《寬帶接入技術(shù)與應(yīng)用》課件第6章

項(xiàng)目6WLAN寬帶接入技術(shù)6.1無(wú)線局域網(wǎng)接入技術(shù)概述6.2WLAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)6.3WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)6.4WLAN的應(yīng)用設(shè)計(jì)6.5WLAN設(shè)備安裝6.6WLAN設(shè)備組網(wǎng)配置思考與練習(xí)

【教學(xué)目標(biāo)】

在了解無(wú)線接入網(wǎng)的基礎(chǔ)上，掌握WLAN的基本概念、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)原理。

掌握典型AP、AC的設(shè)備組網(wǎng)方法，能進(jìn)行WLAN組網(wǎng)的業(yè)務(wù)配置。

【知識(shí)點(diǎn)與技能點(diǎn)】

·WLAN的概念

·WLAN的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

·WLAN的基本組成

·WLAN的工作原理

·AP

·AC

·AP與AC的通信過(guò)程

·AP的配置

·AC?+?AP的配置

·WLAN組網(wǎng)

6.1無(wú)線局域網(wǎng)接入技術(shù)概述

6.1.1WLAN的基本概念

目前，大多數(shù)局域網(wǎng)都采用有線方式連接，通過(guò)無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)連接的局域網(wǎng)為無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN，WirelessLocalAreaNetwork)。它利用無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速接入以太網(wǎng)，可定義為一個(gè)使用射頻、微波或紅外線，在有限的地域范圍內(nèi)互聯(lián)設(shè)備的通信系統(tǒng)。一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)可當(dāng)作有線局域網(wǎng)的擴(kuò)展來(lái)使用，也可以直接代替有線局域網(wǎng)。無(wú)線局域網(wǎng)具有較強(qiáng)的組網(wǎng)靈活性。

WLAN使用ISM(IndustrialScientificMedical)頻段工作。?ISM頻段開(kāi)放給工業(yè)(902～928?MHz)、科學(xué)研究(2.420～2.483?GHz)和醫(yī)療(5.725～5.850GHz)三個(gè)主要機(jī)構(gòu)使用，最早由美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)所定義，現(xiàn)已經(jīng)ITU-R(ITURadiocommunicationSector，國(guó)際通信聯(lián)盟無(wú)線電通信局)通過(guò)。此頻段無(wú)需許可證，只需要遵守一定的發(fā)射功率(一般低于1?W)，并且不對(duì)其他頻段造成干擾即可。?ISM頻段在各國(guó)的規(guī)定并不統(tǒng)一，其中2.4?GHz和5?GHz是WLAN目前應(yīng)用較多的頻段。由于2.4?GHz為各國(guó)共同的ISM頻段，因此無(wú)線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、ZigBee等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，均可工作在2.4?GHz頻段上，這也是信號(hào)容易產(chǎn)生干擾的主要原因之一。

WLAN以電磁波、微波或紅外線為傳輸介質(zhì)。傳輸技術(shù)根據(jù)采用的傳輸媒體、選擇的頻段以及調(diào)制方式的不同分為很多種。對(duì)采用微波的WLAN而言，按照調(diào)制方式又分為擴(kuò)展頻譜方式和窄帶調(diào)制方式。

6.1.2WLAN的特點(diǎn)

WLAN具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)靈活性和移動(dòng)性。在無(wú)線局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置不受網(wǎng)絡(luò)位置的限制，在無(wú)線信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何一個(gè)位置都可以接入網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)，連接到無(wú)線局域網(wǎng)的用戶可以移動(dòng)且能與網(wǎng)絡(luò)保持連接。

(2)安裝便捷。無(wú)線局域網(wǎng)可以免去或最大程度地減少網(wǎng)絡(luò)布線的工作量，一般只要安裝一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)設(shè)備，就可建立覆蓋整個(gè)區(qū)域的局域網(wǎng)絡(luò)。

(3)方便網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整。對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，辦公地點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖兺ǔＲ馕吨匦陆ňW(wǎng)，而重新布線建網(wǎng)是一個(gè)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力和瑣碎的過(guò)程，無(wú)線局域網(wǎng)可以避免或減少以上情況的發(fā)生。

(4)故障定位容易。有線網(wǎng)絡(luò)由于線路故障造成的網(wǎng)絡(luò)中斷，往往在檢修線路時(shí)非常復(fù)雜。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)則僅需更換故障設(shè)備即可恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連接。

(5)易于擴(kuò)展。無(wú)線局域網(wǎng)有多種配置方式，可以很快從只有幾個(gè)用戶的小型局域網(wǎng)擴(kuò)展到擁有上千用戶的大型網(wǎng)絡(luò)，并且能夠提供節(jié)點(diǎn)間“漫游”等有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特性。由于無(wú)線局域網(wǎng)有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，因此其發(fā)展十分迅速。最近幾年，無(wú)線局域網(wǎng)已經(jīng)在企業(yè)、醫(yī)院、商店、工廠和學(xué)校等場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。

無(wú)線局域網(wǎng)在能夠給網(wǎng)絡(luò)用戶帶來(lái)便捷和實(shí)用的同時(shí)，也存在著一些缺陷。無(wú)線局域網(wǎng)的不足之處體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)性能。無(wú)線局域網(wǎng)是依靠無(wú)線電波進(jìn)行傳輸?shù)?。這些電波通過(guò)無(wú)線發(fā)射裝置進(jìn)行發(fā)射，而建筑物、車(chē)輛、樹(shù)木和其他障礙物都可能阻礙電磁波的傳輸，所以會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的性能。

