无线局域网技术及其应用.ppt

无线局域网技术及应用无线局域网技术及应用无线局域网技术及应用无线局域网技术及应用一、概述一、概述二、二、WLAN信道特性信道特性三、三、WLAN物理层分类与调制解调技术物理层分类与调制解调技术四、四、WLAN物理层协议与性能物理层协议与性能五、无线局域网的安全五、无线局域网的安全六、六、WLAN设备及应用设备及应用无线局域网技术及应用一、概述一、概述1、基本概念、基本概念无线局域网无线局域网WLAN（Wireless Local Area Networks）广义上：就是在局部区域内以无线（广义上：就是在局部区域内以无线（No Wire or Wireless）媒体或介质进行通信的）媒体或介质进行通信的 无线网络。无线网络。狭义上：遵循狭义上：遵循IEEE 802.11系列协议的无线局系列协议的无线局 域技术的网络。域技术的网络。无线局域网技术及应用WLAN就是利用无线通信技术在一定的局部就是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，是计算机网络与无线通范围内建立的网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物信技术相结合的产物 无线局域网技术及应用WLAN特点：移动性、灵活性、建网迅速、特点：移动性、灵活性、建网迅速、管理方便、网络造价低、扩展能力强等。管理方便、网络造价低、扩展能力强等。因此，因此，WLAN应用于需要在移动中联网和在应用于需要在移动中联网和在网间漫游的场合，并在不易布线的地方和远距网间漫游的场合，并在不易布线的地方和远距离的数据节点提供网络支持。离的数据节点提供网络支持。其主要应用行业有：其主要应用行业有：石油工业、医护管理、工厂车间、库存控制、石油工业、医护管理、工厂车间、库存控制、展览和会议、金融服务、旅游服务、移动办公展览和会议、金融服务、旅游服务、移动办公系统等。系统等。无线局域网技术及应用2、WLAN的历史与发展趋势的历史与发展趋势 1985年，美国联邦通信委员会年，美国联邦通信委员会(Federai Communication Committee，FCC)授权普通授权普通用户可以使用用户可以使用ISM频段而把无线局域网推向频段而把无线局域网推向商业化发展。商业化发展。FCC定义的定义的ISM频段为三个频段频段为三个频段：902928MHz，2.42.4835GHz 5.7255.875GHz1990年年11月，月，IEEE召开了召开了80211委员会，开委员会，开始制订无线局域网络标准。始制订无线局域网络标准。无线局域网技术及应用1997年年6月月26日，日，IEEE 80211标准制定完成，标准制定完成，1997年年11月月26日，正式发布。日，正式发布。1996年，中国无线电管理委员会开放了年，中国无线电管理委员会开放了 2.42.4835GHz(IEEE标准标准)的的ISM频段。频段。1998年，各供应商推出了大量基于年，各供应商推出了大量基于IEEE 80211 标准的无线网卡和访问节点。标准的无线网卡和访问节点。目前，目前，IEEE80211发展到了发展到了IEEE 80211a、IEEE 80211b、IEEE 80211i等。等。无线局域网技术及应用同时，欧洲也成立了关于高速无线局域网同时，欧洲也成立了关于高速无线局域网（HiperLAN）的标准化组织，它获得了）的标准化组织，它获得了5.155.35GHz和和17.117.3GHz二个二个200MHz频段，频段，1997年完成了年完成了HiperLAN1标准的制定。标准的制定。目前，符合目前，符合IEEE802.11a/b/g标准及标准及HiperLAN2标准的产品已经较为普及了标准的产品已经较为普及了。WLAN的研究现状和发展趋势：的研究现状和发展趋势：宽带（高速）化、（快速）移动性支持、多媒宽带（高速）化、（快速）移动性支持、多媒体（体（QoS）保证、安全性、可靠性、小型化、）保证、安全性、可靠性、小型化、大覆盖、节能、经济性。大覆盖、节能、经济性。无线局域网技术及应用 3、无线局域网的组成、无线局域网的组成WLAN由无线网卡、无线接入点由无线网卡、无线接入点(Access Point，AP)、计算机和有关设备组成、计算机和有关设备组成。无线局域网技术及应用AP类似于有线局域网中的集线器，是一种特殊类似于有线局域网中的集线器，是一种特殊的无线工作站。通常一个的无线工作站。