第一章 wlan 技术背景知识

第一章 WLAN 技术背景知识

日期：

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无线局域网（ WLAN ）技术以其可移动性、使用方便等优点越来越受到人们的欢迎。为了能够更好地掌握WLAN 技术与相关产品，我们需要先了解一下与WLAN 相关的背景知识，如 WLAN 相关组织与标准、802.11 协议的发展进程等。

引入

了解主要的无线技术

了解 WLAN 网络的优点

了解 WLAN 相关组织与标准

了解 802.11 协议的发展与主要问题

课程目标学习完本课程，您应该能够：

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IrDA 利用红外线进行点到点的无线通讯，速率可达 4Mbps

BlueTooth 工作在 2.4GHz 频段，采用跳频技术，速率为 1Mbps

3G 包括 WCDMA、 CDMA2000、 TD-SCDMA ，速率可达

10Mbps

802.11a/b/g/n 主流的 IEEE 802.11 无线标准，工作在 2.4GHz或 5GHz 频段，

最大速率为 11Mbps、 54Mbps或 300Mbps

主要的无线技术

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凡是自由空间均可连接网络，不受限于线缆和端口位置。

办公大楼候机大厅

渡假山庄商务酒店

无线让网络使用更自由

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无线让网络建设更经济终端与交换设备之间省去布线，有效降低布线成本。适用于特殊地理环境下的网络架设，如隧道、港口码头、高速公路。

终端与设备之间不方便通过线缆

连接

地理环境不适合布设有线网络

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无线让工作更高效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

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IEEE美国电气与电子工程师学会，自 1997 年以来先后公告802.11、 802.11b、 802.11a、 802.11g 等多个 802.11 协议相关标准

WLAN 相关组织和标准

Wi-Fi 联盟非牟利的国际协会，旨在认证基于 IEEE 802.11 产品的互操作性和推动其新标准的制定，提出 802.11i （安全）中的 WPA、 802.11e（ QoS ）中的 WMM

CAPWAPIETF 中目前有关于无线控制器与 FIT AP 间控制和管理标准化的工作组提出的重要标准有 Architecture Taxonomy for CAPWAP 与 LWAPP ，用于无线控制器与 FIT AP 间的管理和控制

IETF互联网工程任务组，是一个松散的、自律的、志愿的民间学术组织，其主要任务是负责互联网相关技术规范的研发和制定

WAPI 联盟制定并推广中国无线网络产品国标中的安全机制标准 WAPI ，其包括无线局域网鉴别（ WAI ）和保密基础结构（ WPI ）两部分

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802.11 协议的发展进程

1997 1999 2003

802.11 802.11b、 802.11a 802.11g 802.11n

2009

2Mbit/s 11Mbit/s、 54Mbit/s 54Mbit/s 300Mbit/s

2.4GHz 2.4GHz、 5GHz 2.4GHz 2.4GHz & 5GHz

协议

速率

频率

时间

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WLAN 面临的挑战与问题

干扰工作在相同频段的其他设备会对 WLAN 设备的

正常工作产生影响电磁辐射

无线设备的发射功率应满足安全标准，以减少对人体的伤害

数据安全性无线网络中，数据在空中传输，因此安全性显得

尤为重要


干扰

2.4GHz为 ISM 频段，不需授权即可使用同一区域内 WLAN 设备之间的互相干扰其他工业设备的干扰，如：

微波炉蓝牙无绳电话双向寻呼系统


WLAN 产品的电磁辐射

许多研究已经证明， WLAN 产品可以在家庭及商业中使用，对人体来说是安全的。

政府有相关的法令对发射功率进行严格的限制，因此通过政府相关部门认证过的无线设备对人体是无害的。

常见的无线设备输出功率

室内型 WLAN 设备 <100mW

无线网卡 10mW～ 50mW

手机 >1W （通话时）

无线对讲机 >5W


数据安全性无线网络中，数据在空中传输，需充分考虑

业务数据的安全性，选择相应的加密方式开放式，不加密采用弱加密算法采用强加密算法

第二章无线技术基础

日期：


无线局域网（ WLAN ）技术是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，其利用电磁波实现了信息的传输，所以要深刻理解并应用 WLAN 技术与理论，对相关的无线技术基础知识的掌握是必须的。本章内容就主要为大家讲解与 WLAN 理论相关的无线技术基础知识，以加深大家对 WLAN 产品相关特性的理解。