(2)速率。無(wú)線信道的傳輸速率與有線信道相比要低得多。目前，市場(chǎng)上常見(jiàn)的無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備最大傳輸速率為幾十至幾百M(fèi)b/s，新的設(shè)備有支持1Gb/s的，適合于個(gè)人終端和小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

(3)安全性。由于無(wú)線信號(hào)是發(fā)散的，信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)的所有終端或節(jié)點(diǎn)都能監(jiān)聽(tīng)，在防范措施不到位的情況下，容易造成通信信息泄漏。

6.1.3WLAN的應(yīng)用領(lǐng)域

WLAN的應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下幾個(gè)方面：

(1)移動(dòng)辦公的環(huán)境：大型企業(yè)、醫(yī)院等移動(dòng)工作的人員應(yīng)用的環(huán)境。

(2)難以布線的環(huán)境：歷史建筑、校園、工廠車(chē)間、城市建筑群、大型的倉(cāng)庫(kù)等不能布線或者難于布線的環(huán)境。

(3)頻繁變化的環(huán)境：活動(dòng)的辦公室、零售商店、售票點(diǎn)、醫(yī)院和野外勘測(cè)、試驗(yàn)、軍事、公安，銀行金融等環(huán)境，以及流動(dòng)辦公、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)經(jīng)常變化或者臨時(shí)組建的局域網(wǎng)。

(4)公共場(chǎng)所：航空公司、機(jī)場(chǎng)、貨運(yùn)公司、碼頭、會(huì)展中心和交易會(huì)等。

(5)小型網(wǎng)絡(luò)用戶：辦公室、家庭辦公室(SOHU)用戶。

6.2WLAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

6.2.1WLAN的協(xié)議棧模型

WLAN是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信技術(shù)的，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，邏輯鏈路控制層及其以上的各層，對(duì)不同的物理層的要求可以是相同的，也可以是不同的。因此，WLAN標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)物理層和媒質(zhì)訪問(wèn)控制層(MAC，MediumAccessControl)，涉及所使用的無(wú)線頻率范圍、空中接口通信協(xié)議等技術(shù)規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。WLAN的協(xié)議棧模型如圖6-1所示。圖6-1WLAN的分層協(xié)議

6.2.2WLAN典型標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

WLAN標(biāo)準(zhǔn)從1997年推出到現(xiàn)在，已經(jīng)歷了二十年的發(fā)展歷程。從最初的IEEE802.11，發(fā)展到目前已經(jīng)有十多種擴(kuò)展名，包括a、b、c、d、e、f、g、h、i、n和ac等。其中，802.11(a、b、g、n)是與物理層相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，802.11(d、e、h、i)影響MAC層，802.11(c、f)影響應(yīng)用層。現(xiàn)對(duì)部分標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介如下：

1．IEEE802.11

在20世紀(jì)90年代初，為了滿足人們對(duì)WLAN日益增長(zhǎng)的需求，IEEE成立了專(zhuān)門(mén)的802.11工作組，專(zhuān)門(mén)研究和定制WLAN的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，并在1997年6月推出了第一代WLAN協(xié)議——IEEE802.11。它工作在ISM的2.4GHz頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率設(shè)計(jì)為1Mb/s、2Mb/s。協(xié)議定義的物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)特征和調(diào)制方法，射頻傳輸方法采用跳頻擴(kuò)頻(FHSS)和直接序列擴(kuò)頻(DSSS)。MAC層使用載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/避免沖突(CSMA/CA)的方式共享無(wú)線媒體，負(fù)責(zé)客戶端與AP之間的通信，主要功能包括：掃描、接入、認(rèn)證、加密、漫游和同步。

該協(xié)議由于在速率和傳輸距離上的設(shè)計(jì)不能滿足人們的需求，并未被大規(guī)模使用。

2．IEEE802.11a

1999年IEEE推出了802.11a和802.11b。802.11a工作在5GHzISM頻段上，數(shù)據(jù)傳輸速率為6～54Mb/s。物理層可采用多種調(diào)制方式，如DQFSK、16QAM、64QAM、OFDM等，其中OFDM是一種多載波調(diào)制技術(shù)，主要是將指定信道分成若干子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波是并行傳輸，可以有效提高信道的頻譜利用率。802.11a可提供25Mb/s的無(wú)線ATM接口和10?Mb/s的以太網(wǎng)線幀結(jié)構(gòu)接口，并支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)。這樣的速率完全能滿足室內(nèi)、室外的各種應(yīng)用場(chǎng)合。

3．IEEE802.11b

802.11b也就是大家熟悉的Wi-Fi(WirelessFidelity)，它工作在2.4?GHzISM頻段上，傳輸速率可在11?Mb/s、5.5?Mb/s、2?Mb/s、1?Mb/s速率之間自動(dòng)切換，并在2?Mb/s、1?Mb/s速率時(shí)與IEEE802.11兼容。它支持?jǐn)?shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)，從根本上改變了WLAN設(shè)計(jì)和應(yīng)用現(xiàn)狀，擴(kuò)大了WLAN的應(yīng)用領(lǐng)域。

