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1、云南铁通WLAN及室分系统 维护培训手册2011年5月前言 本文档仅作为云南铁通岗效认证考试使用。为了保持文档的完整性和大家对WLAN技术有个全面的了解,保留了许多在本次考试中不进行考核的内容。在目录中加黑的目录章节是本次考试会涉及到内容,大家需仔细学习。云南铁通WLAN及室分系统维护培训手册目录一、名词解释1二、基本原理11.WLAN无线知识11.1无线局域网和有线局域网的比较11.2WLAN 的接入层AP介绍21.3无线局域网射频(RF )简介51.4天线介绍61.5802.11协议简介71.6WLAN使用频率介绍81.7频率规划方案91.8Mimo技术介绍102.数通基础知识112.1公
2、有地址和私有地址112.2VLAN 技术原理112.3NAT原理132.4DHCP技术132.5SNMP协议介绍143.POE原理154.室分系统介绍16三、WLAN网络架构介绍201.WLAN网络架构202.WLAN业务流程介绍213.主要设备外观23四、WLAN网络优化251.覆盖优化252.容量优化263.信道分布优化264.设计原则265.主要性能指标276.同邻频干扰经验27五、日常维护、巡检说明271.设备维护272.定期网络质量测试283.巡检及测试283.1日常巡检283.2日常巡检测试项目29云南铁通WLAN及室分系统维护培训手册一、 名词解释WLAN:Wireless Lo
3、cal Area Networks,无线局域网。WiFi:wireless fidelity无线保真的缩写,是一种可以将各种终端以无线方式互相连接的技术。RF:Radio FrequencyAP:Access point无线接入点,也称无线网桥、无线网关。AC:无线控制器STA:Station,工作站,也指电脑。SSID: Service Set Identifier,服务集标识。OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing,即正交频分复用技术。MIMO: Multiple-Input Multiple-Out-put多输入多输出系统。RAD
4、IUS:Remote Authenticaton Dial In User Service,远程用户拨号认证系统。AAA:Authentication,Authorization,Accounting 认证、授权、计费。Portal:Portal在英语中是入口的意思。Portal认证通常也称为Web认证,一般将Portal认证网站称为门户网站BAS:Broad Access Server,宽带接入服务器CMCC:中国移动统一WLAN公众服务集标识CMCC-EDU:中国移动统一WLAN校园服务集标识二、 基本原理1. WLAN无线知识1.1 无线局域网和有线局域网的比较从本质上说,交换型网络需要
5、电缆,而无线网络不需要。这看似显得可笑,却指出了它们的物理层之间的不同。 传统以太网是由IEEE802.3 标准定义的。每条以太网连接都必须在严格的条件下运行,尤其是对物理链路本身来说。例如,链路状态、链路速度和双工模式都必须符合标准的规定。无线局域网使用类似的协议,但由 IEEE 802.11 标准定义的。 有线以太网设备必须采用载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)方法来传输和接收以太网帧。在共享的以太网网段上,PC 以半双工模式工作,每台 PC 都可以先“发言”,然后侦听是否其他正在发言的设备发生冲突。整个检测冲突的过程是基于有线连接的最大长度的,从网段的一端发送到另一端检测到冲突
6、之间的最大延迟是确定的。 在全双工或交换型以太网链路上,不存在冲突或争取带宽的问题,但它们必须遵循相同的规范。例如,在全双工链路上,必须在预期的时间内发送或接收以太网帧,这要求全双工双绞线的最大长度与半双工链路相同。 虽然无线局域网也基于一组严格的标准,但无线介质本身难以控制。一般而言,当 PC 连接到有线网络时,与其共享网络连接的其他设备的数量是已知的;而当 PC 使用无线网络时,使用的传输介质为空气;由于接入层没有电缆和插口,因此无法限制其他最终用户使用相同频率无线电波。 因此,无线局域网实际上是一种共享型网络,且争用相同频率电波的主机数量不是固定的。在无线局域网中,冲突犹如家常便饭,因为
7、每条无线连接都是半双工模式的。 IEEE 802.11 WLAN 总是半双工模式的,因为传输站和接收站使用的频率相同。双方不能同时传输,否则将发生冲突。要实现全双工模式,必须在一个频率进行传输,在另一个频率进行接收,这类似于全双工以太网链路的工作原理。虽然这完全可行,但 802.11 标准不允许采用全双工模式。IEEE 802.11 标准使用一种名为载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)的方法来实现冲突避免。注意,802.3 有线网络是检测冲突,而 802.11 网络尽可能避免冲突。1.2 WLAN 的接入层AP介绍 从最底层说,无线介质没有固定的组织结构。例如,具有无线功能的 PC 可
8、以随时随地启动其无线适配器。当然,必须与其他设备也能够通过无线介质发送和接收数据,该 PC 才能进行通信。 在 IEEE 802.11 中,一组无线设备被称为服务集(service set)。这些设备的服务集标识符(SSID)必须相同,服务集标识符是一个文本字符串,包含在发送的每帧中。如果发送方和接收方的SSID 相同,这两台设备将能够通信。 作为最终用户工作站,PC 为无线网络的客户端,它必须有无线网络适配器和支持程序(同无线协议交互的软件)。 802.11 基本服务集(BBS) 包含一个接入点(AP),它充当该服务集的集线器,负责集中控制一组无线设备的接入。如何要使用无线网络的无线客户端都
