計算機網絡公選課-第5講 之 無線網絡技術課件

無線網絡技術計算機網絡公選課主講：賈慧娟e-mail:jiahuijuan@目錄為什么要使用無線網絡？無線網絡的分類WLANWPANWMAN凡是自由空間均可連接網絡，不受限于線纜和端口位置。辦公大樓候機大廳渡假山莊商務酒店無線讓網絡使用起來更自由終端與交換設備之間省去布線，有效降低布線成本。適用于特殊地理環(huán)境下的網絡架設，如隧道、港口碼頭、高速公路。終端與設備之間不方便通過線纜連接地理環(huán)境不適合布設有線網絡無線讓網絡建設更經濟，通信更便利不受限于時間和地點的無線網絡，可滿足各行各業(yè)對于網絡應用的需求。體育場館新聞中心展館與證券大廳制造車間物流運輸無線讓工作更高效WPANWLANWMAN2.4GHzISM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(tài)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802.16-2004最大速率74Mbps802.16e最大下載速率6Mbps遠距離通信

802.16-2004傳輸距離7-10km802.16e傳輸距離3-5km支持車速移動(802.16e)無線網絡分類WLANWLAN起源什么是WLANWLAN的技術特點主流的WLAN技術WLAN幾個常見問題無線局域網起源1971年，夏威夷大學（UniversityofHawaii）的研究人員創(chuàng)造了第一個基于封包式技術的無線電通訊網絡，被稱為ALOHNET網絡，是最早的無線局域網絡。這個WLAN包括了7臺計算機，采用雙向星型拓撲（bi-directionalstartopology）橫跨四座夏威夷的島嶼，中心計算機放置在瓦胡島（OahuIsland）上。從這時開始，無線局域網可以說是正式誕生了。什么是WLANWLAN：是WirelessLAN（無線局域網）的簡稱：基于IP的，能提供一定范圍內的高速數據連接；采用2.4GHz或5.8GHz無線頻率（ISM頻率）傳輸，沒有線纜限制；傳輸距離幾十米，采用特殊技術可以達到幾百米以上；

WiFi是WirelessFidelity（無線高保真）的簡稱，主要指WiFi論壇組織，負責設備的互操作性的認證（非強制性）；我們常說的“WLAN”指的就是符合802.11系列協(xié)議的無線局域網技術WLAN技術特點無線局域網(WirelessLocalAreaNetwork)是以射頻無線電波通信技術構建的局域網，雖不采用纜線，但也能提供傳統(tǒng)有線局域網的所有功能。無線數據通信不僅可以作為有線數據通信的補充及延伸，而且還可以與有線網絡環(huán)境互為備份。缺點：采用沖突檢測的多址接入方式，用戶較多時，網絡性能下降公用頻段，易受干擾互不干擾的頻點少，易自干擾頻率較高，終端功率較低，難以連續(xù)覆蓋優(yōu)點：傳輸速率高，空口速率最高為54Mbps安裝便捷經濟節(jié)約易于擴展WLAN無線局域網常用的實現技術有：IEEE的802.11系列協(xié)議族家用射頻工作組提出的HomeRF歐洲的HiperLAN2協(xié)議等。以IEEE802.11協(xié)議為基礎的無線局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局域網標準，主要用于解決局域網中，用戶與用戶終端的無線接入。802.11802.11b802.11a802.11g主流的WLAN技術WLAN技術發(fā)展趨勢（1/2）Infrastructure小范圍室內覆蓋802.11s大范圍熱區(qū)覆蓋WLANAP模式802.11b802.11a/g802.11n11Mbps54Mbps300Mbps自主管理小規(guī)模網絡輕量級管理大規(guī)模網絡安全WEP802.11iWAPIWLAN技術發(fā)展趨勢（2/2）WLAN標準的演進有如下四條主線：速率提升：802.11（2Mbps）