通常一个AP能够在几十米至上能够在几十米至上百米的范围内连接多个用户。在同时具有有线百米的范围内连接多个用户。在同时具有有线和无线网络的情况下，和无线网络的情况下，AP可以通过标准的可以通过标准的Ethernt电缆与传统的有线网络相连，作为无线电缆与传统的有线网络相连，作为无线网络和有线网络的连接点。网络和有线网络的连接点。在在80211规范中，规范中，WLAN中的无线网络设备都中的无线网络设备都统称为站点统称为站点STA(station)，也可以分别称为固定，也可以分别称为固定站点、半移动站点和移动站点。站点、半移动站点和移动站点。无线局域网技术及应用由一组相互直接通信的站点构成一个由一组相互直接通信的站点构成一个基本服务集基本服务集(Basic Service Set，BSS)。一个基本服务集仅包含一个无线基站和一个或多个无一个基本服务集仅包含一个无线基站和一个或多个无线客户端线客户端。BSS使用基础结构使用基础结构（Infrastructure）模式，）模式，这个模式要求使用这个模式要求使用一个无线基站，所有一个无线基站，所有的无线通信都通过无的无线通信都通过无线基站。不允许无线线基站。不允许无线客户端对无线客户端客户端对无线客户端的传输。的传输。无线局域网技术及应用infrastructure模式的基本服务集模式的基本服务集 由一个基本服务集由一个基本服务集覆盖的无线传输区覆盖的无线传输区域称为基本服务区域称为基本服务区域域(Basic Service Set，BSA)，基本服务区域使，基本服务区域使基本服务集中的站点保持充分的连接，一个站基本服务集中的站点保持充分的连接，一个站点可以在基本服务区域内自由移动，但如果它点可以在基本服务区域内自由移动，但如果它离开了基本服务区域就不能直接与其他站点建离开了基本服务区域就不能直接与其他站点建立连接。立连接。无线局域网技术及应用IEEE80211定义了两种拓扑结构：定义了两种拓扑结构：独立基本服务集独立基本服务集(IBSS)和扩展服务集和扩展服务集(ESS)IBSS就是一个独立的就是一个独立的BSS，是自组网拓扑，是自组网拓扑结构，也称为结构，也称为Ad hoc WLAN，这类网络可，这类网络可以在没有任何预先规划的情况下快速组建。以在没有任何预先规划的情况下快速组建。在在IBSS中没有无线基站，中没有无线基站，传输数据时无线传输数据时无线客户端相互之间客户端相互之间直接进行连接。直接进行连接。无线局域网技术及应用 Ad hoc网络是一种特殊的无线移动网络是一种特殊的无线移动网络。网络中所有节点的地位平等，网络。网络中所有节点的地位平等，无需设置任何中心控制节点。网络无需设置任何中心控制节点。网络中的节点不仅具有普通移动终端所中的节点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。需的功能，而且具有报文转发能力。与普通的移动网络和固定网络相比。与普通的移动网络和固定网络相比。主要的特点有：无中心、自组织、主要的特点有：无中心、自组织、多跳路由和动态拓扑等。多跳路由和动态拓扑等。无线局域网技术及应用扩展服务集（扩展服务集（ESS）ESS被定义为通过一个普通分布式系统连接的一被定义为通过一个普通分布式系统连接的一个或多个基本服务集，这个分布式系统可能是个或多个基本服务集，这个分布式系统可能是有线的、无线的、局域网、广域网或任何其他有线的、无线的、局域网、广域网或任何其他网络连接方式，网络连接方式，所以所以ESS网络允网络允许创建任意规模许创建任意规模和复杂的无线局和复杂的无线局域网。域网。无线局域网技术及应用4、无线局域网的技术要求、无线局域网的技术要求 无线局域网与以往的基于蜂窝电话网、专无线局域网与以往的基于蜂窝电话网、专用分组交换网及其他技术的无线计算机通用分组交换网及其他技术的无线计算机通信相比，有许多本质上的区别。无线局域信相比，有许多本质上的区别。无线局域网必须支持高速突发数据业务，在室内使网必须支持高速突发数据业务，在室内使用时要解决包括多径衰落、相邻子网间串用时要解决包括多径衰落、相邻子网间串扰等问题。扰等问题。无线局域网技术及应用无线局域网必须克服的技术难点：无线局域网必须克服的技术难点：可靠性：可靠性：有线局域网的信道误比特率小到有线局域网的信道误比特率小到 兼容性：兼容性：无线局域网应尽可能与现有有线局域无线局域网应尽可能与现有有线局域网兼容网兼容 数据速率：数据速率：为了满足局域网的业务环境，至少为了满足局域网的业务环境，至少应具备应具备lMbPs以上的数据速率。