引入

了解电磁波的相关属性

掌握各功率计算单位间的换算关系

了解 WLAN 的调制传输方式

了解无线电波的传播特性



波的基本概念

波－某一物理量的扰动或振动在空间逐点传递时形成的运动。

波长

振幅


电磁波相关属性

电磁波波长与频率的关系：－波长 f －频率 c－光速（ 3×108m/s ）

fc

电磁波的相关属性能量方向极化相位

电场电场电场

电波传输方向

磁场磁场

振子


常见电磁波的频率分布

极低甚低低中高甚高超高极高红外线可见光紫外

线 X 射线

音频调幅广播

短波无线电通信调频广播

电视信号蜂窝电话

红外 IrDA

2.4-2.4835GHz

83.5MHz

（ IEEE 802.11b/g ）

5GHz

（ IEEE 802.11a ）


功率计算单位

功率计算单位包括： dB、 dBm、 dBw

dB 是用来衡量被测量功率与某一基准功率的比值计算公式：被测量功率（ dB） = 10×lg （测量功率 / 基准功

率）

当基准功率取为 1mW 时，此 dB值以 dBm表示当基准功率取为 1W 时，此 dB值以 dBw表示


信号信号－含有所传送信息的可检测到的发射能量

随时间变化的信号通过示波器可查看信号在时域中的变化

随频率变化的信号通过频谱分析可查看信号的频域的变化

噪音常见噪音为白噪音（高斯噪音）和窄带干扰


带宽

数字带宽单位时间内发送的信息量，单位为比特每秒（ bps ）

模拟带宽模拟电子系统中的频率范围，单位为赫兹（ Hz ）

数字带宽与模拟带宽的关系 )/1(log 2 NSBC


调制与传输技术在网络中的应用

PC Card（ RX ）AP（ TX ）

发送数据： 101 接收数据： 101

电磁波传输调制解调


调制技术

0 001 1 1 1

数字信号

调幅（ AM ）

调频（ FM ）

调相（ PM ）

数据

调制器数据

载波

调制信号


WLAN 调制技术BPSK

利用载波的两个不同相位表示二进制的 0或 1

QPSK

利用载波的 4种相位变化表示 2 个二进制位

CCK

使用一个补码函数来发送更多数据

16QAM

规定了 16种载波振幅和相位的组合，每个子信道可承载 4位

64QAM

规定了 64种载波振幅和相位的组合，每个子信道可承载 6位


WLAN 传输技术

FHSS

利用跳频技术将频谱进行扩展的扩频通讯技术

DSSS

利用复合码序列而获取直接序列扩频信号的扩频通讯技术

OFDM

将一个高速的数据载波分成若干个低速的子载波，然后并行地发送这些子载波


反射、折射

信号源

其他物质

空气

反射信号

折射信号

入射信号


多径

PC Card（ RX ）AP（ TX ）

柜子

天花板

三路信号到达接收端三路信号叠加后的效果


路径损耗

信号在传播路径中不断衰减

墙，门，等等空气


信号穿透损耗估测障碍物衰减程度举例开阔地极少自助餐厅、庭院

木制品少内墙、办公室隔断、门、地板

石膏少内墙（新的石膏比老的石膏对无线信号的影响大）

合成材料少办公室隔断

煤渣砖块少内墙、外墙

石棉少天花板

玻璃少没有色彩的窗户

人体中等大群的人

水中等潮湿的木头、玻璃缸、有机体

砖块中等内墙、外墙、地面

大理石中等内墙、外墙、地面

陶瓷制品高陶瓷瓦片、天花板、地面

纸高一卷或者一堆纸

混凝土高地面、外墙、承重梁

防弹玻璃高安全棚

镀银非常高镜子

金属非常高办公桌、办公隔断、混凝土、电梯、文件柜、通风设备

第三章 IEEE 802.11

日期：


WLAN 已经成为宽带接入的有效手段之一，使用WLAN 的区域及其承载的业务愈来愈多。为了更好地构建理想中的无线网络，我们需要了解无线网络的技术体系、熟悉构建无线网络的设备的功能。

引入

掌握 802.11b/a/g 的主要技术指标

掌握 802.11n 的关键技术原理

掌握 802.11的MAC层工作原理

掌握 802.11 其他协议相关标准



IEEE 802.11 协议族成员

PHY

802.11(1/2 Mbps)

