綜述

無線通訊技術

資料無線網路分類

 第一部分、無線區域網WLAN

　　一、無線區域網的基本概念

　　1.什麼是WALN

• WLAN（無線區域網）是利用無線通訊技術在一定的區域性範圍內建立的網路，是計算機網路與無線通訊技術相結合的產物，它以無線多址通道作為傳輸媒介，提供傳統有線區域網的功能，能夠使使用者真正實現隨時、隨地、隨意的寬頻網路接入。
• 無線區域網常用的實現技術有：IEEE的802.11系列協議族、家用射頻工作組提出的HomeRF、Bluetooth(藍芽)以及歐洲的HiperLAN2協議等。以IEEE 802.11協議為基礎的無線區域網在標準之爭中脫穎而出，成為目前事實上的占主導地位的無線區域網標準。
• 我們常說的WLAN指的就是符合802.11系列協議的無線區域網技術

　　2.無線區域網中使用者的關注點

　　（1）速度

• 使用者的困惑或者需求
  • “產品速度怎麼樣？能帶多少使用者？”
• 應對或者滿足需求的方法
  • 一般來說，單路的AP支援802.11g協議的帶機數是30～50人。具體數量視環境而定，視訊、BT等應用情況下帶機數較低，普通上網應用可以滿足最多的帶機數。實際10－20
  • 採用兩套獨立硬體架構，相當於2臺AP的效能，這樣在投資不變的前提下，可以提高至2倍的物理頻寬和帶機數。

　　（2）距離

• 使用者的困惑或者需求
  •  “你這個產品能傳多遠的距離？”
• 應對或者滿足需求的方法
  • AP的覆蓋（100～300米）、網橋傳輸距離（5～10公里）、穿牆能力（1～4堵牆），具體視環境而定，一般是由裝置自身發射功率、靈敏度、天線增益決定的。
• 技術
  • 標準規定下最高的發射功率17～20dBm
  • 接收靈敏度可擴充套件至-101dBm
  • 多款高增益天線可供選擇

 　　（3）漫遊

• 使用者的需求，有兩種情況
  • 你們的裝置支援漫遊嗎？
  • 能不能實現端著筆記本在校園裡走，上網不掉線？
• 應對或者滿足需求的方法
  • 產品應支援漫遊，能滿足上網瀏覽等移動應用的需要。
• 技術
  • 802.11ac wave2

 　　（4）認證融合

• 使用者的困惑或者需求
  • 全校原有的有線網路已經存在完善的認證與計費系統，新建成的無線網路能否與有線網路實現認證與計費的統一，如何保證使用者認證方式不變？
• 應對或者滿足需求的方法
  • 若使用者已經部署過相應裝置或系統，再部署WLAN裝置的時候，無需改動任何的有線網路架構，可以隨時擴充套件AP來增加無線使用者，並通過AP上面的交換機繼續完成全網無線的802.1X認證，整體網路認證統一，使用者不論在有線網內還是移動到無線網內，都可以做到同一套使用者端軟體，同一套使用者名稱認證。

 　　（5）無線電的輻射與干擾

• 使用者的困惑或者需求：
  • 無線區域網接入點是無線電發射裝置，會不會輻射很大，對附近的人身體造成輻射危害？
  • （醫療行業）我們如果在住院大樓或門診樓部署了無線裝置之後，會不會對我們的一些醫療儀器尤其是心臟起搏器造成干擾，導致其工作異常而帶來醫療事故？
• 應對或者滿足需求的方法
  • AP產品的發射功率一般只有50mW～200mW,遠小於手機的發射功率（200mW-2W)而手機的功率級別已經是國家批准並已經證實不會對人體產生影響。
  • AP的發射功率不會對醫療裝置產生影響
• 技術
  • 功率調整技術

 　　（6）安全

•  使用者的困惑或需求
  • 安全是無線最重要的問題，無線可能會被截獲，有沒有辦法防止被人截獲而攻擊我的網路？
• 應對或者滿足需求的方法
  • 由於SSID是無線網路最基本的安全手段，但SSID一般都是在空中明文廣播，很容易被截獲，導致網路被攻擊！
  • 不讓AP廣播其SSID，只有合法使用者輸入規定正確的SSID，才能夠與AP連線，這樣，就可以防止任何的非法使用者或者好奇者能夠通過截獲SSID而進入網路接入層。
• 技術
  • SSID廣播禁止