以上的数据速率。通信保密：通信保密：内于元线局域网的数据经无线媒体内于元线局域网的数据经无线媒体发往中中，要求其有较高的通信保密能力。发往中中，要求其有较高的通信保密能力。节能管理：节能管理：为节省便携机内电他的消耗，网络为节省便携机内电他的消耗，网络应具有节能管理功能应具有节能管理功能 无线局域网技术及应用小型化、低价格：小型化、低价格：这是无线局域网能够实用并这是无线局域网能够实用并普及的关键所在。普及的关键所在。电磁环境、无线电频段的使用范围：电磁环境、无线电频段的使用范围：在室内使在室内使用的无线局域网，应考虑电磁波对人体健康用的无线局域网，应考虑电磁波对人体健康的损害及其他电磁环境的影响。的损害及其他电磁环境的影响。无线局域网技术及应用二、二、WLAN信道特性信道特性信道的主要特性：信道的主要特性：带宽、传输速率、信道容带宽、传输速率、信道容量、吞吐量、误码率等。信道特性决定或影量、吞吐量、误码率等。信道特性决定或影响这些性能参数。响这些性能参数。表征无线信道特性的参数表征无线信道特性的参数主要有：主要有：传播衰减、时延扩展和相干带宽、多普勒扩传播衰减、时延扩展和相干带宽、多普勒扩展和相干时间、衰落分布、衰落速率或衰落展和相干时间、衰落分布、衰落速率或衰落持续时间、电平通过率等。持续时间、电平通过率等。无线局域网技术及应用研究研究WLAN信道特性和信道模型的意义信道特性和信道模型的意义根据信道特性和信道模型，可以确定根据信道特性和信道模型，可以确定AP/BS的预测覆盖范围，规划的预测覆盖范围，规划AP/BS的的位置（即小区位置），使多个小区之间位置（即小区位置），使多个小区之间不产生干扰和错误，可以利用一个不产生干扰和错误，可以利用一个AP覆覆盖尽可能大的区域，提高系统的容量，盖尽可能大的区域，提高系统的容量，这对这对WLAN的规划、设计与部署有着十的规划、设计与部署有着十分重要的意义。分重要的意义。无线局域网技术及应用WLAN的室外信道及特性：的室外信道及特性：WLAN的室外信道与传统的室外无线信道一的室外信道与传统的室外无线信道一样，其特性与所处的位置有关，如山区、样，其特性与所处的位置有关，如山区、开阔地、水面上、农村、市郊、和市区等。开阔地、水面上、农村、市郊、和市区等。主要有二种：主要有二种：（1）点对点或点对多点的远距离固定无线信）点对点或点对多点的远距离固定无线信道。道。主要考虑传播衰减和地形地物等对传播主要考虑传播衰减和地形地物等对传播特性的影响，它决定传输距离、传输速率、特性的影响，它决定传输距离、传输速率、天线增益和发射功率等。天线增益和发射功率等。无线局域网技术及应用点对点或点对多点的远距离固定无线信道点对点或点对多点的远距离固定无线信道无线局域网技术及应用（2）慢速移动或半移动无线接入信道）慢速移动或半移动无线接入信道一般采用微蜂窝的多径信道模型，如双射线模一般采用微蜂窝的多径信道模型，如双射线模型、多射线模型、和多缝隙波导模型等，还要型、多射线模型、和多缝隙波导模型等，还要考虑街道、考虑街道、建筑物以建筑物以及墙等因及墙等因素的影响。素的影响。右图为右图为多径传播多径传播无线局域网技术及应用WLAN室内信道特性室内信道特性室内环境覆盖范围小，信号的传播受到建筑室内环境覆盖范围小，信号的传播受到建筑物的布局、建筑材料和类型以及各种干扰等物的布局、建筑材料和类型以及各种干扰等因素的影响。如建筑物内部的门是否开着，因素的影响。如建筑物内部的门是否开着，收发机之间是否有人走动，物品摆放等，同收发机之间是否有人走动，物品摆放等，同时天线的安装位置也对接收信号的强度有较时天线的安装位置也对接收信号的强度有较大影响。大影响。无线信号在室内的传播方式：无线信号在室内的传播方式：直射、反射、绕射、散射。直射、反射、绕射、散射。无线局域网技术及应用与室外信道相比，室内信道在信号平均强度与室外信道相比，室内信道在信号平均强度上表现为快变化和深度衰落。上表现为快变化和深度衰落。在室内环境中不存在高速移动的用户，因此在室内环境中不存在高速移动的用户，因此多普勒频移可以忽略。多普勒频移可以忽略。建筑物内或室内，还要考虑波导效应对电波建筑物内或室内，还要考虑波导效应对电波传播的附加影响。波导可以看作是在回廊或传播的附加影响。波导可以看作是在回廊或隧道中发生的特殊传播现象。这种环境下功隧道中发生的特殊传播现象。这种环境下功率损耗比自由空间小，可看作是波导增益。率损耗比自由空间小，可看作是波导增益。