第12章無線局域網（WLAN）本章內容無線技術基礎理論WLAN的應用IEEE802.11標準WLAN傳輸技術WLAN組件WLAN拓撲WLAN安全性課程議題無線技術基礎理論WLAN技術分類無線通信技術分類GSMGPRSEDGETD-SCDMAWCDMACDMA2000CDMA1XIS-95HSDPALTEAIE802.11b802.11a/g802.11n802.16d802.16e802.15RFIDBluetoothPANLANMANWANUWB10kbps100kbps1Mbps10Mbps100Mbps1Gbps2G2.5G3GB3GOFDM,MIMO,智能天線IEEE3GPP/2802.20802.11TD-LTEHSDPAEVDO-RevA數據無線網絡分類WPANWLANWMAN

2.4GHzISM免費頻段低功耗、低成本短距離通信(10米)低速傳輸(723Kbps)點到點及點到多點組網連接便攜及固定設備2.4/5.8GHzISM免費頻段高傳輸速率（600Mbps）中近距離通信（100-300米）動態速率調整支持MESH組網支持慢速移動2－66G頻段

2-11GHz應用于非視距傳輸

10-66GHz應用于視距傳輸較高傳輸速率

802.16-2009最大速率144Mbps802.16e最大下載速率6Mbps遠距離通信

802.16-2009傳輸距離50km802.16e傳輸距離3-5km支持車速移動(802.16e)WLAN相關組織IEEE

只定義OSI兩層以下的協議3GPPWLAN與3G結合的網絡結構及信令交互WLAN的傳輸介質無線信號是能夠空氣進行傳播的電磁波，無線信號不需要任何物理介質，它在真空環境中也能夠傳輸電磁波的區別僅僅在于頻率不同。功率波、無線電波、微波、紅外光波、可見光波、紫外光波、X射線、伽馬射線等具有以下共同的重要特征WLAN的應用計算機無線網技術適用范圍：在不能使用傳統走線方式的地方、傳統布線方式困難、布線破壞性很大或因歷時等原因不能布線的地方；有水域或不易跨過的區域阻隔的地方；重復地臨時建立設置和安排通訊的地方；無權鋪設線路或線路鋪設環境可能導致線路損壞；時間緊急，需要迅速建立通訊，而使用有線不便、成本高或耗時長；局域網的用戶需要更大范圍進行移動計算的地方；行業應用：包括企業應用、交通運輸、零售行業、醫療行業、教育行業等IEEE802.11簡介IEEE802.11是第一代無線局域網標準之一。該標準定義了物理層和媒體訪問控制(MAC)協議的規范，允許無線局域網及無線設備制造商在一定范圍內建立互操作網絡設備。802.11——初期的規格采直接序列展頻技術或跳頻展頻技術，制定了在RF射頻頻段2.4GHz上的運用，并且提供了1Mbps、2Mbps和許多基礎訊號傳輸方式與服務的傳輸速率規格。802.11a——802.11的衍生版，于5.8GHz頻段提供了最高54Mbps的速率規格。802.11b——(即所謂的高速無線網路或Wi-Fi標準)802.11e——定義了無線局域網的服務質量（quality-of-service），例如支持語音ip；802.11g——在2.4GHz頻段上提供高于20Mbps的速率規格。802.11n——2006年所采用的建議規范，此規范使得802.11a/g無線局域網的傳輸速率提升一倍；無線標準參數對比表無線技術與標準802.11802.11a802.11b802.11g802.11n藍牙推出時間1997年1999年1999年2002年2006年1994年工作頻段2.4GHz5GHz2.4GHz2.4GHz2.4GHz和5GHz2.4GHz最高傳輸速率2Mbps54Mbps11Mbps54Mbps108Mbps以上2Mbps實際傳輸速率低于2Mbps31Mbps6Mbps20Mbps大于30Mbps低于1Mbps傳輸距離100M80M100M150M以上100M以上10~30M主要業務數據數據圖像、語音數據、圖像數據、圖像、語音數據、語音、高清圖像語音、數據成本高低低低低低IEEE802.11a標準1999年制定完成。該標準規定無線局域網工作頻段在5.15~5.825GHz，數據傳輸速率達到54Mbps/72Mbps（Turbo），傳輸距離控制在10~100米。802.11a采用正交頻分復用（OFDM）的獨特擴頻技術，可提供25Mbps的無線ATM接口和10Mbps的以太網無線幀結構接口；以及TDD/TDMA的空中接口；支持語音、數據、圖像業務；一個扇區可接入多個用戶，每個用戶可帶多個用戶終端。高速WLAN協議，使用5G赫茲頻段。

