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1、2020/6/28,WLAN技术与组网解决方案,提纲,WLAN技术简介 胖AP与瘦AP组网对比 WLAN覆盖场景介绍 WLAN组网模型简介 WLAN转发模式简介 WLAN运营级组网场景简介 实际组网场景举例,Page 2,What is WLAN,WLAN：无线局域网 进入20世纪70年代，人们开始进行无线电技术与网络融合的研究。1971年夏威夷大学创造基于封包式技术的无线电通信网络ALOHNET，是最早的无线局域网。到20世纪80年代，随着以太网的迅猛发展，WLAN技术和设备开始兴起，早期产品传输速率在19.2Kbps与1 Mbps之间。到今天，WLAN技术在传输速率、稳定性、安全性等方面都
2、取得了长足的进步，并已经被广泛地应用到各种网络中。 WLAN技术和协议从业务类型来分类，有面向连接的业务和面向非连接的业务两类。 面向连接的业务主要用于传输语音等实时性较强的业务，一般采用基于TDMA和ATM的技术，主要标准有HiperLAN2和BIueTooth(蓝牙)等。 面向非连接的业务主要用于高速数据传输，通常采用基于分组和IP的技术，这类W LAN以IEEE802.11 X最为典型。,Page 3,无线局域网技术,IrDA：一种利用红外线进行点到点通讯的技术。其特点是视距无障碍传输，传输速率可达16M；成本低、寿命短。 Blue Tooth：工作于2.4G频段上，理想连接范围10cm
3、10m，支持72kbs/57.6kbs的不对称连接或43.2kbps的对称连接 HomeRF：家庭无线网络，是IEEE802.11与DECT（数字无绳电话标准）的结合，工作在2.4G频段，100m内提供最大接入速率尾2M Wi-Fi：无线高保真Wireless Fidelity，使用无线技术即IEEE 802.11b、802.11a 或802.11g 为局域网提供无线连接,多数情况下，WLAN即指Wi-Fi,Page 4,0.1Mbps 1Mbps 10Mbps 100Mbps 400Mbps,移动性,2.5G,3G,WLAN,UWB,WiMAX,4G?,WLAN在无线网络中的位置,数据速率,
4、WLAN定位于慢速移动的无线接入技术,GPRS、CDMA1x 等无线方式无法满足对带宽需求较高的用户需求(GPRS拨号速率仅为54Kbps，CDMA1x速率为144Kbps，3G速率也仅为2Mbps) ，WiMAX 主要是针对城域网范围的接入覆盖。,Page 5,WLAN的技术优势,可靠性高,成本低,组网灵活,可低速移动,带宽提供能力强,安装方便,应用广泛,抗射频干扰性能强，可提供可靠的无线传输,使用无线局域网可以节省线缆安装费用,由于没有线缆的限制，用户可以随心所欲地增加、重新配置工作站,用户在任何时间、任何地点访问网络数据，并能在网络中实现漫游,无线局域网可实现54Mbps数据传输速率,安
5、装工作非常简单，无需布线或开挖沟槽，大大缩短网络施工时间,家庭、企业、校园、无线城域网,Page 6,WiFi 技术的发展,2000,2012,2004,2008,技术演进时间,第一代WLAN：11 b 单射频模块2.4Ghz接入，11Mbps, WEP加密,第二代WLAN（适合家庭、热点接入）: 11a /11g 双射频模块2.4/5.8Ghz，54Mbps，Qos，WPA2.0安全,第三代WLAN（智能WLAN，与WiMax/3G融合）:11n 多射频模块，高带宽和广覆盖范围，与WiMax/3G 融合，Mesh组网，更高安全,系统性能,高带宽、广覆盖，智能化,简单接入、低带宽,更高带宽：8
