WLAN覆盖运营商宽带接入解决方案

运营商无线宽带接入解决方案昆明路路通科技有限公司目录一、概述2二、系统总体方案设计22.1 方案描述22.2 无线接入系统42.2.1 无线接入系统组成42.2.2 无线接入系统的规划原则42.2.3 无线接入系统的具体实施方案82.2.4 CPE 客户端的几种典型应用122.2.5 设备技术指标15三、部分用户名单及成功案例19四、无线局域网技术介绍214.1 无线局域网几种标准简介214.2 IEEE802.11 无线局域网的物理层关键技术224.3 IEEE802.11 无线局域网的网络构成254.4无线技术的特性(IEEE802.11系列标准)274.5 无线局域网的应用28一、概述随着我国经济的不断发展，信息网络建设提上日程。互联网和现代信息技术手段的发展和应用，乡镇以及农业、农村的科学发展和可持续发展，建立和谐社会创造了良好条件。目前我国各地的数字农业建设、农业信息服务网络、万户上网工程无线宽带接入，以及现代农业远程教育等正蓬勃发展。农村地广人稀、地形复杂。各行政村距离乡镇、县城等少则几公里，多则几十公里，要想实现家家通网络的目标，如果采用传统有线网络建设方案，我国预计需要铺设本地环路的缆线长度将达上千万公里，一次性投入资金大、运行维护成本高，运营商收益增长缓慢。事实上，我国乡镇、农村信息化建设的实践已经证明了，在乡镇、农村信息网络建设中，应用无线局域网技术有着无可比拟的优势：建网成本低、一次性投入资金少、运营成本低、建网速度快、可靠性高等，同时其高度灵活的扩容性，也非常适应乡镇、农村网络应用需求逐步发展的过程。二、系统总体方案设计2.1 方案描述 WLAN 宽带接入系统由无线接入、网管、认证计费三部分组成。在现有的网络基础上， 需要在乡镇部署无线基站，完成用户区域的无线覆盖，无线基站通过光缆或无线桥接技术接 入网管中心。在网管中心建立网管、认证、计费系统，对上网用户进行统一管理，对无线基 站进行远程监控。用户在终端上安装上无线网卡，通过无线 AP 接入网络，认证成功后就可 以享受运营商提供的各种服务。 系统组网示意图如下：上述系统建立后，终端用户接入 AP 访问 Internet 的过程如下：（1）用户终端和AP建立无线链路后，随便在浏览器里输入一个要访问的合法URL（可解析的域名或者任意 IP 地址），该URL请求被送往 AC。此时AC对该用户IP地址进行检查，如果该用户没有通过认证，就将其发出的DNS或者TCP 报文捕获然后重定向到一个运营商可定制的认证页面，之后用户输入帐号、密码通过认证后进行认证。（2）AC将用户名、密码等信息送往Radius服务器进行验证，如果该用户名、密码、业务量信息等合法有效，就给 AC 确认该用户可以合法上网，否则就拒绝该用户进行认证。 （3）AC收到Radius的确认信息后，允许用户进行上网，用户被强制引导到指定网站（Portal）。此时AC向Radius Server 发送计费开始报文，开始记录用户上网时间等信息。 （4）用户下线时点击离线按钮后，该信息经过 AP 传送到AC，AC删除该用户信息同时给Radius Server 发送计费停止报文，该报文包含了此用户本地上网的时间、流量等信息。2.2 无线接入系统 2.2.1 无线接入系统组成 无线接入系统由无线基站及用户端无线设备组成。每个无线基站包括无线接入点（无线 AP）、配套的天线、避雷器、馈线等设备。用户端无线设备包括无线网卡、AP Client 等终端设备。2.2.2 无线接入系统的规划原则对于无线接入系统来讲，基站的选址、基站所在位置业务量的分析、选择何种 AP、选 择何种天线、频道如何规划等因素非常重要。2.2.2.1 业务量分析 不同的区域，其业务的模型与业务流量差异会较大，针对不同区域实际情况，分析其 业务模型与进行流量估计非常重要。依据不同地区的情况，分析该地区内业务的类型与流量 以及业务的地理分布是进行网络规划及实施的关键之一。2.2.2.2 基站选址 无线网络规划及实施的另一个关键在于 AP 位置的确定，以及天线增益、高度、角度的确定。在不同的环境，电波传播的条件不同，反射，周围物体对电波的衰减等多种因素都会对 AP 的覆盖效果产生影响。选择适宜的台址和天线高度比增加发射功率效果更为明显。2.2.2.3 频道的规划 无线AP工作在2.4GHZ频段（ISM 频段），AP的收发频率范围在 2400-2483.5MHz之间。下图描述了 IEEE 802.11b/g 频道的分布状态和交迭情况。2.4 G 频率波段的无线网络频道当在一个地区需要分布多个 AP 的情况下，或有多个频道同时工作，为保证频道之间不相互干扰，最多可以有3个不重叠的频道同时工作。因此在使用中此频段上可用的信道为 1，6，11 号信道。