wlan技術(shù)解決方案

1、技術(shù)解決方案一 WLAN工作原理及網(wǎng)絡(luò)特點1.1 工作原理1.1.1 WLAN概述無線局域網(wǎng)是以無線信道做傳輸媒介的計算機局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network，以下簡稱為WLAN），計算機無線連網(wǎng)能夠在以無限方式相連的計算機之間實現(xiàn)資源共享，并具有目前網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)所支持的各種服務(wù)功能。計算機無線連網(wǎng)常見的形式是把一個（遠(yuǎn)程）計算機以無限方式連入一個計算機網(wǎng)絡(luò)中，使其作為網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)，具有網(wǎng)上工作站同樣的功能，以獲得網(wǎng)絡(luò)上所有的服務(wù)，或把數(shù)個（有線或無線）局域網(wǎng)連成一個區(qū)域網(wǎng)；同時，也可采用全無線方式構(gòu)成一個局域網(wǎng)或在一個局域網(wǎng)混合使用有線和無線方式。此時，在無線方式

2、入網(wǎng)的計算機具有可移動性，能在制定的區(qū)域移動并隨時和網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。計算機無線連網(wǎng)方式是有線連網(wǎng)方式的一種補充，是在有線網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，使網(wǎng)上的計算機終端具有可移動性，能快速、方便的解決以有線方式不易實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)信道在移動中聯(lián)通的問題。1.1.2 802.11b WLAN 的關(guān)鍵技術(shù)IEEE802.11工作組b于1999年年底制定IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)，以直序擴頻（又稱DSSS；Direct Sequence Spread Spectrum）作為調(diào)制技術(shù)，此標(biāo)準(zhǔn)工作于2.4G頻段，該頻段屬于ISM頻段，即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療公共頻段。u 直接序列展頻技術(shù)直接序列展頻技術(shù) (Direct Se

3、quence Spread Spectrum； DSSS)是將原來的訊號1或0，利用10個以上的chips來代表1或0位，使得原來較高功率、較窄的頻率變成具有較寬頻的低功率頻率。而每個bit使用多少個chips稱做Spreading chips，一個較高的Spreading chips可以增加抗噪聲干擾，而一個較低Spreading Ration可以增加用戶的使用人數(shù)。基本上，在DSSS的Spreading Ration是相當(dāng)少的，例如在幾乎所有2.4GHz的無線局域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品所使用的Spreading Ration皆少于20。而在IEEE802.11的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，其Spreading Ration

4、大約在100左右。u 工作頻段及子頻道配置依照802.11b WLAN的國際規(guī)范和國際無線電管理委員會的標(biāo)準(zhǔn)，中國移動集團(tuán)公司W(wǎng)LAN的無線設(shè)備的工作頻段為：2400-2483.5MHz。工作頻率帶寬為83.5 MHz,劃分為14個子信道，每個子頻道貸款為22 MHz,自頻道分配如圖1所示：圖1 頻道分配如上圖所示，最多有13個信道可用，13個信道的標(biāo)號及所用中心頻率的情況見下表一表一 信道標(biāo)號及中心頻率信道標(biāo)號中心頻率信道低端/高端頻率12412MHz2401/2423MHz22417MHz2411/2433MHz32422MHz2416/2438MHz42427MHz2421/2443MH

5、z52432MHz2426/2448MHz62437MHz2431/2453MHz72442MHz2431/2453MHz82447MHz2436/2458MHz92452MHz2441/2463MHz102457MHz2446/2468MHz112462MHz2451/2473MHz122467MHz2456/2478MHz132472MHz2461/2483MHz在多個頻道同時工作的情況下，為保證頻道之間不互相干擾，要求兩個頻道的中心頻率間隔不能低于25 MHz。因此上圖可以看出，在一個WLAN系統(tǒng)的AP工作區(qū)內(nèi)，直序擴頻技術(shù)最多可以提供3個不重疊的頻道同時工作，提供高達(dá)33 Mbps的吞

