UT斯达康WLAN基础培训.pdf

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1、UT斯达康斯达康斯达康斯达康WLAN基础培训基础培训基础培训基础培训10/24/2010陈赣主要内容 WLAN背景知识介绍背景知识介绍背景知识介绍背景知识介绍 WLAN产品的主要无线技术指标产品的主要无线技术指标产品的主要无线技术指标产品的主要无线技术指标 802.11协议族协议族协议族协议族 WLAN加密认证计费加密认证计费加密认证计费加密认证计费 产品分类及应用场合产品分类及应用场合产品分类及应用场合产品分类及应用场合几种主要的无线局域网技术 IrDA IrDA是一种利用红外线（850nm）进行点到点通讯的技术 其优点是体积小，功率低，传输速率可达16Mbps，成本低。超过95%的手提电脑

2、安装了IrDA接口。市场上还推出了可以通过USB接口与PC相连的USB-IrDA设备。IrDA是一种视距传输技术，通信设备之间不能有阻挡物。不适合于多点通信。另外IrDA设备的核心部件红外线LED还不是一种耐用器件。几种主要的无线局域网技术 HomeRF HomeRF工作在2.4GHz的频段上，跳频带宽为1MHz,最大传输速率为2Mbps,传输范围可超过100m。HomeRF(家庭无线网络)主要为家庭网络设计，是IEEE802.11与DECT(数字无绳电话标准)的结合。HomeRF采用HFSS方式，通过CSMA/CA协议提供数据通信服务。提供了与TCP/IP的良好集成，支持广播，多点传送和48

3、位IP地址。几种主要的无线局域网技术 BlueTooth BlueTooth技术工作在2.4GHz频段上。采用跳频技术，理想连接范围为10cm-10m。BlueTooth技术是一种用于数字化设备之间的低成本、近距离的无线通信连接技术。其程序写在一个9mm*9mm的微型芯片上，可以方便的嵌入到设备之中。每个话音信到64kbps。数据信道为一端72kbps而另一端为57.6kbps的不对称连接，或43.2kbps的对称连接。几种主要的无线局域网技术 WLAN 1997年六月，IEEE推出第一代WLAN标准，即IEEE802.11。随后在1999年推出了新的IEEE802.11。802.11定义了D

4、SSS和FHSS无线电射频传输方式。MAC子层采用CDMA/CA。802.11b，1999年9月IEEE正式批准。选择DSSS为唯一的射频传输方式。在速率为5.5Mbps或11Mbps时，采用CCK编码技术，QPSK作为调制技术。802.11g，2001年11月形成，支持1/2Mbps Barker码，5/11Mbps CCK。采用CCK-OFDM时支持6,9,12,24,36,48,和54Mbps的速率。802.11a，是802.11b无线组网标准的后续标准。采用OFDM(正交频分复接)为调制技术。支持6,9,12,18,24,36,48和54Mbps的数据编码。频率范围：5.15-5.35

5、GHz,5.725-5.825GHz 802.11n，2009年IEEE的正式批准，MIMO与OFDM技术相结合，提高了无线传输质量，速率提升到300Mbps为什么选WLAN 有线网络补充 有线网络建设 成本高 周期长 对于某些特定区域线缆铺设困难为什么选WLAN 高效、高带宽 WLAN网络 快速高效部署，工程施工量和难度降低 广泛的终端的支持，不仅仅是PC，是未来移动互联网的基础之一 高带宽，保证用户使用感受WLAN频段WLAN相关的几种调制(或编码)方式 ASK/FSK/PSK CCK BPSK QPSK QAM DSSS HSSS OFDMASK/FSK/PSK ASK 幅移键控 又称为

6、“振幅键控”。也有称为“开关键控”（通断键控），通过振幅识别信号 FSK 频移键控 把振幅、相位作为常量，而把频率作为变量，通过频率的变化来识别信号 PSK 相移键控 通过相位的变化来识别信号CCK CCK由64个8比特长的码字组成。IEEE802.11b规定在速率为5.5Mbps时，对每个载波进行4比特编码。当速率为11Mbps时，对每个载波进行8比特编码。BPSK/QPSK/QAM BPSK,QPSK 都属于PSK QAM 正交振幅调制正交振幅调制正交振幅调制正交振幅调制 用两个调制信号对频率相同、相位正交的两个载波进行调幅,有4QAM、8QAM、16QAM、32QAM、64QAM等调制方