802.11b(5.5/11 Mbps)

802.11g(54 Mbps)

802.11a(54 Mbps)

802.11n(300 Mbps)

MAC

802.11/11a/11b/11g MAC

802.11e — QoS

802.11i — 安全增强

802.11f — 漫游和切换

802.11h — 动态调整

802.11s — mesh


802.11 协议标准802.11 802.11b 802.11a 802.11g

标准发布时间 July 1997 Sept 1999 Sept 1999 June 2003

合法频宽 83.5MHz 83.5MHz 325MHz 83.5MHz

频率范围 2.400-2.483GHz 2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz 5.725-5.850GHz

2.400-2.483GHz

非重叠信道 3 3 12 3

调制传输技术 BPSK/QPSKFHSS

CCKDSSS

64QAMOFDM

CCK/64QAMOFDM

物理发送速率 1, 2 1,2,5.5, 116, 9, 12, 18,

24, 36, 48, 546, 9, 12, 18,

24, 36, 48, 54

理论上的最大 UDP吞吐量 (1500 Byte)

1.7 Mbps 7.1 Mbps 30.9 Mbps 30.9 Mbps

理论上的 TCP/IP吞吐量 (1500 Byte)

1.6 Mbps 5.9 Mbps 24.2 Mbps 24.2 Mbps

兼容性 N/A 与 11g 产品可互通与 11b/g 不能互通与 11b 产品可互通


无需授权使用的无线频率（ ISM ） 902MHz

26MHz BW Crowded Worldwide limited

2.4GHz 83.5MHz BW Available worldwide IEEE802.11 WLANs

5.1GHz 300MHz BW

discontinuous Developing

902 928

North & South America902MHz

2400 250024802440

Americas, most of Europe, China

France

Spain

Japan2.4GHz

*Frequency Allocations are pendingU-NII: Unlicensed National Information Infrastructure

5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900

U-NII

EuropeHiperLAN1

U-NII

EuropeHiperLAN2*

Japan*

5.1GHz


各国授权使用的频段

Channel Freq(GHz) US/Can Europe Japan

1 2.412 √ √ √

2 2.417 √ √ √

3 2.422 √ √ √

4 2.427 √ √ √

5 2.432 √ √ √

6 2.437 √ √ √

7 2.442 √ √ √

8 2.447 √ √ √

9 2.452 √ √ √

10 2.457 √ √ √

11 2.462 √ √ √

12 2.467 √ √

13 2.472 √ √

14 2.484 √


802.11b/g 工作频段划分图

2.412

2.417

2.422 2.432 2.442 2.452 2.462 2.472 2.484

2.427 2.437 2.447 2.457 2.467

2

34

5

1

7

89

10

6 11

12

1314

频率 /GHz


WLAN 设备的实际吞吐量 802.11g 标准描述的速率为 54Mbps ，此为物理层传输速率，而实际可获得的吞吐量为 20-24Mbps

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

数据量

802.11b 802.11g 802.11a

最大物理发送速率 11M 54M 54M

理论最大吞吐量（ 1500Byte报文）

5M 24M 24M

512Byte报文吞吐量 3.5M 14M 14M

88Byte报文吞吐量 1.6M 3.2M 3.2M

综合实际应用速率 2.77M 9.73M 9.73M

按照 80% 干扰计算应用速率 2.21M 7.78M 7.78M

注：“综合实际应用速率”以 58％ 88Byte 、 17％ 512Byte 、 25％ 1500Byte报文进行计算


WLAN 设备的实际覆盖距离

输出功率为 100mW的 802.11b/g 产品覆盖距离理论值为 100m

实际覆盖距离更依赖于现实环境影响覆盖范围的因素

建筑结构电磁干扰

在一般办公室大楼内，覆盖距离为 15m～30m


802.11n 的关键技术

802.11n是 IEEE 802.11 协议中继 802.11b/a/g后又一个无线传输标准协议， 802.11n将 802.11a/g的54Mbps最高发送速率提高到了 300Mbps ，其中的关键技术为： MIMO-OFDM