6、02.11a/g速率达到54Mbps，802.11n可达600Mbps（采用MIMO技术，目前处于草案2.0版本）。 更广覆盖范围：从802.11a/g的100m到802.11n的5001000m。 更强的障碍物穿透能力：可以使用于多堵墙壁的商务住宅、复杂房间结构的写字楼等环境中。 11n 产品化产业链已先于标准市场应用成熟（11n Draft预计在2010年初将标准化),Page 7,频率及信道划分,FCC：支持11个信道，ETSI支持13个信道。网卡：迅驰、Orinoco网卡只支持11信道,Page 8,802.11a/b/g/n标准对比,Page 9,WLAN技术发展趋势（1/3）,Pa
7、ge 10,WLAN技术发展趋势（2/3）,WLAN标准的演进有如下四条主线： 速率提升：802.11（2Mbps） 802.11b（11Mbps） 802.11g/a（54Mbps） 802.11n（320Mbps） 安全提升： WEP WPA WPA2 802.11i WAPI 应用优化：包含一系列针对应用的标准：802.11e（QoS）、802.11r（快速漫游）、802.11f（无缝漫游）、802.11h（自动频率选择和发送功率控制）等 AP管理：自主管理集中管理,Page 11,WLAN技术发展（3/3）,从标准制定的历程可看出其WLAN技术演进的特点： WLAN技术持续演进。一项技
8、术逐渐成熟过程中，后续技术就已开展研发 无线带宽不断增加，通过物理层的调制编码技术的更新换代，向宽带无线网络演进 无线网络的可管理性继续增强。设备配置管理，网络安全，终端平滑切换等特性相继引入，有利于构建可营运网络 另一方面，由于WLAN技术越来越复杂，参与厂商增多。WIFI标准化的周期显著增长。例如802.11s和802.11v标准都大大延长了标准制定周期,Page 12,WLAN相关组织,WIFI联盟 基本与802.11一致，但对应用和业务感受考虑更细致一些 制定WPA/WPA2、WMM/WMM PS/WMM AC、SSC、MESH、视频、语音、切换等标准 联盟关注和加强产品和功能的认证测
9、试 WAPI联盟 2006年3月7日，在国家发改委、科技部、信息产业部三部委指导下，WAPI产业联盟成立，包括4大运营商在内的22家单位成为首批会员 2003年5月，以WAPI为安全方案的两项国家标准GB 15629.11/1102颁布 2006年1月，无线局域网国家标准GB 15629.11第1号修改单以及3项扩展子项国家标准颁布 IEEE 非营利性科技学会，全球最大的专业学术组织 ，设有IEEE标准协会IEEE-SA（IEEE Standard Association），负责标准化工作。 负责制定802.11系列标准 IETF Internet 工 程 任 务 组 负责制定集中控制型AC+
10、AP标准，形成RFC文档,Page 13,802.11简介,802.x协议族,Page 14,802.11简介,IEEE802委员会 802：802标准族的概述 802.1：网络管理、桥接、性能测试等 802.2：逻辑链路控制 802.10：可互操作的局域网的安全 802.3:CSMA/CD以太网 802.4：令牌总线网 802.5：令牌环形网 802.6:城域网MAN 802.9：综合话音数字网 802.11：无线局域网 802.12：优先级高速局域网 ,Page 15,WLAN和有线LAN的不同点,目的地址不等同于目的位置 在有线局域网中，一个address等价与一个物理的位置，但是在80
11、2.11无线局域网中，可设置地址的单元是一个无线站点(STA).。STA是一个消息的目的地，但是通常不是一个固定的位置。 传输媒介的影响 一个station所使用的媒介没有一个绝对的或者是可分辨的边界，在接收边界之外收不到信号。 受外界信号的干扰。 无线通讯可信度低于有线传输。 拓扑动态变化。 连通性不充分，通常假设不是所有的STA都能可以互相“听见”。 有随时间变化及不对称传播的属性。,Page 16,WLAN和有线LAN的不同点,手持终端的影响 802.11的一个需求就是处理手持的移动设备，手持设备和便携设备有所不同，编写设备是可以从一个地点移到另外一个地点，但是使用的时候一般是在一个固定