4．IEEE802.11g

2000年初，IEEE802.11g工作組開(kāi)始開(kāi)發(fā)一項(xiàng)既能提供54?Mb/s速率，又能向下兼容802.11b的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。并在2001年11月提出了第一個(gè)IEEE802.11g草案，2003年正式成為標(biāo)準(zhǔn)。802.11g兼容了802.11b，繼續(xù)使用2.4?GHz頻段。為了達(dá)到54?Mb/s的速率，802.11g借用了802.11a的成果，在2.4?GHz頻段采用了正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)。IEEE802.11g的推出，滿足了當(dāng)時(shí)人們對(duì)帶寬的需求，對(duì)WLAN的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。

5．IEEE802.11n

2002年，IEEE802.11任務(wù)組N，即TGn(TaskGroupn)成立，開(kāi)始研究一種更快的WLAN技術(shù)，目標(biāo)是達(dá)到100?Mb/s的速率。2009年9月得到批準(zhǔn)，這個(gè)協(xié)議就是802.11n。在長(zhǎng)達(dá)7年的制定過(guò)程中，802.11n的速率也從最初設(shè)計(jì)的100?Mb/s，完善到了最高可達(dá)600?Mb/s。802.11n采用了雙頻工作模式，支持2.4?GHz和5?GHz，且兼容802.11a/b/g。

6.?IEEE802.11ac

802.11ac是802.11n的繼承者，于2016年7月獲批升級(jí)到最新的802.11ac標(biāo)準(zhǔn)。它采用并擴(kuò)展了源自802.11n的空中接口概念，包括：更寬的RF帶寬(提升至160MHz)，更多的MIMO空間流，多用戶的MIMO，以及更高階的調(diào)制(達(dá)到256QAM)等大量標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11a使用5?GHz頻帶進(jìn)行通信，理論上能夠支持1?Gb/s傳輸帶寬。

IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)指標(biāo)比較如表6-1所示。

6.3WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

6.3.1WLAN常用設(shè)備

WLAN組網(wǎng)的常用設(shè)備包括：BRAS、AC、AP、STA、天線、路由器等。

1.?BRAS

寬帶遠(yuǎn)程接入服務(wù)器(BRAS，BroadbandRemoteAccessServer)是面向?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的新型接入網(wǎng)關(guān)，它位于骨干網(wǎng)的邊緣層，可以完成用戶帶寬的IP/ATM網(wǎng)的數(shù)據(jù)接入(接入手段包括基于xDSL/CableModem/高速以太網(wǎng)技術(shù)(LAN)/無(wú)線寬帶數(shù)據(jù)接入(WLAN)等)，實(shí)現(xiàn)用戶的寬帶上網(wǎng)、基于IPSec(IPSecurityProtocol)的IPVPN服務(wù)、構(gòu)建企業(yè)內(nèi)部Intranet、支持ISP向用戶批發(fā)業(yè)務(wù)等應(yīng)用。圖6-2所示為一款典型的寬帶遠(yuǎn)程接入服務(wù)器。

圖6-2BRAS

2.?AP

AP是WLAN的核心設(shè)備，是WLAN用戶設(shè)備進(jìn)入有線網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)，它也稱(chēng)無(wú)線網(wǎng)橋、無(wú)線網(wǎng)關(guān)等。每個(gè)AP基本上都有一個(gè)以太網(wǎng)口，用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線與有線的對(duì)接。

AP可以設(shè)置為胖AP和瘦AP不同的模式。最早的WLAN設(shè)備將多種功能集為一身，如：將物理層、鏈路層、用戶數(shù)據(jù)加密、用戶的認(rèn)證、QoS、安全策略、用戶的管理及其他應(yīng)用層功能集為一體，一般將這類(lèi)WLAN設(shè)備稱(chēng)為“胖”AP?！芭帧盇P的特點(diǎn)是配置靈活、安裝簡(jiǎn)單、性價(jià)比高，但AP之間相互獨(dú)立，無(wú)法適用于用戶密度高、多個(gè)AP連續(xù)覆蓋等環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)所。瘦AP則適合大規(guī)模部署，通常需要與交換機(jī)、控制器等設(shè)備配合組網(wǎng)。瘦AP的所有配置都是從網(wǎng)絡(luò)上下載的，因此瘦AP是無(wú)法獨(dú)立工作的。圖6-3所示為典型的AP設(shè)備。

(a)室內(nèi)型

(b)室外型

圖6-3典型AP設(shè)備

3.?AC

在大型網(wǎng)絡(luò)中，由于接入點(diǎn)數(shù)量較多，為方便管理，引入AC(AccessPointControl，AP控制器)來(lái)實(shí)行集中管理。AC又稱(chēng)為無(wú)線交換機(jī)，是WLAN的接入控制設(shè)備，如圖6-4所示。這時(shí)AP只保留物理鏈路層和MAC功能，提供可靠、高性能的射頻管理，包括802.11協(xié)議的無(wú)線連接；集中控制器AC集中所有的上層功能，包括安全、控制和管理等功能。

接入控制器集用戶控制管理、安全機(jī)制、移動(dòng)管理、射頻管理、超強(qiáng)QoS和高速數(shù)據(jù)處理等功能于一身，具有高可靠性、業(yè)務(wù)類(lèi)型豐富的特點(diǎn)。AC還可集成BRAS和AAA功能的設(shè)計(jì)，提升了產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)的適應(yīng)性，不必額外配置BRAS/AAA，從而降低建網(wǎng)和運(yùn)營(yíng)成本。BRAS模塊支持WPA/WPA2和802.1X認(rèn)證協(xié)議及AES、TKIP等先進(jìn)空口加密算法增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性，支持層三用戶漫游可使業(yè)務(wù)在子網(wǎng)間切換時(shí)不中斷，極大提升了用戶感受。圖6-4所示為一款典型AC設(shè)備。