不同信道的使用可以在同一地点形成信道重叠，可从下图表示在一个地点使用多个信道时的分布情况。 2.2.2.4 覆盖范围 无线 AP 设备的无线覆盖能力与其发射功率、应用的覆盖环境条件、使用的天线增益大小有直接的关系。使用同样的无线 AP 及天线，在开阔地带和建筑物多的地区的覆盖效果是不同的，在实际运用的时候需要根据实际情况调整 AP 的输出功率、传输速率，选用合适的 天线以达到最佳的覆盖效果。 除了覆盖的范围达到要求，信号的连接质量也是直接影响覆盖效果的因素。只有保证信号的连接质量，无线网络的通信效果才会稳定。2.2.2.5 天线的使用 天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力。在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台站。定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰力比较强。 增益是天线的主要指标之一，增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离就越远。但在选择天线增益大小的时候也不能一味地选择大增益的天线，而要结合天线的覆盖角度和周围的情况来选择。当基站铁塔在高山上,为了照顾距铁塔较远的一个或几个地方,此时可选用较高增益的扇区天线。天线的安装位置也很重要，特别是大功率的设备连接增高益的天线时，在规划和安装时，在天线的前后 3 米内不能有阻挡物。如果在很近的距离内有阻挡物，发出去信号会被周围的物体反射回来，形成干扰信号，从而加重设备处理数据的负担，影响网络带宽。2.2.2.6 用户端网卡的选择和使用 无线基站的覆盖效果还与用户端使用的无线网卡有直接的关系。由于 AP 和网卡之间是 双向传输数据，网卡的发射功率、接收机灵敏度、天线位置高度等不同，和 AP 连接的效果 就会不同。上下行功率的匹配是解决农村无线覆盖的关键，用户端的无线网卡及相应区域的接收功 率是此项目成败的关键。我们在项目的施工中发现： l 站点的选择 l 及客户端网卡的位置选择 l 及网卡相应配件的选择 是该接入点用户计算机网络能否正常接入的关键。2.2.2.7 干扰源与避免 常见干扰源有微波炉、无绳电话、蓝牙设备及其它 WLAN 设备等。如果检测到干扰源 的存在，天线的位置应远离干扰源。 如果在同一地点需要架设多个 WLAN 设备，则需要仔细进行规划，防止设备间的相互干扰，有效措施有： l 天线之间的距离尽可能远 l 使无线设备工作在不同的非重叠的信道上 l 采用不同的天线极化方向 l 使用不同频段的 WLAN 设备 其次，高压线的干扰也会影响设备的正常工作，因此选择基站位置的时候要注意避免高 压线的干扰，做好屏蔽和接地处理。 用户端家电产品对用户端网卡干扰也非常多（如微波炉，无绳电话），因此用户端网卡 延长线的干扰屏蔽及功率增益是必须要注意的问题。2.2.3 无线接入系统的具体实施方案根据无线接入系统的规划原则和此项目 WLAN 宽带接入工程所在地的情况，路路通提出以下实施方案及各种问题的解决办法。 此项目的光缆已经到位，需要架设无线基站来解决用户端接入的问题。房屋多为低层 砖房结构。在工程实施时需要考虑几个方面的问题： 1、 AP 的选择由于工程所在地位于乡镇或农村，地势开阔，对 AP 的要求之一是覆盖范围远，更大的 覆盖范围可减少接入点(AP)设备的使用数量，从而降低系统成本。本方案主要选用艾克 11n 2.4GHz电信级无线AP AX9800 NAA6402 来实现。使用非常灵活。产品采用防水、防尘全密封设计，具有超强的免维护特性。2、 AP 的覆盖范围和天线的高度影响 AP 覆盖范围的主要因素有 AP 发射功率、天线增益、天线高度、接收机灵敏度及 自由空间传输损耗。天线高度应尽量架高，为通信创造良好的可视条件。AP 的输出功率要 根据基站的位置进行调整，如果在空旷的地方，可将 AP 输出功率调到最大，使覆盖距离更 远；但在建筑物多的地方，应适当将 AP 输出功率调小，使反射的噪声信号减小，保证信号 的连接质量，从而保证通信的稳定。3、 基站的位置一般来说,若能利用现有铁塔应尽量使用,以降低建设费用。 如果光纤出口离房舍较远，在基站上架设无线 AP 和定向天线时，天线朝着房屋的方向， 达到最佳的无线覆盖效果。 如光纤出口离房舍较近，则在附近选择高处建筑物架设基站。 4、 AP 的数量基站 AP 的数量由覆盖区域的用户数量和业务量决定。按一个用户占用 0.5kbps1mbps 带宽考虑，推荐一个 11n AP 带 80 个以内无线终端用户。如果一个乡镇或村庄的用户数量不 超过 100 户，则架设两到三套无线设备，就可以完成该村庄的覆盖。 