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1、无线局域网项目教程 胡 云 编著,第3章 组建SOHO无线局域网,第2页,教学目标 了解IEEE 802.11标准及其更新补充。 掌握无线局域网使用的电磁波频段及信道。 掌握基础结构（Infrastructure）模式WLAN。 了解IEEE802.11的逻辑结构。 了解IEEE802.11物理层技术。 了解IEEE802.11数据链路层技术。 掌握无线路由器的功能及配置方法。 掌握无线路由器组建SOHO无线局域网的技术。,第3页,教学重点 IEEE 802.11标准及其更新补充； 电磁波频段及信道； 基础结构（Infrastructure）模式WLAN ； IEEE802.11物理层技术；
2、IEEE802.11数据链路层技术； 无线路由器的功能及配置方法； 用无线路由器组建SOHO无线局域网。 教学难点 IEEE802.11物理层技术； IEEE802.11数据链路层技术。,第4页,3.1 项目导引 SOHO（Small Office Home Office），就是家庭办公室、小型办公室的意思。某公司最近租用了一个新房间作为小会议室。这个房间只有两个有线网络接口和一个电话接口。为了使大家开会时的交流和信息的互通更为方便，公司希望在会议室能让10台左右的计算机上网。 小王是公司的兼职网络管理员。他建议在会议室里组建SOHO无线局域网，只需要购置一台无线路由器，在计算机上安装无线网卡
3、，就可以实现无线上网。,第5页,3.2 项目分析 组建SOHO无线局域网方便快捷，部署灵活，适合小型办公区域的用户或家庭的用户，无线联网并共用一个有线网络接口。无线路由器是组网的关键设备，把无线局域网和有线网络连接起来，使用户可以接入互联网。组建SOHO无线局域网主要是进行无线路由器的配置。,第6页,3.3 技术准备 3.3.1 IEEE 802.11系列标准 1. IEEE802.11系列标准 IEEE802.11系列标准是无线局域网技术的规范。IEEE（电气和电子工程师协会）在1990年成立IEEE802.11工作组，1993年形成基础协议，1997年完成IEEE802.11标准，并公布了
4、第一个正式版本。此后，IEEE802.11标准一直在不断发展和补充更新之中，形成IEEE802.11系列标准，如教材表3-1 。,第7页,第8页,涉及物理层技术的几个标准,3.3.2 基础结构模式WLAN 1. 基础结构（Infrastructure）模式WLAN的拓扑结构 基础结构模式WLAN由一台AP和若干台工作站构成，如图3-1所示。其中无线AP相当于有线网络中的交换机或集线器，具有集中连接无线节点和数据交换的作用。 工作站是指配置有支持IEEE802.11协议的无线网卡的计算机，也称为无线终端。,第9页,第10页,2基本服务集（BSS） 在基础结构模式WLAN中，通常把AP的通信覆盖区
5、域称为基本服务区（Basic Server Area，BSA）。一个BSA内相互联系、相互通信的AP和工作站组成基本服务集（Basic Server Set，BSS）。图3-2所示是由3个STA和1个AP构成的一个BSS。 3扩展服务集（ESS） 当一个以上的AP连接到公共分布式系统上时，这些AP的无线信号覆盖范围被称为扩展服务区（Extended Service Area，ESA），也称为扩展服务集（ESS）。,第11页,第12页,4基础结构模式WLAN特点 基础结构模式WLAN在网络扩展、集中管理、用户身份验证等方面有优势，另外数据传输性能也明显高于Ad-hoc模式。在基础结构模式WLAN
6、中，由于STA之间的通信必须通过AP，因此AP的故障将导致整个网络瘫痪。在基础结构模式WLAN中，AP和工作站可以针对具体的网络信号强弱调整传输速率，如11Mb/s的IEEE 802.11b的速率可以调整为1Mb/s、2Mb/s、5.5Mb/s和11Mb/s。,第13页,5基础结构模式WLAN的标识 （1）服务集识别符（Service Set ID，SSID）：在BSS内，AP使用SSID来标识特定的区域。SSID由字母、数字组成，字母区分大小写。SSID通常是无线LAN子系统中设备的网络名称，无线设备利用SSID来建立和维持连接，它提供低级别的访问控制。 （2）扩展服务集标识符（Extend