最高速率54Mbps，實際使用速率約為22-26Mbps

與802.11b不兼容，是其最大的缺點。也許會因此而被802.11g淘汰。IEEE802.11b標準1999年9月被正式批準，又稱Wi-Fi標準。該標準規定無線局域網工作頻段在2.4GHz~2.4835GHz，數據傳輸速率達到11Mbps。該標準是對IEEE802.11的一個補充，采用點對點模式和基本模式兩種運作模式，在數據傳輸速率方面可以根據實際情況在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps的不同速率間自動切換，而且在2Mbps、1Mbps速率時與802.11兼容。802.11b使用直接序列（DirectSequence）DSSS作為協議。802.11b和工作在5GHz頻率上的802.11a標準不兼容。由于價格低廉，802.11b產品已經被廣泛地投入市場，并在許多實際工作場所運行。目前最流行的WLAN協議，使用2.4G赫茲頻段。最高速率11Mbps，實際使用速率根據距離和信號強度可變（150米內1-2Mbps，50米內可達到11Mbps）802.11b的較低速率使得無線數據網的使用成本能夠被大眾接受（目前接入節點的成本僅為10-30美元）。CSMA/CA與CSMA/CDCSMA/CD工作過程用戶需要發送數據時，首先監測網絡電纜上是否具有數據，即載波傳送。如果網絡空閑，即沒有載波傳送，則將數據裝幀，經物理層發送出去。如果網絡繁忙，則監測網絡直到網絡空閑，再將數據裝幀發送。CSMA/CA工作過程當發射端希望發送數據時，首先檢測介質是否空閑，若是介質為空閑時，送出RTS（RequestToSend請求發送），RTS信號包括發射端的地址、接收端的地址、下一筆數據將持續發送的時間等信息，接收端收到RTS信號后，將響應短信號CTS（ClearToSend），CTS信號上也有RTS內記錄的持續發送的時間，當發射端收到CTS包后，隨即開始發送數據包。接收端收到數據包后，將以包內的CRC（循環冗余校驗）的數值來檢驗包數據是否正確，若是檢驗結果正確時，接收端將響應ACK包，告知發射端數據己經被成功地接收。當發射端沒有收到接收端的ACK包時，將認為包在傳輸過程中丟失，而一直重新發送包。IEEE802.11g2001年11月批準，該標準可以視作對流行的802.11b標準的提速（速度從802.11b的11Mb/s提高到54Mb/s，仍然工作在2.4G頻段）。802.11g接入點支持802.11b和802.11g客戶設備。同樣，采用802.11g網卡的筆記本電腦也能訪問現有的802.11b接入點和新的802.11g接入點。802.11g是802.11b在同一頻段上的擴展。支持達到54Mbps的最高速率。兼容802.11b。該標準已經戰勝了802.11a成為下一步無線數據網的標準。IEEE802.11h802.11h是802.11a的擴展，目的是兼容其他5G赫茲頻段的標準，如歐盟使用的HyperLAN2。IEEE802.11與OSI802.11標準主要對WLAN的物理層和MAC層做了規定，保證各廠商的產品在同一物理層上可以互操作，邏輯鏈路控制層是一致的，MAC層以下對網絡應用是透明的。課程議題WLAN組件無線網卡無線網卡根據接口類型的不同，主要分為三種類型，即PCMCIA無線網卡PCI無線網卡USB無線網卡。什么是AP無線AP（AccessPoint）：即無線接入點，它是用于無線網絡的無線交換機，也是無線網絡的核心。無線AP是移動計算機用戶進入有線網絡的接入點，主要用于寬帶家庭、大樓內部以及園區內部，典型距離覆蓋幾十米至上百米，目前主要技術為802.11系列。大多數無線AP還帶有接入點客戶端模式（APclient），可以和其它AP進行無線連接，延展網絡的覆蓋范圍。AP工作模式

