《現(xiàn)代通信接入網(wǎng)技術(shù)》課件 模塊六 WLAN技術(shù)

模塊六

WLAN技術(shù)《現(xiàn)代通信接入網(wǎng)技術(shù)》26.1

WLAN技術(shù)原理目錄6.3

WLAN的設(shè)備安裝與配置6.4WLAN設(shè)備組網(wǎng)配置6.2

WLAN的組網(wǎng)設(shè)計6.1WLAN技術(shù)原理46.1.1WLAN的基本概念目錄6.1.3WLAN的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)6.1.4WLAN的接入過程6.1.2

WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）是利用無線技術(shù)實現(xiàn)快速接入以太網(wǎng)的技術(shù)，可定義為使用射頻、微波或紅外線，在一個有限的地域范圍內(nèi)互連設(shè)備的通信系統(tǒng)。WLAN具有安裝便捷、使用靈活、經(jīng)濟(jì)節(jié)約、易于擴(kuò)展等有線網(wǎng)絡(luò)無法比擬的優(yōu)點。6.1.1WLAN的基本概念⑴靈活性和移動性。不受網(wǎng)絡(luò)位置的限制，用戶可以移動。⑵安裝便捷。免去或最大程度地減少網(wǎng)絡(luò)布線的工作量⑶方便網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整。⑷故障定位容易。⑸易于擴(kuò)展。6.1.1WLAN的基本概念WLAN的優(yōu)點:⑴性能。無線局域網(wǎng)是依靠無線電波進(jìn)行傳輸?shù)?。這些電波通過無線發(fā)射裝置進(jìn)行發(fā)射，而建筑物、車輛、樹木和其它障礙物都可能阻礙電磁波的傳輸，所以會影響網(wǎng)絡(luò)的性能。⑵速率。無線信道的傳輸速率與有線信道相比要低得多。目前，市場上常見的無線局域網(wǎng)設(shè)備最大傳輸速率為幾十MGbit/s，新的設(shè)備有支持1Gbit/s的，適合于個人終端和小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。⑶安全性。由于無線信號是發(fā)散的，信號覆蓋范圍內(nèi)所有終端或節(jié)點都能監(jiān)聽，在防范措施不到位的情況下，容易造成通信信息泄漏。6.1.1WLAN的基本概念WLAN的不足移動辦公的環(huán)境：大型企業(yè)、醫(yī)院等移動工作的人員應(yīng)用的環(huán)境；難以布線的環(huán)境：歷史建筑、校園、工廠車間、城市建筑群、大型的倉庫等不能布線或者難于布線的環(huán)境；頻繁變化的環(huán)境：活動的辦公室、零售商店、售票點、醫(yī)院、以及野外勘測、試驗、軍事、公安和銀行金融等，以及流動辦公、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)經(jīng)常變化或者臨時組建的局域網(wǎng)；公共場所：航空公司、機(jī)場、貨運公司、碼頭、展覽和交易會等；小型網(wǎng)絡(luò)用戶：辦公室、家庭辦公室（SOHU）用戶；6.1.1WLAN的基本概念6.1.2

WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)AP+AC組網(wǎng)結(jié)構(gòu)是大型通信網(wǎng)絡(luò)常見的WLAN組網(wǎng)類型。無線接入點AP（AccessPoint，AP）是無線設(shè)備進(jìn)入通信網(wǎng)絡(luò)的入口設(shè)備。分為胖AP和瘦AP。功能齊備、能獨立工作的AP稱為“胖AP”“瘦”AP僅負(fù)責(zé)無線接入和二層數(shù)據(jù)處理功能，不能獨立工作，需要通過AC等設(shè)備來管理控制，適合大規(guī)模部署無線控制器AC(WirelessAccessPointController)，是WLAN的接入控制設(shè)備，WLAN通過AC來管理多個AP，其網(wǎng)管平臺只需管理集中控制器AC，就可間接地管理到輕量級AP，這大大減輕網(wǎng)管平臺的壓力。按照邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常可分為無中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和有中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。有中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)又分為單接入點基本服務(wù)區(qū)(BasicServiceSet，BSS)、多接入點擴(kuò)展服務(wù)區(qū)（ExtendedServiceSet，ESS）和無線橋接等類型。6.1.2

WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無中心對等網(wǎng)結(jié)構(gòu)也稱為Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)。它全部由無線工作站組成，用于一臺無線工作站和另一臺或多臺其他無線工作站的直接通訊，該網(wǎng)絡(luò)無法接入到有線網(wǎng)絡(luò)中，只能獨立使用。無需AP，安全由各個客戶端自行維護(hù)。采用這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，各站點競爭公用信道，但站點數(shù)過多時，信道競爭成為限制網(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)。6.1.2

WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單接入點基本服務(wù)區(qū)(BasicServiceSet，BSS)由無線訪問點(AP)、無線工作站(STA)以及分布式系統(tǒng)(DSS)構(gòu)成，覆蓋的區(qū)域稱做基本服務(wù)區(qū)(BSS)。無線訪問點AP用于在無線STA和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收、緩存和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，所有的無線通信都經(jīng)過AP完成。無線訪問點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)，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。6.1.2

WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多接入點擴(kuò)展服務(wù)區(qū)（ExtendedServiceSet，ESS），多接入點ESS結(jié)構(gòu)由多個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)，也稱為擴(kuò)展服務(wù)區(qū)(ESS)。如圖6-6所示。擴(kuò)展服務(wù)區(qū)內(nèi)的每個AP都是一個獨立的無線網(wǎng)絡(luò)基本服務(wù)區(qū)(BSS)，所有AP共享同一個ESSID（ExtendedServiceSetIdentifier，擴(kuò)展服務(wù)區(qū)標(biāo)示符

）。相同ESSID的無線網(wǎng)絡(luò)間可以進(jìn)行漫游，不同ESSID的無線網(wǎng)絡(luò)形成邏輯子網(wǎng)6.1.2

WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無線橋接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用主要有以下幾種：點對點型、點對多點型和中繼模式等多種類型。1、點對點型常用于固定的要連網(wǎng)的兩個位置之間，是無線連網(wǎng)的常用方式，使用這種連網(wǎng)方式建成的網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)點是傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速率高，受外界環(huán)境影響較小。2、點對多點型常用于有一個中心點、多個遠(yuǎn)端點的情況下。其最大優(yōu)點是組建網(wǎng)絡(luò)成本低、維護(hù)簡單。其次，由于中心使用了全向天線，設(shè)備調(diào)試相對容易。點對點型點對多點型6.1.2

WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3、無線中繼模式是在所建網(wǎng)絡(luò)中有遠(yuǎn)距離的點，或有建筑物、山脈等阻擋的點，可使用中繼模式。中繼AP放置在需要連接的不同AP點都能覆蓋的位置。6.1.3WLAN的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)1．IEEE

802.11

在20世紀(jì)90年代初，為了滿足人們對WLAN日益增長的需求，IEEE成立了專門的802.11工作組，專門研究和定制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2.4G頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率設(shè)計為1Mbp、2Mbps。協(xié)議定義的物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柼卣骱驼{(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層使用載波偵聽多路訪問/避免沖突（CSMA/CA）的方式共享無線媒體。該協(xié)議由于在速率和傳輸距離上的設(shè)計不能滿足人們的需求，并未被大規(guī)模使用。6.1.3WLAN的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)2．IEEE

802.11a

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6～54Mbit/s?？蛇_(dá)54Mbit/s。物理層可采用多種調(diào)制方式，如DQFSK、16QAM、64QAM、OFDM等，其中OFMD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，在每個子信道上使用一個子載波進(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25Mbit/s的無線ATM接口和10Mbit/s的以太網(wǎng)線幀結(jié)構(gòu)接口，并支持語音、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)用場合。6.1.3WLAN的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)3．IEEE

