企業(yè)培訓(xùn)_中國(guó)電信wlan培訓(xùn)資料

第一章無線技術(shù)體系與理論 ISSUE2 0 日期 杭州華三通信技術(shù)有限公司版權(quán)所有 未經(jīng)授權(quán)不得使用與傳播 無線局域網(wǎng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 它利用射頻 RF 技術(shù) 取代舊式的雙絞線構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò) 提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能 無線網(wǎng)絡(luò)所需的基礎(chǔ)設(shè)施不需再埋在地下或隱藏在墻里 并且可以隨需移動(dòng)或變化 WLAN已經(jīng)成為寬帶接入的有效手段之一 使用WLAN的區(qū)域及其承載的業(yè)務(wù)愈來愈多 為了更好地構(gòu)建理想中的無線網(wǎng)絡(luò) 我們需要了解無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)體系 熟悉構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的功能 引入 了解WLAN基礎(chǔ)知識(shí)了解802 11協(xié)議族標(biāo)準(zhǔn)了解主流WLAN設(shè)備及天線了解WLAN典型部署 課程目標(biāo) 學(xué)習(xí)完本課程 您應(yīng)該能夠 WLAN基礎(chǔ)知識(shí)802 11協(xié)議簡(jiǎn)析WLAN設(shè)備WLAN典型部署 目錄 為什么要使用WLAN網(wǎng)絡(luò)什么是WLANWLAN技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程 WLAN基礎(chǔ)知識(shí) 凡是自由空間均可連接網(wǎng)絡(luò) 不受限于線纜和端口位置 辦公大樓 候機(jī)大廳 渡假山莊 商務(wù)酒店 無線讓網(wǎng)絡(luò)使用更自由 無線讓網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更經(jīng)濟(jì) 通信更便利 終端與交換設(shè)備之間省去布線 有效降低布線成本 適用于特殊地理環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)架設(shè) 如隧道 港口碼頭 高速公路 終端與設(shè)備之間不方便通過線纜連接 地理環(huán)境不適合布設(shè)有線網(wǎng)絡(luò) 無線讓工作更高效 不受限于時(shí)間和地點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò) 滿足各行各業(yè)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求 體育場(chǎng)館新聞中心 展館與證券大廳 制造車間 物流運(yùn)輸 802 11802 11b802 11a802 11g 主流的WLAN技術(shù) 802 11協(xié)議的發(fā)展進(jìn)程 各個(gè)國(guó)家授權(quán)使用的頻段 ChannelFreq GHz US CanEuropeJapan 12 412 x x 22 417 x x 32 422 x x 42 427 x x 52 432 x x 62 437 x x 72 442 x x 82 447 x x 92 452 x x 102 457 x x 112 462 x x x 122 467 x 132 472 x 142 484 802 11b g工作頻段劃分圖 蜂窩式無線覆蓋 任意相鄰區(qū)域使用無頻率交叉的頻道 如 1 6 11頻道 適當(dāng)調(diào)整發(fā)射功率 避免跨區(qū)域同頻干擾 蜂窩式無線覆蓋實(shí)現(xiàn)無交叉頻率重復(fù)使用 WLAN產(chǎn)品對(duì)人體的電磁輻射是安全的 很多的研究已經(jīng)證明 WLAN產(chǎn)品可以在家庭及商業(yè)中使用 對(duì)人體來說是安全 典型的WLAN產(chǎn)品 如AP AccessPoint 接入點(diǎn) 輸出功率為100mw 對(duì)于網(wǎng)卡來說 通常只有10mw至50mw 相比較來說 手機(jī)的發(fā)射功率在通話時(shí)可以超過1W 而無線對(duì)講機(jī)甚至可以達(dá)到5W 政府有相關(guān)的法令對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行嚴(yán)格的限制 因此通過政府相關(guān)部門認(rèn)證過的無線設(shè)備對(duì)人體是無害的 WLAN基礎(chǔ)知識(shí)802 11協(xié)議簡(jiǎn)析WLAN設(shè)備WLAN的典型部署 目錄 802 11協(xié)議族成員WLAN網(wǎng)絡(luò)基本概念WLAN網(wǎng)絡(luò)接入訪問機(jī)制WLAN網(wǎng)絡(luò)接入漫游 802 11協(xié)議族 IEEE802 11無線局域網(wǎng)工作組 PHY 802 11 1 2Mbps 802 11b 5 5 11Mbps 802 11g 54Mbps 802 11a 54Mbps MAC 802 11 11a 11b 11gMAC 802 11e QoS 802 11i 安全增強(qiáng) 802 11n 300Mbps 802 11f 漫游和切換 802 11h 動(dòng)態(tài)調(diào)整 802 11s mesh 802 11網(wǎng)絡(luò)的基本元素 SSID AP1 SSID marketing SSID ServiceSetID服務(wù)集識(shí)別碼 STA STA STA 802 11網(wǎng)絡(luò)的基本元素 BSS Stations STA 任何的無線終端設(shè)備 AP AccessPoint 一種特殊的STABSS BasicServiceSet BSS1 BSS2 STA1 STA2 STA3 STA5 STA6 STA4 AP AP 802 11組網(wǎng)模式 Adhoc STA STA STA STA STA 802 11組網(wǎng)模式 多個(gè)BSS 以太網(wǎng) AP AP STA STA STA STA 802 11MAC層工作原理 概述 802 11MAC層負(fù)責(zé)客戶端與AP之間的通訊 主要功能包括 掃描 接入 認(rèn)證 加密 漫游和同步 802 11MAC報(bào)文分類 數(shù)據(jù)幀用戶的數(shù)據(jù)報(bào)文控制幀協(xié)助發(fā)送數(shù)據(jù)幀的控制報(bào)文 例如 RTS CTS ACK等管理幀負(fù)責(zé)STA和AP之間的能力級(jí)的交互 認(rèn)證 關(guān)聯(lián)等管理工作例如 Beacon Probe Association及Authentication等 802 11MAC層工作原理 用戶接入管理過程 STA AP Authentication Association 1 2 3 4 802 11MAC層工作原理 Scanning 802 11MAC使用Scanning功能來完成Discovery尋找和加入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)STA漫游時(shí)尋找一個(gè)新的APPassiveScanning通過偵聽AP定期發(fā)送的Beacon幀來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) ActiveScanning在每個(gè)信道上發(fā)送Proberequest報(bào)文 從Proberesponse中獲取BSS的基本信息 什么是漫游 STA可以在屬于同一個(gè)SSID的AP接入點(diǎn)接入 STA可以在Wireless網(wǎng)絡(luò)中任意移動(dòng) 保證已有的業(yè)務(wù)不中斷 用戶的標(biāo)識(shí) IP地址 不改變 STA AP AP 移動(dòng) ESS 無線客戶端的漫游 客戶端的漫游更多的是取決于客戶端驅(qū)動(dòng)程序算法 RSSI SNR 上一次接入終端等因素都會(huì)帶來影響 當(dāng)然 最主要的因素還是從一臺(tái)AP到另一臺(tái)AP的信號(hào)強(qiáng)度變化 Intel網(wǎng)卡的漫游主動(dòng)性 WLAN基礎(chǔ)知識(shí)802 11協(xié)議簡(jiǎn)析WLAN設(shè)備WLAN的典型部署 目錄 什么是FAT 胖 AP什么是無線網(wǎng)橋什么是無線交換機(jī)和FIT 瘦 AP天線工作原理及參數(shù)介紹 WLAN設(shè)備 FATAP設(shè)備功能 802 11a b g 網(wǎng)管 二層漫游 安全 802 1x認(rèn)證 802 11eQoS 天線 加密 FATAP設(shè)備的典型組網(wǎng) 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)模式 AP1 APn STAs 家庭或soho網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)模式 AP ADSLModem WAN 以太交換機(jī) PC STAs 企業(yè)核心網(wǎng) 802 11無線網(wǎng)橋 無線網(wǎng)橋是一種采用無線技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連的特殊功能的AP 無線網(wǎng)橋根據(jù)傳輸距離的不同可分為工作組網(wǎng)橋和長(zhǎng)距專業(yè)網(wǎng)橋 為了防止信號(hào)大幅度衰減 網(wǎng)橋組網(wǎng)時(shí)兩個(gè)網(wǎng)橋之間通常不能有障礙物的阻擋 以室外作為主要應(yīng)用環(huán)境的無線網(wǎng)橋一般在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)考慮適應(yīng)一些惡劣的應(yīng)用環(huán)境 802 11無線網(wǎng)橋 視距問題 視距問題點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線網(wǎng)傳輸必須保證兩點(diǎn)可視 造成不可視的原因包括地球曲率 地理特征如山脈 建筑物和樹木等 遠(yuǎn)距離通信時(shí) 還必須考慮地球曲率的影響 當(dāng)兩人相距9km時(shí) 將不能相視 無線信號(hào)也無法傳輸 802 11無線網(wǎng)橋 Fresnel效應(yīng) Fresnel效應(yīng)Fresnel區(qū)是指在視距的路徑中形成的一個(gè)橢圓區(qū)域 它隨著可視距離和信號(hào)頻率的改變而改變 在Fresnel區(qū)中的任何障礙物都有可能影響網(wǎng)絡(luò)的通信 最好給予清除 60 的Fresnel區(qū)被視為有效的 一般可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定Fresnel區(qū)的范圍 解決視距問題和Fresnel區(qū)問題可以通過以下辦法 1 選擇高性能天線 可以解決 部分不可視 問題 2 提升天線的高度 3 清除Fresnel區(qū)內(nèi)的障礙物 如砍掉樹木 4 選擇一臺(tái)良好的中繼設(shè)備 802 11無線網(wǎng)橋的典型組網(wǎng) 有線網(wǎng)絡(luò)A 有線網(wǎng)絡(luò)B 有線網(wǎng)絡(luò)互連 無線網(wǎng)絡(luò)互連 有線網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)A 多網(wǎng)絡(luò)互連 1208E 網(wǎng)絡(luò)B 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 FATAP組網(wǎng)的局限性 FATAP組網(wǎng)更適合在家庭和中小型網(wǎng)絡(luò)中使用 無法滿足大型的無線企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的需求 這是由于FATAP自身的特點(diǎn)所決定的 當(dāng)需要組建大型無線網(wǎng)絡(luò)或需要更多的增值服務(wù)時(shí) 無線交換機(jī)和FITAP因此應(yīng)運(yùn)而生 802 11a b g 天線 加密 網(wǎng)管 三層漫游 安全 802 1x認(rèn)證 802 11eQOS AP點(diǎn)監(jiān)測(cè) 用戶防火墻 網(wǎng)絡(luò)自愈 RF管理 無線欺騙防護(hù) 802 11a b g 網(wǎng)管 二層漫游 安全 802 1x認(rèn)證 802 11eQOS 天線 加密 FATAP FITAP 無線交換機(jī)和FITAP的功能 更易管理的無線解決方案 無線交換機(jī) FitAP系統(tǒng)構(gòu)成特點(diǎn) 主要由無線交換機(jī)和FitAP在有線網(wǎng)的基礎(chǔ)上構(gòu)成的 AP零配置 硬件主要由CPU 內(nèi)存 RF構(gòu)成 配置和軟件都要從無線交換機(jī)上下載 所有AP和無線客戶端的管理都在無線交換機(jī)上完成 AP和無線交換機(jī)之間的流量被私有協(xié)議加密 無線客戶端的MAC只出現(xiàn)在無線交換機(jī)端口 而不會(huì)出現(xiàn)在AP的端口 可以在任何現(xiàn)有的二層或三層LAN拓?fù)渖喜渴餒3C的通用無線解決方案 而無需重新配置主干或硬件 無線交換機(jī)以及管理型接入點(diǎn)AP可以位于網(wǎng)絡(luò)中的任何位置 在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中 FitAP如何得知無線交換機(jī)的位置 無線交換機(jī)和FITAP的典型連接 AP 無線交換機(jī) 無線交換機(jī) 無線交換機(jī) L2網(wǎng)絡(luò) L3網(wǎng)絡(luò) AP AP AP AP AP AP直連或通過二層網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)的注冊(cè)流程 AP從無線交換機(jī)下載最新軟件版本 配置AP開始正常工作和無線交換機(jī)交換用戶數(shù)據(jù)報(bào)文 無線交換機(jī) AP DHCPServer 1 獲取IP地址 2 發(fā)送二層廣播發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求 4 版本 配置下載 3 無線交換機(jī)發(fā)現(xiàn)響應(yīng) 5 用戶數(shù)據(jù)傳遞 AP通過DHCPserver獲取IP地址 AP發(fā)出二層廣播的發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求報(bào)文試圖聯(lián)系一個(gè)無線交換機(jī) 接收到發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求報(bào)文的無線交換機(jī)會(huì)檢查該AP是否有接入本機(jī)的權(quán)限 如果有則回應(yīng)發(fā)現(xiàn)響應(yīng) AP與無線交換機(jī)直連或通過二層網(wǎng)絡(luò)連接 AP通過三層網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)的注冊(cè)流程 option43方式 AP DHCPServer 無線交換機(jī) 1 獲取IP地址 option43屬性 4 版本 配置下載 5 用戶數(shù)據(jù)傳遞 AP會(huì)從option43屬性中獲取無線交換機(jī)的IP地址 然后向無線控制器發(fā)送單播發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求 2 無線交換機(jī)發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求 3 無線交換機(jī)發(fā)現(xiàn)響應(yīng) AP通過DHCPserver獲取IP地址 option43屬性 攜帶無線交換機(jī)的IP地址信息 接收到發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求報(bào)文的無線交換機(jī)會(huì)檢查該AP是否有接入本機(jī)的權(quán)限 如果有則回應(yīng)發(fā)現(xiàn)響應(yīng) AP從無線交換機(jī)下載最新軟件版本 配置 AP與無線交換機(jī)通過三層網(wǎng)絡(luò)連接 AP開始正常工作和無線交換機(jī)交換用戶數(shù)據(jù)報(bào)文 Option43屬性配置舉例 Option43選項(xiàng)說明80 選項(xiàng)類型 固定為80 1個(gè)字節(jié) 0B 選項(xiàng)長(zhǎng)度 表示其后內(nèi)容的長(zhǎng)度 十六進(jìn)制數(shù)的個(gè)數(shù) 這里表示后面有11個(gè)十六進(jìn)制數(shù) 一個(gè)字節(jié) 0000 Servertype 固定配為0000兩個(gè)字節(jié) 02 后面IP地址的個(gè)數(shù) 一個(gè)字節(jié) 12010701 12010702 兩個(gè)AC的IP地址的十六進(jìn)制表示 分別是18 1 7 1和18 1 7 2 其中18 1 7 1為主AC MicrosoftDHCPServer H3C設(shè)備內(nèi)置DHCPServer AP通過三層網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)的注冊(cè)流程 DNS方式 AP DHCPServer 無線交換機(jī) 1 獲取IP地址 DNSServer地址 域名 2 二層廣播發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求 6 版本 配置下載 7 用戶數(shù)據(jù)傳遞 AP在多次嘗試發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求無回應(yīng)的情況下 AP會(huì)從DNSserver獲取H3C xxxx xxx的IP地址 該IP地址即為無線交換機(jī)的IP地址 其中xxxx xxx是從DHCPserver學(xué)習(xí)到的域名 長(zhǎng)時(shí)間無響應(yīng) DNSServer 3 獲取無線交換機(jī)的IP地址 4 無線交換機(jī)發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求 5 無線交換機(jī)發(fā)現(xiàn)響應(yīng) AP發(fā)出二層廣播的發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求報(bào)文試圖聯(lián)系一個(gè)無線交換機(jī) AP通過DHCPserver獲取IP地址 DNSserver地址 域名 接收到發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求報(bào)文的無線交換機(jī)會(huì)檢查該AP是否有接入本機(jī)的權(quán)限 如果有則回應(yīng)發(fā)現(xiàn)響應(yīng) AP從無線交換機(jī)下載最新軟件版本 配置AP開始正常工作和無線交換機(jī)交換用戶數(shù)據(jù)報(bào)文 AP與無線交換機(jī)通過三層網(wǎng)絡(luò)連接 AP向無線控制器發(fā)送單播發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求 無線交換機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理 STA Server VLAN1IP 1 0 0 1 無線交換機(jī) FitAP 隧道口 隧道口 IP 3 0 0 1 無線交換機(jī)和AP間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的核心思想在無線交換機(jī)和AP之間建立IPinIP隧道 無線交換機(jī)將這些隧道看做虛擬物理端口 無線客戶端STA的任何數(shù)據(jù)報(bào)文都將由AP通過IPinIP隧道交給無線交換機(jī) 由無線交換機(jī)統(tǒng)一轉(zhuǎn)發(fā) 無線交換機(jī)從IPinIP隧道接收到用戶的數(shù)據(jù)后先解隧道封裝 然后做數(shù)據(jù)交換 如果出接口為隧道則對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文再次加上隧道封裝 直到交換到最遠(yuǎn)端 核心交換機(jī) 接入交換機(jī) FitAP 隧道口 STA VLAN2IP 2 0 0 1 VLAN1IP 1 0 0 2 功率計(jì)算單位 dB dBm dBw dB是用來測(cè)量被測(cè)量功率與某一基準(zhǔn)功率的比值 它的數(shù)值等于被測(cè)量功率與基準(zhǔn)功率的比值取以10為底的對(duì)數(shù) 再乘以10 當(dāng)基準(zhǔn)功率取為1mw時(shí) 此dB值以dBm表示 當(dāng)基準(zhǔn)功率取為1w時(shí) 此dB值以dBw表示 公式 測(cè)量功率 dB 10 lg 測(cè)量功率 參考功率 主要無線技術(shù)指標(biāo) 無線電頻率 Hz 發(fā)射天線增益 dBi 天線極化方向波束寬度天線方向圖 天線的工作頻率 天線的工作頻率范圍 無論是發(fā)射天線還是接收天線 它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的 通常 工作在中心頻率時(shí)天線所能輸送的功率最大 偏離中心頻率時(shí)它所輸送的功率都將減小 天線的方向性 全向天線 發(fā)射天線的基本功能之一是把從AP取得的能量向周圍空間輻射出去 基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射 水平面上各向能量輻射相等的天線稱為全向天線 圖c水平面方向圖 圖b垂直面方向圖 各向同性點(diǎn)狀天線能量輻射形狀 全向天線能量輻射形狀 圖a天線能量輻射形狀圖 天線的方向性 定向天線 水平面上各向能量輻射不等的天線稱為定向天線 全向陣 垂直陣列不帶平面反射板 扇形區(qū)覆蓋 垂直陣列帶平面反射板 平面反射板 天線增益 10dBm 20dBm 13dBm 一個(gè)各向同性的天線在所有方向具有相同的輻射能量 一個(gè)具有一定增益的天線只在某個(gè)特定方向才具有輻射能量 一個(gè)3dBi增益的天線 輻射能量的范圍在50 的空間 點(diǎn)狀天線 天線的極化 垂直極化 天線向周圍空間輻射電磁波 電磁波由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成 人們規(guī)定 電場(chǎng)的方向就是天線極化方向 一般使用的天線為單極化的 下圖示出了兩種基本的單極化的情況 垂直極化 是最常用的 水平極化 也是要被用到的 水平極化 波束寬度 15 峰值 3dB點(diǎn) 3dB點(diǎn) 旁瓣 主瓣 天線方向圖 2 4G室外高增益全向天線 全向天線 增益 11dBi工作在2 4G頻段用于地廣人稀地區(qū)的大范圍覆蓋 水平方向圖 垂直方向圖 天線方向圖 2 4G室外高增益定向天線 面板型定向天線 增益 11dBi工作在2 4G頻段適用于高密度接入覆蓋 水平方向圖 垂直方向圖 無線傳輸?shù)母蓴_因素 多徑干擾 DirectSignal ReflectedSignals PCCard Ac