目前，随着多天线技术应用，出现了多输入目前，随着多天线技术应用，出现了多输入多输出（多输出（MIMO）信道模型。）信道模型。无线局域网技术及应用三、三、WLAN物理层分类与调制解调技术物理层分类与调制解调技术无线局域网物理层是空中接口的重要组成部无线局域网物理层是空中接口的重要组成部分，它为分，它为WLAN系统提供无线通信链路。系统提供无线通信链路。无线局域网物理层的性能主要体现为：无线局域网物理层的性能主要体现为：传输容量（以传输速率标称）、传输质量传输容量（以传输速率标称）、传输质量（以误码性能和可用度指标体现）、信道（以误码性能和可用度指标体现）、信道利用率或频带利用率（单位频带的信息传利用率或频带利用率（单位频带的信息传输率）、覆盖范围等。输率）、覆盖范围等。针对具体设备，物理层指标有：发射功率、针对具体设备，物理层指标有：发射功率、接收灵敏度、功耗、体积、重量等。接收灵敏度、功耗、体积、重量等。无线局域网技术及应用1、WLAN物理层分类物理层分类WLAN物理层分类取决于传输媒体、频段和物理层分类取决于传输媒体、频段和调制方式等内容，分类情况如下调制方式等内容，分类情况如下：WALN物理层 无线电波光波红外线（IR）可见光射频（RF）微波窄带宽带非扩频扩频直扩（DS）跳频（FH）正交频分复用（OFDM）无线局域网技术及应用2、WLAN中的调制解调技术中的调制解调技术调制解调技术是传输技术的核心，是调制解调技术是传输技术的核心，是WLAN物理层的关键技术和核心内容。物理层的关键技术和核心内容。WLAN的射频传输主要工作于微波频段，由的射频传输主要工作于微波频段，由扩频传输和载波传输两类。扩频传输和载波传输两类。扩频传输比传统的窄带传输有更宽的带宽和扩频传输比传统的窄带传输有更宽的带宽和更好的抗干扰性能。更好的抗干扰性能。IEEE802.11标准规定使用直接序列扩频标准规定使用直接序列扩频DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)和和跳频扩频跳频扩频FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)无线局域网技术及应用直接序列扩频直接序列扩频DSSS方式方式DSSS就是把要传送的信息直接由高码率的扩就是把要传送的信息直接由高码率的扩频码编码后，对载波进行调制以扩展信号的频频码编码后，对载波进行调制以扩展信号的频谱；在收端，用相同的扩频码序列去进行解谱；在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始信息。扩，把展宽的扩频信号还原成原始信息。常用的扩频码序列是常用的扩频码序列是伪噪声（伪噪声（PN）序列）序列，具，具有近似于随机信号的性能，有有近似于随机信号的性能，有m序列、序列、M序列序列和和Gold码等。码等。无线局域网技术及应用DSSS系统的主要特点系统的主要特点1）有较强的抗干扰能力。）有较强的抗干扰能力。IEEE802.11规定扩规定扩频处理增益不能小于频处理增益不能小于10dB。2）扩频信号淹没在噪声中，扩频信号淹没在噪声中，具有很强的抗截具有很强的抗截获性和防侦察、防窃听能力。获性和防侦察、防窃听能力。3）PN码的相关特性良好，组网能力强，可码的相关特性良好，组网能力强，可实现码分多址，其实现码分多址，其频带利用率高频带利用率高。4）抗多径干扰能力强。）抗多径干扰能力强。通过相关解扩可以消通过相关解扩可以消除多径干扰的影响。除多径干扰的影响。无线局域网技术及应用跳频扩频跳频扩频FHSS方式方式FHSS是用伪随机码序列进行频移键控调制，是用伪随机码序列进行频移键控调制，使载波频率不断地随机跳变，此方式较隐蔽使载波频率不断地随机跳变，此方式较隐蔽且难以被截获。且难以被截获。把载波频率改变把载波频率改变的规律称为跳频的规律称为跳频图案或时频矩阵，图案或时频矩阵，跳频图案的好坏跳频图案的好坏直接影响系统性直接影响系统性能的优劣。能的优劣。无线局域网技术及应用FHSS系统的主要特点系统的主要特点1）兼容性。）兼容性。属于瞬时窄带系统，易与当前的属于瞬时窄带系统，易与当前的窄带系统兼容。窄带系统兼容。2）具有较强的抗干扰能力。）具有较强的抗干扰能力。跳频速率越高，跳频速率越高，跳频数越多，抗干扰性能越强。跳频数越多，抗干扰性能越强。3）具有码分多址和频带共享的组网通信能力。）具有码分多址和频带共享的组网通信能力。