12、的位置，而手持设备是处于运动之中。 由于很多手持设备是电池供电的，所以还要考虑电源管理，不能保证收发器一直处于上电状态。 与其它逻辑子层的互操作性 因为802.11要求和当前的802局域网一样，最高层涉及到LLC，这就要求802.11能够灵活的处理MAC子层，特别是处理好那些非传统的MAC子层。,Page 17,WLAN与LAN传输速度对比,在以太网中，一个数据帧最大可传输1500个“字节”数据。在这些数据前后分别加上14字节以太网报头和用于容错的4字节校正位，这样就组成一个数据帧。然后在数据帧之前还要加上8字节的链接码。即便连续传输数据帧，在数据帧之间也必定会有一个被称为帧间隔的最小限度时间
13、间隔，以太网中有相当于12个字节的间隔。 也就是说如要在以太网中传输1500字节的数据，那么就要发送1500+14+4+8+12=1538（字节）=12304（bit）的信号。在10BASE-T中，这12304bit的信号全部可以10Mbit/秒的速度发送。也就是说，以太网发送1500字节数据的时间包括等待时间在内就是12304（bit）10M（bit/秒）=1230微秒。,Page 18,WLAN与LAN传输速度对比,下面同样再计算一下IEEE802.11b传输1500字节数据所需的时间。 在IEEE802.11b中，加在1500字节数据前面的报头是32字节，比以太网要长。数 据校验位与以太
14、网同为4字节。最长1536字节的数据帧将以11Mbit/秒的速度传输，计算出的传输时间为1536（字节）8（字节）11M（bit/秒）=1117微秒。 不过，在无线LAN中，在数据帧之前还要传输链接码和无线LAN特有的PLCP报头。传输这两种信息的时间总计定为192微秒。另外，在无线LAN中发送数据帧时除帧间隔的时间以外还必须等待一个随机时间（称为补偿时间）。在802.11b中这个平均时间总计定为360微秒。 此外，无线LAN还规定，每发送一个数据帧就要从通信对象那里接收一个ACK帧，以确认通信成功。在收到ACK帧之前不发送下一个数据帧。这个等待时间总计为213微秒。 也就是说，在无线LAN中
15、发送一个1500字节的数据帧所需时间包括等待时间和发送应答分组信息的时间在内，为1117+192+360+213=1882（微秒）。,Page 19,WLAN与LAN传输速度对比,发送等量数据时，10BASE-T只需1230微秒，而802.11b则需1882微秒，最终导致无线LAN和以太网的通信速度的差别。 使用常见的免费通信速度测定工具对802.11b和10BASE-T两者的通信速度进行了测试。结果显示，IEEE802.11b的通信速度为4.7Mbit/秒。而10BASE-T则为8.9Mbit/秒。也就是说11兆无线LAN的通信速度只有10兆以太网的一半左右。,Page 20,无线局域网结构
16、（无中心对等网Ad Hoc）,由无线工作站组成，用于一台无线工作站和另一台或多台其他无线工作站的直接通讯，该网络无法接入到有线网络中，只能独立使用。无需AP，安全由各个客户端自行维护。 采用这种拓扑结构的网络，各站点竞争公用信道，但站点数过多时，信道竞争成为限制网络性能的要害，因此，这种拓扑结构比较适合小规模、小范围的WLAN系统组网。 点对点模式中的一个节点必需能同时“看”到网络中的其他节点，否则就认为网络中断，因此对等网络只能用于少数用户的组网环境，比如4至8个用户。,Page 21,无线局域网结构（单接入点BSS）,由无线访问点(AP)、无线工作站(STA)以及分布式系统(DSS)构成，覆盖的区域称做基本服务区(BSS)。无线访问点也称无线hub，用于在无线STA和有线网络之间接收、缓存和转发数据，所有的无线通讯都经过AP完成。无线访问点通常能够覆盖几十至几百用户，覆盖半径达上百米。AP可以连接到有线网络，实现无线网络和有线网络的互联。,STA,STA,STA,Server,S