40MHz 频宽模式帧聚合 Short GI


MIMO-OFDM

MIMO-OFDM是 OFDM和MIMO 相结合的技术，由于支持更多的子载波，可以实现 20MHz 下单个流达到 65

Mbps 。基于 MIMO 技术，实现了在多条路径上并发通信，称之为

Spatial Multiplexing 。


40MHz 频宽模式

20MHz信道

40MHz信道

802.11n 同时定义了 2.4GHz 频段和 5GHz 频段的 WLAN 标准，与11a/b/g每信道只用 20MHz 频宽不同的是 11n定义了两种频带宽度： 20MHz 频宽 40MHz 频宽

2 车道变 4 车道

40MHz 频宽将两个 20MHz 频宽的信道进行捆绑，以获取高于 2倍的 20MHz 频宽的吞吐量


帧聚合 802.11MAC层协议耗费了相当的效率用作链路的维护，从而大大

降低了系统的吞吐量。 802.11n 引入帧聚合技术，提高 MAC层效率，报文帧聚合技术包括： MSDU聚合 MPDU聚合

Applications

MSDU（MAC Service Data Unit ）

MAC processing

MPDU（MAC Protocol Data Unit ）

PHY Layer

P1 P3

MACheader

MAC processing

P2

MACheader

MACheader

MACheader

MAC processing

MSDU聚合 MPDU聚合

P1 P3P2

P1 P3P2

P1 P3P2 P1 P3P2


Short GIShort Guard Interval (Short GI)

802.11a/b/g 标准要求在发送数据时，必须要保证在数据之间存在800 ns 的时间间隔，这个间隔被称为 Guard Interval (GI)。

11n仍然缺省使用 800 ns。当多径效应不严重时，可以将该间隔配置为 400ns ，可以将吞吐提高近 10% ，此技术称为 Short GI。

数据 1 数据 2

数据 1 数据 2

数据 1

数据 2

时间时间

合适的 GI 时长 GI 时长过短

干扰

GI 时长合适的情况 GI 时长过短的情况

数据 1

数据 2


SSID

AP

SSID＝“marketing”

SSID＝“ office”

SSID： Service Set ID 服务集识别码

STA

STASTA


BSS

STA（ Station ）：任何的无线终端设备。 AP（ Access Point ）：一种特殊的 STA BSS（ Basic Service Set ）：基本服务集

BSS1

BSS2

STA1 STA2

STA3

STA5

STA6

STA4

AP

AP


DS

DS（Distribution System ）：分布式系统

BSS2

AP

BSS1

AP

DS


ESS

ESS（ Extended Service Set ）：扩展服务集，采用相同的SSID 的多个 BSS形成的更大规模的虚拟 BSS 。

ESS

BSS2

AP2

Service set identify (SSID1)

BSS1

AP1

Service set identify (SSID1)

属于同一 VLAN 的客户端

DS


Ad Hoc

STA

STA

STA

STA

STA

Ad Hoc构成一种特殊的无线网络应用模式， STA 间可直接互相连接，资源共享，而无需通过 AP 。


802.11 MAC层工作原理 — 概述

802.11 MAC层负责客户端与 AP 之间的通讯主要功能包括：扫描、认证、接入、加密、漫游等

802.11 MAC 层报文类型数据帧控制帧管理帧


802.11 MAC层用户接入管理过程

STA AP

步骤 1 ： Scanning

步骤 2： Authentication

步骤 3： Association

步骤 4 ：数据收发


Scanning

STA 通过 Scanning 功能来完成 Discovery 寻找一个无线网络当 STA漫游时寻找一个新的 AP

Scanning 功能的两种方式Passive ScanningActive Scanning


Passive Scanning

STASTA 通过侦听 AP定期发送的 Beacon帧来发现网络

STA AP1

Beacon

Beacon

Beacon

Beacon

… …

AP2


Active Scanning

STASTA 在每个信道上发送 Probe request报文，从 AP

回应的 Probe response 中获取 SSID 信息

STA

Probe request

Probe request

Probe request

Probe request

Probe response

AP


办公大楼

AP

Switch

访客公司员工

SSID： Office （隐藏）SSID： Visitor

Active Scanning 的应用

隐藏 SSID 为最简单方便的保证无线网络安全的手段之一


Authentication

STA AP

Authentication request

Authentication Response

STA APAuthentication request

Plain text challenge

Cipher text challenge

Authentication Response

预置 Key

用 Key 加密明文

密文解密和明文比较

预置 Key

Open-system Authentication

Shared-Key Authentication1

2

1

2

3

4 （ success ）

(success)


