《接入网技术 第7章 无线接入技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《接入网技术 第7章 无线接入技术（109页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第七讲：,1,无线接入技术（8 学时）,接入网技术,教学内容,IEEE 802.11概要 WLAN的接入结构及其特点 WLAN中的安全技术，IEEE 802.11i 2004 WLAN的接入应用 无线固定宽带接入的概念与特点 早期的无线固定宽带接入技术：LMDS，系统特点以及局限性 标准的无线固定宽带接入技术： IEEE 802.16 - 2004，包括其系统特点与系统结构、技术要点、业务类型、标准演进等 WWAN的基本概念、特点、分类 GPRS的系统结构与特点，接入原理 CDMA2000-1X系统结构，提供的业务，接入原理 3G技术简介,知识要点,本节重点： 无线接入的兴起 现有无线接入的
2、分类、不同类型应用的特点、无线接入的现状分析 IEEE 802.11 的接入结构 AP 接入的特点 WLAN 的安全问题与解决措施（典型的安全协议） 典型的 WLAN 接入的应用 BWA 概念、特点 LMDS 系统结构、特点及局限性 IEEE 802.16 技术特点，协议模型 IEEE 802.16 MAC 层主要特点 WWAN 基本概念、类型及特点 GPRS 技术的概念，技术特点，系统结构、接入原理 CDMA2000-1X 技术特点,重点与难点,本节难点： WLAN 接入安全与接入控制 WLAN 接入的规划部署 IEEE 802.16 MAC 技术太复杂 IEEE 802.16 物理层技术复
3、杂 理解 WWAN GPRS 如何实现,重点与难点,7.1.1 概述 7.1.2 无线数据网络发展史 7.1.3 地面BWA（宽带无线接入）技术 7.1.4 卫星接入技术 7.1.5 竞争与共存,7.1宽带无线接入概论,无线接入具有不可替代的优点 游牧式的接入：Nomadic Access 无线传输技术复杂 频率有限、干扰起伏、信道复杂 近年来技术进步令人瞩目 高效调制、强力纠错、有效的MAC协议 需求与技术，强烈激发了多种BWA的标准化 BWA：Broadband Wireless Access WPAN/WLAN/WMAN/WRAN，WWAN 无线接入正在迎来生机蓬勃的春天,7.1.1 概
4、述,历史悠久 互联网初期：ARPANET（因特网前身）、PRNET（分组无线网）、SATNET（分组卫星网） 早期的无线接入网：ALOHAnet 早期网络的经验 无线接入，有时是不可取代的 分组交换是唯一合理的技术 必须大大提高调制、纠错的能力 必须深入研究MAC协议 长期以来，研究工作一直在努力 例如军事通信领域的Ad-hoc、MANET,7.1.2 无线数据网络发展史,多种BWA技术正在蓬勃发展 需求牵引、技术推动 标准化活动十分活跃 IEEE 802委员会对BWA展开全线标准化活动 802.11： WLAN，无线局域网 802.15： WPAN，无线个域网 802.16： WMAN，无线
5、城域网 802.20：MBWA，移动宽带无线接入 802.22： WRAN，无线区域网 WWAN：无线广域网正在走向宽带，例如3G,7.1.3 地面BWA技术,无线网络的覆盖特性 地面网络：路灯式覆盖 卫星网络：阳光式覆盖 卫星接入的特别意义 覆盖：边远地区、崇山峻岭、浩瀚海域 用于：野外接入、应急抢险接入、海上接入 卫星轨道类型： GEO（地球同步轨道卫星）：电视直播卫星系统 MEO（中地球轨道卫星）：国际海事卫星系统 LEO（低地球轨道卫星）：铱星、全球星系统 应用前景 前几年，部署受挫 现在，正开始新一轮发展,7.1.4 卫星接入技术,BWA技术的竞争 各种BWA应用领域并不一致 也存在
6、强烈竞争，例如：WMAN/MBWA/WRAN 技术发展的命运必须接受市场检验 BWA技术的共存 各种BWA的互补性：WLAN/WMAN/WWAN 多系统共存：coexitance IEEE 802.18、802.19、802.21 有线接入与无线接入的互补性 永恒的主题：竞争、共存、发展,7.1.5 竞争与共存,7.2.1 WLAN概述 7.2.2 IEEE802.11标准概要 7.2.3 WLAN安全技术 7.2.4 WLAN的应用,7.2 无线局域网接入技术,WLAN的功能：为小范围内固定或移动站点提供无线数据通信服务 标准机构及组织 IEEE802.11工作组 WiFi联盟 技术标准：I
7、EEE802.11系列 网络结构 Ad-hoc（无中心） AP（有中心） MAC协议：CSMA/CA协议 频段：2.4GHz（ISM频段），5GHz 无线环境恶劣，存在诸多问题很难解决,7.2.1 WLAN概述,无中心对等结构（adhoc）所有移动站点都处于平等地位 无中心站，所有站点间可直接通信无需中继 所有站点共享同一信道，竞争同一信道 不便于采用定向天线 用户增加时，冲突厉害 适合用户少且范围小的组网,一. WLAN的网络结构,有中心AP接入结构所有移动站点通过中心站点(AP)接入 一般AP位置不动，实现站点的接入和到有线网的桥接 不考虑移动站点之间的直接通信 只考虑各站点与AP之间的直
8、接通信 无线站点之间、无线站点到互联用户的通信都需通过AP转发 有中心的结构便于对用户的接入管理，更适合作WLAN接入网的结构,AP,f,Internet,一. WLAN的网络结构,标准概述 参考模型 BSS与ESS WLAN系统服务 STA接入过程 分片与重组 802.11主要系列,7.2.2 IEEE802.11标准概要,1990年IEEE802委员会成立IEEE802.11工作组 1997年6月公布标准 现行标准是IEEE802.11-1999 IEEE802.11标准全称 无线局域网介质访问控制和物理层规范 Wireless LAN Medium Access Control and
