WLAN基础培训(扫盲篇).ppt

目录 什么WLANWLAN的特点WLAN的频谱WLAN的协议WLAN的认证 第一篇 WLAN基础知识 什么是WLAN 无线局域网 WirelessLocalAreaNetwork 是以射频无线电波通信技术构建的局域网 虽不采用缆线 但也能提供传统有线局域网的所有功能 无线数据通信不仅可以作为有线数据通信的补充及延伸 而且还可以与有线网络环境互为备份 这种无线建网与高速网络接入技术近几年来受到广泛的关注并发展为网络技术市场上一个耀眼的亮点 什么是WLAN 端站 STA Station无线网络终端 STA通过无线链路接入AP 接入点 AP AccessPointAP通过无线链路和STA进行通信 AP上行方向与AC通过有线链路连接 接入控制器 AC AccessController在无线局域网和外部网之间充当网关功能 AC将来自不同AP的数据进行汇聚 与Internet相连 AC支持用户安全控制 业务控制 计费信息采集及对网络的监控 WLAN的特点 高效快捷移动医疗 应急救助 库存管理 资产跟踪 网随心动宾馆房间 室外热点 机场大厅 会议室 临时应用港口码头 临时布展 移动通信 生产制造 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 WLAN的特点 WLAN的特点 WLAN网络采用载波监听 冲突避免 CSMA CA 机制 多人同时使用网络性能会大幅下降 与GSM的时分多址复用方式和TD的时分 码分多址复用方式不同 WLAN系统采用载波监听 冲突避免机制 用户间采用抢占方式占用资源 在同一冲突域内存在多个用户时 某一时刻只有一个终端或AP在发送数据 此时其他终端和AP均处于空闲监听状态 WLAN的频谱 WLAN可以工作在2 4GHz频段 也可以工作在5 8G频段 2 4GHz为各国共同的ISM频段 工作频率范围为2400 2483 5MHz 此频段为共用频段 公众无线局域网与其它无线接入系统 蓝牙技术设备 点对点或点对多点扩频通信系统等共用频率 开放的2 4GHzISM频段上无绳电话 微波基站 蓝牙网络设备等的干扰 影响WLAN网络设备之间的信号传输 ISM IndustrialScientificMedical 频段 WLAN的频谱 802 11b和802 11g的工作频段在2 4GHz 其可用带宽为83 5MHz 划分为13个信道 每个信道带宽为22MHz 中国移动规定使用1 6 11三个互不干扰的信道进行蜂窝覆盖 WLAN的频谱 用于WLAN组网的5 8G频段频率范围为5 725GHz 5 850GHz 共125MHz带宽 划分为5个信道 每个信道带宽为20MHz在中国802 11n工作在5 725 5 850GHz频段的5个信道 操作信道号分别为 149 153 157 161 165 WLAN协议标准简介 1 IEEE802 111990年IEEE802标准化委员会成IEEE802 11WLAN标准工作组 IEEE802 11 别名 Wi Fi WirelessFidelity 无线保真 是在1997年6月由大量的局域网以及计算机专家审定通过的标准 该标准定义物理层和媒体访问控制 MAC 规范 物理层定义了数据传输的信号特征和调制 定义了两个RF传输方法和一个红外线传输方法 RF传输标准是跳频扩频和直接序列扩频 工作在2 4000 2 4835GHz频段 IEEE802 11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准 主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入 业务主要限于数据访问 速率最高只能达到2Mbps 由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要 所以IEEE802 11标准被IEEE802 11b所取代了 WLAN的协议 2 IEEE802 11b1999年9月IEEE802 11b被正式批准 该标准规定WLAN工作频段在2 4 2 4835GHz 数据传输速率达到11Mbps 传输距离控制在50 150英尺 该标准是对IEEE802 11的一个补充 采用补偿编码键控调制方式 采用点对点模式和基本模式两种运作模式 在数据传输速率方面可以根据实际情况在11Mbps 5 5Mbps 2Mbps 1Mbps等不同速率间自动切换 它改变了WLAN设计状况 扩大了WLAN的应用领域 IEEE802 11b已成为主流的WLAN标准 被多数厂商所采用 所推出的产品广泛应用于办公室 