 　　（7）多通道干擾

• 使用者的困惑或者需求：
  • 校園網裡如果部署了很多AP，會不會互相干擾，導致工作不正常？
• 應對或者滿足需求的方法
  • 如果同一區域AP多了而又不加控制，的確會有影響。在實現無線覆蓋時採用2.4GHz頻段（不論是使用802.11b還是802.11g），同一區域只有3個互不干擾的子通道，如果不加以很靈活的通道調整，很容易出現干擾（同頻干擾或近頻干擾）。
  • DCA（動態通道自動調整技術），可以讓AP自動探測所在的環境中的通道使用情況，自動找到一個完全或者相對不干擾的通道來工作，大大減少了網路的通道干擾和不穩定，同時可以提供給使用者更穩定的頻寬。
• 技術
  • DCA（動態通道自動調整技術）

 　　3.無線區域網的兩種配置實現方案

• 獨立型網路模式（independent BSS）
• 基礎結構型網路模式
  • 基礎結構型BSS (infrastructure BSS)
  • 擴充套件服務集合ESS(Extended Service Set)

 　　（1）獨立性網路模式BSS

　　（2）基礎結構型

　　（3)拓展服務集合

　　4.胖AP裝置

 　　胖 AP將WLAN的物理層，使用者資料加密、認證、漫遊、網路管理等功能集於一身。

　　（1）胖AP應用

　　（2）胖AP的侷限性

• 利用胖AP組建大、中型無線網路時，配置工作量大
• 對網路中的胖AP進行軟體升級時，需要手工逐臺進行升級，維護工作量大
• 胖AP上儲存著裝置配置資訊，當裝置失竊時造成配置資訊洩漏
• 胖AP難於實現自動無線盲區修補、流氓AP檢測等功能

 　　胖AP適用於小型無線網路部署，不適用於大規模網路部署。

 　　5.WLAN產品構架的演進

　　6.胖/瘦AP的比較

　　二、IEEE 802.11物理層

 　　1.無線頻段的分佈

•  ISM：工業、科學和醫療頻段，無需許可證，只需要遵守一定的發射功率，並且不對其它頻段造成干擾即可
• 在美國分為為工業（902-928MHz）,科學研究（2.42-2.4835GHz）和醫療（5.725-5.850GHz）三個頻段。2.4GHz為各國共同的ISM頻段。因此無線網路，均可工作在2.4GHz頻段
• 中國的ISM頻段有433.05-434.79、2400-2483.5、5725-5850 

　　2.IEEE 802.11 協議棧

• MAC層分為MAC子層和MAC管理子層
• 物理層分為三個子層：PLCP（物理層會聚協議）、PMD協議（物理介質相關協議）和物理層管理子層
• 還定義了一個站管理子層，它的主要任務是協調物理層和MAC層之間的互動

　　3.802.11n WLAN接入技術

　　4.WLAN其他重要協議

• 802.11e：在現有的無線網路中加入服務品質（QoS）特性和多媒體支援。
• 802.11f：在現有的無線網路中實現不同AP之間漫遊的標準。
• 802.11i：指定 802.11 網路安全機制的 IEEE 標準。802.11i 使用高階加密標準 (AES) 分組密碼。 該標準還增強了金鑰管理、基於 802.1X 的使用者身份驗證和頭資料完整性。
• 802.3af：定義了乙太網供電(PoE)的實現標準。雖然不是屬於無線標準，但在無線中，也是被常常提到的。
• WAPI：由我國多家公司主導定製的網路安全協議。採用了更先進的ECC演算法，在加密演算法和系統架構上都比802.11i更先進。

 　　5.WLAN技術發展演進

•  更高頻寬：802.11a/g速率達到54Mbps，802.11n可達600Mbps（採用MIMO技術）
• 更廣覆蓋範圍：從802.11a/g的100m到802.11n的500~1000m
• 更強的障礙物穿透能力：可以使用於多堵牆壁的商務住宅、複雜房間結構的寫字樓等環境中

　　6.2.4GHz 中國通道劃分

　　7.5.8GHz 中國通道劃分

• 公眾無線區域網裝置可以工作在5.8GHz頻段，頻率範圍為5725 ~ 5850MHz
• 5.8GHz 頻段可用頻寬為125MHz，劃分為5個通道，每個通道頻寬為20MHz

　　8.物理層實現

•  定義在2.4Ghz和5.8GHz的ISM頻段內，使用FHSS（跳頻）和DSSS（擴頻）技術。/
• FHSS技術在2.4GHz頻段上劃分為75個1MHz的子頻道，接受方和傳送方協商一個調頻的模式，資料按照這個序列在各個子頻道上進行傳送。
• DSSS技術將2.4GHz頻段劃分為14個22MHz的通道，臨近的通道相互重疊，在14個通道內只有3個通道不互相覆蓋。
• DSSS在每個22MHz通道中傳輸的資料都被轉化成一個帶冗餘校驗的chip資料，它和真實的資料一起進行傳輸用來提供錯誤校驗和糾錯。