802.11 WEP加密原理

发送侧 -STA

接收侧 -AP

加密报文＋

IV值

接收的加密报文

IV - Initialization Vender

初始向量

WEP - Wired Equivalent Privacy

有线对等私有协议

XOR

静态 Key

IV

Key 生成器

Key 流

发送的加密报文

用户数据明文

静态 Key

IV

Key 生成器

Key 流

用户数据明文

XOR


WEPWEP 加密密钥长度固定加密密钥长度固定40bit40bit（（ WEP40WEP40 ））104bit104bit（（ WEP104WEP104 ））

WEPWEP 加密的两种密钥格式加密的两种密钥格式ASCIIASCII 码码HEXHEX十六进制十六进制

WEPWEP 加密的密钥索引加密的密钥索引Key-idKey-id

WEP加密特点与注意事项


Association

STAAP

Association request

Association response

数据

Association 过程

1

2


从加密到安全

WEP 加密整个网络共用一个共享密钥，一旦丢失，整个网络都很危险

IV向量太短，大量监听用户数据报文后， WEP 加密很容易被破解

RC4 加密算法过于简单解决办法

增加一种密钥管理机制采用更强壮的加密算法


增强了 STA和 AP 的认证机制 WPA企业级（ WPA ）：支持 802.1x 认证方式 WPA 个人级（ WPA-PSK ）：支持 Pre-shared key 认证方式

增加了 Key 的生成、管理以及传递的机制每用户使用独立的 Key 通过安全的传递方法传递用户数据加密使用的 Key

增加了两类对称加密算法，加密强度大大增强 TKIP （临时密钥完整性协议）：核心仍然是 RC4 算法 CCMP （计数器模式 CBC-MAC 协议）：核心为 AES 算法

802.11i 协议－WPA/WPA2 安全模式


无线漫游STA 可以在属于同一个 ESS的 AP 接入点接入；STA 可以在 Wireless 网络中任意移动；保证已有的业务不中断，用户的标识（ IP 地址）不改变。

STA

APAP

移动

ESS

Internet


漫游的分类二层漫游： STA 在同一子网内的 AP 间漫游

三层漫游： STA 在不同子网间的 AP 间漫游

IP:1.0.0.1

VLAN1

AP AP

VLAN1

L2 网络

STA

移动

二层漫游

IP:1.0.0.1

VLAN1

AP AP

VLAN2

L3 网络

STA

移动

三层漫游

L3 网络

IP:1.0.0.1 IP:1.0.0.1


无线客户端的漫游

当无线客户端同时搜索到多个相同 SSID的 AP 信号时，客户端对所要连接信号的判断选择方式。


CSMA/CA （载波侦听多点接入／避让机制）

Frame Exchange

DIFS DIFS DIFS

STA 1

STA 2

STA 3

STA 4退避窗口退避窗口退避窗口

分布式帧间隔（ DCF interframe space ，简称 DIFS ）

10

9

3

5

7

6

10

2

5

4

8

10

Frame Exchange

Frame Exchange

Frame Exchange

时间

空闲

空闲

空闲

空闲

空闲

空闲


802.11 技术在 QoS 方面存在的缺陷

最初的 802.11 技术是为满足用户的数据传输而设计的，根本没有考虑多业务承载。采用的 DCF调度模式使所有用户平等地竞争无线资源由于没有区分业务优先级的机制和有线网络相对完善的 QoS 机制无法很好地衔接


802.11e 协议－ QoS保证

802.11e针对 DCF模式进行了改进，支持EDCA（ Enhanced Distribution Channel Access ，增强型分布式协调访问机制）的媒体访问机制支持 8 个业务优先级的报文标记（类似于有线网络中的

802.1P ）业务优先级可被映射到 4 个输出队列高优先级的报文优先获取无线空口的访问能力


802.11e 协议－ EDCA 调度模式

优先级队列 1

优先级队列 2

优先级队列 3

优先级队列 4Busy

Time

IFS4 CW4

IFS3 CW3

IFS2 CW2

IFS1 CW1

AP 和无线客户端等待发送的数据的调度机制：

Frame

Frame

Frame

Frame


STA To PC的 QoS映射过程

STA

无线控制器

交换机

AP

PC

802.11e MPDU

802.1p IP DSCP 802.11e MPDU COS

802.1p MPDU

802.11e MPDU

802.1p IP DSCP 802.11e MPDU

802.1p IP DSCP 802.11e MPDUCOS

802.1p MPDU

第四章 WLAN 设备

日期：


随着WLAN 技术的不断发展， WLAN 设备的产品形态也越来越丰富，如 FAT AP、 FIT AP 、无线控制器、无线网桥等。本章就主要为大家讲解这些WLAN 设备的主要工作原理及常见的应用部署方式。