9、Physical Layer Specifications 标准包含的内容包括 基本的组网方式及结构 协议参考模型 MAC层协议、数据格式与数据传输 物理层技术 用户认证与信息安全,一. IEEE802.11标准概述,MAC子层 物理层，进一步分为两个子层 PLCP:Physical Layer Convergence Procedure 物理层汇聚子层 PMD :Physical Medium Dependent 物理介质相关子层,二. IEEE802.11标准的参考模型,MAC子层功能 访问控制：标准定义了两种访问方式 分布式协调功能DCF,站点之间通信基于竞争协议CSMA/CA 点协调功
10、能 PCF，是一种集中控制方式，站点之间的通信基于轮询的方式，一种无竞争的方式 关联 认证与加密 帧的分段与重装 无线信道易受干扰，短帧有利于提供传输的成功率 分段功能是802.11的一个可选项,二. IEEE802.11标准的参考模型,一. BSS（Basic Service Set ,基本服务组） BSS是一个基本的WLAN的单元网络 为一组站点提供通信服务 在一个BSS内，各站点可直接通信（对等），或只能通过一跳中继实现站点之间的通信（AP) 每个BSS都有一个ID，称为BSSID 不同的BSS之间的站点不能直接通信,7.2.3 BSS与ESS,二. ESS（Extended Servi
11、ce Set ，扩展服务组） 多个BSS通过一个分布系统（DS)相连构成一个ESS(每个BSS内有一个AP，用于连接DS及控制BSS内站点的接入） ESS有一个ID，称为ESSID（与BSSID统称为SSID）。同一个ESS的站点可以在不同的BSS之间切换,7.2.3 BSS与ESS,802.11系统提供的服务 IEEE 802.11 architectural services SS：站点提供的服务 认证/解除认证：Authentication/Deauthentication 隐私、保密：Privacy M_SDU投递：MSDU delivery DSS：DS提供的服务 关联/解除关联/重
12、新关联 Association / Disassociation / Reassociation 分布：Distribution 集成： Integration,7.2.4 WLAN系统服务,AP定期发送信标帧广播自己的通信参数 STA扫描所有信道，通过接收AP的信标帧得到通信参数 选择一个AP接入 认证 成为组成员 BSS成员 关联 可使用DSS DS服务 ESS成员,7.2.5 STA接入过程,WLAN对高层的接口呈现以太网的接口 对上的服务接口为以太接口 WLAN帧必须先转换成以太帧，再交高层 为了适应无线信道的传输，形成PDU时 发送方需要对SDU分段 接收方需要对分段重装，再上交高层
13、,分段,重装,MAC,IP,PHY,MSDU,MPDU,7.2.6 分段与重装,IEEE std 802.11-1997发布，2Mbps2.4GHz IEEE 802.11， 1999 Edition IEEE 802.11b-1999 : 11Mbps2.4GHz IEEE 802.11a-1999 : 54Mbps 5GHz IEEE 802.11g-2003 : 54Mbps2.4GHz IEEE 802.11i-2004 ，MAC的安全性增强 正在发展： IEEE 802.11e : MAC的QoS增强 开始研究 IEEE 802.11s : 无线Mesh网,7.2.7 IEEE802
14、.11物理层标准,7.2.7 IEEE802.11物理层标准,13个子信道，不重叠子信道数：最大为3,802.11b的信道参数,WLAN的安全问题一直困扰业界 涉及到WLAN的安全协议有 SSID匹配检查（见附4） WEP协议（见附4） TKIP协议（见附4） CCMP协议 CCMP协议是最新发布IEEE802.11i安全标准,7.2.3 WLAN安全技术,802.11i是WLAN信息安全性的最新标准 据认为可以构建安全的无线局域网 受到业界广泛支持 802.11i的发布同时阻击了WPAI的实施 最新的安全机制包括 CCMP协议 健壮安全网络RSN,802.11i引入新的安全机制,CCMP协议
15、：Counter-Mode/CBC-MAC Protocol 定义于：802.11i-2004标准 基于AES加密算法 高级加密标准：Advanced Encryption Standard 一种对称分组加密技术、使用128bit分组加密数据 加密强度大大高于RC4算法 WPA2 Wi-Fi以WPA2为名称推广CCMP协议,CCMP协议,RSN：Robust Security Network，健壮的安全网络 IEEE 802.11i定义的新概念 构建完备的WLAN安全体系 提高数据传输加密强度 例如CCMP协议 增强接入认证控制性能，协同使用 IEEE 802.1X接入控制机制 多种上层认证协
16、议等 RSN的协议体系示意图如右示,健壮安全网络RSN,IEEE802.1xRADIUS AP支持802.1x协议，且AP具有RADIUS客户端功能 站点安装802.1x客户端功能 AP接收用户的认证请求，并向RADIUS服务器发出认证请求 对认证通过的用户，AP提供接入，否则拒绝其接入,DS,AP2,BSS1,BSS2,ESS,RADIUS服务器,WLAN用户接入控制与管理,WLAN接入应用的方式 基于AP的链路级接入 用户的接入完全由AP控制 APMaster；用户client 可以使用802.1X进行用户身份认证 AP工作在链路层，不具有IP层的某些服务功能,7.2.4 WLAN的应用,7.2.4 WLAN的应用,一般不采用对等方式做接入 无线链路上各节点的实体在协议上是均等的 无线节点间存在直接通信方式 对AP的功能可以进一步加强 AP具有网络层功能 AP上实现DHCP、NAT等功能,