家庭 宾馆 车站 机场等众多场合 但是由于许多WLAN新标准的出现 IEEE802 11a和IEEE802 11g更是倍受业界关注 WLAN协议标准简介 WLAN的协议 3 IEEE802 11a1999年 IEEE802 11a标准制定完成 该标准规定WLAN工作频段在5 725 5 850GHz 数据传输速率达到54Mbps 72Mbps Turbo 传输距离控制在10 100米 该标准也是IEEE802 11的一个补充 扩充了标准的物理层 采用正交频分复用 OFDM 的独特扩频技术 IEEE802 11a标准是IEEE802 11b的后续标准 其设计初衷是取代802 11b标准 然而 工作于2 4GHz频带是不需要执照的 该频段属于工业 教育 医疗等专用频段 是公开的 而工作于5 725 5 850GHz频带需要执照的 而且IEEE802 11a卡片价格昂贵也大大的限制了该技术的发展一些公司更加看好当时最新混合标准 IEEE802 11g WLAN协议标准简介 WLAN的协议 4 IEEE802 11g802 11a与802 11b两个标准都存在着缺陷 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 目前最流行的IEEE802 11g认证标准 该标准提出拥有IEEE802 11a的传输速率 安全性较IEEE802 11b好 采用2种调制方式 含802 11a中采用的OFDM与IEEE802 11b中采用的CCK 做到与802 11a和802 11b兼容 IEEE802 11g标准的诞生到流行 无论对用户还是对整个业界都是一个推动 它将把无线局域网的性能提升到一个新的高度 同时降低构建网络的成本 WLAN协议标准简介 WLAN的协议 5 IEEE802 11n为了实现高带宽 高质量的WLAN服务 使无线局域网达到以太网的性能水平 802 11n应运而生 在传输速率方面 802 11n可以将WLAN的传输速率由目前802 11a及802 11g提供的54Mbps提高到108Mbps 甚至高达500Mbps 这得益于将MIMO 多入多出 与OFDM 正交频分复用 技术相结合而应用的MIMOOFDM技术 这个技术不但提高了无线传输质量 也使传输速率得到极大提升 在覆盖范围方面 802 11n采用智能天线技术 通过多组独立天线组成的天线阵列 可以动态调整波束 保证让WLAN用户接收到稳定的信号 并可以减少其它信号的干扰 因此其覆盖范围可以扩大到好几平方公里 使WLAN移动性极大提高 WLAN协议标准简介 WLAN的协议 802 11协议的发展进程 WLAN的协议 WLAN的认证 AC Internet PortalServer RadiusServer AP Client DHCP地址分配 发起http访问请求 用户的http访问请求转发 推出要求登陆的页面 用户输入账号密码 发送出去 发送CHALLENGE进行身份验证 AccessRequest 将认证信息放入Radius包 AccessAccept Reject 返回信息 显示认证结果 并推出门户网站 开始计费过程 什么是FATAP和FITAP什么是无线交换机WLAN设备的实际工作性能 第二篇 WLAN的设备介绍 WLAN的接入网络类型 AutonomousWLANArchitecture 自治型WLAN网络也被称为FATAP提供802 11无线接口及802 3以太网接口配置及控制都是独立的 监控和管理可通过SNMP进行 一个物理AP可通过支持多个SSID成为几个虚拟APCentralizedWLANArchitecture 会聚型WLAN网络被称为FITAP通过AC集中管理 控制及配置AP AC在无线网络中成为会聚点AC和二层网桥 交换机 三层路由器 接入服务器等放置在一起执行CAPWAP功能的AC是逻辑概念 不一定集中在一个物理设备上 FATAP设备的典型组网 企业网络的组网模式 AP1 APn STAs 家庭或soho网络的组网模式 AP ADSLModem WAN 以太交换机 PC STAs 企业核心网 FATAP组网的局限性 FATAP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FATAP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服务时 无线交换机和FITAP因此应运而生 无线交换机和FITAP的典型连接 AP 无线交换机 无线交换机 无线交换机 L2网络 L3网络 AP AP AP AP AP FAT