9、必须向AP 申请成员资格。 AP 要求客户端满足下述条件才允许其加入: 1. 匹配的SSID; 2. 兼容的无线数据率; 3. 身份验证凭证。向 AP 申请成员资格被称为关联(association)。客户端必须发送一条关联请求消息,AP 通过发送关联应答消息来批准或拒绝请求。关联后,前往和来自该客户端的数据都必须经过 AP,如下图:注意,一个 BSS 只包含一个 AP,且没有连接到常规以太网。在这种设置中,AP 及其关联的客户端组成一个独立的网络。 AP 也可以连接到以太网,因为它同时具备无线有线功能。对于为于不同地方的 AP,可以通过交换型基础设施将它们连接起来,这被称为 802.11 扩
10、展服务集(ESS),如图所示:在 ESS 中,无线客户端可同其附近的 AP 相关联;如果该客户端移到其他地方,可同另一个位于附近的AP 相关联。802.11 标准还定义了一种支持客户端漫游(当客户端移动时,可调整其关联的AP)的方法。这实际构成了WLAN网络的基本单元。AP 的主要功能是将无线数据桥接到常规有线网络中。AP 能够接受来自大量无线客户端的连接,让它们成为LAN 的一员,就像这些客户端使用的是有线连接一样。可以将AP 视为转换网桥,在第2层对来自不同介质的帧进行转换和桥接。简单的说, AP 负责将 VLAN 映射到 SSID。下图说明了一点,在这里,位于有线网络中的 VLAN10
11、通过一个处于接入模式的交换机端口扩展到了AP,该AP 将VLAN10 映射到一个SSID 为Marketing的无线局域网。SSID 为Marketing 的用户将属于VLAN10;可以将这种概念进行扩展,以便能够将多个VLAN 映射到多个SSID。为此,AP 必须通过一条为多个VLAN 传输数据的中继链路连接到交换机。在下图中:VLAN10和VLAN20 都通过中继链路连接到AP。 AP 根据802.1 Q 标记将不同的VLAN 映射到不同的SSID。例如, VLAN10 被映射到SSID Marketing,而VLAN20 被映射到SSID Engineering。实际上,当AP 使用多个
12、 SSID 时,它通过无线介质将VLAN 连接到最终用户。最终用户必须使用合适的SSID,后者被映射到相应的VLAN。AP胖瘦的区别:AP又有“胖”“瘦”AP之分,区别在于:胖AP是指完全自主进行管理、数据转发、安全控制的无线接入点,适合家用或构建小型无线网络;而瘦AP把大部分胖AP的功能移到AC上进行统一的管理,瘦AP仅仅相当于一个天线加射频模块,网络配置自动从AC下载。 瘦AP工作机制:瘦AP与集中控制器AC之间是通过隧道来传输控制信令和用户业务数据。由于集中控制型AC+AP架构的国际标准(CAPWAP协议)还在讨论中,因此各厂家的隧道均是私有协议,不同厂家设备之间不能互通。在实际应用中,
13、建议一个区域只用一个厂家的集中控制型AC+AP设备。目前移动WLAN采用的都是瘦AP架构。1.3 无线局域网射频(RF )简介 射频传输的接收是 WLAN 的有机组成部分,我们应该理解射频(RF)的基本理论,以便能够高效地设计和诊断WLAN 网络。 RF 的工作原理 在射频(RF)通信中,一台设备发送振动信号,并由一台或多台设备接收。这种振动信号基于一个常数,被称为频率。发送方使用固定的频率,接收方可以调到相同的频率,以便接收该信号,我们在汽车中调收音机时就有这方面的经验。 发送站有生成 RF 信号的发射器、天线以及连接两者的电缆。接收站与此相同,但通过天线和电缆接收信号。 出于简化的目的,假
14、设无线工作站使用的天线非常小,且在所有方向均匀地发送或接收 RF 信号,如图的上半部分所示,其中的每个弧表示发射器生成的无线电波的一部分。每个弧实际上是一个球,因为无线电波是在三维空间移动的。这也可以显示为表示 RF 信号的振动波,如图下半部分所示。虽然该示意图从技术上说不正确,但这里旨在说明 RF 信号是如何在两台设备之间传输的。1.4 天线介绍可在无线局域网中使用的天线有很多,每种天线都有特殊性定的用途,这取决于其覆盖范围(辐射图)或给信号带来的增益。 全向天线可制作为圆柱形。图中所示的橡皮条式天线可根据AP 的安装方式进行折叠。另一种全向天线是偶极天线,它也呈细圆柱体状,很多型号的 AP
15、 都内置了这种天线。 全向天线通常在同一个平面的各个方向上均匀地传播信号,但在天线所在的方向上并非如此,因此辐射图为圆环形,如图右半部分所示。这种天线非常适合用于大房间或整个楼层的,在这种环境下,将AP 或其天线放在中央。一种全向天线及辐射图半定向天线一个细长的区域,非常适合用于覆盖长走廊上的很多房间,在这种环境中,天线安装在区域的一端。它们还可用于覆盖室外区域。 安装在墙面上的板状天线呈扁平的矩形状,以方便安装在走廊一端的墙面上。板状天线的辐射图呈鸡蛋状,其中的一端为墙面。这种天线的增益为 6 8dBi。半定向天线及其辐射图高度定向的天线 在视线无线路径中,RF 信号必须沿狭窄的信号束传播很长的距离。高度定向的天线是专门为此设计的,它将 RF 能量聚焦到一个狭长的椭圆形区域内。由于目标是一个接收器的位置,因此天线无需覆盖视线之外的其他区域。这种天线非常适合用于建立大楼到大楼或场点到场点的链路:两个AP 或天线相隔很远。 如图 20 所示的碟形天线使用呈抛物面状的盘碟将收到的信号聚