802.11b（11Mbps）

802.11g/a（54Mbps）

802.11n（320Mbps）安全提升：WEPWPAWPA2802.11iWAPI應用優(yōu)化：包含一系列針對應用的標準：802.11e（QoS）、802.11r（快速漫游）、802.11f（無縫漫游）、802.11h（自動頻率選擇和發(fā)送功率控制）等AP管理：自主管理集中管理802.11n標準進展802.11n802.11a/g802.11b802.112009年9月13日IEEE投票批準802.11n正式形成標準！802.11b802.11g802.11n802.11n802.11a要點：藍牙、無繩電話以及微波爐會對WLAN造成干擾。802.11b802.11g802.11n150M速率802.11n300M速率802.11g1611802.11n想要達到300M速度必須使用大車型，必須占兩條車道。要點：2.4GHz可用信道為信道1、6和11。11n必須占兩條信道才能達到300M，所以11n在2.4GHz無法全速率規(guī)模部署。802.11n150M速率149153157161165802.11n300M速率802.11n300M速率注：在美國，根據FCC規(guī)定在5GHz頻段可使用多達20多個信道802.11a802.11a802.11a802.11a802.11a5GHz信道多，不交錢也能用，交了錢就能買斷該信道。11n新品——WA2600室內型系列WA2620-AGN雙頻室內型WA2610-AGN單頻室內型WA2612-AGN單頻室內吸頂型室內辦公樓宇等區(qū)域使用，美觀大方。全部可以采用POE供電方式，部署簡單。各種安裝方式齊全：WA2610(壁掛)、WA2612(吸頂)、WA2620(壁掛吸頂桌面)802.11協(xié)議的用戶接入容量802.11協(xié)議告訴我們：WLAN采用競爭資源接入的方式，單個AP的用戶數達到30以上后，競爭效應急劇上升，最終的結果是不可用。802.11協(xié)議將2.4G劃分成三個互不干擾的信道，因此，在同一物理空間2.4G頻段實際最大的接入人數為30×3=90人/3APWLAN幾個常見問題？抗干擾能力

無線局域網一般采用擴頻技術，采用適當的的室外天線，可以具有較好的抗干擾能力（譬如多徑干擾、墻、建筑物、辦公器材等）；

無線局域網采用2.4GHZ國家開放的頻率，一般設備譬如對講機、醫(yī)療設備、家用電器等常規(guī)設備均不會產生干擾。AP接入用戶數量？

802.11b的AP由于理論帶寬只有11M，建議目標覆蓋區(qū)域用戶數不超過10個；802.11g的AP理論帶寬是54M，建議目標覆蓋區(qū)域用戶數不超過30個。AP覆蓋范圍？AP輸出功率為100mw，室外開闊地一般能覆蓋半徑30~50m，室內無墻體隔離的辦公區(qū)域半徑一般能覆蓋有10~20m。WLAN產品對人體的電磁輻射是安全的？

典型的WLAN產品，如AP輸出功率為100mw，對于網卡來說，通常只有10mw至50mw.相比較來說，手機的發(fā)射功率在通話時超過1W，而無線對講機甚至達到5W。另外，隨發(fā)射頻率越高，輻射能力越低，而且使用的方式也并不像手機一樣和人體直接接觸，因此對人體沒有影響。WPAN(無線個域網)WPAN的定義及特點常見的WPAN技術：藍牙zigbeeUWB（無線超寬帶，UltraWideBand）無線個人區(qū)域網WPAN