802.11b

802.11b也就是大家熟悉的WIFI（WirelessFidelity）工作在2.4GHzISM頻段上，傳輸速率可在11Mbit/s、5.5Mbit/s、2Mbit/s、1Mbit/s速率之間自動切換，并在2Mbit/s、1Mbit/s速率時與IEEE802.11兼容。支持?jǐn)?shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)，它從根本上改變了WLAN設(shè)計和應(yīng)用現(xiàn)狀，擴(kuò)大了WLAN的應(yīng)用領(lǐng)域。6.1.3WLAN的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)4．IEEE

802.11g2000年初，IEEE802.11g工作組開始開發(fā)一項既能提供54Mbps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2.4GHz頻段。為了達(dá)到54Mbps的速率，802.11g借用了802.11a的成果，在2.4GHz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)時人們對帶寬的需求，對WLAN的發(fā)展起到了極大的推動作用。6.1.3WLAN的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)5．IEEE802.11n2002年，IEEE802.11任務(wù)組N即TGn（TaskGroupn）成立，開始研究一種更快的WLAN技術(shù)，目標(biāo)是達(dá)到100Mbps的速率。2009年9月批準(zhǔn)，這個協(xié)議就是802.11n。在長達(dá)7年的制定過程中，802.11n的速率也從最初設(shè)計的100Mbps，完善到了最高可達(dá)600Mbps，802.11n采用了雙頻工作模式，支持2.4GHz和5GHz，且兼容802.11a/b/g。6.1.3WLAN的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)6．IEEE802.11ac802.11ac是802.11n的繼承者，于2016年7月獲批升級到最新的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5GHz頻帶進(jìn)行通信，理論上能夠支持1Gbps傳輸帶寬。6.1.3WLAN的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)7．IEEE802.11ax802.11ax標(biāo)準(zhǔn)也就是現(xiàn)在所稱的Wi-Fi6的簡稱。隨著Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，2019年9月16日，Wi-Fi聯(lián)盟宣布啟動Wi-Fi6認(rèn)證計劃，該計劃旨在使采用下一代802.11axWi-Fi無線通信技術(shù)的設(shè)備達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)。WFA為了便于Wi-Fi用戶和設(shè)備廠商輕松了解其設(shè)備連接或支持的Wi-Fi型號，選擇使用數(shù)字序號來對Wi-Fi重新命名。另一方面，選擇新一代命名方法也是為了更好地突出Wi-Fi技術(shù)的重大進(jìn)步，它提供了大量新功能，包括增加的吞吐量和更快的速度、支持更多的并發(fā)連接等。根據(jù)WFA的公告，現(xiàn)在的Wi-Fi命名分別對應(yīng)如下802.11技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)6.1.3WLAN的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi6主要使用了OFDMA、MU-MIMO等技術(shù)，MU-MIMO技術(shù)允許路由器同時與多個設(shè)備通信，而不是依次進(jìn)行通信。MU-MIMO允許路由器一次與四個設(shè)備通信，Wi-Fi6將允許與多達(dá)8個設(shè)備通信。Wi-Fi6還利用其他技術(shù)，如OFDMA（正交頻分多址）和發(fā)射波束成形，兩者的作用分別提高效率和網(wǎng)絡(luò)容量。Wi-Fi6最高速率可達(dá)9.6Gbit/s。

時間199919992003200920132019標(biāo)準(zhǔn)802.11a802.11b802.11g802.11n（WiFi4）802.11ac（WiFi5）802.11ax（WiFi6）頻段5GHz2.4GHz2.4GHz2.4&5GHz5GHz2.4&5GHz頻寬20MHz20MHz20MHz20，40MHz20，40，80，80+80MHz20，40，80，80+80MHz速率54Mbit/s11Mbit/s54Mbit/s300/450/600Mbit/s433/867/1730Mbit/s最大9608Mbit/s協(xié)議兼容802.11b/g802.11g802.11b802.11b/a/g

