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第一章第一章 无线技术体系与理论无线技术体系与理论 2.0日期：n无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它利用射频技术，取代旧式的双绞线构成局域网络，提供传统有线局域网的所有功能。无线网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里，并且可以随需移动或变化。n已经成为宽带接入的有效手段之一，使用的区域及其承载的业务愈来愈多。为了更好地构建理想中的无线网络，我们需要了解无线网络的技术体系、熟悉构建无线网络的设备的功能。引入引入n了解基础知识了解基础知识n了解了解802.11协议族标准协议族标准n了解主流设备及天线了解主流设备及天线n了解典型部署了解典型部署课程目标课程目标学习完本课程，您应该能够：学习完本课程，您应该能够：n 基础知识基础知识n 802.11协议简析协议简析n 设备设备n 典型部署典型部署目录目录n为什么要使用网络为什么要使用网络n什么是什么是n技术的开展进程技术的开展进程基础知识基础知识 但凡自由空间均可连接网络，不受限于线缆和端口位置。办公大楼候机大厅渡假山庄商务酒店无线让网络使用更自由无线让网络使用更自由无线让网络建设更经济，通信更便利无线让网络建设更经济，通信更便利l 终端与交换设备之间省去布线，有效降低布线成本。l 适用于特殊地理环境下的网络架设，如隧道、港口码头、高速公路。终端与设备之间不方便通过线缆连接地理环境不适合布设有线网络无线让工作更高效无线让工作更高效 不受限于时间和地点的无线网络，满足各行各业对于网络应用的需求。体育场馆新闻中心展馆与证券大厅制造车间物流运输l802.11l802.11bl802.11al802.11g主流的技术主流的技术802.11协议的开展进程协议的开展进程各个国家授权使用的频段各个国家授权使用的频段 1 2.412xx2 2.417xx3 2.422xx4 2.427xx5 2.432xx6 2.437xx7 2.442xx8 2.447xx9 2.452xx10 2.457xx11 2.462xxx12 2.467x13 2.472x14 2.484802.11工作频段划分图工作频段划分图2.4122.4172.4222.4322.4422.4522.4622.4722.4842.4272.4372.4472.4572.4672345178910611121314蜂窝式无线覆盖蜂窝式无线覆盖l 任意相邻区域使用无频率交叉的频道，如：1、6、11频道；l 适当调整发射功率，防止跨区域同频干扰；l 蜂窝式无线覆盖实现无交叉频率重复使用。产品对人体的电磁辐射是安全的产品对人体的电磁辐射是安全的l很多的研究已经证明，产品可以在家庭及商业中使用，对人体来说是安全。l典型的产品，如，接入点，输出功率为100，对于网卡来说，通常只有10至50。相比较来说，的发射功率在通话时可以超过1W，而无线对讲机甚至可以到达5 W。l政府有相关的法令对发射功率进行严格的限制，因此通过政府相关部门认证过的无线设备对人体是无害的。n 基础知识基础知识n 802.11协议简析协议简析n 设备设备n 的典型部署的典型部署目录目录n802.11协议族成员协议族成员n网络基本概念网络基本概念n网络接入访问机制网络接入访问机制n网络接入漫游网络接入漫游 802.11协议族协议族 802.11无线局域网工作组无线局域网工作组 802.111/2 802.11b5.5/11 802.11g54 802.11a54 802.11/111111g 802.11e 802.11i 安全增强安全增强802.11n300 802.11f 漫游和切换漫游和切换802.11h 动态调整动态调整802.11s 802.11网络的基本元素网络的基本元素 1“：效劳集识别码效劳集识别码802.11网络的基本元素网络的基本元素 l：任何的无线终端设备。：任何的无线终端设备。l ：一种特殊的：一种特殊的l：12123564802.11 组网模式组网模式 802.11组网模式组网模式 多个多个以太网802.11层工作原理层工作原理 概述概述l802.11层负责客户端与之间的通讯。层负责客户端与之间的通讯。l 主要功能包括：扫描、接入、认证、加密、漫游和同步。主要功能包括：扫描、接入、认证、加密、漫游和同步。