利用不同跳频图案，可在一个宽的频带中容利用不同跳频图案，可在一个宽的频带中容纳多个跳频通信系统同时工作。纳多个跳频通信系统同时工作。4）具有频率分集的功能，降低了系统的误码具有频率分集的功能，降低了系统的误码率，率，具有抗多径、抗衰落的能力。具有抗多径、抗衰落的能力。无线局域网技术及应用正交频分复用正交频分复用OFDM调制调制单载波调制方式，信道均衡的难度较大。单载波调制方式，信道均衡的难度较大。OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种特殊的多载波技术，）是一种特殊的多载波技术，OFDM 被作为被作为IEEE802.11a/g和和HiperLAN2的物理层的调制标准。的物理层的调制标准。OFDM是在频域内将信道分成多个子信道，在是在频域内将信道分成多个子信道，在每个子信道上使用独立的子载波分别调制，每个子信道上使用独立的子载波分别调制，且并行传输。可有效地处理信道干扰，提高且并行传输。可有效地处理信道干扰，提高系统的传输速率。系统的传输速率。无线局域网技术及应用OFDM调制的特点调制的特点1）有效地对抗信号波形间的干扰，适用于多）有效地对抗信号波形间的干扰，适用于多径环境和衰落信道中的高速传输。径环境和衰落信道中的高速传输。2）通过各子载波的联合编码，具有很强的抗）通过各子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力。衰落能力。3）OFDM技术抗窄带干扰性很强，这些干扰技术抗窄带干扰性很强，这些干扰仅影响很小一部分的子信道。仅影响很小一部分的子信道。4）频谱利用率高。）频谱利用率高。（比单载波系统提高了近一倍）（比单载波系统提高了近一倍）缺陷：缺陷：a、对频率偏移和相位噪声很敏感；、对频率偏移和相位噪声很敏感；b、峰值与均值功率比相对较大。、峰值与均值功率比相对较大。无线局域网技术及应用四、四、WLAN物理层协议与性能物理层协议与性能IEEE802.11xWLAN的物理层分二类：的物理层分二类：一类是基本型一类是基本型IEEE802.11WLAN物理层协议；物理层协议；另一类是高速扩展型协议，目前主要以另一类是高速扩展型协议，目前主要以IEEE802.11a/b/g为代表。为代表。基本型基本型IEEE802.11WLAN物理层协议有三种传物理层协议有三种传输方式：输方式：跳频扩频（跳频扩频（FHSS）方式、直接序列）方式、直接序列扩频（扩频（DSSS）方式、红外（）方式、红外（Infrared）方式。）方式。无线局域网技术及应用1、基本型、基本型IEEE802.11WLAN物理层协议物理层协议1）物理层层管理。）物理层层管理。管理实体为管理实体为PLME，通过引，通过引入的层管理功能，提供层管理业务接口。入的层管理功能，提供层管理业务接口。2）物理层服务。）物理层服务。包含物理层会聚过程包含物理层会聚过程（PLCP）和物理媒体依赖（）和物理媒体依赖（PMD）。）。3）2.4GHz ISM频段频段FHSS物理层协议，物理层协议，其其PMD子层规范分子层规范分1Mb/s和和2Mb/s两种系统。两种系统。4）2.4GHz ISM频段频段DSSS物理层协议，物理层协议，目前目前DSSS PHY仅支持二种调制服务：仅支持二种调制服务：1Mb/s DBPSK、2Mb/s DQPSK无线局域网技术及应用5）红外线（）红外线（IR）物理层规范。）物理层规范。IR PHY包括三包括三个功能实体：个功能实体：PMD、物理层会聚、层管理。、物理层会聚、层管理。IR PHY只能在室内环境中操作，红外辐射不只能在室内环境中操作，红外辐射不能穿透墙壁，穿过窗户时也有显著衰减。因能穿透墙壁，穿过窗户时也有显著衰减。因此，使用此，使用IR PHY的多个不同局域网可在相的多个不同局域网可在相邻房间中毫无干扰地工作，且不存在被窃听邻房间中毫无干扰地工作，且不存在被窃听的可能。的可能。IR PHY采用接近可见光的采用接近可见光的850nm950nm范围的信号，无需对准，依靠反射范围的信号，无需对准，依靠反射和直视红外能量进行通信。目前，全球范围和直视红外能量进行通信。目前，全球范围内对红外辐射频率或带宽的分配没有任何管内对红外辐射频率或带宽的分配没有任何管理限制。理限制。无线局域网技术及应用2、2.4GHz频段高速物理层扩展频段高速物理层扩展（IEEE802.11b）协议）协议IEEE802.11b协议主要是对协议主要是对DSSS系统的物理层系统的物理层高速扩展，简称高速扩展，简称HR/DSSS，除了基本型的，除了基本型的1Mb/s和和2Mb/s速率外还提供速率外还提供5.5Mb/s和和11Mb/s的数据速率。