FIT性能比较 无线交换机 FitAP系统构成特点 主要由无线交换机和FitAP在有线网的基础上构成的 AP零配置 硬件主要由CPU 内存 RF构成 配置和软件都要从无线交换机上下载 所有AP和无线客户端的管理都在无线交换机上完成 AP和无线交换机之间的流量被私有协议加密 无线客户端的MAC只出现在无线交换机端口 而不会出现在AP的端口 可以在任何现有的二层或三层LAN拓扑上部署通用无线解决方案 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AP可以位于网络中的任何位置 在复杂的网络中 FitAP如何得知无线交换机的位置 AP直连或通过二层网络连接时的注册流程 AP从无线交换机下载最新软件版本 配置AP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 AP DHCPServer 1 获取IP地址 2 发送二层广播发现请求 4 版本 配置下载 3 无线交换机发现响应 5 用户数据传递 AP通过DHCPserver获取IP地址 AP发出二层广播的发现请求报文试图联系一个无线交换机 接收到发现请求报文的无线交换机会检查该AP是否有接入本机的权限 如果有则回应发现响应 AP与无线交换机直连或通过二层网络连接 AP通过三层网络连接时的注册流程 option43方式 AP DHCPServer 无线交换机 1 获取IP地址 option43属性 4 版本 配置下载 5 用户数据传递 AP会从option43属性中获取无线交换机的IP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 AP通过DHCPserver获取IP地址 option43属性 携带无线交换机的IP地址信息 接收到发现请求报文的无线交换机会检查该AP是否有接入本机的权限 如果有则回应发现响应 AP从无线交换机下载最新软件版本 配置 AP与无线交换机通过三层网络连接 AP开始正常工作和无线交换机交换用户数据报文 Option43属性配置举例 Option43选项说明80 选项类型 固定为80 1个字节 0B 选项长度 表示其后内容的长度 十六进制数的个数 这里表示后面有11个十六进制数 一个字节 0000 Servertype 固定配为0000两个字节 02 后面IP地址的个数 一个字节 12010701 12010702 两个AC的IP地址的十六进制表示 分别是18 1 7 1和18 1 7 2 其中18 1 7 1为主AC MicrosoftDHCPServer 部分设备内置DHCPServer AP通过三层网络连接时的注册流程 DNS方式 AP DHCPServer 无线交换机 1 获取IP地址 DNSServer地址 域名 2 二层广播发现请求 6 版本 配置下载 7 用户数据传递 AP在多次尝试发现请求无回应的情况下 AP会从DNSserver获取 xxxx xxx的IP地址 该IP地址即为无线交换机的IP地址 其中xxxx xxx是从DHCPserver学习到的域名 长时间无响应 DNSServer 3 获取无线交换机的IP地址 4 无线交换机发现请求 5 无线交换机发现响应 AP发出二层广播的发现请求报文试图联系一个无线交换机 AP通过DHCPserver获取IP地址 DNSserver地址 域名 接收到发现请求报文的无线交换机会检查该AP是否有接入本机的权限 如果有则回应发现响应 AP从无线交换机下载最新软件版本 配置AP开始正常工作和无线交换机交换用户数据报文 AP与无线交换机通过三层网络连接 AP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 STA Server VLAN1IP 1 0 0 1 无线交换机 FitAP 隧道口 隧道口 IP 3 0 0 1 无线交换机和AP间数据转发的核心思想在无线交换机和AP之间建立IPinIP隧道 无线交换机将这些隧道看做虚拟物理端口 无线客户端STA的任何数据报文都将由AP通过IPinIP隧道交给无线交换机 由无线交换机统一转发 无线交换机从IPinIP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 核心交换机 接入交换机 FitAP 隧道口 STA VLAN2IP 2 0 0 1 VLAN1IP 1 0 0 2 AAA 认证 计费平台 Portal 城域网BAS AC FitAP典型应用方案 无线控制器B 汇聚交换机 PPPoE或Portal认证 城域网核心路由器 