AP可支持以下六種組網方式。AP模式，又被稱為基礎架構模式，點對點橋接模式。點對多點橋接模式。AP客戶端模式。無線中繼模式。無線混合模式。銳捷無線AP產品RG-WG54P室內型無線接入點

RG-P-720室內型無線接入點

RG-P-780室外型無線接入點

RG-WGP500室外無線接入點

天線無線天線有許多種類型，常見的有兩種一種是室內天線一種是室外天線室外天線的類型比較多一種是鍋狀的定向天線一種則是棒狀的全向天線銳捷天線產品

課程議題WLAN拓撲WLAN拓撲類型在無線局域網WLAN中，主要網絡結構只有兩類：一種就是類似于對等網的Ad-Hoc結構；另一種則是類似于有線局域網中星型結構的Infrastructure結構。點對點Ad-Hoc結構點對點Ad-Hoc對等結構就相當于有線網絡中的多機（一般最多是3臺機）直接通過網卡互聯，信號是直接在兩個通信端點對點傳輸的。Infrastructure結構與有線網絡中的星型交換模式差不多，也屬于集中式結構類型，其中的無線AP相當于有線網絡中的交換機，起著集中連接和數據交換的作用。特點主要表現在：網絡易于擴展便于集中管理能提供用戶身份驗證等優勢數據傳輸性能也明顯高于Ad-Hoc對等結構?；贏P的Infrastructure結構（續）AP和無線網卡還可針對具體的網絡環境調整網絡連接速率，以發揮相應網絡環境下的最佳連接性能。理論上一個IEEE802.11b的AP最大可連接72個無線節點，實際應用中考慮到更高的連接需求，我們建議為10個節點以內。BSS(BasicServiceSet)基本服務集BSS(BasicServiceSet)基本服務集，是一個AP提供的覆蓋范圍，也稱為微單元，同一臺AP及數臺工作站所組成的局域網。擴展服務集（ESS）一個或多個以上的BSS即可被定義成一個ExtendedServiceSet(ESS)，用戶可在ESS上漫游及存取BSS系統中的任何資料，其中AccessPoints必須設定相同的ESSID才能允許漫游。WLAN安全性服務集標識符(SSID)對資源訪問的權限進行區別限制。可以認為SSID是一個簡單的口令，從而提供一定的安全。物理地址過濾(MAC)在AP中手工維護一組允許訪問的MAC地址列表，實現物理地址過濾?？蓴U展性差;是較低級別的授權認證。物理地址過濾屬于硬件認證，而不是用戶認證。連線對等保密(WEP)在鏈路層采用RC4對稱加密技術WEP提供了40位(有時也稱為64位)和128位長度的密鑰機制鑰匙是靜態的，要手工維護，擴展能力差WLAN安全性（續）Wi-Fi保護接入(WPA)WPA(Wi-FiProtectedAccess)是繼承了WEP基本原理而又解決了WEP缺點的一種新技術。WPA不僅是一種比WEP更為強大的加密方法，而且有更為豐富的內涵。作為802.11i標準的子集，WPA包含了認證、加密和數據完整性校驗三個組成部分，是一個完整的安全性方案。國家標準(WAPI)WAPI(WLANAuthenticationandPrivacyInfrastructure)，即無線局域網鑒別與保密基礎結構。用戶只要安裝一張證書就可在覆蓋WLAN的不同地區漫游，方便用戶使用。安裝、組網便捷，易于擴展，可滿足家庭、企業、運營商等多種應用模式。WLAN安全性（續）端口訪問控制技術(802.1x)802.1x要求無線工作站安裝802.1x客戶端軟件，無線訪問點要內嵌802.1x認證代理，同時它還作為Radius客戶端，將用戶的認證信息轉發給Radius服務器。802.1x除提供端口訪問控制