802.11b/a/g/n/ac1、STA接入AP的流程符合802.11標(biāo)準(zhǔn)的STA（工作站）在完成啟動初始化、開始正式使用AP傳送數(shù)據(jù)幀前，要經(jīng)過三個階段才能夠接入：即掃描階段（SCAN）、認(rèn)證階段(Authentication)和關(guān)聯(lián)（Association）。6.1.4WLAN的接入過程2、瘦AP發(fā)現(xiàn)AC的流程瘦AP的IP地址既可以靜態(tài)配置，也可以通過DHCP服務(wù)器動態(tài)獲取。如果有預(yù)配置靜態(tài)AC的IP列表，則AP直接啟動L3發(fā)現(xiàn)，與指定IP的AC關(guān)聯(lián)。在無AC列表時，先啟動L2發(fā)現(xiàn)機(jī)制，成功則關(guān)聯(lián)，否則進(jìn)行L3發(fā)現(xiàn)機(jī)制。6.1.4WLAN的接入過程1、物理層關(guān)鍵技術(shù)隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用日漸廣泛，用戶對數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來越高，WLAN標(biāo)準(zhǔn)在不斷演進(jìn)，其物理層應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)也不斷推新，主要有：擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)（SpreadSpectrumModulation，DSSS)、正交頻分復(fù)用技術(shù)（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)、多路輸入輸出（Multiple-InputMultiple-Output，MIMO）、信道捆綁技術(shù)等。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)（1）擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)WLAN技術(shù)在802.11、802.11b標(biāo)準(zhǔn)中，主要應(yīng)用的調(diào)制技術(shù)就是DSSS。DSSS通過利用高速率的擴(kuò)頻序列在發(fā)射端擴(kuò)展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展開的擴(kuò)頻信號還原成原來的信號。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)（2）正交頻分復(fù)用技術(shù)OFDMOFDM同時在多個子載波頻率上以廣播形式發(fā)射信號，每個子載波的帶寬都很窄，可以承載高速數(shù)據(jù)信號。OFDM中的各個載波是相互正交的，每個載波在一個符號時間內(nèi)有整數(shù)個載波周期，每個載波的頻譜零點和相鄰載波的零點重疊，這樣便減小了載波間的干擾。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)（3）多輸入多輸出技術(shù)MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)多輸入多輸出技術(shù)是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線，使信號通過發(fā)射端與接收端的多個天線傳送和接收。由于MIMO多根天線同時收發(fā)，形成多個空間流并行傳送數(shù)據(jù)報，可極大地提升數(shù)據(jù)傳輸速率。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)（4）信道捆綁技術(shù)高的信息速率肯定需要高帶寬，高帶寬可以通過信道捆綁獲得。802.11標(biāo)準(zhǔn)信道帶寬為20MHz。802.11n通過把相鄰20MHz帶寬信道捆綁在一起組成一個40MHz帶寬的信道，將速率翻倍。在實際收發(fā)數(shù)據(jù)時既可以作為一個40MHz的信道工作，也可以作獨立的20MHz的信道使用。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)（5）自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)物理速率提升除了與信道寬度、空間流數(shù)量、數(shù)據(jù)子載波數(shù)量相關(guān)外，調(diào)制方式和編碼效率也是決定性因素

。802.11n支持比802.11b、802.11g更高階的調(diào)制和編碼。802.11n支持的調(diào)制方式包括BPSK、QPSK、16QAM、64QAM，信道編碼效率包括1/2、2/3、3/4、5/6等多擋。802.1lac/ad更高的頻譜效率必然需要更高階的調(diào)制，達(dá)到256QAM。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)2、MAC層關(guān)鍵技術(shù)（1）802.11標(biāo)準(zhǔn)的MAC層①分布協(xié)調(diào)功能DCF（DistributedCoordinationFunction）。DCF不采用任何中心控制，而是在每一個節(jié)點使用CSMA機(jī)制的分布式接入算法，讓各個站通過爭用信道來獲取發(fā)送權(quán)。②點協(xié)調(diào)功能PCF（PointCoordinationFunction）。PCF是選項，是用介入點AP集中控制整個BBS內(nèi)的活動，PCF使用集中控制的接入算法，把發(fā)送數(shù)據(jù)權(quán)輪流給各個站，從而避免了碰撞的產(chǎn)生。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)（2）幀間間隔為了盡量避免碰撞，802.11規(guī)定，所有的站在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時間（繼續(xù)監(jiān)聽）才能發(fā)送下一幀。這段時間的通稱是幀間間隔IFS。幀間間隔的長短取決于該站要發(fā)送的幀的類型。高優(yōu)先級的幀需要等待的時間較短低，優(yōu)先級幀等待較長的時間。802.11定義的幀間間隔主要有：SIFS（ShortInterframeSpace,最短幀間間隔）使用SIFS的幀優(yōu)先級最高，用于需要立即響應(yīng)的服務(wù)，如ACK幀，CTS幀和控制幀等。PIFS