7、式DSSS 直接序列扩频 Direct sequence spread spectrum 利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱相乘，在收端用相同的扩频码序去进行解码，把扩展宽的扩频信 号还原成原始的信息。FHSS 跳频技术 Frequency-Hopping Spread Spectrum 跳频扩频就是用扩频的码序列去进行移频键控(FSK)调制，使载波的频率不断地跳变。传送的信息与这些 扩频码的组合进行选择控制，在传送中不断跳变。在接收端，与发送端完全相同的本地发生器发生完全相同的扩频码进行解扩，然后通过解调才能正确地恢复原有的信息。FHSS vs.DSSS FHS

8、S 实现相对容易，成本低 抗窄带干扰能力强 吞吐量有限（2-3 Mbps 2.4 GHz)DSSS 吞吐量较高（11 Mbps）覆盖范围较远 抗多径干扰能力强 传统FDM 信道不能重叠 中间需保护带 OFDM 一种多载波传输技术 信道重叠（子载波，相互正交）充分利用频率资源 优势 抗干扰能力强 频率复用效率高OFDM-Orthogonal Frequency Division Multiplexing 802.11 MAC层基础 MAC（Media Access Control）层实现了介质访问和控制的方式 采用CSMA/CA-Carrier Sense Multiple Access wit

9、h Collision Avoidance802.11 MAC层基础 在有线网络中使用CSMA/CD 发送前检测介质 空闲就发送，忙就退避一段时间 在无线网络中不容易检测(侦听)信道是否被占用，改为“虚拟载波侦听”。通常有两种策略实现CSMA/CA DCF（Distributed coordination function）策略 PCF（Point coordination function）策略 最常用DCF，PCF策略一般用于实时业务中，如VoIP业务。CSMA/CACSMA/CA隐藏节点&暴露节点 隐藏节点问题，提高碰撞发生概率，降低网络性能。A发给B 由于C无法侦听到A，因此，C仍然会

10、向B发送 发生碰撞 暴露节点问题，降低信道使用效率 B发给A C想发给D，但是由于侦听到B，无法给D发送控制帧 RTS/CTS 解决隐藏节点与暴露节点问题手段，采用RTS/CTS机制 默认采用 可以关闭PCF 通过定义PIFS，使得在与DCF机制竞争中，处于优先地位 一般用于实时业务PoE 远程供电 PoE模块 PoE交换机思考 CSMA/CA and CSMA/CD都需要检查信道是否空闲，他们有什么区别？控制帧要求能够最可靠传输，比如ACK没有收到将导致数据重发，RTS/CTS没有收到，导致碰撞发生。如何保证控制帧不发生碰撞丢失？从CSMA/CA机制解释，为什么用户接入多了，时延会大幅增加。

11、主要内容 WLAN背景知识介绍背景知识介绍背景知识介绍背景知识介绍 WLAN产品的主要无线技术指标产品的主要无线技术指标产品的主要无线技术指标产品的主要无线技术指标 802.11协议族协议族协议族协议族 WLAN加密认证计费加密认证计费加密认证计费加密认证计费 产品分类及应用场合产品分类及应用场合产品分类及应用场合产品分类及应用场合主要指标 无线电频率(f)发射功率(Pt)接收功率(Pr)接收灵敏度 发射天线增益(Gt)接收天线增益(Gr)天线极化方向 天线波束的水平波瓣及垂直波瓣发射功率 EIRP 等效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power)表示发

12、射机获得的在最大天线增益方向上的发射功率，是发送功率和天线增益的联合效果。EIRP=Pt*Gt 或 EIRP(dBm)=P(dBm)+G(dBm)功率及增益表示方法 dB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1mw时，此dB值以dBm表示。当基准功率取为1w时，此dB值以dBw表示。测量功率(in dB)=10*log(测量功率/参考功率)dBm&dBuV 很多情况下，场强计给出的量值单位通常是dbV，在特性阻抗为50时，P（dBm）=P（dBuV）-107 dBi&dBd dBi和dBd表示天线功率增益的

13、量，两者都是一个相对值，但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参 考基准为偶极子，所以两者略有不同。一般认为，0dBd=2.15dBi接收机灵敏度 接收机能够达到解调要求的对接收功率的最低门限 灵敏度是在特定解调要求下的测量值 特定误码率下 特定数据单元（PSDU）下天线指标 极化 极化 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。下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极化是最常用的；双极化 一根天线只有一个极化方向，所谓双极化天线其实是2根天线放在一个防护罩里而已。提高增益 增加接收灵敏度，有分集接收效果 垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收，水平极化波要