l 802.11 报文分类：报文分类：l数据帧数据帧l 用户的数据报文用户的数据报文l控制帧控制帧l 协助发送数据帧的控制报文，例如：、等协助发送数据帧的控制报文，例如：、等l管理帧管理帧l 负责和之间的能力级的交互，认证、关联等管理工作负责和之间的能力级的交互，认证、关联等管理工作l 例如：、及等例如：、及等802.11层工作原理层工作原理 用户接入管理过程用户接入管理过程 Discovery选择AP(采用侦听Beacon帧或发送Probe帧)和建立Association关系的AP收发数据1234802.11层工作原理层工作原理 l802.11 使用功能来完成使用功能来完成l寻找和参加一个网络寻找和参加一个网络l当漫游时寻找一个新的当漫游时寻找一个新的l l 通过侦听定期发送的帧来发现网络。通过侦听定期发送的帧来发现网络。l l 在每个信道上发送在每个信道上发送 报文，从报文，从 中获取的基本信息。中获取的基本信息。什么是漫游什么是漫游l可以在属于同一个的接入点接入；l可以在网络中任意移动；l保证已有的业务不中断，用户的标识地址不改变。移动无线客户端的漫游无线客户端的漫游客户端的漫游更多的是取决于客户端驱动程序算法，、上一次接客户端的漫游更多的是取决于客户端驱动程序算法，、上一次接入终端等因素都会带来影响，当然，最主要的因素还是从一台到另入终端等因素都会带来影响，当然，最主要的因素还是从一台到另一台的信号强度变化。一台的信号强度变化。网卡的漫游主动性网卡的漫游主动性n 基础知识基础知识n 802.11协议简析协议简析n 设备设备n 的典型部署的典型部署目录目录n什么是胖什么是胖 n什么是无线网桥什么是无线网桥n什么是无线交换机和瘦什么是无线交换机和瘦 n天线工作原理及参数介绍天线工作原理及参数介绍 设备设备 设备功能设备功能802.11网管、二层漫游,安全802.1x认证,802.11e 天线加密 设备的典型组网设备的典型组网l 企业网络的组网模式：1l 家庭或网络的组网模式：以太交换机以太交换机企业核心网企业核心网802.11无线网桥无线网桥l无线网桥是一种采用无线技术进行网络互连的特殊功能的。l无线网桥根据传输距离的不同可分为工作组网桥和长距专业网桥。l为了防止信号大幅度衰减，网桥组网时两个网桥之间通常不能有障碍物的阻挡。l以室外作为主要应用环境的无线网桥一般在设计时都会考虑适应一些恶劣的应用环境。802.11无线网桥无线网桥视距问题视距问题l视距问题视距问题l 点对点无线网传输必须保证两点可视。造成不可视的点对点无线网传输必须保证两点可视。造成不可视的原因包括地球曲率、地理特征如山脉、建筑物和树木等。原因包括地球曲率、地理特征如山脉、建筑物和树木等。远距离通信时，还必须考虑地球曲率的影响，当两人相距远距离通信时，还必须考虑地球曲率的影响，当两人相距9时，将不能相视，无线信号也无法传输时，将不能相视，无线信号也无法传输802.11无线网桥无线网桥效应效应l效应效应l 区是指在视距的路径中形成的一个椭圆区域。它随着区是指在视距的路径中形成的一个椭圆区域。它随着可视距离和信号频率的改变而改变。在区中的任何障碍物可视距离和信号频率的改变而改变。在区中的任何障碍物都有可能影响网络的通信，最好给予去除，都有可能影响网络的通信，最好给予去除，60%的区被视的区被视为有效的。一般可以根据经验值确定区的范围。为有效的。一般可以根据经验值确定区的范围。l解决视距问题和区问题可以通过以下方法：解决视距问题和区问题可以通过以下方法：1选择高选择高性能天线，可以解决性能天线，可以解决“局部不可视问题；局部不可视问题；2提升天提升天线的高度；线的高度；3去除区内的障碍物，如砍掉树木；去除区内的障碍物，如砍掉树木；4选择一台良好的中继设备。选择一台良好的中继设备。802.11无线网桥的典型组网无线网桥的典型组网有线网络A有线网络B有线网络互连有线网络互连无线网络互连无线网络互连有线网络网络A多网络互连多网络互连1208E网络B网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥网桥 组网的局限性组网的局限性l 组网更适合在家庭和中小型网络中使用，无法满足大型的无组网更适合在家庭和中小型网络中使用，无法满足大型的无线企业网络的需求，这是由于线企业网络的需求，这是由于 自身的特点所决定的。当需要自身的特点所决定的。当需要组建大型无线网络或需要更多的增值效劳时：组建大型无线网络或需要更多的增值效劳时：无线交换机和无线交换机和无线交换机和无线交换机和 因此应运而生因此应运而生因此应运而生因此应运而生802.11 天线加密网管、三层漫游,安全802.1x认证,802.11e 点监测点监测用户防火墙用户防火墙网络自愈网络自愈 管理管理无线欺骗防护无线欺骗防护802.11网管、二层漫游,安全802.1x认证,802.11e 天线加密无线交换机和无线交换机和 的功能的功能更易管理的无线解决方案 无线交换机无线交换机 系统构成特点系统构成特点l主要由无线交换机和 在有线网的基础上构成的。l零配置，硬件主要由内存构成，配置和软件都要从无线交换机上下载。