(PointCoordinationFunctionInterframeSpace,點協(xié)調(diào)功能)PCF方式下節(jié)點使用的幀間間隔，用以獲得在無競爭訪問周期啟動時訪問信道的優(yōu)先權(quán)。DIFS(DistributedInter-frameSpacing,分布式幀間間隙)為分布式協(xié)調(diào)功能DCF方式下節(jié)點使用的幀間間隔，用于發(fā)送數(shù)據(jù)幀和管理幀。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)（3）CSMA/CA協(xié)議CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance)。對802.11中的CSMA/CD進(jìn)行了一些調(diào)整，CSMA/CA采用多種機(jī)制如幀間間隔、信道預(yù)約、停止等待等，減少碰撞發(fā)生的概率。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)3、WLAN的安全技術(shù)（1）服務(wù)集標(biāo)識(SSID)匹配（2）MAC地址過濾（3）WEP加密（4）802.1x協(xié)議（5）802.11i標(biāo)準(zhǔn)與WPA、WPA2協(xié)議6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)3、Wi-Fi6核心技術(shù)（1）OFDMA頻分復(fù)用技術(shù)OFDMA通過將子載波分配給不同用戶并在OFDM系統(tǒng)中添加多址的方法來實現(xiàn)多用戶復(fù)用信道資源。

OFDMA相比OFDM提供了更細(xì)的信道資源分配，可根據(jù)信道質(zhì)量選擇最優(yōu)

資源單位RU來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。OFDMA減少了節(jié)點接入的時延，可以提供更好的QOS保證、用戶并發(fā)及更高的用戶帶寬。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)（2）DL/ULMU-MIMO技術(shù)MU-MIMO使用信道的空間分集來在相同帶寬上發(fā)送獨立的數(shù)據(jù)流，在802.11ax中增加了MU-MIMO數(shù)量，可支持DL8x8MU-MIMO，借助DLOFDMA技術(shù)，可同時進(jìn)行MU-MIMO傳輸和分配不同RU進(jìn)行多用戶多址傳輸，既增加了系統(tǒng)并發(fā)接入量，又均衡了吞吐量。ULMU-MIMO同時進(jìn)行MU-MIMO傳輸和分配不同RU進(jìn)行多用戶多址傳輸，提升多用戶并發(fā)場景效率，大大降低了應(yīng)用時延。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)（3）更高階的調(diào)制技術(shù)(1024-QAM)802.11ac采用的256-QAM正交幅度調(diào)制，每個符號傳輸8bit數(shù)據(jù)（2^8=256），802.11ax將采用1024-QAM正交幅度調(diào)制，每個符號位傳輸10bit數(shù)據(jù)（2^10=1024），從8到10的提升是25%，也就是相對于802.11ac來說，802.11ax的單條空間流數(shù)據(jù)吞吐量又提高了25%。高階的調(diào)制技術(shù)取決于信道條件，更密的星座點距離需要更強(qiáng)大的EVM

（ErrorVectorMagnitude，誤差向量幅度）和接收靈敏度功能，并且信道質(zhì)量要求高于其他調(diào)制類型。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)（4）空分復(fù)用技術(shù)（SR）&BSSColoring著色機(jī)制802.11ax中引入了一種新的同頻傳輸識別機(jī)制，叫BSSColoring著色機(jī)制，在物理層數(shù)據(jù)報文