14、用具有水平极化特性的天线来接收。当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，接收到的信号都会变小。波瓣 波瓣示意图波瓣宽度（波瓣角）与参考点有关，如3dB或10dB，也叫3dB角，10dB角 默认波瓣宽度指 3dB角传播距离 LOS/NLOS Line-Of-Sight 视距（或自由空间）Non-Line-Of-Sight 非视距（或有阻挡传播）一般所谓“能传播多远”指LOS传播模型计算距离。实际传播环境不同覆盖距离差异巨大，可这样估算：某处功率，比如窗口外或AP近距离（LOS）的功率，按穿透障碍物的类型和数量，估算接收电平，考虑网卡的接收灵敏度，WLAN一般接收电平低于-80dBm，为极限

15、位置。按传播模型计算，软件计算或仿真时多用这种方法。但这种方法计算结果为各向同性，往往与实际情况出入较大。自由空间传播距离计算 LOS下的传播损耗：Free Space Loss=32.5+20log(d)+20log(f)(dB)d 单位 Km，f 单位 MHz Free Space Loss=92.5+20log(d)+20log(f)(dB)d 单位 Km，f 单位 GHz WLAN f=2.4G 自由空间损耗 L=100+20log(d)PR=RT+GT L=EIRP L（GR为0dB）WBS-2400全向，EIRP=34.5-100-20log(d)WBS-2400 LOS 500m

16、处接收电平约为：-60dBm 500mW EIRP AP 500m处接收电平约为：-67dBm思考&练习 功率计算 3dBm、6dBm、9dBm、12dBmmW表示的功率？10dBm、20dBm、30dBm、40dBmmW表示的功率？链路估算 在检查AP是否正常工作时，你经常会在AP附近测接收信号，请问30m附近，WBS-2400全向型AP的接收电平约为多少？用户的位置在里AP 100m处的房子的客厅里，在你没有做实际测试时，请估算下他上网位置处的信号强度。假定信号需穿透一堵厚墙（-20dBm），一层木质隔板（-5dBm）。主要内容 WLAN背景知识介绍背景知识介绍背景知识介绍背景知识介绍 W

17、LAN产品的主要无线技术指标产品的主要无线技术指标产品的主要无线技术指标产品的主要无线技术指标 802.11协议族协议族协议族协议族 WLAN加密认证计费加密认证计费加密认证计费加密认证计费 产品分类及应用场合产品分类及应用场合产品分类及应用场合产品分类及应用场合802.11 协议族802.11b/g/n/a 802.11b 最大速率11Mbps 实际使用中最大TCP速率为5.9Mbps，最大UDP速率为7.1Mbps 主要采用DSSS+BPSK/QPSK调制方式 逐渐退出使用中。802.11g 目前最主流应用，最大速率54Mbps 使用中最大TCP速率为24.5Mbps，最大UDP速率为30

18、.9Mbps 主要采用OFDM调制方式，兼容11b的DSSS调制方式802.11b/g/n/a 802.11n 最大理论速率600M，目前最大支持速率300M 使用中最大TCP速率约150M 采用OFDM+MIMO+宽信道技术 目前只有少量终端支持 802.11a 支持64Mbps速率 使用5G频段 采用OFDM，子载波可以使用BPSK、QPSK、QAM调制方式 由于5.8G频率特性，目前一般用在桥接或MESH骨干连接中，少量用于用户接入。802.11e/i 802.11e WLAN应用中为满足语音、视频和音频传输的QoS需求而提出的MAC层操作机制。通过该协议802.11a,b,g能够更好的

19、运行VoIP和视频业务。802.11i IEEE为了弥补802.11脆弱的安全加密功能（WEP，Wired Equivalent Privacy）而制定的修正案。使用802.1x认证和密钥管理方式，支持WPA/WPA2/TKIP等协议802.11b/g/n/a频段 802.11b/g/n 在2.4G的频点规定见表1。共有11个可用频点。运营商实际应用其中一般使用1、6、11号频点。802.11b/g/n/a频段 802.11a使用5.8G频段，802.11n也可以使用5.8G频段。蜂窝覆盖示意 2.4G 理想组网示意 5.8G 理想组网示意WLAN网络结构 AD-HOC 对等网络 通常利用无线

20、适配器，进行彼此通信。Infrastructure 基础网络结构 作为有线网络延伸最常用的网络结构。综合对比 对比主要内容 WLAN背景知识介绍背景知识介绍背景知识介绍背景知识介绍 WLAN主要无线指标主要无线指标主要无线指标主要无线指标 802.11协议族协议族协议族协议族 WLAN加密认证计费加密认证计费加密认证计费加密认证计费 产品分类及应用场合产品分类及应用场合产品分类及应用场合产品分类及应用场合系统结构 计费认证位置加密 WEP(Wired Equivalent Privacy)使用RC4对AP和客户端之间交换的数据进行编码 容易被破解，安全性很有限，一般家用AP使用 缺乏对用户接入