所有和无线客户端的管理都在无线交换机上完成。l和无线交换机之间的流量被私有协议加密；无线客户端的只出现在无线交换机端口，而不会出现在的端口。l可以在任何现有的二层或三层 拓扑上部署H3C的通用无线解决方案，而无需重新配置主干或硬件。无线交换机以及管理型接入点可以位于网络中的任何位置。在复杂的网络中，在复杂的网络中，如何得知无线交换机的位置？如何得知无线交换机的位置？无线交换机和无线交换机和 的典型连接的典型连接无线交换机无线交换机无线交换机无线交换机无线交换机无线交换机L2网络网络L3网络网络直连或通过二层网络连接时的注册流程直连或通过二层网络连接时的注册流程从无线交换机下载最新软件版本、配置开始正常工作和无线交换机交换用户数据报文无线交换机无线交换机1、获取地址2、发送二层播送发现请求4、版本、配置下载3、无线交换机发现响应5、用户数据传递1.通过 获取地址2.发出二层播送的发现请求报文试图联系一个无线交换机3.接收到发现请求报文的无线交换时机检查该是否有接入本机的权限，如果有则回应发现响应与无线交换机直连或通过二层网络连接：与无线交换机直连或通过二层网络连接：通过三层网络连接时的注册流程通过三层网络连接时的注册流程 43方式方式无线交换机无线交换机1、获取地址、43属性4、版本、配置下载5、用户数据传递2.会从 43属性中获取无线交换机的地址，然后向无线控制器发送单播发现请求。2、无线交换机发现请求3、无线交换机发现响应1.通过 获取地址、43属性携带无线交换机的地址信息3.接收到发现请求报文的无线交换时机检查该是否有接入本机的权限，如果有则回应发现响应。4.从无线交换机下载最新软件版本、配置与无线交换机通过三层网络连接：与无线交换机通过三层网络连接：5.开始正常工作和无线交换机交换用户数据报文 43属性配置举例属性配置举例l 43选项说选项说明明l80：选项类选项类型，固定型，固定为为80，1个字个字节节。l0B:选项长选项长度，表示其后内容的度，表示其后内容的长长度十六度十六进进制数的个数，制数的个数，这这里表示里表示后面有后面有11个十六个十六进进制数，一个字制数，一个字节节。l0000:，固定配，固定配为为0000两个字两个字节节。l02：后面地址的个数，一个字：后面地址的个数，一个字节节。l12010701,12010702：两个的地址：两个的地址的十六的十六进进制表示制表示，分，分别别是是18.1.7.1和和18.1.7.2，其中，其中18.1.7.1为为主主.l H3C设备内置设备内置 通过三层网络连接时的注册流程方式通过三层网络连接时的注册流程方式无线交换机无线交换机1、获取地址、地址、域名2、二层播送发现请求6、版本、配置下载7、用户数据传递3.在屡次尝试发现请求无回应的情况下：4.会从 获取H3的地址，该地址即为无线交换机的地址，其中是从 学习到的域名。长时间无响应3、获取无线交换机的地址4、无线交换机发现请求5、无线交换机发现响应2.发出二层播送的发现请求报文试图联系一个无线交换机1.通过 获取地址、地址、域名5.接收到发现请求报文的无线交换时机检查该是否有接入本机的权限，如果有则回应发现响应。6.从无线交换机下载最新软件版本、配置7.开始正常工作和无线交换机交换用户数据报文与无线交换机通过三层网络连接：与无线交换机通过三层网络连接：4.向无线控制器发送单播发现请求。无线交换机的数据转发原理无线交换机的数据转发原理 1:1.0.0.1无线交换机无线交换机隧道口隧道口隧道口隧道口:3.0.0.1l无线交换机和间数据转发的核心思想无线交换机和间数据转发的核心思想l在无线交换机和之间建立隧道，无线交换机将这些隧道看做虚拟物理端口；在无线交换机和之间建立隧道，无线交换机将这些隧道看做虚拟物理端口；l无线客户端的任何数据报文都将由通过隧道交给无线交换机，由无线交换机统一无线客户端的任何数据报文都将由通过隧道交给无线交换机，由无线交换机统一转发；转发；l无线交换机从隧道接收到用户的数据后先解隧道封装，然后做数据交换，如果出无线交换机从隧道接收到用户的数据后先解隧道封装，然后做数据交换，如果出接口为隧道则对数据报文再次加上隧道封装，直到交换到最远端。接口为隧道则对数据报文再次加上隧道封装，直到交换到最远端。核心交换机核心交换机接入交换机接入交换机隧道口隧道口 2:2.0.0.1 1:1.0.0.2功率计算单位功率计算单位:,是用来测量被测量功率与某一基准功率的比值。它的数值等于被测量功率与基准功率的比值取以10为底的对数，再乘以10。当基准功率取为1时，此值以表示。当基准功率取为1w时，此值以表示。公式：测量功率=10*测量功率/参考功率主要无线技术指标主要无线技术指标l无线电频率l发射天线增益l天线极化方向l波束宽度l天线方向图天线的工作频率天线的工作频率 天线的工作频率范围：无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减小。