5、天线的选择 天线分为全向天线和扇区天线，根据不同的情况选确定是全向天线还是扇区天线，然后根据现场的情况来选择天线的增益大小。在选择天线增益大小的时候不能一味地选择大增益的天线，而要结合天线的覆盖角度和周围的情况来选择。如果周围的建筑物很多，由于建筑物的反射，用高增益的天线，反倒会对无线 AP 自身造成严重的干扰。如果附近有其它的 AP， 这时要根据 AP 的覆盖范围来选择天线的增益，并适当调整 AP 的发射功率，使 AP 达到好的覆盖的效果。 天线的安装位置也很重要，特别是大功率的设备连接增高益的天线时，在规划和安装时， 在天线的前后 3 米内不能有阻挡物。如果在很近的距离内有阻挡物，发出去信号会被周围的 物体反射回来，形成干扰信号，从而加重设备处理数据的负担，影响网络带宽。通信两点之 间应无障碍物。如果有障碍物，天线的高度应该再加上障碍物的高度。6、传输距离与天线高度的关系传输距离（米）天线高度（米）传输距离（米）天线高度（米）1001900011.45002.31000012.410003.31100013.315004.11200014.220004.71300015.225005.31400016.130005.91500017.135006.42000022.540006.92500028.745007.43000035.650007.83500043.460008.84000052.170009.74500061.7800010.55000072.2以下为几种基站覆盖的示意图：（1） 适用于只有一个方向区域内有终端客户的情况采用一个水平角度120度的扇区天线做区域覆盖，具体连接方式如下：（2）适用于四周或者多个方向区域内有终端客户的情况7、用户端的各种解决方案 上下行功率的匹配是解决农村无线覆盖的关键，无线覆盖的效果好与否，与用户端 使用的无线网卡的发射功率、接收机灵敏度、天线增益、天线高度有直接的关系。通过改变用户端无线网卡的使用条件等方式，可以使网卡和AP 间通信达到更好的效果。下表列出了在几种情况下用户端的解决方案。客户端使用及连接效果通信距离300米内300米-500米500米-1KM1KM-3KM笔记本自带网卡、普通USB 网卡连接状态：较好，速率较高连接状态：较差，速率降低连接状态：掉包或无连接连接状态：无连接大功率网卡连接状态：非常好，速率高连接状态：较好，速率较高连接状态：较差，速率降低连接状态：掉包或无连接客户端（9800 CPE）连接状态：非常好，速率高连接状态：非常好，速率高连接状态：非常好，速率高连接状态：较好，速率较高2.2.4 CPE 客户端的几种典型应用（1）客户端与 AP 基站无大型建筑物遮挡（2）客户端与 AP 基站有大型建筑物遮挡信号不好，则可以把天线架设到室外。（3）CPE 针对高铁信号较弱区域的应用如上图所示，铁路候车大厅已经有 WLAN 的无线信号覆盖。在 VIP 专属的候车室一般 会有玻璃或者墙体的遮挡，当客户在 VIP 专属区域上网时由于自带笔记本的网卡功率和天线 较小导致在专属区域收到的 WLAN 信号较弱。这时候可以采用 CPE 进行一个中继转发覆盖， CPE 接收并连接到外场 AP 然后在开启 CPE 的中继转发功能。这样就能保证专属区内的信号 场强，使用户有个更好的上网体验。 （4）CPE 针对住宅小区信号较弱区域的应用如上图所示，由于住宅楼的密度很高。住宅小区的2-6号楼被前方的1-5号楼遮挡，这时候可以通过在2-6 号楼的楼顶架设CPE 对后方信号较弱的区域来做信号的中继转发保证后方区域的信号场强。（5）CPE 针对学校宿舍信号较弱区域的应用如上图所示，当家庭用户出现信号差的情况。也可以把CPE 放置在客厅内对卧室进行一个信号补点覆盖，客户可以采用账号共享的方式，同时接入5-6个客户端进行联网。有效的解决一个客户端只能用一台电脑的局限。2.2.5 设备技术指标2.2.5.1 艾克IEEE802.11bgn高带宽运营级无线AP/网桥艾克9800 (NAA6402) 是一款兼容802.11a/b/g/n等标准的双频电信级无线网络设备。9800 (NAA6402)设备具有符合11n标准的两个非独立射频端口。工作在802.11na 和802.11ng的2*2 MIMO 模式，射频功率输出均为20dBm。采用N 型射频接口，可以根据现场的情况外接不同型号的天线。可以建立高达300 Mbps 的传输速率。9800(NAA6402)为高带宽的无线网络应用提供了可靠的、性价比极高的解决方案。该产品采用全天候防水、防尘全密封设计，拥有超强的免维护特性。可以广泛用于无线城域网的建设，以及用于油田、军警、消防等重要部门。MIMO 射频可用于提供给无线网络用户建立宽带的无线接入或与9800 (NAA)系列其他的产品建立网络连接。一、主要特点和优势u IEEE802.11a/b/g/n 全兼容射频模块 u 专用网络管理软件管理方式。 u 支持 AP，点对点，点对多点网桥工作模式。 u 支持通用生成树协议(STP)和快速生成树协议（RSTP）。 u 远距离以太网供电（POE），方便网络设备灵活布局。u 支持对无线客户端进行限速管理。支持链路的 WMM（Qos）。支持 Qos 的映射，可将无线 Qos 优先等级映射到有线 网络中。 u 设备 firmware 升级容易，管理配置方便。u 支持 802.1x，DHCP u 支持 MAC 地址列表控制和过滤。 u 发射功率可调。 u 具备 SSID 广播使能控制功能。 u 恶意 AP 检测。 u 设备软件重启，硬件复位。 u 分离式天线可以适应连接高增益的天线，以便让高传输质量的信号覆盖更大的范围或传输更远的距离，或在干扰较大的电磁环境中使用。 u 高低温稳定性显著，可以用在全球各种极端气候条件下。 u 适应多种电源供电模式，应用范围广泛。二、规格说明 技术标准以太网标准IEEE802.3 / IEEE802.3u无线标准IEEE802.11na / IEEE802.11ngFull/ Half duplex mode以太网接口10 / 100 Base-T CompatibleRF特性RF 频段2.4GHz5GHzUS / Canada2.412 - 2.462 GHz5.15 - 5.35 GHz/5.75 - 5.85 GHzGHzEurope2.412 - 2.472 GHz5.15 - 5.35 GHz/5.47 - 5.725 GHzGHzJapan2.412 - 2.4835 GHz4.9 - 5.0 GHz /5.15 - 5.35 GHzRF调制DSSS: CCK / DQPSK / DBPSKOFDM: / BPSK / QPSK / 16QAM / 64QAM数据速率802.11n HT20:max, 72.2MbpsMCS7：1Nssmax, 144.4MbpsMCS15：2Nss802.11n HT40:max, 150MbpsMCS7：1Nssmax, 300MbpsMCS15：2Nss接收机灵敏度11n HT2011n HT402.4GHz5GHz2.4GHz5GHzDataRateSensitivitySensitivitySensitivitySensitivityMCS0 -95/-91dBm-91/-87dBm-96/-92dBm-90/-86dBmMCS1 -94/-90dBm-90/-86dBm-95/-91dBm-90/-86dBmMCS2 -92/-88dBm-88/-84dBm-93/-89dBm-89/-85dBmMCS3 -88/-84dBm-85/-81dBm-90/-86dBm-87/-82dBmMCS4 -85/-81dBm-82/-78dBm-87/-81dBm-84/-79dBmMCS5 -81/-77dBm-78/-74dBm-83/-76dBm-79/-75dBmMCS6 -80/-76dBm-77/-73dBm-81/-76dBm-78/-74dBmMCS7 -77/-73dBm-74/-70dBm-79/-73dBm-75/-71dBmMCS8 -94/-90dBm-91/-87dBm-95/-91dBm-90/-86dBmMCS9 -92/-87dBm-88/-84dBm-93/-89dBm-89/-85dBmMCS10 -89/-85dBm-86/-82dBm-90/-86dBm-87/-83dBmMCS11 -86/-82dBm-83/-79dBm-87/-83dBm-84/-80dBmMCS12 -83/-79dBm-80/-76dBm-84/-80dBm-81/-77dBmMCS13 -78/-74dBm-75/-71dBm-79/-75dBm-76/-72dBmMCS14 -77/-73dBm-73/-69dBm-77/-73dBm-74/-68dBmMCS15 -74/-69dBm-70/-66dBm-75/-71dBm-71/-67dBm发射功率2100mW (max.)网络特性工作模式APPoint to Point / Point toMulti-PointAssociated Max Client: 200/ea APDHCP ServerSupport TCP/IP, IPX, NETBEUI Protocol安全特性WEP security: 64/128/152 bitWPA /WPA2/AES / TKIPMAC filtering管理特性专用管理软件软件、硬件恢复出厂设置硬件规格尺寸25619664mm重量1.5kg电源24VDC，支持POE 供电功耗平均功耗7W；瞬间最大功耗10W外部接口网络接口：1个10 / 100Mbps POE 电缆连接器射频接口:2 个 N座环境要求环境防护等级IP68防雷IEC 61000- 4 - 5 / Instant Surge 16KV工作温度- 40 + 60储存温度- 50 + 70工作湿度0% 100%非冷凝2.2.5.2 艾克9800 CPE336T 高性能室外无线网络终端艾克9800CPE336T 是一款高性能的室外无线网络远端设备。其专门为企业或者运营级公共接入设计。该产品适用于大范围或者高性能的无线网络接入应用场合，支持在2.4GHz的ISM 免执照频段内高达150Mbps 的传输速率。9800CPE336T 具有全天候防水防尘设计，结构设计精巧，体积小重量轻，非常便于架设。也可以方便地根据信号的强度优化安装角度和位置，从而达到更高的性能。一、主要特点和优势 u 兼容 IEEE 802.11n, IEEE 802.11g, IEEE 802.11b, IEEE 802.3, IEEE802.3u 国际技术标准 u 无需安装软件，即插即用 u 最高达 150Mbps 的传输速率可根据通信质量自适应调整.u 支持 WEP/WPA 等多重国际安全标准 u 支持户外安装、壁挂以及桌面安装等多重安装方式 内置高增益天线 u 支持 PoE，安装简便 u 配合电信运营级 AP，可以在半径 3 公里范围之内实现高性能无线宽带接入 二、规格说明以太网标准IEEE 802.3,IEEE 802.3u无线标准IEEE 802.11b and IEEE 802.11g IEEE 802.11n以太网接口一个10/100M 自适应网络接口RF调制模式IEEE 802.11b: DQPSK, DBPSK, DSSS, and CCKIEEE 802.11ng: BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM, OFDMRF频率范围2400 2483.5MHzRF频道数11数据速率IEEE 802.11b: 11, 5.5, 2, and 1Mbps 等IEEE 802.11ng: 6, 24, 48, 54, 72,150Mbps 等MAC协议CSMA/CA with ACK工作模式CPE 数据终端Universal Repeater 通用中继器天线增益16dBi安全算法WEP/WPA/WPA2 TKIP/AES网络功能及协议TCP/IP, PPPoE, DHCP, ICMP, NAT, SNTP Firewall,IP address filtering, MAC address filtering支撑杆直径4060mm(壁挂及室内安装附件需另外选配)管理特性Web管理供电模式12VDC 支持PoE外部接口1 个10 / 100Mbps 防水RJ45接口环境防护等级IP65工作温度-2050储存温度-4070工作湿度10% - 90% 非冷凝三、部分用户名单及成功案例u 广东移动广州大学城无线覆盖项目u 湖南常德移动公司改造项目u 江苏移动无线网络覆盖工程u 云南移动无线网络覆盖工程u 福建移动无线网络工程u 四川网通小区无线覆盖工程u 焦作移动乡镇 WLAN 建设项目u 焦作移动无线客户端 CPE 采购项目u 开封移动 CPE 采购项目u 漯河移动 CPE 采购项目u 安阳移动 CPE 测试采购项目u 洛阳移动 CPE 测试采购项目u 鹤壁移动 CPE 测试采购项目u 广西百色电信营业所无线连接u 广西百色电信小区无线网络覆盖工程u 青岛移动 WLAN 奥帆赛场热点覆盖u 绍兴网通校园覆盖u 电信西藏某边境口岸无线上网系统u 新疆移动营业厅 POS 收费系统接入u 西藏电信小区无线覆盖u 中国移动无锡分公司江大梅园校区覆盖工程u 中国移动无锡分公司天安大厦 WLAN/GSM/WCDMA 覆盖工程u 中国移动无锡分公司中国银行大厦 WLAN/GSM/WCDMA 覆盖工程u 中国移动连云港分公司营业厅覆盖工程u 中国移动南通分公司天都花园小区覆盖工程u 中国移动福州分公司小区覆盖工程u 中国移动玉溪分公司无线覆盖项目u 河南焦作移动无线网络宽带覆盖系统 u 新疆铁通无线网络覆盖项目 u 新疆电信三网合一项目 u 新疆移动三网合一项目、WLAN 覆盖项目 u 阿克苏移动公司无线网络覆盖/营业厅联网 u 陇南联通营业厅无线网络桥接项目 u 吉林联通 WLAN 无线覆盖项目 u 平谷信息中心农村无线覆盖 u 郫县信息中心农村无线覆盖 u 阳泉市无线宽带覆盖系统一期工程 u 四川巴中农村无线覆盖四、无线局域网技术介绍WLAN(WirlessLocal Area Networks)即无线局域网，是计算机网络与无线通信技术结合 的产物，是一种能支持较高数据速率，采用微蜂窝、微微蜂窝结构、自主管理的计算机局部 网络，通过无线介质发送和接收数据，而无需线缆，具有极大的移动性和灵活性。WLAN 做为有线网络的补充，使网络的传输范围大大拓宽，是有线网络和用户端计算机之间的“无限 延伸”，具有传统有线局域网无法比拟的优势。4.1 无线局域网几种标准简介1997 年 IEEE802.11 标准的制定是无线局域网发展的里程碑，它是由大量的局域网以及计算机专家审定通过的标准。IEEE802.11标准定义了单一的 MAC 层和多样的物理层，其物 理层标准主要有IEEE802.11b,a 和 g。1、IEEE802.11b 1999 年 9 月正式通过的IEEE802.11b标准是 IEEE802.11协议标准的扩展。它可以支持最高 11Mbps 的数据速率，运行在2.4GHz 的 ISM 频段上，采用的调制技术是CCK。但是随着用户不断增长的对数据速率的要求，CCK 调制方式就不再是一种合适的方法了。因为对于直接序列扩频技术来说，为了取得较高的数据速率，并达到扩频的目的，选取的码片的速率 就要更高，这对于现有的码片来说比较困难；对于接收端的 RAKE 接收机来说，在高速数据 速率的情况下，为了达到良好的时间分集效果，要求 RAKE 接收机有更复杂的结构，在硬件上不易实现。2、IEEE802.11a IEEE802.11a工作5GHz频段上，使用 OFDM 调制技术可支持54Mbps 的传输速率。 802.11a 与 802.11b 两个标准都存在着各自的优缺点，802.11b 的优势在于价格低廉,但速率 较低（最高 11Mbps）；而 802.11a 优势在于传输速率快（最高 54Mbps）且受干扰少，但价 格相对较高。另外，11a 与 11b 工作在不同的频段上,不能工作在同一 AP 的网络里，因此 11a 与 11b 互不兼容。 3、IEEE802.11g 为了解决上述问题，为了进一步推动无线局域网的发展，2003 年 7 月 802.11 工作组批 准了 802.11g 标准，新的标准终于浮出水面成为人们对无线局域网关注的焦点。IEEE802.11 工作组开始定义新的物理层标准 IEEE802.11g。该草案与以前的 802.11 协议标准相比有以下 两个特点：其在 2.4G 频段使用 OFDM 调制技术，使数据传输速率提高到 20Mbps 以上； IEEE802.11g 标准能够与 802.11b 的 WIFI 系统互相连通，共存在同一 AP 的网络里，保障了 后向兼容性。这样原有的 WLAN 系统可以平滑的向高速无线局域网过渡，延长了 IEEE802.11b 产品的使用寿命，降低用户的投资。 从目前的发展趋势看，WLAN设备，包括AP和网卡，都向着同时兼容 IEEE802.11a/b/g 三种标准的技术方向发展。 4、IEEE802.11n IEEE 已经成立 802.11n 工作小组，以制定一项新的高速无线局域网标准 802.11n。802.11n 工作小组是由高吞吐量研究小组发展而来的。 IEEE802.11n 计划将 WLAN 的传输速率从 802.11a 和 802.11g 的54Mbps 增加至 108Mbps以上，最高速率可达 320Mbps，成为 802.11b、802.11a、802.11g 之后的另一场重头戏。和以往地802.11标准不同，802.11n 协议为双频工作模式（包含2.4GHz 和5GHz 两个工作频段）。 这样 11n 保障了与以往的802.11a b, g 标准兼容。4.2 IEEE802.11 无线局域网的物理层关键技术 随着无线局域网技术的应用日渐广泛，用户对数据传输速率的要求越来越高。但是在室内，这个较为复杂的电磁环境中，多经效应、频率选择性衰落和其他干扰源的存在使的实现无线信道中的高速数据传输比有线信道中困难，WLAN 需要采用合适的调制技术。 IEEE802.11 无线局域网络是一种能支持较高数据传输速率（1-54Mbit/s），采用微蜂窝，微微蜂窝结构的自主管理的计算机局域网络。其关键技术大致有三种：DSSS、CCK 技术， 和 PBCC，和 OFDM。每种技术皆有其特点，目前，扩频调制技术正成为主流，而 OFDM 技 术由于其优越的传输性能成为人们关注的新焦点。 1、 DSSS 调制技术 基于 DSSS 的调制技术有三种。最初 IEEE802.11 标准制定在 1Mbps 数据速率下采用DBPSK。如提供 2Mbps 的数据速率，要采用 DQPSK，这种方法每次处理两个比特码元，成为双比特。第三种是基于 CCK 的 QPSK，是 11b 标准采用的基本数据调制方式。它采用了补码序列与直序列扩频技术，是一种单载波调制技术，通过 PSK 方式传输数据，传输速率分为 1，2,5.5 和 11Mbps。CCK 通过与接收端的 Rake 接收机配合使用，能够在高效率的传输 数据的同时有效的克服多径效应。IEEE802.11b 使用了 CCK 调制技术来提高数据传输速率，最高可达 11Mbps。但是传输速率超过 11Mbps，CCK 为了对抗多径干扰，需要更复杂的均衡及调制，实现起来非常困难。因此，802.11 工作组，为了推动无线局域网的发展，又引入新的调制技术。 2、 PBCC 调制技术 PBCC 调制技术是由 TI 公司提出的，已作为 802.11g 的可选项被采纳。PBCC 也是单载波调制，但它与 CCK 不同，它使用了更多复杂的信号星座图。PBCC 采用 8PSK，而 CCK 使用 BPSK/QPSK；另外 PBCC 使用了卷积码，而 CCK 使用区块码。因此，它们的解调过程是十分不同的。PBCC 可以完成更高速率的数据传输，其传输速率为 11，22 和 33Mbps。3、 OFDM 技术OFDM 技术是一种无线环境下的高速多载波传输技术。无线信道的频率响应曲线大多 是非平坦的，而 OFDM 技术的主要思想：就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道， 在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，从而有效的抑制无线信 道的时间弥散所带来的 ISI。这样就减少了接收机内均衡的复杂度，有时甚至可以不采用均 衡器，仅通过插入循环前缀的方式消除 ISI 的不利影响。 由于在 OFDM 系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。（如图 1.1 所示）在各个子信道中的这种正交调制和解调可以采用 IFFT 和 FFT 方法来实现，随着大规模集成电路技术与 DSP 技术的发展，IFFT 和 FFT 都是非常容易实现的。FFT 的引入，大大降低了 OFDM 的实现复杂性，提升了系统的性能。（如图 1.2 所示 OFDM 发送接收机系统结构）图1.1 FDM信号与OFDM信号频谱比较无线数据业务一般都存在非对称性，即下行链路中传输的数据量要远远大于上行链路中的数据传输量。因此无论从用户高速数据传输业务的需求，还是从无线通信自身来考虑，都希望物理层支持非对称高速数据传输，而OFDM容易通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率。由于无线信道存在频率选择性，所有的子信道不会同时处于比较深的衰落情况中，因此可以通过动态比特分配以及动态子信道分配的方法，充分利用信噪比高的子信道，从而提升系统性能。由于窄带干扰只能影响一小部分子载波，因此OFDM系统在某种程度上抵抗这种干扰。图1.2 OFDM系统结构框图OFDM技术有非常广阔的发展前景，已成为第4带移动通信的核心技术。IEEE802.11a g标准为了支持高速数据传输都采用了OFDM调制技术。目前，OFDM结合时空编码、分集、干扰（包括符号间干扰ISI 和邻道干扰ICI）抑制以及智能天线技术，最大程度的提高物理层的可靠性。如再结合自适应调制、自适应编码以及动态子载波分配、动态比特分配算法等技术，可以使其性能进一步优化。4.3 IEEE802.11 无线局域网的网络构成无线局域网产品一般包括：无线网卡、无线接入点(AP)、无线网关、无线网桥。 无线网卡是计算机和无线网络的接口，是数据链路层的设备，负责完成数据的封装、差 错控制和执行 CSMA/CA。现有的无线网卡按照接口类型可分为有 PCI 无线网卡（包括 ISA 接口）、USB 无线网卡和 PCMCIA 无线网卡（包括 CF 接口）。 无线接入点（AP）是将无线设备或客户机连接到网络的基站。我们也可以将 AP 理解成无线的 Hub 或无线的路由器。在 AP 信号的覆盖范围内，安装了无线网卡的 PC 通过 AP 接入网络以实现资源共享和信息传递。一些接入点拥有内建服务，包括路由器、防火墙、DHCP 和打印服务器，其实只要满足前面的功能的设备都可以叫 AP。 在实现室外桥接时还会用到无线网桥，网桥是数据链路层的设备，用于在数据链路层 连接两个网段，网桥具有划分冲突域的功能。在这点上，无线网桥和一般网桥无异，但无线 网桥支持无线连接，省去了布线的麻烦。当需要连接相距几英里的两栋大楼内部的局域网时， 借助于租用线路的成本往往太高，自己布线却又可能遇到河流、湖泊或其他建筑物等不可逾 越的障碍，无线桥接就成了我们最好的选择。 无线网关的作用是类似于 AP 和宽带路由器的整合。当我们需要连接两个子网或者实 现局域网和广域网的互连时，我们需要用到网络层的路由器。一般的无线网关和一般的宽带 路由器一样，有一个 WAN 口，可用于连接广域网，若干个 LAN 口可连接交换机和 PC，除 此以外无线网关还具有 AP 的功能，帮助无线设备接入网络。 