WLAN原理

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1、WLAN技术交流*WLAN的原理 *技术实现方案*射频的基础知识v使用无线通信技术进行 网络连接的计算机局域网（LAN）就是WLAN(Wireless LAN) v接入技术之一，最早作为有线以太网的补充及拓展，现在发展为重要的无线数据业务技术WLAN的原理什么是WLANAir interfaceWireless LAN cardAccess point何谓无线局域网何谓无线局域网 ? ?网络层传输层会话层表示层应用层数据链路层物理层WLANWLAN定义范围定义范围WLAN的原理WLAN定义的范围IEEE802.11IEEE802.11系列标准系列标准n散射红外线(Diffused IR) 跳频

2、扩频(FHSS) 直序扩频(DSSS)WLAN的原理物理层(PHY)n展频(Spread Spectrum)n窄频微波(Narrow band Microwave)n波长: 850nm 950nm 红外线n传输速率: 1、2 Mbpsn技术特点：n视线传输n功率受限n接收端指向性n802.11b及以后标准不再定义WLAN的原理 红外线传输WLAN的原理 窄频微波传输n适用: 大楼间LAN网路连接和不同网路之间的连结 n技术特点：nLink终端须要有个大的Disk（碟形天线）。nDisk and Disk之间必须保持line of sight的直 径距离n微波频率须要特许的授权n半径范围限制在2

3、7.5km以内n802.11b及以后标准不再定义n波段：2.4GHz 2.4835GHzn传输速率：1、2 Mbpsn技术特点：n将83.5MHz频段划分为75个 子信道n定义了22种跳变方式n传输时在不同子信道间调 变- 最少2.5跳/秒n抗干扰性较强n802.11b及以后标准不再定义WLAN的原理 跳频扩频传输(FHSS)2.400 GHz2.483 GHz123456789Timen波段：2.4GHz 2.4835GHzn传输速率：nBarker 列 + BPSK - 1MbpsnBarker 列 + QPSK - 2MbpsnCCK + BPSK - 5.5MbpsnCCK + QPS

4、K - 11MbpsnPBCC + QAM - 22Mbpsn技术特点：n用伪随机码调制载波，使难于被 解码n将83.5MHz带宽划分为13个宽 22MHz的子信道n最多三个相互不重叠的信道WLAN的原理 直序扩频传输(DSSS)信道标号中心频率信道低端/高端频率12412MHz2401/2423MHz22417MHz2406/2428MHz32422MHz2411/2433MHz42427MHz2416/2438MHz52432MHz2421/2443MHz62437MHz2426/2448MHz72442MHz2431/2453MHz82447MHz2436/2458MHz92452MHz

5、2441/2463MHz102457MHz2446/2468MHz112462MHz2451/2473MHz122467MHz2456/2478MHz132472MHz2461/2483MHz信道标号中心频率信道低端/高端频率12412MHz2401/2423MHz22417MHz2406/2428MHz32422MHz2411/2433MHz42427MHz2416/2438MHz52432MHz2421/2443MHz62437MHz2426/2448MHz72442MHz2431/2453MHz82447MHz2436/2458MHz92452MHz2441/2463MHz102457M

6、Hz2446/2468MHz112462MHz2451/2473MHz122467MHz2456/2478MHz132472MHz2461/2483MHzWLAN的原理 直序扩频传输(DSSS)DSSS信道频率WLAN的原理 FHSS、DSSS比较FHSSDSSS频宽频宽1MHz22MHz距离10-20公尺20-100公尺最高速率2MbpsCCK/11Mbps,PBCC/22Mbps调变调变FSKPSK、CCK传输传输 模式每秒至少跳频频 2.5 次Spreading Chips被干扰扰性不易易 可扩扩展性弱强 成本低高适用802.11, HomeRF Bluetooth,适于高速移动动802

7、.11/ 802.11bn验证(Authentication)n联接(Association)n安全(Privacy)n数据传输(CSMA/CA)n电源管理(Power Management)WLAN的原理 数据链路层服务(MAC)n双向验证：n客户端 接入点n安全验证方式：nSSID - 不同SSID无法建立连接nWEP - 采用RC4加密算法和静态密钥nMAC地址 - 限制可接入的MAC地址n802.1x - 基于逻辑端口的链路层安全验 证nEAP - PPP扩展验证方式nRADIUS - 最为广泛应用的应用层验证方式n其他 - 如VPN (IPsec、SSL)WLAN的原理 验证与安全n

8、扫描n探试信标n重联接n获取新IP地 址n信包转发n管制移交n在同一SSID 覆盖下才能实 现漫游WLAN的原理 漫游nCSMA/CD (802.3标准使用)n载波倾听和多重访问/冲突检测nCSMA/CA (802.11标准使用)n载波倾听和多重访问/冲突避免n隐藏终端问题n点协调(PCF)n802.11协议中，提供CSMA/CA机制的功能nRTS/CTS/ACK帧n分布式协调(DCF)nAP的选用功能，因此只支持在Infrastructure模式中WLAN的原理 数据传输n工作状态n能耗最大n睡眠状态n节电模式n唤醒n信包缓存n唤醒终端n传输数据WLAN的原理 电源管理n对等模式 (Ad-h