天线的方向性天线的方向性 全向天线全向天线 发射天线的基本功能之一是把从取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大局部能量朝所需的方向辐射。水平面上各向能量辐射相等的天线称为全向天线。图 c 水平面方向图图b 垂直面方向图各向同性点状天线能量辐射形状全向天线能量辐射形状图a 天线能量辐射形状图天线的方向性天线的方向性 定向天线定向天线 水平面上各向能量辐射不等的天线称为定向天线。全向阵全向阵 垂直阵列垂直阵列 不带平面反射板不带平面反射板扇形区覆盖扇形区覆盖 垂直阵列垂直阵列 带平面反射板带平面反射板平面反射板平面反射板天线增益天线增益102013一个各向同性的天线在所有方向一个各向同性的天线在所有方向具有相同的辐射能量具有相同的辐射能量一个具有一定增益的天线只在一个具有一定增益的天线只在某个特定方向才具有辐射能量某个特定方向才具有辐射能量一个一个3增益的天线，辐射能量增益的天线，辐射能量的范围在的范围在50%的空间的空间点状天线天线的极化天线的极化垂直极化垂直极化 天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。以下图示出了两种基本的单极化向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。以下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极化的情况：垂直极化是最常用的；水平极化是最常用的；水平极化也是要被用到的。也是要被用到的。水平极化水平极化EE波束宽度波束宽度60峰值峰值-3dB点点-3dB点点3dB 波束宽度波束宽度15峰值峰值-3点点-3点点旁瓣旁瓣主瓣主瓣天线方向图天线方向图2.4G室外高增益全向天线室外高增益全向天线全向天线增益:11工作在2.4G频段用于地广人稀地区的大范围覆盖水平方向图垂直方向图天线方向图天线方向图2.4G室外高增益定向天线室外高增益定向天线面板型定向天线增益:11工作在2.4G频段适用于高密度接入覆盖水平方向图垂直方向图无线传输的干扰因素无线传输的干扰因素 多径干扰多径干扰 无线传输的干扰因素无线传输的干扰因素 障碍物障碍物功率在穿过障碍物后衰减墙，门，等等。墙，门，等等。信号穿透损耗估测信号穿透损耗估测障碍物障碍物衰减程度衰减程度举例举例开阔地无自助餐厅、庭院木制品少内墙、办公室隔断、门、地板石膏少内墙新的石膏比老的石膏对无线信号的影响大合成材料少办公室隔断煤渣砖块少内墙、外墙石棉少天花板玻璃少没有色彩的窗户玻璃中的金属网中等门、隔断金属色彩的玻璃少带有色彩的窗户人的身体中等大群的人水中等潮湿的木头、玻璃缸、有机体砖块中等内墙、外墙、地面大理石中等内墙、外墙、地面陶瓷制品高陶瓷瓦片、天花板、地面纸高一卷或者一堆纸混凝土高地面、外墙、承重梁防弹玻璃高安全棚镀银非常高镜子金属非常高办公桌、办公隔断、混凝土、电梯、文件柜、通风设备无线传输的干扰因素无线传输的干扰因素 电磁干扰电磁干扰l2.4为频段，不许授权即可使用。l同一区域内之间的互相干扰。l其他工业设备的干扰l 微波炉l 双向寻呼系统l蓝牙l无绳 l 等等设备的实际工作性能设备的实际工作性能 吞吐率吞吐率l802.11g标准描述的速率为标准描述的速率为54，此为物理层传输速率。实际可获得的速，此为物理层传输速率。实际可获得的速率为一半率为一半 20-24 l 其他用于协议封装或冲突防止开销其他用于协议封装或冲突防止开销l干扰实际吞吐率的因素干扰实际吞吐率的因素l不稳定是无线通讯的本性不稳定是无线通讯的本性l无线环境不停的保持变化无线环境不停的保持变化l物理建筑的构成物理建筑的构成l的位置的位置l共享介质：用户数共享介质：用户数l 数据量数据量 设备的实际工作性能设备的实际工作性能 覆盖距离覆盖距离l输出功率为100的802.11产品覆盖距离理论值:l 100ml而在实际中，覆盖距离更依赖于实际环境。l影响覆盖范围的因素l 建筑结构l 电磁设备l 在一般办公室大楼内，覆盖距离为15-30m。n 基础知识基础知识n 802.11协议族协议族n 设备设备n 的典型部署的典型部署目录目录l认证、计费平台城域网城域网 典型应用方案典型应用方案无线控制器无线控制器B会聚交换机会聚交换机或认证城域网核心路由器城域网核心路由器城域网城域网无线控制器无线控制器A猫猫会聚交换机会聚交换机会聚交换机会聚交换机猫猫会聚交换机会聚交换机骨干城域网两台控制器可互为备份城域网核心路由器城域网核心路由器或认证 本章首先介绍了无线网络的开展史；然后对本章首先介绍了无线网络的开展史；然后对802.11无线网络的接入过程、漫游进行了描述；随后对无线网络的接入过程、漫游进行了描述；随后对设备特性进行说明，并详细阐述了天线的原理和使用方设备特性进行说明，并详细阐述了天线的原理和使用方法；最后给出了无线网络的典型部署。