頭中添加BSScolor字段對來自不同BSS的數(shù)據(jù)進(jìn)行“染色”，為每個通道分配一種顏色，該顏色標(biāo)識一組不應(yīng)干擾的基本服務(wù)集（BSS），接收端可以及早識別同頻傳輸干擾信號并停止接收，避免浪費收發(fā)機(jī)時間。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)（5）擴(kuò)展覆蓋范圍(ER)由于802.11ax標(biāo)準(zhǔn)采用的是LongOFDMsymbol發(fā)送機(jī)制，每次數(shù)據(jù)發(fā)送持續(xù)時間從原來的3.2us提升到12.8us，更長的發(fā)送時間可降低終端丟包率；另外802.11ax最小可僅使用2MHz頻寬進(jìn)行窄帶傳輸，有效降低頻段噪聲干擾，提升了終端接收靈敏度，增加了覆蓋距離。6.1.5WLAN的關(guān)鍵技術(shù)6.2WLAN的組網(wǎng)設(shè)計416.2.1WLAN的工程勘察目錄6.2.3WLAN的頻率規(guī)劃6.2.4WLAN的覆蓋設(shè)計6.2.2

WLAN的組網(wǎng)方案選擇6.2.5WLAN的容量規(guī)劃WLAN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計流程：6.2.1WLAN的工程勘察調(diào)研勘查覆蓋設(shè)計頻率規(guī)劃容量設(shè)計網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程勘察簡稱工勘，是在進(jìn)行工程設(shè)計與施工前必不可少的一項工程任務(wù)它可以為工程建設(shè)時的設(shè)備選型提供準(zhǔn)確依據(jù)。工勘前要做好獲取并熟悉覆蓋區(qū)域平面圖，室內(nèi)項目可要求業(yè)主提供平面圖；室外項目還可通過已有地圖，了解用戶接入需求，并且需要準(zhǔn)備好勘測所需的硬件設(shè)備和勘測軟件。現(xiàn)場勘測時，應(yīng)根據(jù)客戶要求，確定需覆蓋的熱點區(qū)域。詳細(xì)了解終端數(shù)量和數(shù)據(jù)流量；完成頻譜掃描、分析工作，了解電磁環(huán)境及頻率資源狀況；記錄建筑結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場人流量、預(yù)估WLAN業(yè)務(wù)需求量；確定用戶分布及具體覆蓋范圍，確定覆蓋方式、天線布放方式，確定AP類型、數(shù)量、安裝位置、使用頻點、上行傳輸及供電方式等。6.2.1WLAN的工程勘察WLAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本組件有三種，即：無線控制器（AC）、無線接入點（AP）和無線工作站（STA）。這三種組件可以有多種組合，都可以構(gòu)成WLAN網(wǎng)絡(luò)。在大型WLAN網(wǎng)絡(luò)工程中通常采用AC+AP+STA的組網(wǎng)方案，根據(jù)該方案中AC在網(wǎng)絡(luò)中的不同位置，又有以下幾種常見的組網(wǎng)方案：AC位于城域網(wǎng)；AC旁掛BRAS；二層直連方案。6.2.2WLAN的組網(wǎng)方案選擇1、AC位于城域網(wǎng)AC位于城域網(wǎng)模式，整個城域網(wǎng)AP共用AC，AP與AC之間為三層組網(wǎng)。BRAS接入認(rèn)證完成后，啟動DHCP服務(wù)功能，AC

給AP分配IP地址。AP通過DNS的方式發(fā)現(xiàn)AC。其優(yōu)點是可以快速部署，無須對BRAS之下的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造；缺點是此場景一般要求數(shù)據(jù)流為獨立轉(zhuǎn)發(fā)模式，如果采用AC集中轉(zhuǎn)發(fā)則數(shù)據(jù)流會有迂回。數(shù)據(jù)流獨立轉(zhuǎn)發(fā)時，不支持漫游切換。這種組網(wǎng)模式適合于WLAN部署初期，AP熱點分散，數(shù)量不多，希望AC集中部署，減少設(shè)備投資，簡化維護(hù)的場景。隨著AP規(guī)模部署后，該種組網(wǎng)方式很少場合適用。6.2.2WLAN的組網(wǎng)方案選擇2、AC旁掛BRAS該模式AP與AC之間為三層組網(wǎng)，BRAS管轄區(qū)域內(nèi)的瘦AP都有旁掛的AC管理。BRAS接入認(rèn)證完成后，啟動DHCP服務(wù)功能，AC