9、oc)n不需要APn任两个客户端可直接通 讯n无法与其它网络相联n规模较小n集中模式(Infrastructure)n需要一个或多个APn任两客户通讯必须通过 APn为较大型网络WLAN的原理 网络拓扑v IEEE802.11 1997年6月定义,用于解决办公室局域网和校园网中用户终端的无线接入,速率最高到2Mbps v IEEE802.11b 1999年9月定义,主导厂家 3COM,Intersil, Lucent,Nokia, Symbol Technologies ,速率最高到1Mbps,认定标记为WiFi v IEEE802.11a 802.11b无线联网标准的后续标准,速率最高到54

10、Mbps,认定标记为WiFi5 v IEEE802.11g 是一种混合标准，它既能适应传统的802.11b标准，在2.4GHz频率下提供每秒11Mbps数据传输率，也符合802.11a数据传输率标准，在2.4GHz频率下提供54Mbps数据传输率，可兼容802.11, 802.11b v WECA 1999年8月,推动无线局域网标准化的组织, Wireless Ethernet Compatibility Alliance,无线以太网兼容联盟WLAN的原理 WLAN标准发展v具有高移动性，通信范围不受环境条件的限制 v不需要施工布线与设计,可以节省成本与时间 v便于行动中的特殊人员使用（如大型

11、仓储人员、业务人员） v建网容易，管理方便 v微软Windows操作系统已支持WLAN技术标准WLAN的原理WLAN的优势WLAN的原理常见问题FAQv 电磁辐射量？ 国家规定无线集线器的电磁辐射功率为不超过100mW，比一般手机200mW到1W少很多，并且随发射频率越高，辐射能力越低 v 抗干扰能力？无线局域网一般采用扩频技术，采用适当的室外天线，可以具有较好的抗干扰能力（譬如多径干扰、墙、建筑物、办公器材等）；无线局域网采用2.4GHZ国家开放的频率，一般设备譬如对讲机、医疗设备、家用电器等常规设备均不会产生干扰 v 覆盖范围？一般在室外开阔地有400m的覆盖能力，室内有50m到100m的

12、覆盖能力 v 无线集线器接入用户数量？ 无线局域网在传送数据采用和以太网类似，一般不超过1024个用户，但由于带宽只有11M，因此建议同时连接到一个无线集线器的用户数量不超过25个。技术实现方案* 基本网络解决方案* 运营商级解决方案* 无线局域网的市场驱动力* 中国移动的商业应用优势* 中国移动的WLAN应用* 商务合作模式基本网络解决方案一 （室内无线解决方案)技术实现方案10/100MbpsInternet10/100Mbps网络接入设备(如Router)APAP无 线 桥 接 器1无 线 桥 接 器2技术实现方案基本网络解决方案二（室外点对点网络连接)RouterRouterInter

13、netHubProxy Proxy serverserverCSU/DSUCSU/DSUCentral Office RouterRemote Office RouterInternet ClientRemote Office Router技术实现方案 基本网络解决方案三（室外点对多点网络连接)10/100MbpsAC/SwitchAPInternetGSM合路单元合路单元 耦合器耦合器耦合器馈线天线天线技术实现方案 基本网络解决方案四（WLAN和室内覆盖两网合一）运营商级解决方案（组网）技术实现方案ACA PE1Building BBuilding BBuildingBuilding C C

14、Building DBuilding DA CA PE1Building EBuilding EBuilding FBuilding FCMNET或 TCP/IP802.11b 802.11b802.11b10/100m802.3 802.3802.3Building ABuilding AInternet认证中心MSC SITEMSC SITE计费中心集中式集中式ACAC分布式分布式ACAC运营商级解决方案（基于RADIUS的认证）技术实现方案有线以太LANRADIUS服务器用户机器(配有客户机适配器)访问点1.1.客户机与访问客户机与访问 节点间的通信节点间的通信2.2.访问节点拒绝访问节

15、点拒绝 所有的该用户访所有的该用户访 问问LANLAN的请求的请求3.3.用户执行网络用户执行网络 登陆登陆( (用户名和口用户名和口 令令) )4.4.RADIUSRADIUS服务器和客户机进行双服务器和客户机进行双 向的身份验证并产生向的身份验证并产生WEPWEP密钥密钥5.5.RADIUSRADIUS服务器服务器 为访问节点提供密为访问节点提供密 钥钥6.6.客户机适配器和访问节点激活客户机适配器和访问节点激活 WEPWEP并利用密钥进行传播并利用密钥进行传播无线电传播运营商级解决方案（基于SIM卡的认证）技术实现方案MSC /HLRMSC /HLRASASACAC认证请求认证请求认证请求认证请求发送认证请求发送认证请求返回个人资料信返回个人资料信 息及鉴权数据息及鉴权数据v 用户发出认证请求 v AC将认证请求发送到AS v AS检查用户认证要求的有效性 v 如果有效，AS把信息传递给 MSC，HLR取用户的资料信息 v AS发送GSM RAND至用户终端 v 用户根据存储在SIM卡上的算法计算得到SERS返回给AS v AS比较从用户和HLR传过来的SERS，如果相符，则允许接入。 GSM RANDRANDSERSSERSOK技术实现方案v通过网络拓扑图显