的数据速率。为提供高的数据速率，调制方式采用为提供高的数据速率，调制方式采用补码键控补码键控CCK方式方式或或分组二进制卷积编码分组二进制卷积编码PBCC方式。方式。协议还提供一种可选模式来提高吞吐量，此模协议还提供一种可选模式来提高吞吐量，此模式称为：式称为：HR/DSSS/short 或：或：HR/DSSS/PBCC/short无线局域网技术及应用3、5GHz频段高速物理层扩展频段高速物理层扩展（IEEE802.11a）协议）协议5GHz频段频段WLAN系统主要是使用系统主要是使用5.155.25、5.255.35、5.7255.825GHz频段的频段的OFDM系统，它可以提供速率为系统，它可以提供速率为6、9、12、18、24、36、48和和54Mb/s的数据通信能力，其中的数据通信能力，其中6、12和和24为必须支持。系统采用经为必须支持。系统采用经BPSK或或QPSK、16QAM或或64QAM调制后的调制后的52个子载波，并采用编码率为个子载波，并采用编码率为1/2、2/3或或3/4的的卷积编码来实现前向纠错。卷积编码来实现前向纠错。协议包含三个功能实体：协议包含三个功能实体：PMD、物理层会聚、层管理。、物理层会聚、层管理。无线局域网技术及应用4、IEEE802.11g标准标准IEEE802.11g标准是在标准是在2.4GHz频段上进行更频段上进行更高速率扩展的新一代高速率扩展的新一代WLAN标准。它强制标准。它强制使用使用OFDM调制技术，提供调制技术，提供IEEE802.11a的的速率，强制实现速率，强制实现IEEE802.11b模式，以保证模式，以保证对现有网络的兼容。对现有网络的兼容。还提供还提供二种可选模式：二种可选模式：CCK-OFDM，以便在，以便在2.4GHz频段获得更高速率；频段获得更高速率；PBCC-22(CCK-PBCC)，可在，可在2.4GHz频段上提供频段上提供22Mb/s的数据传输速率。的数据传输速率。无线局域网技术及应用5、关于、关于WLAN扩展型协议标准扩展型协议标准IEEE 802.11a：它扩充了无线局域网的物理层，规定该层使用5GHz频带。该标准采用正交频分复用(OFDM)调制数据，传输速率范围为654Mbps。这样的速率既能满足室内的应用，也能满足室外的应用。IEEE 802.11b：规定采用2.4GH z ISM频带，调制方法采用CCK，多速率机制的媒体接入控制(MAC)确保当工作站之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限时，传输速率能够从11Mbps自动降到55Mbps，或者根据直接序列扩频技术调整到2Mbps和lMbps。无线局域网技术及应用IEEE802.11c：负责在原有标准的基础上增强MAC层，以实现IEEE 80211标准的网桥操作。目前已经完成，且已经合并到IEEE 802.11d标准中了。IEEE 802.1l d：是IEEE 80211b使用其他频率的版本，以适应一些不能使用2.4GH z频段的国家。IEEE 802.11e：该标准主要是为了改进和管理WLAN的服分质量，保证能在IEEE 802.1l无线网络上进行话音、音频、视频的传输，可视会议、媒体流的传送，增强的安全应用及移动访问应用等。无线局域网技术及应用 IEEE 802.11f：即接入点内部协议，该标准目的是改善IEEE 802.11协议的切换机制，使用户能够在不同的交换分区间(无线信道)或者在接人设备间漫游。这就使无线局域网能够提供与移动通信同样的移动性。IEEE 802.11g：是2003年6月12日正式定案的第三个传输标准，同样运行于2.4GH z，共有3个不重叠的传输信道。由于该标准中使用了与IEEE 802.11a标准相同的调制方式OFDM，使网络达到了54Mbps的高传输速率。IEEE 802.11g提高了数据率，同时保持了与IEEE 802.11b的兼容性。无线局域网技术及应用 IEEE 802.11h：该标准主要是为了增强5GHz波段的IEEE 802.11MAC规范及IEEE 802.11a高速物理层规范。IEEE 802.11h比IEEE 802.11a能更好地控制发送功率和选择无线信道，与IEEE 802.11e一起可以适应欧洲的标准。