6、吐量。u CSMA/CA協(xié)議總線型局域網(wǎng)在MAC層的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是載波監(jiān)聽多點接入/沖突檢測（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）協(xié)議。由于無限產(chǎn)品的適配器不易檢測信道是否存在沖突，因此802.1定義了載波監(jiān)聽多點接入/沖突避免CSMA/CA（with Collision Avoidance）。利用載波監(jiān)聽察看介質(zhì)是否空閑；通過隨機的時間等待以避免沖突，使信號沖突發(fā)生的概率減到最小。但在遭受其他噪聲干擾，或者由于監(jiān)聽失敗是，信號沖突就有可能發(fā)生，由此802.11還提供了帶確認(rèn)幀ACK的CSMA/CA，這種工作于MAC層的AC

7、K此時能夠提供快速的恢復(fù)能力。u RTS/CTS協(xié)議RTS/CTS協(xié)議即請求發(fā)送/允許發(fā)送協(xié)議，是一種握手協(xié)議，主要用來解決“隱藏終端”問題。舉例來說：終端A向終端B發(fā)送信息，終端C未監(jiān)測到A也向B發(fā)送，故A和C同時將信號發(fā)送到B，引起信號沖突，最終導(dǎo)致發(fā)送至B的信號丟失了，這樣就導(dǎo)致了“隱藏終端”問題，“隱藏終端”多發(fā)生在大型單元中，這將帶來效率損失，并且需要錯誤恢復(fù)機制。當(dāng)需要傳送大容量文件時，尤其需要杜絕“隱藏終端”現(xiàn)象發(fā)生。使用CSMA/CA協(xié)議時，同時設(shè)置傳送上限字節(jié)數(shù)，一旦待傳送的數(shù)據(jù)大于此上限值，即啟動CSMA/CA握手協(xié)議；首先，A向B發(fā)送RTS信號提出會話請求，B受到RTS后

8、，向所有的終端發(fā)送CTS信號，表明已就緒，A可以發(fā)送，其余終端暫時不能發(fā)送，此時A向B發(fā)送數(shù)據(jù)，B接收完數(shù)據(jù)后，即向所有終端廣播ACK確認(rèn)幀，此時，所有終端重新進(jìn)行平等監(jiān)聽、競爭信道。u 根據(jù)接收頻率動態(tài)調(diào)整速率圖2 場強與速率關(guān)系示意圖根據(jù)接收場強的不同，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾士梢詣討B(tài)調(diào)整，AP設(shè)備遵照802.11b標(biāo)準(zhǔn)適用相應(yīng)的編碼技術(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)速率使用補充編碼鍵控CCK方式，并使用DQPSK和DBPSK作為調(diào)制方式。接收城墻與速率的關(guān)系以及具體編碼和調(diào)制方式參見表二：表二 接收場強、數(shù)據(jù)速率、標(biāo)碼與調(diào)制關(guān)系表接收場強數(shù)據(jù)速率碼長調(diào)制方式比特/符號-90dBm1 Mbps11(Barker序列)D

9、BPSK1-87dBm2 Mbps11(Barker序列)DQPSK2-84dBm5.5 Mbps8(CCK)DQPSK4-81dBm11 Mbps8(CCK)DQPSK8u 信包重整當(dāng)傳送幀受到嚴(yán)重干擾時需要進(jìn)行重傳。一個信包越大，所需要傳的耗費（時間、控制信號、恢復(fù)機制）也就越大。此時，如果減小幀尺寸，即把大信包分割為若干小信包，即使重傳，也只是重傳一個小信包，耗費相對小得多。采用此方法可以大大提高產(chǎn)品在噪聲干擾地區(qū)的抗干擾能力。在信包情況較好的地區(qū)，作為一個可選項，該項功能也可關(guān)閉。u 漫游隨著移動計算設(shè)備的日益普及，網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備應(yīng)具備漫游功能。傳輸信道在接入設(shè)備AP(Access po

10、int )上進(jìn)行設(shè)置，而終端卡不需要設(shè)置固定信道，終端卡就具有自動識別功能，可以動態(tài)調(diào)頻到AP設(shè)定的信道，該過程稱為掃描(SCAN)。IEEE802.11定義了兩種模式：被動掃描和主動掃描。被動掃描是指終端卡偵聽AP發(fā)出的指示信號,并換到給定的信道;主動掃描是指無線網(wǎng)卡收到響應(yīng)后,切換到給定的信道.同時,當(dāng)用戶在AP無縫覆蓋區(qū)域移動時,WLAN無線網(wǎng)卡可以在具有相同網(wǎng)絡(luò)名的不同AP之間切換(Handoff),保證數(shù)據(jù)通訊不中斷.u 安全技術(shù)802.11b標(biāo)準(zhǔn)采用直擴技術(shù)和碼分多址技術(shù),發(fā)射功率很小,小于35mW,且被擴展到22MHz帶寬.平均能量很低(15dBm),并且不存在頻率單一的載波,很