法；最后给出了无线网络的典型部署。本章总结本章总结9、静夜四无邻，荒居旧业贫。4月-234月-23Wednesday,April 19,202310、雨中黄叶树，灯下白头人。17:00:3417:00:3417:004/19/2023 5:00:34 PM11、以我独沈久，愧君相见频。4月-2317:00:3417:00Apr-2319-Apr-2312、故人江海别，几度隔山川。17:00:3417:00:3417:00Wednesday,April 19,202313、乍见翻疑梦，相悲各问年。4月-234月-2317:00:3417:00:34April 19,202314、他乡生白发，旧国见青山。19 四月 20235:00:34 下午17:00:344月-2315、比不了得就不比，得不到的就不要。四月 235:00 下午4月-2317:00April 19,202316、行动出成果，工作出财富。2023/4/19 17:00:3417:00:3419 April 202317、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。5:00:34 下午5:00 下午17:00:344月-239、没有失败，只有暂时停止成功！。4月-234月-23Wednesday,April 19,202310、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。17:00:3417:00:3417:004/19/2023 5:00:34 PM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。4月-2317:00:3417:00Apr-2319-Apr-2312、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。17:00:3417:00:3417:00Wednesday,April 19,202313、不知香积寺，数里入云峰。4月-234月-2317:00:3417:00:34April 19,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。19 四月 20235:00:34 下午17:00:344月-2315、楚塞三湘接，荆门九派通。四月 235:00 下午4月-2317:00April 19,202316、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/4/19 17:00:3417:00:3419 April 202317、空山新雨后，天气晚来秋。5:00:34 下午5:00 下午17:00:344月-239、杨柳散和风，青山澹吾虑。4月-234月-23Wednesday,April 19,202310、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。17:00:3517:00:3517:004/19/2023 5:00:35 PM11、越是没有本领的就越加自命非凡。4月-2317:00:3517:00Apr-2319-Apr-2312、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。17:00:3517:00:3517:00Wednesday,April 19,202313、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。4月-234月-2317:00:3517:00:35April 19,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。19 四月 20235:00:35 下午17:00:354月-2315、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。四月 235:00 下午4月-2317:00April 19,202316、业余生活要有意义，不要越轨。2023/4/19 17:00:3517:00:3519 April 202317、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。5:00:35 下午5:00 下午17:00:354月-23MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