無線個人區(qū)域網WPAN(WirelessPersonalAreaNetwork)：

在個人工作地方把屬于個人使用的電子設備用無線技術連接起來自組網絡，不需要使用接入點AP。WPAN實際上就是一個低功率、小范圍、低速率和低價格的電纜替代技術。整個網絡的范圍大約在10m左右。WPAN都工作在2.4GHz的ISM頻段。1.藍牙系統(tǒng)(802.15.1)最早使用的WPAN是1994年愛立信公司推出的藍牙系統(tǒng)(Bluetooth)，其標準是IEEE802.15.1。藍牙的數據率為720kb/s，通信范圍在10米左右。藍牙使用不用基站的皮可網(piconet)。直譯就是“微微網”，表示這種無線網絡的覆蓋面積非常小。每一個皮可網有一個主設備(Master)和最多7個工作的從設備(Slave)。2.低速WPAN(802.15.4/ZigBee)低速WPAN主要用于工業(yè)監(jiān)控組網、辦公自動化與控制等領域，其速率是2~250kb/s。低速WPAN的標準是IEEE802.15.4。最近新修訂的標準是IEEE802.15.4-2006。低速WPAN中最重要的就是ZigBee。ZigBee技術主要用于各種電子設備（固定的、便攜的或移動的）之間的無線通信，其主要特點是通信距離短（10~80m），傳輸數據速率低，并且成本低廉。ZigBee的特點功耗非常低。在工作時，信號的收發(fā)時間很短；而在非工作時，ZigBee結點處于休眠狀態(tài)，非常省電。對于某些工作時間和總時間之比小于1%的情況，電池的壽命甚至可以超過10年。網絡容量大。一個ZigBee的網絡最多包括有255個結點，其中一個是主設備，其余則是從設備。若是通過網絡協(xié)調器，整個網絡最多可以支持超過64000個結點。3.高速WPAN（802.15.3）

高速WPAN用于在便攜式多媒體裝置之間傳送數據，支持11~55Mb/s的數據率，標準是802.15.3。IEEE802.15.3a工作組還提出了更高數據率的物理層標準的超高速WPAN，它使用超寬帶UWB技術。UWB技術工作在3.1~10.6GHz微波頻段，有非常高的信道帶寬。超寬帶信號的帶寬應超過信號中心頻率的25%以上，或信號的絕對帶寬超過500MHz。超寬帶技術使用了瞬間高速脈沖，可支持100~400Mb/s

的數據率，可用于小范圍內高速傳送圖像或DVD質量的多媒體視頻文件。WMANWMAN標準的制定Wimax：WMAN的別名Wimax的技術特點Wimax相比于WLAN和3G的優(yōu)點無線城域網WMAN

WMAN(WirelessMetropolitanAreaNetwork)

2002年4月通過了802.16無線城域網的標準。歐洲的ETSI也制訂類似的無線城域網標準HiperMAN。WMAN可提供“最后一英里”的寬帶無線接入（固定的、移動的和便攜的）。在許多情況下，無線城域網可用來代替現有的有線寬帶接入。傳輸速率高達70Mbps.

WiMAX(802.16)(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)WiMAX常用來表示無線城域網WMAN，這與Wi-Fi常用來表示無線局域網WLAN相似。IEEE的802.16工作組是無線城域網標準的制訂者，而WiMAX論壇則是802.16技術的推動者。兩個正式標準

802.16d（它的正式名字是802.16-2004），是固定寬帶無線接入空中接口標準（2~66GHz頻段）。

802.16的增強版本，即

802.16e，是支持移動性的寬帶無線接入空中接口標準（2~6GHz頻段），它向下兼容

802.16-2004。

IEEE802.16(WiMAX)的技術特點作為一種無線城域網技術，它可以將WiFi熱點連接到互聯(lián)網；也可作為DSL有線接入方式的無線擴展或替代，實現最后一公里的寬帶接入；還可實現在服務區(qū)內的漫游；WiMax可為50公里區(qū)域內提供服務，用戶無需線纜即可與基站建立寬帶連接。IEEE802.16(WiMAX)的技術特點WiMAX基站安裝在高樓上廣播無線信號，用戶使用MobileInternetDevice(MID)、WiMAX使能的筆記本電腦、或者WiMAX調制解調器等用戶端設備接收信號。美國聯(lián)邦通訊委員會FCC規(guī)定無線局域網WiFi的傳輸功率在1--100毫瓦，而一般的WiMAX傳輸功率大約100千瓦，WiFi功率只是WiMAX的一百萬分之一。因此使用比WiFi基站高一百萬倍傳輸功率的WiMAX基站，會比無線局域網WiFi終端傳輸距離大得多，可達幾到十幾公里，多個基站則可覆蓋幾十公里。WiMAX傳輸速率可高達70Mbps。802.16無線城域網服務范圍ISP802.11WLAN802.11熱點802.11WLAN802.16802.16802.16基站802.16因特網802.16基站802.16802.16電信網

802.16需在城市的多個高大建筑物上建立基站，基站間采用全雙工、寬帶