引入

掌握 FAT AP原理及特点掌握无线控制器＋ FIT AP 系统特

点掌握无线控制器＋ FIT AP注册流

程与数据转发原理掌握天线的原理与主要参数了解 WLAN 设备的典型部署方式



WLAN 相关设备

FIT AP

无线网桥无线网桥

接入交换机

无线控制器

STA STA

FAT AP

汇聚交换机汇聚交换机

接入交换机

办公大楼 A 办公大楼 B


FAT AP设备功能

802.1x 认证、 802.11e QoS

FAT AP FAT AP

网管、二层漫游 , 安全

加密

天线

802.11a/b/g


FAT AP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 ADSL Modem

WAN

以太交换机

PCSTAs

企业核心网


AP 点监测用户防火墙RF 管理

无线欺骗防护

FIT AP

无线控制器和 FIT AP 的功能

无线控制器

加密

天线

802.11a/b/g

802.1x 认证、 802.11e QoS

网管、三层漫游、安全

FIT AP

IP 网

无线客户端管理


无线控制器和 FIT AP 连接方式

FIT AP

无线控制器无线控制器无线控制器

L2 网络 L3 网络

FIT AP FIT AP FIT AP FIT AP FIT AP

直接连接通过二层网络连接跨越三层网络连接


无线控制器 +FIT AP 系统构成特点由无线控制器和 FIT AP 在有线网的基础上构成的

FIT AP零配置

FIT AP 和无线客户端由无线控制器集中管理

FIT AP 和无线控制器之间的流量被私有协议加密

可以在任何现有的二层或三层网络中部署


AP直连或通过二层网络连接时的注册流程

无线控制器AP DHCP Server

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 、无线控制器发现响应

5 、用户数据传递


AP 通过三层网络连接时的注册流程 _option 43 方式

无线控制器AP DHCP Server

1 、获取 IP 地址、 option43属性

2 、发送单播发现请求





AP 通过三层网络连接时的注册流程 _DNS 方式

AP DHCP Server

无线控制器

1 、获取 IP 地址、DNS Server 地址、域名

2 、二层广播发现请求



长时间无响应

DNS Server

4、 DNS解析响应

5 、发送单播发现请求


3、 DNS解析请求


无线控制器的数据转发原理

STA

Server

VLAN 1IP:1.0.0.1

无线控制器

FIT AP

隧道口

隧道口

IP:3.0.0.1

在无线控制器＋ FIT AP 的架构中，无线客户端数据通过 AP 与无线控制器之间的 IPinIP 隧道由无线控制器集中转发。

核心交换机

接入交换机

FIT AP

隧道口

STAVLAN 2IP:2.0.0.1

VLAN 1IP:1.0.0.2


SA＝ STA MACDA＝ PC MACVLAN＝ VLAN1SIP＝ 1.0.0.1DIP＝ 1.0.0.2

SA＝ STA MACDA＝ PC MACSIP＝ 1.0.0.1DIP＝ 1.0.0.2

STA

IP:1.0.0.1

IP:1.0.0.3

IP:1.0.0.4

PC

无线控制器

L2 交换机


FIT AP

L2 交换机无线控制器


AP

PC

IP:1.0.0.2

STA

SA＝ AP MACDA＝ AC MACVLAN＝ VLAN 1SIP＝ 1.0.0.3DIP＝ 1.0.0.4IPinIP隧道封装

STA>PC 的数据转发

解 IPinIP 隧道封装， 802.11->802.3转换

加 IPinIP 隧道封装 802.11报文

VLAN 1 VLAN 1

VLAN 1


STA1

VLAN1VLAN1IP:1.0.0.1 IP:1.0.0.2

IP:2.0.0.1

IP:3.0.0.1

STA1

无线控制器

L3 交换机

SA＝ STA2 MACDA＝ STA1 MACSIP＝ 1.0.0.2DIP＝ 1.0.0.1

SIP＝ 3.0.0.1DIP＝ 2.0.0.1IPinIP隧道封装

FIT AP1

AP1无线控制器



AP2