21、的控制(认证)。WPA/WPA2(Wi-Fi Protected Access)WiFi联盟强制性标准，包含在802.11i中 加密方式WEP(选择性项目)/TKIP/AES-CCMP 认证方式:IEEE 802.1X/EAP 加密强度高，在密码认证基础上增加了数字证书认证内容(RADIUS Server)802.1X 认证 802.1x的体系结构包括三个部分 Supplicant System，用户接入设备用户接入设备用户接入设备用户接入设备；Authenticator System，接入控制单元接入控制单元接入控制单元接入控制单元；Authentication Sever System，认

22、证服务器认证服务器认证服务器认证服务器。各认证部分之间采用EAP(Extensible Authentication Protocol)协议802.1X 认证 802.1X802.1X 认证流程WAPI(中国认证加密标准)WAPI由两部分组成:WAI(无线认证结构)和WPI(无线保密结构)鉴别器实体AE:驻留AP中,接入服务前,提供鉴别操作。鉴别请求者实体ASUE:驻留STA中，需通过鉴别服务单元ASU进行鉴别。鉴别服务实体ASE:驻留在ASU中，为鉴别器和鉴别请求者提供相互鉴别。WAPI 认证流程主要内容 WLAN背景知识介绍背景知识介绍背景知识介绍背景知识介绍 WLAN主要无线指标主要无线

23、指标主要无线指标主要无线指标 802.11协议族协议族协议族协议族 WLAN加密认证计费加密认证计费加密认证计费加密认证计费 产品分类及应用场合产品分类及应用场合产品分类及应用场合产品分类及应用场合胖AP vs.瘦AP 胖AP将WLAN的物理层、用户数据加密、用户认证、QoS、网络管理、漫游技术以及其他应用层的功能集于一身。胖AP无线网络解决方案由胖AP直接在有线网的基础上构成。胖AP结构简单，组网方便。胖AP vs.瘦AP 只有加密、射频功能的AP，功能单一，不能独立工作。整个瘦AP无线网络解决方案由接入控制器AC（Access Control）和瘦AP在有线网的基础上构成。瘦AP解决方案更

24、加便于集中管理，并由此具有三层漫游，能够基于用户下发权限。瘦AP解决方案更加便于集中管理，并由此具有三层漫游，能够基于用户下发权限。室内型 vs.室外型普通型 vs.室外智能型 室内型 密集布放 室内分布 优点 对于特定区域，如一幢宿舍，覆盖好 由于设备数量众多，容量可能可能可能可能较高 每个AP下用户数量相对较少 缺点 主设备和配套设备数量多，建设成本高，出问题维护难度大 不便管理 802.11频率特性决定了，AP数量多时干扰严重，导致容量下降 访问时延增加室内型 vs.室外型普通型 vs.室外智能型 室外型普通型 用室外建设方式覆盖室内和室外 设备数量相对室内型少 能够部分满足室外移动互联

25、网用户需求 缺点 覆盖能力和容量有限，还是需要数量较多AP设备达到理想覆盖 干扰问题导致容量瓶颈 室内用户使用感受较差室内型 vs.室外型普通型 vs.室外智能型 室外智能型 利用智能天线技术有效提高覆盖能力 利用智能天线技术有效规避系统自干扰 利用智能天线技术有效提升接收灵敏度 设备数量大大减少，建设、维护成本和周期减小可观 施工周期大大缩减 具备与PHS共站址的能力，堪点和站址协调难度降低室内型 vs.室外型普通型 vs.室外智能型 室内型(或室分系统)一般在小型的较规则、较封闭的空间使用。比如：宿舍、封闭的热点等。室外普通型最好在建筑物低位置、近距离做小范围覆盖用。室外智能型以楼为单位来规划网络。可在略高的位置，比如原有PHS位置覆盖相对较大的区域。Mesh网络 每跳短距离。所需功率较小，干扰较小，信道质量较好。适合道路覆盖为主的无线城市建设 漫游业务支持，适合语音、视频等实时性业务。多频设备，进一步提高频率利用率。UT斯达康WLAN产品 室外智能型系列UT斯达康WLAN产品 MSA/MSR系列 支持802.11n，支持WAPIUT斯达康WLAN产品 室内型UT斯达康WLAN产品 室外型4个射频卡个射频卡个射频卡个射频卡2个射频卡个射频卡个射频卡个射频卡