7、ed Service Set Identifier，ESSID）：在ESS内所有AP共享同一个扩展服务集标识符 。,第14页,3.3.3 WLAN的电磁波频段及信道 1.电磁波 1）在空间传播着的交变电磁场，即是电磁波。电磁波能够在真空环境中传播。电磁波在真空中的传播速度约为3105 km/s。电磁波在物理介质中传播时会产生衰减。 2）无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线都是电磁波，它们的区别仅在于频率或波长范围的不同。,第15页,第16页,2. FCC频段分配 无线电频谱资源是人类共享的自然资源，在一定的时间、空间、地点都是有限的。各国都颁布专门的法规来保护、开发和管理无线电频谱资
8、源，由专设机构予以执行。 世界多数发达国家将无线电分成若干频段，再通过许可和注册的方式将这些频段分配给特定的使用或用途。 美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission，FCC）通过控制无线电广播、电视、电信、卫星和电缆来协调国内和国际通信，负责授权和管理除联邦政府使用之外的射频传输装置和设备 。,第17页,第18页,3ISM频段 1）什么是ISM频段 ISM频段由国际电信联盟无线电通信委员会定义。 ISM取自工业（Industrial）、科学（Scientific）和医疗（Medical）的第一个字母。 ISM频段主要给工业、科学、医疗三大领域使用。
9、使用ISM频段无需许可证授权，免费使用，只要遵守一定的发射功率（一般小于1W），并且不要对其他频段造成干扰即可 。,第19页,2）信道用数字表示 人们通常把传输数据信号的电磁波频段划分成一定数量的、带宽相同的小频段，并称其为信道（或频道）。信道用数字表示。 3） 2.4GHz频段有14个信道 FCC公布IEEE802.11G的2.4GHz频段有14个信道，各个信道带宽为22 MHz。各国使用2.4GHz频段的信道数量是不一样的，美国使用11个信道，我国及欧洲使用13个信道，如教材表3-2所示。,第20页,4）信道的重叠与不重叠 为有效地使用2.4GHz频段，减少信道竞争时间和同频干扰，对于邻近
10、的WLAN，应该使用频率互不重叠的信道组中的信道。一个WLAN可选13个信道中的任意一个；2个邻近的WLAN，可选的频率互不重叠信道组有36个；3个邻近的WLAN，可选的频率互不重叠信道组有3个，即1、6、11信道；2、7、12信道；3、8、13信道。,第21页,第22页,4UNII频段 无需许可证的国家信息基础设施（Unlicensed National Information Infrastructure ，UNII，发音为you-nee）电磁波频段范围是5.1505.825GHz，通常称为5GHz频段，免费、免许可证使用，主要用于无线联网，也可以用于其他方面，如宽带多媒体广播。美国将UN
11、II频段划分为12个频道，欧洲将UNII频段划分为19个频道 。,第23页,第24页,第25页,我国WLAN使用的5.7355.835GHz频段常称为5.8GHz频段，划分了5个信道，各个信道带宽为20 MHz。,3.3.4 IEEE802.11的逻辑结构 1.IEEE 802.11的物理层（PHY）由物理汇聚子层、物理介质相关子层和物理层管理构成。数据链路层分为逻辑链路控制子层、介质访问控制子层和介质访问控制管理。 2.物理汇聚子层主要进行载波侦听和对不同物理层形成不同格式的分组，物理介质相关子层识别介质传输信号使用的调制与编码技术，物理层管理进行信道选择。 3.逻辑链路控制子层负责建立和释