給AP分配IP地址，AP通過DNS的方式發(fā)現(xiàn)AC。其優(yōu)點是：相比城域骨干部署方式，AC管理AP的區(qū)域范疇縮小，可完成相對密集的AP快速部署，無須對BRAS之下的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造。缺點：此場景一般要求數(shù)據(jù)流獨立轉(zhuǎn)發(fā)模式，且不支持漫游切換；若采用AC集中轉(zhuǎn)發(fā)會導(dǎo)致流量瓶頸和網(wǎng)絡(luò)帶寬浪費，不適宜支撐非常密集的AP部署。這種組網(wǎng)模式適合于AC部署相對集中而AP部署比較分散的情況。6.2.2WLAN的組網(wǎng)方案選擇3、二層直連方案該方案AC位于匯聚交換機(jī)下。AP與AC之間二層組網(wǎng)，BRAS啟動DHCPserver功能，給AP分配IP地址。AP通過二層發(fā)現(xiàn)協(xié)議發(fā)現(xiàn)AC，AC集中管理少量規(guī)模AP，對AC性能要求不高，可以采用基于數(shù)據(jù)鏈路交換架構(gòu)的AC，低成本，快速部署。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式可采用集中轉(zhuǎn)發(fā)或者獨立轉(zhuǎn)發(fā)模式。這種方式比較適合校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)等AP部署區(qū)域相對集中，且相對獨立的組網(wǎng)應(yīng)用。缺點是AC數(shù)量多，管理不便。6.2.2WLAN的組網(wǎng)方案選擇在進(jìn)行頻率規(guī)劃時，由于頻率資源有限，可以配合空間交錯實現(xiàn)頻率再用，從而增加網(wǎng)絡(luò)容量。同信道干擾在無線通信組網(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。2.4G頻段可用頻率范圍為2.412~2.484GHz，共用14個子信道，在我國主要使用1~13子信道。5G頻段的信道采用20M間隔的非重疊信道，使用149、153、157、161、

165信道。6.2.3WLAN的頻率規(guī)劃

2.4G頻段

5G頻段為保證頻道之間不相互干擾，2.4G頻段要求兩個頻道的中心頻率間隔不能低于25MHz，推薦1、6、11三個信道交錯使用。在分樓層的立體空間。6.2.3WLAN的頻率規(guī)劃信道標(biāo)識123456789中心頻率（MHz）241224172422242724322437244224472452信道標(biāo)識10111213149153157161165中心頻率（MHz）245724622467247257455765578558055825典型頻率規(guī)劃方法信道標(biāo)識與中心頻率對應(yīng)表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、信噪比等因素相關(guān)。距離AP較近，STA信號強(qiáng)度質(zhì)量好，獲得的無線連接速率越高；在同樣的發(fā)射功率和獲得同樣連接速率的情況下2.4GHz和5GHz頻段的覆蓋范圍有一些差別，5GHz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，工勘時需測定周邊的干擾源；覆蓋范圍與信號的穿透能力相關(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。6.2.4WLAN的覆蓋設(shè)計覆蓋方式的選擇：（1）室內(nèi)放裝室內(nèi)放裝型AP加全向天線，是常用的一種無線信號覆蓋方式。其特點是布放方式簡單、靈活，施工成本低。同時每個AP獨立工作、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。6.2.4WLAN的覆蓋設(shè)計覆蓋方式的選擇：（2）室外覆蓋室外覆蓋適用于公共廣場、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無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有較大需求的商業(yè)步行街等室外場合。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。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、信號穿透能力與功率預(yù)算、防護(hù)等級等問題。6.2.4WLAN的覆蓋設(shè)計覆蓋方式的選擇：（3）WLAN的室內(nèi)分布系統(tǒng)

WLAN信號可以通過合路器饋入原有移動通信室內(nèi)覆蓋天饋系統(tