综述
无线通信技术
数据无线网络分类
第一部分、无线局域网WLAN
一、无线局域网的基本概念
1.什么是WALN
- WLAN（无线局域网）是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。
- 无线局域网常用的实现技术有：IEEE的802.11系列协议族、家用射频工作组提出的HomeRF、Bluetooth(蓝牙)以及欧洲的HiperLAN2协议等。以IEEE 802.11协议为基础的无线局域网在标准之争中脱颖而出，成为目前事实上的占主导地位的无线局域网标准。
- 我们常说的WLAN指的就是符合802.11系列协议的无线局域网技术
2.无线局域网中用户的关注点
（1）速度
- 用户的困惑或者需求
- “产品速度怎么样？能带多少用户？”
- 应对或者满足需求的方法
- 一般来说，单路的AP支持802.11g协议的带机数是30～50人。具体数量视环境而定，视频、BT等应用情况下带机数较低，普通上网应用可以满足最多的带机数。实际10－20
- 采用两套独立硬件架构，相当于2台AP的性能，这样在投资不变的前提下，可以提高至2倍的物理带宽和带机数。
（2）距离
- 用户的困惑或者需求
- “你这个产品能传多远的距离？”
- 应对或者满足需求的方法
- AP的覆盖（100～300米）、网桥传输距离（5～10公里）、穿墙能力（1～4堵墙），具体视环境而定，一般是由设备自身发射功率、灵敏度、天线增益决定的。
- 技术
- 标准规定下最高的发射功率17～20dBm
- 接收灵敏度可扩展至-101dBm
- 多款高增益天线可供选择
（3）漫游
- 用户的需求，有两种情况
- 你们的设备支持漫游吗？
- 能不能实现端着笔记本在校园里走，上网不掉线？
- 应对或者满足需求的方法
- 产品应支持漫游，能满足上网浏览等移动应用的需要。
- 技术
- 802.11ac wave2
（4）认证融合
- 用户的困惑或者需求
- 全校原有的有线网络已经存在完善的认证与计费系统，新建成的无线网络能否与有线网络实现认证与计费的统一，如何保证用户认证方式不变？
- 应对或者满足需求的方法
- 若用户已经部署过相应设备或系统，再部署WLAN设备的时候，无需改动任何的有线网络架构，可以随时扩展AP来增加无线用户，并通过AP上面的交换机继续完成全网无线的802.1X认证，整体网络认证统一，用户不论在有线网内还是移动到无线网内，都可以做到同一套用户端软件，同一套用户名认证。
（5）无线电的辐射与干扰
- 用户的困惑或者需求：
- 无线局域网接入点是无线电发射设备，会不会辐射很大，对附近的人身体造成辐射危害？
- （医疗行业）我们如果在住院大楼或门诊楼部署了无线设备之后，会不会对我们的一些医疗仪器尤其是心脏起搏器造成干扰，导致其工作异常而带来医疗事故？
- 应对或者满足需求的方法
- AP产品的发射功率一般只有50mW～200mW,远小于手机的发射功率（200mW-2W)而手机的功率级别已经是国家批准并已经证实不会对人体产生影响。
- AP的发射功率不会对医疗设备产生影响
- 技术
- 功率调整技术
（6）安全
- 用户的困惑或需求
- 安全是无线最重要的问题，无线可能会被截获，有没有办法防止被人截获而攻击我的网络？
- 应对或者满足需求的方法
- 由于SSID是无线网络最基本的安全手段，但SSID一般都是在空中明文广播，很容易被截获，导致网络被攻击！
- 不让AP广播其SSID，只有合法用户输入规定正确的SSID，才能够与AP连接，这样，就可以防止任何的非法用户或者好奇者能够通过截获SSID而进入网络接入层。
- 技术
- SSID广播禁止
（7）多信道干扰
- 用户的困惑或者需求：
- 校园网里如果部署了很多AP，会不会互相干扰，导致工作不正常？
- 应对或者满足需求的方法
- 如果同一区域AP多了而又不加控制，的确会有影响。在实现无线覆盖时采用2.4GHz频段（不论是使用802.11b还是802.11g），同一区域只有3个互不干扰的子信道，如果不加以很灵活的信道调整，很容易出现干扰（同频干扰或近频干扰）。
- DCA（动态信道自动调整技术），可以让AP自动探测所在的环境中的信道使用情况，自动找到一个完全或者相对不干扰的信道来工作，大大减少了网络的信道干扰和不稳定，同时可以提供给用户更稳定的带宽。
- 技术
- DCA（动态信道自动调整技术）
3.无线局域网的两种配置实现方案
- 独立型网络模式（independent BSS）
- 基础结构型网络模式
- 基础结构型BSS (infrastructure BSS)
- 扩展服务集合ESS(Extended Service Set)
（1）独立性网络模式BSS
（2）基础结构型
（3)拓展服务集合
4.胖AP设备
胖 AP将WLAN的物理层，用户数据加密、认证、漫游、网络管理等功能集于一身。
（1）胖AP应用
（2）胖AP的局限性
- 利用胖AP组建大、中型无线网络时，配置工作量大
- 对网络中的胖AP进行软件升级时，需要手工逐台进行升级，维护工作量大
- 胖AP上保存着设备配置信息，当设备失窃时造成配置信息泄漏
- 胖AP难于实现自动无线盲区修补、流氓AP检测等功能
胖AP适用于小型无线网络部署，不适用于大规模网络部署。
5.WLAN产品构架的演进
6.胖/瘦AP的比较
二、IEEE 802.11物理层
1.无线频段的分布
- ISM：工业、科学和医疗频段，无需许可证，只需要遵守一定的发射功率，并且不对其它频段造成干扰即可
- 在美国分为为工业（902-928MHz）,科学研究（2.42-2.4835GHz）和医疗（5.725-5.850GHz）三个频段。2.4GHz为各国共同的ISM频段。因此无线网络，均可工作在2.4GHz频段
- 中国的ISM频段有433.05-434.79、2400-2483.5、5725-5850
2.IEEE 802.11 协议栈
- MAC层分为MAC子层和MAC管理子层
- 物理层分为三个子层：PLCP（物理层会聚协议）、PMD协议（物理介质相关协议）和物理层管理子层
- 还定义了一个站管理子层，它的主要任务是协调物理层和MAC层之间的交互
3.802.11n WLAN接入技术
4.WLAN其他重要协议
- 802.11e：在现有的无线网络中加入服务品质（QoS）特性和多媒体支持。
- 802.11f：在现有的无线网络中实现不同AP之间漫游的标准。
- 802.11i：指定 802.11 网络安全机制的 IEEE 标准。802.11i 使用高级加密标准 (AES) 分组密码。 该标准还增强了密钥管理、基于 802.1X 的用户身份验证和头数据完整性。
- 802.3af：定义了以太网供电(PoE)的实现标准。虽然不是属于无线标准，但在无线中，也是被常常提到的。
- WAPI：由我国多家公司主导定制的网络安全协议。采用了更先进的ECC算法，在加密算法和系统架构上都比802.11i更先进。
5.WLAN技术发展演进
- 更高带宽：802.11a/g速率达到54Mbps，802.11n可达600Mbps（采用MIMO技术）
- 更广覆盖范围：从802.11a/g的100m到802.11n的500~1000m
- 更强的障碍物穿透能力：可以使用于多堵墙壁的商务住宅、复杂房间结构的写字楼等环境中
6.2.4GHz 中国信道划分
7.5.8GHz 中国信道划分
- 公众无线局域网设备可以工作在5.8GHz频段，频率范围为5725 ~ 5850MHz
- 5.8GHz 频段可用带宽为125MHz，划分为5个信道，每个信道带宽为20MHz
8.物理层实现
- 定义在2.4Ghz和5.8GHz的ISM频段内，使用FHSS（跳频）和DSSS（扩频）技术。/
- FHSS技术在2.4GHz频段上划分为75个1MHz的子频道，接受方和发送方协商一个调频的模式，数据按照这个序列在各个子频道上进行传送。
- DSSS技术将2.4GHz频段划分为14个22MHz的信道，临近的信道相互重叠，在14个信道内只有3个信道不互相覆盖。
- DSSS在每个22MHz信道中传输的数据都被转化成一个带冗余校验的chip数据，它和真实的数据一起进行传输用来提供错误校验和纠错。