IEEE 802.11i：增强WLAN的安全和鉴别机制，主要是克服IEEE 802.11在安全性方面存在的不足。WLAN在保证安全方面很重要的一环就是认证。IEEE802.1x、TKIP及基于AES的加密构成IEEE 802.11i新安全标准的主要部分。无线局域网技术及应用IEEE 802.11j：目的是使IEEE 802.11 a和HiperLAN2网络能够互通，目前尚处于酝酿中，IEEE还没正式成立专门任务组来讨论。IEEE 802.11n：下一个无线新规范，这一新规范的数据传输速率尚未确定，但至少将在100Mbps以上。无线局域网技术及应用6、关于无线局域网标准速率：、关于无线局域网标准速率：802.11：速率最高2Mbps。802.11b：速率最高11Mbps，向下兼容802.11802.11b+：速率最高22Mbps，向下兼容802.11/b802.11g：速率最高54Mbps，向下兼容802.11/b802.11g+：速率108Mbps及更高，向下兼容 802.11/b/g802.11a：速率最高54Mbps，不兼容，必需和同样支持802.11a的产品才能联网。无线局域网技术及应用7、WLAN物理层性能物理层性能WLAN物理层的性能主要是指两站点之间的物理层的性能主要是指两站点之间的通信距离或通信距离或AP的覆盖范围、信道传输速率、的覆盖范围、信道传输速率、信道误码和干扰等。信道误码和干扰等。1）通信距离或覆盖范围）通信距离或覆盖范围决定覆盖范围的主要因素为：发射功率、接决定覆盖范围的主要因素为：发射功率、接收灵敏度、发射收灵敏度、发射/接收天线增益、工作环境、接收天线增益、工作环境、信号传播。信号传播。802.11b和和802.11a的室内覆盖范围没有实质差的室内覆盖范围没有实质差别，但后者可提供高的峰值速率、干净频段别，但后者可提供高的峰值速率、干净频段和较少的干扰。和较少的干扰。无线局域网技术及应用频段对覆盖范围的影响频段对覆盖范围的影响2.4GHz频段比频段比5GHz频段可以提供大约二倍的频段可以提供大约二倍的通信距离。例如，在可比速率下，发射功率通信距离。例如，在可比速率下，发射功率和需要的信噪比相同时，和需要的信噪比相同时，802.11b的的AP覆盖覆盖半径半径100米，而米，而802.11a的的AP覆盖半径约为覆盖半径约为50米。米。无线局域网技术及应用信道速率对覆盖范围的影响信道速率对覆盖范围的影响在一个实际的办公室环境（路径损耗系数在一个实际的办公室环境（路径损耗系数n3.5）中，）中，802.11a和和802.11b系统在不同系统在不同信道速率条件下的覆盖范围如图。信道速率条件下的覆盖范围如图。无线局域网技术及应用2）频谱效率）频谱效率对于对于2.4GHz频段的频段的DSSS系统，每个信道的带系统，每个信道的带宽为宽为22MHz，总的射频带宽为，总的射频带宽为83.5MHz，可，可同时有同时有3个互不重叠的信道，若都工作于个互不重叠的信道，若都工作于11Mb/s，即可总共支持，即可总共支持33Mb/s的数据速率。的数据速率。无线局域网技术及应用对于对于5GHz的的WLAN，每个信道的带宽为，每个信道的带宽为16.6MHz，总的射频带宽为，总的射频带宽为300MHz，分三，分三段，每段段，每段100MHz，各包含，各包含4各信道，总共各信道，总共12个不重叠信道，每个信道有个不重叠信道，每个信道有54Mb/s的速率，的速率，总共有总共有648Mb/s的速率。的速率。无线局域网技术及应用3）误码率）误码率一般用信道误码率或误比特率（一般用信道误码率或误比特率（BER）表示，也可）表示，也可用误帧率（用误帧率（FER）或误包率（）或误包率（PER）表示。）表示。4）时延扩展的鲁棒性）时延扩展的鲁棒性802.11a比比802.11b系统对时延扩展具有更大的容忍性。系统对时延扩展具有更大的容忍性。ITU-R P.1238-1给出给出5.2GHz办公室环境办公室环境150ns的时的时延扩展。容许的时延扩展在不同速率时是不同的。延扩展。容许的时延扩展在不同速率时是不同的。对于对于802.11a系统，在系统，在PER为为1的情况下，的情况下，12Mb/s时为时为450ns，24Mb/s时为时为200ns，54Mb/s时时为为100ns，这在室内环境中已足够。，这在室内环境中已足够。无线局域网技术及应用5）干扰问题考虑）干扰问题考虑2.4GHz ISM无线频段是一段宽广、免费和无需无线频段是一段宽广、免费和无需执照的频谱，使得许多不同的系统都可以工执照的频谱，使得许多不同的系统都可以工作在这一频段，由此也产生了设备间的彼此作在这一频段，由此也产生了设备间的彼此干扰。