圖6-4典型AC設(shè)備

4．天線

天線用于發(fā)射和接收信號(hào)。由于國(guó)家對(duì)功率有一定的限制，無(wú)線設(shè)備本身的天線只能傳輸較短的距離，當(dāng)超出一定范圍時(shí)，可通過(guò)天線來(lái)增強(qiáng)無(wú)線信號(hào)。它相當(dāng)于一個(gè)信號(hào)放大器，可以延伸傳輸?shù)木嚯x。天線的參數(shù)主要有頻率范圍、增益值和極化方式等。頻率范圍是指天線工作的頻段，如802.11b標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線設(shè)備需要頻率范圍為2.4?GHz左右的天線來(lái)匹配；增益值是表示天線功率放大的倍數(shù)，數(shù)值越大，表示放大的倍數(shù)越大，信號(hào)越強(qiáng)，通常以dBi為單位；極化方向表示電磁波的傳輸方向，是指天線輻射時(shí)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度方向，有水平極化、垂直極化等，根據(jù)其方向性，天線可分為全向天線、定向天線等。典型天線外形如圖6-5所示。

圖6-5一種典型天線

5．無(wú)線路由器

無(wú)線路由器是一種帶路由功能的無(wú)線接入點(diǎn)，在家庭及中小企業(yè)中經(jīng)常使用。無(wú)線路由器具備無(wú)線AP所有的功能，如支持DHCP、防火墻、加密等，同時(shí)包括路由功能。圖6-6所示無(wú)線寬帶路由器，集路由器、無(wú)線接入點(diǎn)、四口交換機(jī)、防火墻于一體。

圖6-6無(wú)線寬帶路由器

6.3.2WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

802.11網(wǎng)絡(luò)的基本元素包括SSID(ServiceSetID，服務(wù)集識(shí)別碼)、(STA，Stations無(wú)線終端設(shè)備)、AP(AccessPoint)接入點(diǎn)設(shè)備和基本服務(wù)區(qū)(BSS，BasicServiceSet)等。根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境和業(yè)務(wù)需求，WLAN可通過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)應(yīng)用，通常可分為無(wú)中心對(duì)等網(wǎng)結(jié)構(gòu)、單接入點(diǎn)基本服務(wù)區(qū)(BSS)、多接入點(diǎn)擴(kuò)展服務(wù)區(qū)(ESS)和無(wú)線橋接結(jié)構(gòu)。

1.無(wú)中心對(duì)等網(wǎng)結(jié)構(gòu)

無(wú)中心對(duì)等網(wǎng)結(jié)構(gòu)也稱(chēng)為Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)。它全部由無(wú)線工作站組成，用于一臺(tái)無(wú)線工作站和另一臺(tái)或多臺(tái)其他無(wú)線工作站的直接通信。該網(wǎng)絡(luò)無(wú)法接入到有線網(wǎng)絡(luò)中，只能獨(dú)立使用，且無(wú)需AP，安全由各個(gè)客戶端自行維護(hù)。采用這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，各站點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)公用信道，但站點(diǎn)數(shù)過(guò)多時(shí)，信道競(jìng)爭(zhēng)成為限制網(wǎng)絡(luò)性能的要害，因此，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較適合小規(guī)模、小范圍的WLAN系統(tǒng)組網(wǎng)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)必須能同時(shí)“看”到網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)，否則就認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)中斷，因此對(duì)等網(wǎng)絡(luò)只能用于少數(shù)用戶的組網(wǎng)環(huán)境，比如4～8個(gè)用戶，如圖6-7所示。

圖6-7WLAN無(wú)中心對(duì)等網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.集中控制模式結(jié)構(gòu)

集中控制模式也稱(chēng)單接入點(diǎn)BSS，由無(wú)線訪問(wèn)點(diǎn)(AP)、無(wú)線工作站(STA)以及分布式系統(tǒng)(DSS)構(gòu)成，覆蓋的區(qū)域稱(chēng)作基本服務(wù)區(qū)，如圖6-8所示。無(wú)線訪問(wèn)點(diǎn)也稱(chēng)無(wú)線hub，用于在無(wú)線STA和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收、緩存和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，所有的無(wú)線通信都經(jīng)過(guò)AP完成。無(wú)線訪問(wèn)點(diǎn)通常能夠覆蓋幾十至幾百用戶，覆蓋半徑達(dá)上百米。AP可以連接到有線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。

圖6-8WLAN集中控制模式結(jié)構(gòu)

3.多接入點(diǎn)ESS結(jié)構(gòu)

由多個(gè)AP以及連接它們的分布式系統(tǒng)(DS)組成的基礎(chǔ)架構(gòu)模式網(wǎng)絡(luò)，也稱(chēng)為擴(kuò)展服務(wù)區(qū)。如圖6-9所示，擴(kuò)展服務(wù)區(qū)內(nèi)的每個(gè)AP都是一個(gè)獨(dú)立的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基本服務(wù)區(qū)，所有AP共享同一個(gè)擴(kuò)展服務(wù)區(qū)標(biāo)示符(ESSID)。分布式系統(tǒng)在802.11標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有定義，但是目前大都是指以太網(wǎng)。相同ESSID的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)間可以進(jìn)行漫游，不同ESSID的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)形成邏輯子網(wǎng)。

圖6-9多接入點(diǎn)ESS結(jié)構(gòu)

4.無(wú)線橋接結(jié)構(gòu)

無(wú)線橋接在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接以太網(wǎng)或需要為有線連接建立第二條冗余連接以作備份時(shí)采用。無(wú)線橋接允許在建筑物之間進(jìn)行無(wú)線連接。無(wú)線網(wǎng)橋主要有以下幾種結(jié)構(gòu)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型和中繼模式等類(lèi)型。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型常用于固定的需要連網(wǎng)的兩個(gè)位置之間，是無(wú)線連網(wǎng)的常用方式，使用這種連網(wǎng)方式建成的網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速率高、受外界環(huán)境影響較小。如圖6-10所示，A大樓放置一臺(tái)無(wú)線網(wǎng)橋，頂部放置一面定向天線；B大樓同樣放置一臺(tái)無(wú)線網(wǎng)橋，頂部放置一面定向天線。兩地的無(wú)線網(wǎng)橋分別通過(guò)饋線與本地天線連接后，兩點(diǎn)的無(wú)線通信可迅速搭建起來(lái)。無(wú)線網(wǎng)橋通過(guò)超五類(lèi)雙絞線連接各地的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。這樣兩處的網(wǎng)絡(luò)即可連為一體。在這種結(jié)構(gòu)下，A、B的AP在管理界面選擇橋接模式，在遠(yuǎn)程橋接MAC地址輸入對(duì)端MAC地址，同時(shí)兩AP的IP要在同一網(wǎng)段。圖6-10點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線橋接

點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型常用于有一個(gè)中心點(diǎn)、多個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)的情況下。其最大優(yōu)點(diǎn)是組建網(wǎng)絡(luò)成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單。其次，由于中心使用了全向天線，設(shè)備調(diào)試相對(duì)容易。這種網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)也是因?yàn)槭褂昧巳蛱炀€，波束的全向擴(kuò)散使得功率大大衰減，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率降低，對(duì)于較遠(yuǎn)距離的遠(yuǎn)端點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)的可靠性不能得到保證。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型無(wú)線橋接典型組網(wǎng)如圖6-11所示，O為中心點(diǎn)，分別連接A、B、C不同的局域網(wǎng)絡(luò)。這時(shí)，所有AP要使用相同的SSID、認(rèn)證模式和密鑰等，中心點(diǎn)可設(shè)為中繼模式，不接入網(wǎng)絡(luò)；也可設(shè)為AP模式，對(duì)客戶端提供接入。

圖6-11點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線橋接

無(wú)線中繼模式是在所建網(wǎng)絡(luò)中有遠(yuǎn)距離的點(diǎn)，或有建筑物、山脈等阻擋的點(diǎn)，可使用中繼模式。中繼AP放置在需要連接的不同AP點(diǎn)都能覆蓋的位置。如圖6-12所示，A、C兩棟建筑各有一個(gè)局域網(wǎng)LAN1和LAN2，因?yàn)閭鬏斁嚯x等原因無(wú)法連接，這時(shí)在B建筑通過(guò)加入一個(gè)中繼AP來(lái)達(dá)到連通的目的。此時(shí)，中繼AP要設(shè)置成中繼模式，A、C兩點(diǎn)連入各自交換機(jī)設(shè)置為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接模式。所有AP在同一個(gè)IP網(wǎng)段。

圖6-12無(wú)線中繼模式

6.4WLAN的應(yīng)用設(shè)計(jì)

6.4.1無(wú)線路由器組網(wǎng)

家庭或宿舍組建無(wú)線局域網(wǎng)是最通用的例子。如圖6-13所示，使用一臺(tái)無(wú)線路由器和多臺(tái)無(wú)線設(shè)備(如手機(jī)、筆記本電腦、帶有無(wú)線網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī))作為接入點(diǎn)組網(wǎng)。無(wú)線路由器具有接入功能，可以允許共享一個(gè)ISP(Internet服務(wù)提供商)的單一IP地址為多臺(tái)計(jì)算機(jī)提供服務(wù)。圖6-13無(wú)線路由組網(wǎng)

6.4.2AP接入組網(wǎng)

基于AP接入的WLAN應(yīng)用場(chǎng)景可分為：室內(nèi)放裝、室外覆蓋、室內(nèi)分布系統(tǒng)、混合組網(wǎng)等多種。

1.室內(nèi)放裝

室內(nèi)放裝型AP加全向天線是常用的一種無(wú)線信號(hào)覆蓋方式。其特點(diǎn)是布放方式簡(jiǎn)單、靈活，施工成本低。同時(shí)每個(gè)AP獨(dú)立工作，方便根據(jù)布放區(qū)域需求靈活調(diào)整AP數(shù)量，滿足用戶不同帶寬要求。室內(nèi)放裝型AP多用在面積較小、用戶相對(duì)集中、對(duì)容量需求較大的區(qū)域。比如會(huì)議室、辦公室、老式建筑、酒吧、休閑中心、VIP候機(jī)廳、商鋪等場(chǎng)景宜選用室內(nèi)放裝型AP設(shè)備。WLAN室內(nèi)放裝覆蓋組網(wǎng)應(yīng)用如圖6-14所示。

圖6-14WLAN室內(nèi)放裝覆蓋組網(wǎng)應(yīng)用

2.室外覆蓋

室外覆蓋適用于公共廣場(chǎng)、居民小區(qū)、學(xué)校、宿舍、園區(qū)、室外人口較為聚集的空曠地帶以及對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有較大需求的商業(yè)步行街等室外場(chǎng)合。有些應(yīng)用場(chǎng)景需要無(wú)線回傳，如樓宇間的無(wú)線網(wǎng)橋、2.4G接入等應(yīng)用。室外覆蓋中多采用大功率室外型AP，或遠(yuǎn)距離小區(qū)橋接覆蓋，如圖6-15所示。其覆蓋情況受發(fā)射功率、天線形態(tài)和增益、放置高度、障礙等多種因素影響。此外，建網(wǎng)時(shí)還需綜合考慮系統(tǒng)容量與AP數(shù)量、天線增益與覆蓋角度、信號(hào)穿透能力與功率預(yù)算、防護(hù)等級(jí)等問(wèn)題。

圖6-15WLAN室外覆蓋組網(wǎng)應(yīng)用

3．WLAN的室內(nèi)分布系統(tǒng)

WLAN信號(hào)可以通過(guò)合路器饋入原有2G/3G室內(nèi)覆蓋天饋系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)共用室內(nèi)分布系統(tǒng)。典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖6-16所示。該系統(tǒng)利用WLAN帶寬優(yōu)勢(shì)，起到對(duì)3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分流作用。實(shí)際應(yīng)用中CDMA800、GSM900、GSM1800、CDMA1900、WCDMA、TD-SCDMA等都可能與WLANAP共室分系統(tǒng)。WLAN室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)需綜合考慮系統(tǒng)容量、信道分配、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、功率預(yù)算、場(chǎng)強(qiáng)覆蓋、干擾與隔離、饋電方式等方面因素。

圖6-16WLAN室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)用

WLAN與2G/3G共用室內(nèi)分布系統(tǒng)，可以降低WLAN部署成本、站址獲取難度。在室內(nèi)熱點(diǎn)區(qū)域，可用于分擔(dān)3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量，降低3G網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容升級(jí)成本，例如星級(jí)酒店、商務(wù)中心、交通樞紐、大型場(chǎng)館、休閑娛樂(lè)、餐飲等場(chǎng)所。WLAN部署在室內(nèi)時(shí)并非全覆蓋，只是針對(duì)熱點(diǎn)區(qū)域和有投資回報(bào)的區(qū)域。WLAN用戶少，投資回報(bào)率低，除非業(yè)主強(qiáng)烈要求，可不做覆蓋。需現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)確定WLAN的覆蓋方式，不同場(chǎng)景的建筑結(jié)構(gòu)、功能區(qū)分布、覆蓋需求、寬帶資源、無(wú)線環(huán)境(包括現(xiàn)有2G/3G無(wú)線環(huán)境及其他運(yùn)營(yíng)商的WLAN網(wǎng)絡(luò))等情況不一樣，WLAN的部署情況也會(huì)有很大區(qū)別。

4.混合組網(wǎng)

在實(shí)際應(yīng)用組網(wǎng)中，還會(huì)有各種混合應(yīng)用，如應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)車(chē)站、會(huì)展中心、商業(yè)廣場(chǎng)等。通常室外采用大功率覆蓋，室內(nèi)放裝覆蓋，如圖6-17所示。

圖6-17WLAN接入組網(wǎng)的典型應(yīng)用

6.4.3WLAN的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

WLAN無(wú)線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要包含頻率規(guī)劃、覆蓋規(guī)劃、鏈路預(yù)算和容量規(guī)劃等。

1.頻率規(guī)劃

在進(jìn)行頻率規(guī)劃時(shí)，由于頻率資源有限，可以配合空間交錯(cuò)實(shí)現(xiàn)頻率再用，從而增加網(wǎng)絡(luò)容量。同信道干擾在無(wú)線通信組網(wǎng)中是主要的干擾源，頻率規(guī)劃應(yīng)做到同頻最小化重疊。為保證頻道之間不相互干擾，2.4G頻段要求兩個(gè)頻道的中心頻率間隔不能低于25MHz，推薦1、6、11三個(gè)信道交錯(cuò)使用。5.8G頻段的信道采用20M間隔的非重疊信道，采用149、153、157、164、165信道。在分樓層的立體空間，典型頻率規(guī)劃方法如圖6-18所示。在我國(guó)可以使用的信道標(biāo)識(shí)與中心頻率對(duì)應(yīng)如表6-2所示。

圖6-18頻率規(guī)劃

2.覆蓋規(guī)劃

AP的覆蓋范圍大小取決于AP發(fā)送功率、天線增益、天線指向性、接收靈敏度、穿透損耗、信噪比等因素。距離AP越近，STA信號(hào)強(qiáng)度質(zhì)量越好，獲得的無(wú)線連接速率越高；在同樣的發(fā)射功率和獲得同樣連接速率的情況下，2.4?GHz和5?GHz頻段的覆蓋范圍有一些差別，5?GHz覆蓋范圍小于2.4GHz；覆蓋質(zhì)量與周邊信噪比相關(guān)，信噪比大于28dB比較理想，工勘時(shí)需測(cè)定周邊的干擾源；覆蓋范圍與信號(hào)的穿透能力相關(guān)，需根據(jù)安裝環(huán)境統(tǒng)一規(guī)劃鏈路預(yù)算，避免AP天線與覆蓋區(qū)域之間有較大的損耗阻隔。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要根據(jù)建筑的情況確定使用的產(chǎn)品方案，主要方案有室內(nèi)放裝AP、室內(nèi)AP?+?DAS覆蓋、室外AP+網(wǎng)橋、室外AP?+?光纜等。還需要確定能否共享存在的室內(nèi)分布系統(tǒng)以及共享的方案，并且根據(jù)建筑的情況設(shè)計(jì)室內(nèi)分布系統(tǒng)的拓?fù)洹⒙酚傻取Ｒ鶕?jù)建筑的面積、用途、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定信號(hào)源的選取和具體的覆蓋方案，確定AP數(shù)量和安裝位置以及功分器、合路器、天線的射頻器件?；诮ㄖ膱D紙、墻體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)繪制出WLAN室內(nèi)分布系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖(拓?fù)鋱D)。

覆蓋設(shè)計(jì)與站址勘測(cè)過(guò)程是緊密關(guān)聯(lián)的。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過(guò)程中，覆蓋預(yù)測(cè)通常并不是一次就可以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃目標(biāo)，必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行若干次的反復(fù)調(diào)整。

3.鏈路預(yù)算

WLAN鏈路預(yù)算一般經(jīng)過(guò)以下步驟：

(1)確定邊緣場(chǎng)強(qiáng)。

(2)確定空間傳播損耗、電纜損耗、墻體等阻隔損耗。

(3)根據(jù)公式計(jì)算覆蓋距離，判定是否滿足覆蓋要求。

邊緣場(chǎng)強(qiáng)是指所需覆蓋區(qū)域邊緣的信號(hào)強(qiáng)度。WLAN邊緣場(chǎng)強(qiáng)電平要結(jié)合通信終端的接收靈敏度和邊緣帶寬需求確定，一般選擇?-75dBm以上。

空間傳播損耗計(jì)算：對(duì)于室內(nèi)覆蓋場(chǎng)景，可選擇自由空間衰落公式；對(duì)于室外距離覆蓋場(chǎng)景，可選擇COTS231-HATA模型。

室內(nèi)信號(hào)模型符合自由空間損耗模型，具體公式如下：

20lgf

+?20lgd?-?28(f：MHz；d：m)

20lgf

+?20lgd?+?32.4(f：MHz；d：km)

20lgf?+?20lgd?+?92.4(f：GHz；d：km)

COTS231-HATA模型路徑損耗計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為

L50(dB)?=?46.3?+?33.9lgfc?-?13.82lghte?-?α(hre)?

+?(44.9?-?6.55lghte)lgd

+?Ccell?+?Cterrain?+?CM

式中：fc為傳輸頻率(MHz)；

hte為發(fā)射有效天線高度；

hre為接收有效天線高度；

d為收發(fā)之間的水平距離，單位為km；

α(hre)為有效天線修正因子，是覆蓋區(qū)大小的函數(shù)；

Ccell為小區(qū)類(lèi)型校正因子，不同環(huán)境下其取值不同；

Cterrain為地形校正因子，它反映一些重要的地形；

CM為大城市中心校正因子：

現(xiàn)給出一些參數(shù)，供計(jì)算時(shí)選擇使用：

1)距離損耗計(jì)算數(shù)據(jù)

距離損耗計(jì)算數(shù)據(jù)如表6-3所示。

2)饋線損耗計(jì)算數(shù)據(jù)

各種饋線損耗如表6-4所示。

3)穿透損耗計(jì)算

室內(nèi)環(huán)境中多徑效應(yīng)影響非常明顯，室內(nèi)放裝型AP有效覆蓋范圍會(huì)受到很大限制。由于WLAN信號(hào)的穿透性和衍射能力很差，一旦遇到障礙物，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)嚴(yán)重衰減。2.4GHz微波對(duì)各種材質(zhì)的穿透損耗的實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)值如表6-5所示。

4)器件損耗和接頭損耗

RF射頻器件都會(huì)有一定的插入損耗，如電纜連接器、功分器、耦合器、合路器、濾波器等，典型接頭損耗一般在0.1～0.2dB。各種器件插損參數(shù)可參考器件說(shuō)明書(shū)，也可參考表6-6、表6-7、表6-8。表6-6為功分器的插損參數(shù)，表6-7為耦合器的技術(shù)參數(shù)，表6-8為合路器指標(biāo)參數(shù)。

5)功率預(yù)算與損耗

工程應(yīng)用必須考慮功率預(yù)算：

發(fā)送功率?+?Tx天線增益?-?路徑損耗?+?Rx天線增益?>?邊緣場(chǎng)強(qiáng)

這些參數(shù)需要在工勘和工程設(shè)計(jì)方案中考慮，并計(jì)算覆蓋距離。

(1)

AP的發(fā)送功率因數(shù)主要由AP自身決定。

(2)天線的發(fā)送增益由天線參數(shù)決定。

(3)核算傳播路徑損耗需要在工勘核實(shí)，包括空間損耗、電纜、阻隔等損耗。

(4)邊緣場(chǎng)強(qiáng)的選取可參考接收靈敏度。一般WLAN設(shè)備在接收方向會(huì)內(nèi)置低噪聲放大器(LNA)，可提升10～15dB的接收增益，用于提高接收靈敏度。因此設(shè)備的實(shí)際接收靈敏度往往優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求。

(5)接收天線增益：一般無(wú)法確定每個(gè)終端的接收天線增益，通常情況下為2～3dBi。

4.容量規(guī)劃

AP布放的數(shù)量決定系統(tǒng)容量：

(1)根據(jù)用戶數(shù)量決定AP數(shù)量。AP采用了CSMA(沖突檢測(cè)載波偵聽(tīng)多路存取)協(xié)議，一個(gè)AP可以接入很多用戶，如果接入用戶數(shù)目過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致每個(gè)用戶的性能下降，一般每個(gè)AP接入20～30個(gè)用戶為宜。當(dāng)每AP用戶數(shù)量超過(guò)AP容量限制時(shí)，需增加AP數(shù)量方式擴(kuò)容。

(2)根據(jù)覆蓋區(qū)域決定AP數(shù)量。當(dāng)覆蓋需求大于一個(gè)AP覆蓋范圍時(shí)，需增加多個(gè)AP以增加覆蓋面積，每個(gè)AP只覆蓋指定的區(qū)域；室內(nèi)分布系統(tǒng)可采用多天線方式擴(kuò)展覆蓋空間，但沒(méi)有提高系統(tǒng)容量。

(3)根據(jù)帶寬需求決定AP數(shù)量。當(dāng)某個(gè)區(qū)域用戶數(shù)較多，并對(duì)帶寬有很大需求時(shí)，可增加AP數(shù)量均衡流量分擔(dān)；同一區(qū)域的AP之間需采用非重疊信道覆蓋。

如果樓層布放3個(gè)AP，180個(gè)用戶使用，則60個(gè)用戶共享1個(gè)AP帶寬，需要每個(gè)AP發(fā)送功率50mW才能滿足覆蓋需求；如果樓層布放12個(gè)AP，180個(gè)用戶使用，則15個(gè)用戶共享1個(gè)AP帶寬，需要每個(gè)AP發(fā)送的功率僅為12.5mW。

6.5WLAN設(shè)備安裝

6.5.1AP的硬件安裝

中興通訊無(wú)線局域網(wǎng)系列產(chǎn)品中的橋接型室內(nèi)無(wú)線接入點(diǎn)W815N為運(yùn)營(yíng)級(jí)室內(nèi)型500mW的AP，內(nèi)置的高功率射頻放大器更適合于運(yùn)營(yíng)商室內(nèi)分布式組網(wǎng)。

設(shè)備工作在2.4GHz頻段，符合IEEE802.11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)，采用OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)，具有傳輸速率高、接收靈敏度高、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，適合于設(shè)置在無(wú)線局域網(wǎng)熱點(diǎn)地區(qū)，為用戶提供無(wú)線局域網(wǎng)接入功能，為基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)商、ISP、行業(yè)及企業(yè)提供有力的無(wú)線接入解決方案。W815N的各接口和按鍵說(shuō)明如表6-9所示。

AP有三種硬件安裝方法：

(1)通過(guò)標(biāo)配的外置電源適配器直接供電時(shí)，安裝方法如圖6-19(a)所示。

(2)在交換機(jī)不支持PoE供電情況下，通過(guò)標(biāo)配的PoE模塊實(shí)現(xiàn)48V以太網(wǎng)遠(yuǎn)程供電，安裝方法如圖6-19(b)所示。

(3)支持標(biāo)準(zhǔn)PoE供電的交換機(jī)直接供電時(shí)，安裝方法如圖6-19(c)所示。

(a)外置電源適配器供電安裝

圖6-19AP的三種硬件安裝方法

(b)通過(guò)PoE供電模塊安裝圖6-19AP的三種硬件安裝方法

(c)PoE交換機(jī)供電安裝

圖6-19AP的三種硬件安裝方法

當(dāng)需要對(duì)AP進(jìn)行管理時(shí)，可執(zhí)行以下步驟登錄到AP：在管理PC上打開(kāi)瀏覽器(IE等)，在瀏覽器的地址欄寫(xiě)入AP的IP地址，并敲回車(chē)鍵。AP的默認(rèn)IP地址是。如果出現(xiàn)Windows安全警告對(duì)話框，點(diǎn)擊OK/Yes繼續(xù)，直到出現(xiàn)登錄頁(yè)面。

6.5.2AC的硬件安裝

ZXWLW981/W981s采用標(biāo)準(zhǔn)800mm深機(jī)柜安裝時(shí)，需要使用帶側(cè)耳的型號(hào)，具體安裝示意圖如圖6-20所示。

圖6-20AC的硬件安裝

安裝步驟如下：

(1)在機(jī)柜前面兩側(cè)各有一列安裝定位立柱，可根據(jù)實(shí)際容量需要靈活安排W981s在機(jī)柜中的位置。

(2)在安裝時(shí)，將W981s平行放在托板上，推入機(jī)柜。

(3)使用四個(gè)面板螺釘與立柱上浮動(dòng)螺母連接并擰緊，必須保證設(shè)備安裝穩(wěn)固。

6.6WLAN設(shè)備組網(wǎng)配置

6.6.1WLAN設(shè)備組網(wǎng)的數(shù)據(jù)規(guī)劃

WLAN典型組網(wǎng)如圖6-21所示。此場(chǎng)景下，采用瘦AP本地轉(zhuǎn)發(fā)模式，AC僅管理AP，AP地址采用靜態(tài)配置，AP通過(guò)靜態(tài)方式發(fā)現(xiàn)AC，STA地址由外部DHCP服務(wù)器分配。圖6-21WLAN典型組網(wǎng)配置圖

WLAN組網(wǎng)的