城域网BAS 无线控制器A ADSL猫 DSLAM 汇聚交换机 汇聚交换机 ADSL猫 DSLAM 汇聚交换机 骨干城域网 两台控制器可互为备份 城域网核心路由器 PPPoE或Portal认证 WLAN设备的实际工作性能 吞吐率 802 11g标准描述的速率为54Mbps 此为物理层传输速率 实际可获得的速率为一半 20 24Mbpsmax 其他用于协议封装或冲突避免开销干扰实际吞吐率的因素不稳定是无线通讯的本性无线环境不停的保持变化物理建筑的构成AP的位置共享介质 用户数 距离越远速率越低不同使用环境 信号干扰 衰耗 下最大覆盖范围也不一样覆盖范围还与天线类型及发射功率有密切关系802 11g的理论覆盖与802 11b的相同 比802 11a覆盖距离增加50 WLAN设备的实际工作性能 覆盖范围 WLAN设备的实际工作性能 覆盖距离 输出功率为100mW的802 11b g产品覆盖距离理论值 100m而在实际中 覆盖距离更依赖于实际环境 影响覆盖范围的因素建筑结构电磁设备在一般办公室大楼内 覆盖距离为15 30m WLAN的网络拓扑WLAN的应用模式WLAN的应用场景 第三篇 WLAN的组网介绍 来源 2009年10月网络规模统计数据 WLAN的网络拓扑 组网原则AC采用集中部署的策略 优先设置在核心机楼 AC群所在的核心机楼设置1对AC专用汇聚交换机 供AC接入使用 每台AC优先考虑采用双链路分别上行至2台专用汇聚交换机 专用汇聚交换机通过GE或10GE链路上行至IP城域网BRAS 组网演进BRAS分区域设置 区域内的BRAS采用两两配对方式 以避免单点故障及后续实现业务热备 当区域内的配对BRAS根据业务发展情况需进行相应的扩容 则重新划分为多个区域 每个区域均设置配对BRAS AC专用汇聚交换机开设链路上联至所属区域内的BRAS 如图所示 当区域内存在BRAS配对组1及BRAS配对组2 则AC专用汇聚交换机开设链路分别上联区域内的2对BRAS WLAN应用模式 室内热点覆盖 城域网 Bras SR LS ONU AAA网管计费 一般工作在2 4G频段采用低功率室内放装型AP通常接吸顶天线或8db全向天线单个室内型AP的覆盖半径一般为30 100米每AP支持并发30个用户注意安装的美观性和安全性 中心机房 室内吸顶天线 滤波合路器 宽频带功分器 耦合器 500mW运营级 大范围低密度 WLAN应用模式 AP接入室分系统覆盖 滤波合路器 室内分布系统 大功率AP TD GSM 耦合器 功分器 耦合器 功分器 功分器 小天线 小天线 泄漏电缆 负载 功分器 小天线 WLAN应用模式 室外热点覆盖 城域网 Bras SR LS ONU 一般采用2 4GHz频段 最大发射功率可调 可采用定向天线或者全向天线 安装于室外 既可完成室外热点的WiFi覆盖 也可覆盖室内热点 AAA网管计费 中心机房 WLAN典型应用场景 热点覆盖 室外大功率覆盖 室内覆盖 室外覆盖 城域网 Bras SR 接入网 热点场景 机场车站 酒店 咖啡厅 酒吧 会展中心 商贸广场 市民休闲广场等室内和室外环境用户特点 公共用户 较分散部署方式 室内覆盖 室内室分系统覆盖 大功率室外覆盖运营方式 预付费 点卡 包月 与移动终端捆绑 AC 可选 AAA网管计费 中心机房 WLAN典型应用场景 校园覆盖 校园室外场所 图书馆 教学楼 宿舍等 城域网 Bras SR 校园网 校园一卡通 AC 可选 校园场景 宿舍 教师 图书馆等室内环境 以及操场等室外环境用户特点 学生为主部署方式 室内覆盖 大功率室外覆盖运营方式 运营商负责建设 学校负责维护 利润分成 通常与校内原有计费系统相融合 AAA网管计费 中心机房 WLAN典型应用场景 居民小区 室外大功率覆盖 楼道内覆盖 室外覆盖 城域网 Bras SR 接入网 AAA网管计费 中心机房 AC 可选 桥接 小区场景 楼道 会所 小区花园 不方便铺设网络的老小区 郊区的别墅区等用户特点 居民为主 大多数有线接入 无线需求不多部署方式 楼道覆盖 大功率室外覆盖 远距离小区桥接覆盖运营方式 按时长 流量 和物业或开发商谈合作分成 WLAN典型应用场景 无线城市 城市场景 多种环境 包括城市内室内和室外环境 桥接 和PON网络配合接入 和ADSL网络配合接入用户特点 形态多样部署方式 以热点覆盖 热区覆盖 不同区域因地制宜 统一网管 业务平台支撑运营方式 和政府合作 运营商承担网络建设 城域网 Bras SR 接入网 AAA网管计费 中心机房 AC 业务平台 室外桥接 覆盖 室内覆盖 OLT ONU PON AP DSLAM ADModem DSLAM AP