FIT AP2

STA2

IP:4.0.0.1

STA2

SIP＝ 4.0.0.1DIP＝ 3.0.0.1IPinIP隧道封装


STA2->STA1 的数据转发

解 IPinIP 隧道封装

解 IPinIP 隧道封装， 802.11->802.3转换802.3->802.11转换，加 IPinIP 隧道封装

加 IPinIP 隧道封装 802.11报文


FAT AP与 FIT AP 性能比较

FAT AP 方案 FIT AP 方案技术模式传统主流新生方式，增强管理

安全性传统加密、认证方式，普通安全性

增加射频环境监控，基于用户位置安全策略，高安全性

网络管理对每 AP下发配置文件无线控制器上配置好文件， AP本身零配置，维护简单

用户管理类似有线，根据 AP 接入的有线端口区分权限

无线专门虚拟专用组方式，根据用户名区分权限，使用灵活

WLAN 组网规模 L2漫游，适合小规模组网 L2、 L3漫游，拓扑无关性，适

合大规模组网

增值业务能力实现简单数据接入可扩展语音等丰富业务


无线网桥

无线网桥是一种采用无线技术进行网络互连的特殊功能的 AP。无线网桥根据传输距离的不同可分为工作组网桥和长距专业网桥。为了防止信号大幅度衰减，网桥组网时两个网桥之间通常不能有障碍

物的阻挡。以室外作为主要应用环境的无线网桥一般在设计时都会考虑适应一些恶劣的应用环境。


无线网桥的典型组网

有线网络 A 有线网络 B

有线网络互连

无线网络互连

有线网络网络 A

多网络互连

1208E

网络 B

网桥网桥

网桥网桥

网桥

网桥

网桥


天线在无线系统中的使用

典型无线系统

空间介质

发射天线接收天线

天线的作用是把高频电磁能转换为电磁波向自由空间辐射出去，或反之将自由空间中的电磁波转换为传输线缆中的高频电磁能。天线的主要参数如下：工作频率方向性增益极化方向波瓣宽度

接收器发射器


天线的方向性－全向天线

图 3 水平面方向图图 2 垂直面方向图

各向同性点状天线能量辐射形状

全向天线能量辐射形状

图 1 天线能量辐射形状图

水平面上各向能量辐射相等的天线称为全向天线


天线的方向性－定向天线

平面反射板

全向阵（垂直阵列不带平面反射板）

扇形区覆盖（垂直阵列带平面反射板）

水平面上各向能量辐射不相等的天线称为定向天线


天线增益

10dBm20dBm

13dBm

一个各向同性的天线在所有方向具有相同的辐射能量

一个具有一定增益的天线只在某个特定方向才具有辐射能量

一个 3dBi增益的天线，辐射能量的范围在 50% 的空间

点状天线


dBd 和 dBi

一个单一对称振子具有面包圈形的方向图辐射一个各向同性的辐射器在

所有方向具有相同的辐射

2.15dB

对称振子的增益为 2.15dB


天线的极化

垂直极化水平极化

E

天线辐射的电磁波中电场的方向为天线的极化方向

E


波束宽度

60° 峰值

- 3dB 点

- 3dB 点

3dB 波束宽度

15° 峰值

- 3dB 点

- 3dB 点

旁瓣主瓣

相对最大辐射方向功率下降到一半处（或小于最大值3dB ）的两点之间的夹角称为半功率波束宽度


增益与波瓣宽度的关系

78°

25°

13°

6.5°

45°60°

90°120°

180° 270° 360°0

2

4

6

8

10

12

18

16

14

水平半功率波瓣宽度

增益（ dBd ）

垂直半功率波瓣宽度


核心机房会议厅

餐厅、茶座

大厅、服务台

S3600-PWR

S7500客户端

热点覆盖

客户端

客户端

S3600-PWR

S3600-PWR无线控制器


增值业务电子病历服务器群

S9500

S3600-PWR S3600-PWR S3600-PWR

FIT AP

核心机房

手持 PDA

住院楼 1 住院楼 2 住院楼 3

WiFi 电话WiFi 电话

无线控制器

网管Radius语音网关语音服务器


办公地点无线互连

企业总部网络

企业分支网络 1

企业分支网络 2

无线网桥

无线网桥

无线网桥

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第一章 wlan 技术背景知识

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