太网Ethernet 802.4 ：令牌总线Token Bus 802.5 ：令牌环Token Ring 802.11：无线局域网Wireless LAN 802.15：无线个域网 Wireless Personal Area Network 802.16：宽带无线接入 Broadband Wireless Access 802.17：弹性分组环 Resilient Packet Ring 802.18：无线管制 Radio Regulatory TAG 802.19：共存 Coexistence TAG 802.20：移动宽带无线接入 (MBWA) 802.21：媒质无关切换 Media Independent Handoff4
19
IBSS
IBSS又称Ad-hoc模式。IBSS不需要AP的存在，也 不需要连接到DS。但有一个覆盖面及一个SSID。 因为网络没有AP在送Beacon，IBSS内的Client需 要轮流送出Beacon。
20
用户client如何连接到WLAN
当安装、设定并最后启动一个WLAN 网络之后，Client端 的USB或PC卡能自动 “听” 以确定附近是否有一WLAN系 统，这个流程称为Scanning (扫描)。 Scanning 可能得到多个可加入的WLAN，Client内部需要 决定应该和哪一个WLAN结合，这个流程称为Joining。 Joining之后则是和AP之间的Authentication和 Association两个动作。Scanning发生在所有其它动作之 前，因为Client靠Scanning来寻找WLAN。 Scanning可分为主动扫描和被动扫描。在发现AP时， Client靠AP每隔100ms发出的Beacon，Beacon之中包括 SSID以及和该AP相关的许多其他参数。
12
其他标准－HiperLAN
在IEEE制定 802.11系列WLAN 标准的同时，欧洲的ETSI 则在大力的推广HiperLAN1/ HiperLAN2标准 HiperLAN1发布于1996年，它工作在5ghz频段，采用的调 制方式为高斯滤波最小移频键控（GMSK）； HiperLAN1提 供的数据速率最高可以达到25mbps，整体上， HiperLAN1 和IEEE 802.11b 是相当的。 HiperLAN2是HiperLAN1 的第二代版本，于2000年底通过 ETSI 批准成为正式的标准，它对应于IEEE 802.11a，工 作在5ghz频段，采用OFDM 技术，并且具备了动态频率选 择和发送功率控制等功能，最高支持的速率为54mbps。在 MAC层HiperLAN2采用了TDMA 的多址方式，动态TDD 双工 方式，能够在高吞吐量的情况下支持QOS，从而为视频和 话音等应用提供支持。
802.11b
2.4G 物理层速率达到11Mbps 应用速率达到约5－6Mbps 与老式DSSS系统后向兼容 较大
802.11g
2.4G 物理层速率达到54Mbps 应用速率达到约20Mbps 向后兼容802.11b 较大
1.公共频段，信号干扰带 来的影响不确定 2.当前终端普及性低，成 本较高
公共频段，信号干扰带来 的影响不确定
14
内容
802.11 基本概念
MAC 层 PHY 层 安全问题
15
网络模型
无线局域网由端站（STA）、接入点（AP）、接入控制器 （AC）、AAA 服务器以及网管单元组成。AAA服务器是提 供AAA 服务的实体，在模型中，AAA服务器支持Radius 协 议，Portal服务器是用于门户网站推送的实体，在WEB 认 证时，辅助完成认证功能。
11
WLANA 联盟
除了IEEE 802.11委员会以外，其他一些组织在推 动无线局域网市场方面也做了许多工作。无线局 域网联盟(WLANA)是由无线局域网厂商建立的非营 利性组织，它主要是进行无线局域网市场和产品 使用方面的培训等工作。由3Com、Aironet、 Intersil、朗讯科技、诺基亚以及Symbol科技公 司等厂商组建的无线以太网兼容联盟(WECA)则主 要通过在同一无线结构内对不同厂商的产品进行 验证，以实现真正意义上的多厂商产品的互操作。
ETSI 组织 WLANA 联盟 MMAC
9
WI-FI 联盟