11、難被掃描跟蹤及干擾,因此此項技術(shù)一直用于軍事上,具有可靠的安全性能,除物理上的確安全機制之外,在軟件上,還采用了域名控制,在有線同等保密(WEP)方面,對于特殊用戶,可選以下附件,基于RC4的加密(1988RSA運算法則)和密碼(40位密鑰).1.1.3 WLAN組成-基本服務(wù)區(qū)(BSA)WLAN由無線網(wǎng)卡、無線接入點(AP)計算機和有關(guān)設(shè)備組成,采用單元結(jié)構(gòu),將整個系統(tǒng)分成許多單元,每個單元成為一個基本服務(wù)組(BSS)，BSS的組成有以下三種方式：一是集中控制方式，每個單元由一個中心站控制,網(wǎng)中的終端在該中心站的控制下與其它終端通信.盡管BSS區(qū)域較大,但其所建中心站的費用昂貴.二是分布對等

12、式,BSS中任意兩個終端可直接通信,無需中心站轉(zhuǎn)接.盡管BSS區(qū)域較小,但是這種方式的結(jié)構(gòu)簡單,使用方便.三是集中控制式與分布式相結(jié)合的方式.WLAN通過AC與城域網(wǎng)等外部網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，AC與城域網(wǎng)之間的連接數(shù)據(jù)速率通常為1個E1或幾個E1 ,AC與AP之間的連接數(shù)據(jù)速率為10/100Mbps(參見圖4)，1個理論上可以帶30 個用戶，但為保證WLAN網(wǎng)絡(luò)的較為理想的使用效果，通常1個可帶20 個用戶。WLAN一個可由一個基本服務(wù)區(qū)(BSA)組成，一個BSA通常包含若干個單元，這些單元通過AP與分布式系統(tǒng)相連（參見圖3BSA示意圖）.圖3 BSA示意圖1.1.4 WLAN接入方式將接入intern

13、et的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參見圖4.圖4 WLAN接入方式1.2 WLAN優(yōu)勢u 移動性在有WLAN網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)，終端用戶可以在移動中使用網(wǎng)絡(luò)，避免了有線局網(wǎng)只能在特定區(qū)域內(nèi)使用網(wǎng)絡(luò)的局限性。u 彈性及可擴展性在已有無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，只需通過增加AP（無線接入點）及相應(yīng)的軟件設(shè)置即可對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效擴展。WLAN的組建、配置、和維護(hù)也都較為容易。u 傳輸量大資料傳輸速度高達(dá)11 Mbps以上。u 安裝容易安裝無線網(wǎng)絡(luò)是非常快速且容易，并且免除從墻壁、天花板拉線的困難。u 較低的安裝及維護(hù)成本長期而言，無線網(wǎng)絡(luò)在安裝上、效率上、以及維護(hù)的成本上是交節(jié)省的。u 與布線網(wǎng)絡(luò)具等同的安全性網(wǎng)絡(luò)安全是非常重要的

14、，在發(fā)展網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)上，無線網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)管理方面與有線網(wǎng)絡(luò)提供相同之網(wǎng)絡(luò)安全選擇。二 WLAN組網(wǎng)方式根據(jù)接入點AP的功用不同，WLAN可以實現(xiàn)不同的組網(wǎng)方式。目前有基礎(chǔ)架構(gòu)模式、點對點模式、多AP模式，無線網(wǎng)橋模式和無線中繼器模式等五種組網(wǎng)模式。1 基礎(chǔ)架構(gòu)模式u 由AP和客戶終端組成u 所有無線通信都經(jīng)過AP完成u AP可以連接到有線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)u 無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)可以使用不同的IP網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通基礎(chǔ)架構(gòu)模式的組網(wǎng)如下圖5：圖5 基礎(chǔ)構(gòu)架模式2 點對點模式u 有無線工作站組成u 無需APu 可以進(jìn)行文件和打印共享u 安全性由各個客戶端自行維護(hù)點對點模式的組網(wǎng)如下圖6