12、放逻辑连接、提供高层接口、差错控制、为帧添加序号等;介质访问控制子层主要控制节点获取信道的访问权;介质访问控制管理负责越区切换、功率管理等。 4.站点管理层负责协调物理层和MAC层的交互。,第26页,3.3.5 IEEE802.11物理层技术 1.直接序列扩频（DSSS）技术 1)扩频 (Spread Spectrum，SS) 扩频是一种重要的通信技术，可用于传输模拟信息和数字信息。 发送方的数据进入信道编码器后，生成窄带模拟信号，然后使用伪随机序列生成器产生的扩展码进行调制，调制后的信号带宽显著增加，即扩展了频谱。经信道传输至接收方后，使用同一数字序列对扩频信号进行解调，最终还原为数据。,第
13、27页,第28页,在DSSS中，传输信号被扩展到正在使用的整个频谱上。例如，在信道1上发送数据的一个AP将载波信号扩展到2.4012.423GHz范围内的22MHz带宽的信道上。,2) 数据碎片代码与码片序列 编码是将信息从一种形式转换成另一形式的过程。利用DSSS对数据进行编码，需要使用一个码片序列（Chip Sequence）。码片和比特本质上是一样的，但比特代表数据，而码片用于载波编码。 当便携式计算机通过无线网络发送数据时，该数据必须利用码片序列进行编码处理，随后通过无线电波进行调制。在图3-10中，比特值为1的碎片代码被扩展为00110011011码片序列，比特值为0的碎片代码被扩展
14、为11001100100。,第29页,第30页,2.正交频分复用（OFDM）技术 1） FDM与OFDM 扩频OFDM技术可以被看作是一种调制技术，也可以被当作一种复用技术。传统的频分复用（FDM）多载波调制技术（如图3-11（a）所示）中各个子载波的频谱是互不重叠的，同时，为了减少各子载波之间的相互干扰，子载波之间需要保留足够的频率间隔，频谱利用率较低。 OFDM多载波调制技术（如图3-11（b）所示）中各子载波的频谱是互相重叠的，并且在整个符号周期内满足正交性，不但减小了子载波间的相互干扰，还大大减少了保护带宽，提高了频谱利用率。,第31页,第32页,2） OFDM技术要点 OFDM技术把
15、一个20MHz的RF信道划分为52个正交子信道，然后把数据信号分成52个单独的载波，每个载波在一个子信道中，这样就可以将高速数据信号转换成并行的低速子数据流。OFDM技术支持的数据传输速率有6 Mb/s、9 Mb/s、12 Mb/s、18 Mb/s、24 Mb/s、36 Mb/s、48 Mb/s和54Mb/s 。,第33页,3.多入多出（MIMO）技术 1）多入多出 传统的无线设备使用一个发射信号的天线和一个接收信号的天线，这种传输方式称为单进单出。MIMO是在发射端和接收端分别使用多根天线。MIMO是一种应用于IEEE802.11n的核心技术。 该技术抑制信道衰落，将多径传播变为有利因素，有
16、效地使用随机衰落和多径时延扩展，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，不仅可以利用MIMO信道提供的空间复用增益提高信道的容量，同时还可以利用MIMO信道提供的空间分集增益提高信道的可靠性。,第34页,3.多入多出（MIMO）技术 1）多入多出 传统的无线设备使用一个发射信号的天线和一个接收信号的天线，这种传输方式称为单进单出。MIMO是在发射端和接收端分别使用多根天线。MIMO是一种应用于IEEE802.11n的核心技术。 该技术抑制信道衰落，将多径传播变为有利因素，有效地使用随机衰落和多径时延扩展，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，不仅可以利用MIMO信道提供的空间复用增益提高信道的容量，同时还可以利用MIMO信道提供的空间分集增益提高信道的可靠性。,第35页,3.3.6 IEEE802.11数据链路层技术 IEEE802.11的数据链路层分为两个子层：逻辑链路控制子层LLC和媒体访问控制子层MAC。 MAC层又分为MAC子层和MAC管理子层。 使用与IEEE802.2完全相同的LLC层以