目前以IEEE 802.11b 的产品为主流，国际性组织 WECA “无线以太网兼容性联盟” (Wireless Ethernet Compatibility Alliance)提出WiFi (Wireless Fidelity)认证标准，只要厂商的无线 产品符合此 WiFi 标准（也就是符合IEEE 802.11b规格）就一定可以和不同厂商的 WiFi产 品进行互通操作。
16
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）
WLAN 的标准体系
IEEE 802.11 系列到目前为止主要包括下列21个 标准：
标准编号 负责的技术领域
无线局域网物理层和媒质接入控制层规范 无线局域网物理层和媒质接入控制层规范（5ghz高速物理层规范） 无线局域网物理层和媒质接入控制层规范（2.4ghz高速物理层扩展） 物理层方面的特殊要求 IEEE 802.11 MAC 曾拿增强－服务质量保证 支持IEEE 802.11 的接入点互操作协议（IAPP） 2.4ghz 频段高速物理层（20Mbps以上）扩展
10
ETSI 组织
WLAN标准的开发主要有两大组织机构。一个是IEEE的 802.11工作组，一个是欧洲ETSI的RES10工作组。 HIPERLAN(High Performance European Radio LAN，高性 能欧洲无线LAN)，是由ETSI(European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标 准化协会)的RES10小组开发的，是高速WLAN的泛欧标准。 标准HIPERLAN与802.11相似，覆盖了物理和MAC层，通过 在5GHz波段内使用传统的无线调制技术，提供2～ 25Mbit/s的数据传输速率。
22
Beacon
AP约每隔100ms会广播一个Beacon，或在Ad-hoc模 式下各Client轮流所送出的短封包。Beacon是 Beacon Management Frame之简称，此Beacon Frame可分为三部份。第一部份是PHY Header，此 Header可再细分为PMD和PLCP两部分。Preamble用 来让接收者作Carrier Detect及同步之用，PLCP Header则包括速度(如5.5Mbps)、Frame长度等。 第二部份是MAC Header，包括Frame Control、 MAC Address等，其中BSSID表示AP的MAC Address。 第三部份是Beacon Frame Body。
13
其他标准－MMAC 标准
日本的多媒体移动接入通信促进委员会(Multimedia Mobile Access Communication Promotion Council，)一 直致力于WLAN技术研究和标准制订工作。相继制订了 HiSWANa和HiSWANb标准。其中HiSWANa工作于5GHz频段， HiSWANb工作于25/27GHz频段，支持数据速率为6～54Mbps， 采用OFDM调制、TDMA多址方式、TDD双工方式。 IEEE于2002年1月启动了WLAN WNG(无线局域网下一代研究 组)，目标是研究峰值速率超过100Mbps的WLAN。而日本的 多媒体移动接入通信促进委员会正在研究工作于60GHz频 段的超高速无线局域网(Ultra High Speed Wireless LAN)，其速率达156Mbps。
负责的技术领域
车载环境下的无线通信
VLAN 的支持机制 快速漫游 MESH 网状网 无线网络性能预测 和其他网络的交互性 无线网络管理
7
目前802.11 广泛应用标准
标准系 列 频段 容量 兼容性 覆盖范 围 缺点 802.11a
5.8G 物理层速率达到54Mbps 应用速率达到约20Mbps 802.11a与802.11b不兼容 较小
23
Beacon 帧格式
负责的技术领域
额外定义了物理层方面的要求
无线局域网媒质接入控制层安全性增强规范 日本采用的等同于802.11h 的协议 射频资源管理 对IEEE 802.11 规范体系进行维护，修正和改进 高速物理层和MAC 层规范 vowlan
6
WLAN 的标准体系
标准编号
IEEE 802.11p
IEEE 802.11q IEEE 802.11r IEEE 802.11s IEEE 802.11t IEEE 802.11u IEEE 802.11v