分为：非故意辐射（微波炉干扰）和干扰。分为：非故意辐射（微波炉干扰）和故意辐射（无绳电话、蓝牙等）。故意辐射（无绳电话、蓝牙等）。微波炉干扰：微波炉干扰：干扰是周期性的，干扰是周期性的，WLAN设备可设备可利用利用PHY层的逻辑功能层的逻辑功能CCA进行能量检测和进行能量检测和载波检测。载波检测。无线局域网技术及应用无绳电话干扰：无绳电话干扰：无绳电话的主要特性是低功无绳电话的主要特性是低功率和窄带宽，率和窄带宽，FHSS或或DSSS的无绳电话系统的无绳电话系统对对DSSS的的WLAN设备没有明显影响。但当设备没有明显影响。但当DSSS无绳电话系统的发射功率较大（超过无绳电话系统的发射功率较大（超过20dBm）和带宽较宽（大于）和带宽较宽（大于3 MHz），且二），且二种设备离的很近时，对种设备离的很近时，对DSSS WLAN设备影设备影响较大，响较大，FHSS WLAN设备性能显著下降，设备性能显著下降，WLAN设备的载波应距无绳电话载波频率大设备的载波应距无绳电话载波频率大于于20MHz。蓝牙干扰：蓝牙干扰：蓝牙系统与蓝牙系统与2.4GHz频段的频段的WLAN系统工作于同频段，二者会相互干扰。系统工作于同频段，二者会相互干扰。无线局域网技术及应用五、无线局域网的安全五、无线局域网的安全无线局域网的安全包括：无线局域网的安全包括：信息安全信息安全、用户安全用户安全1、WLAN的信息安全的信息安全机制目标：机制目标：1）认证（）认证（Authentication）：确认授权用户并：确认授权用户并阻止非授权的网络接入。阻止非授权的网络接入。一个安全的认证系统应满足的条件：数据完整一个安全的认证系统应满足的条件：数据完整性；不可伪造性；不可否认性。性；不可伪造性；不可否认性。2）机密性（）机密性（Confidentiality）：利用密码技术：利用密码技术保证数据的私密性。保证数据的私密性。密码算法密码算法和和密钥密钥是机密性的重要内容。是机密性的重要内容。无线局域网技术及应用3）数据完整性（）数据完整性（Data Integrity）：）：保护数据保护数据不被篡改或毁坏。不被篡改或毁坏。数据的完整性通常使用数据的完整性通常使用CRC校验或安全的杂校验或安全的杂凑函数来保证。凑函数来保证。实现实现WLAN系统的信息安全需要在网络的多个系统的信息安全需要在网络的多个层次上进行，如：层次上进行，如：物理层：扩频技术提供机密性和抗截获性；物理层：扩频技术提供机密性和抗截获性；MAC层：设置层：设置ESSID、地址过滤和、地址过滤和AP接入控接入控制或锁定限制非法用户的接入；制或锁定限制非法用户的接入；链路层等：加密和认证。链路层等：加密和认证。无线局域网技术及应用2、WLAN的用户安全的用户安全WLAN的用户安全主要指的用户安全主要指WLAN设备对使用者设备对使用者健康的影响。不同的无线介质对使用者的影健康的影响。不同的无线介质对使用者的影响不同，目前的响不同，目前的WLAN设备的辐射功率远远设备的辐射功率远远小于手机的辐射功率，一般对人体的影响可小于手机的辐射功率，一般对人体的影响可以不予考虑。以不予考虑。无线局域网技术及应用WLAN面临的安全威胁面临的安全威胁WLAN面临的所有安全威胁来自一种或多种攻面临的所有安全威胁来自一种或多种攻击方式，分为击方式，分为主动攻击主动攻击和和被动攻击被动攻击两大类。两大类。无线局域网技术及应用无线局域网安全现状无线局域网安全现状WLAN的的IEEE8021l系列标准中，规定了数系列标准中，规定了数据加密和用户认证的有关措施，但以据加密和用户认证的有关措施，但以WEP协协议为核心安全措施在设计上有缺陷议为核心安全措施在设计上有缺陷。在在802.11i批准之前，批准之前，WiFi组织提出了组织提出了WPA标准，作为一个临时性的解决方案，专门对标准，作为一个临时性的解决方案，专门对WEP协议的不足之处进行了有针对性的改进，协议的不足之处进行了有针对性的改进，对于对于802.11i标准和现有的标准和现有的WEP都具有兼容性。都具有兼容性。2004年年6月月24日，日，IEEE标准委员会批准了标准委员会批准了802.11i最终规范。最终规范。802.11i采用采用AES算法替代算法替代RC4算法，使用算法，使用8021x协议进行用户认证。协议进行用户认证。无线局域网技术及应用802.11无线局域网的安全体系无线局域网的安全体系当打