WLAN 网络产品的多种使用方法可以组合出适合各种情况的无线联网设计，可以方便地 解决许多以线缆方式难以联网的用户需求。 WLAN 的网络结构主要有两种类型：无中心网络和有中心网络。 1、无中心网络无中心网络也称对等网络或 Ad-hoc 网络。对等网络组网灵活，任何时间，只要两个或 更多的无线接口互相都在彼此的范围之内，它们就可以建立一个独立的网络。图1.4 无中心网络结构2、有中心网络有中心网络也称结构化网络。它由无线AP、无线工作站（STA）以及DSS构成，覆盖的区域分BSS和ESS。无线访问点也称无线AP 或无线Hub，用于在无线STA和有线网络之间接收、缓存和转发数据。无线AP 通常能够覆盖几十至几百用户，覆盖半径达上百米。（如图1.5）图1.5 有中心网络结构BSS由一个无线访问点以及与其关联（associate）的无线工作站构成，在任何时候，任何无线工作站都与该无线访问点关联。换句话说，一个无线访问点所覆盖的微蜂窝区域就是基本服务区。无线工作站与无线访问点关联采用AP 的BSSID，在802.11中，BSSID 是AP的MAC地址。图1.6 ESS网络结构扩展服务区ESS 是指由多个AP 以及连接它们的分布式系统组成的结构化网络，所有AP 必需共享同一个ESSID，也可以说扩展服务区ESS 中包含多个BSS。分布式系统在IEEE802.11标准中并没有定义，但是目前大都是指以太网。扩展服务区只包含物理层和数据链路层，网络结构不包含网络层及其以上各层。因此，对于高层协议比如IP 来说，一个ESS就是一个IP 子网。(结构如图1.5)4.4无线技术的特性(IEEE802.11系列标准)u 可靠的通信抗射频干扰性能。理想的接收灵敏度，宽范围天线能提供强大的、可靠的无线传输。u 低成本可以避免安装线缆的高成本费用，租用线路的月租费用以及与设备需要经常移动，增加和改变相关的费用。u 灵活性由于没有线缆的限制，您可以随心所欲的增加工作站或重新配置工作站。u 移动性由于设置允许在任何时间，任何地点访问网络数据，而不是在指定的地点，所以用户可以在网络中漫游。u 快速安装无须施工许可证，不需要开挖沟槽，安装无线网络所需的时间只是安装有线网络的零头。u 高吞吐量可实现11mbps-54mbps 或更高的数据传输速率,高于T1、 E1 线路速率。u 保护用户投资可实现向未来技术的平滑升级，无须更换设备重复投资。u 抗干扰性强抗干扰是扩频通信主要特性之一，比如信号扩频宽度为100 倍。窄带干扰基本上不起作用。而宽带干扰的强度降低了100 倍，如要保持原干扰强度，则需加大100 倍总功率，这实质上是难以实现的。因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号进行干扰。在不知道信号的扩频码的情况下，由于不同扩频编码之间的不同的相关性，干扰也不起作用。u 隐蔽性好因为信号在很宽的频带上被扩展，单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低，信号淹没在噪声之中，别人难以发现信号的存在，加之不知扩频编码，很难拾取有用信号，而极低的功率谱密度，也很少对于其他电信设备构成干扰。u 抗多径干扰在无线通信中，抗多径问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性，在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。4.5 无线局域网的应用目前，无线局域网已经在教育、金融、健康、旅馆以及零售业、制造业等各方面有了广泛的应用。在餐饮服务业，使用无线局域网络产品可以实现直接从餐桌输入并传送客人点菜内容至厨房、柜台；零售商促销时，可使用无线局域网络产品设置临时收银柜台；医疗行业使用附有无线局域网络产品的笔记本电脑取得实时信息，使医护人员避免对伤患救治的迟延、不必要的纸上作业、单据循环的迟延及误诊等；企业内的员工使用无线局域网产品时，不管他们在办公室的任何一个角落，有了无线局域网络产品，就能随意地发电子邮件、分享档案及上网浏览，大大提高工作效率；仓储管理中，一般仓储人员的盘点事宜，透过无线网络的应用，能立即将最新的资料输入计算机仓储系统；在货柜集散场，一般货柜集散场的桥式起重车，可在调动货柜时，将实时信息通过无线局域网传回；无线局域网应用于监视系统时，一些位于远方且需受监控的场所可以用无线网络将远方的影像传回主控站，避免了布线的困难；此外在展示会场，诸如一般的电子展、计算机展，由于网络需求极高，而且布线又会让会场显得凌乱，因此若使用无线网络，则是再好不过的选择。无线局域网正以它的高速传输能力和灵活性发挥着越来越重要作用。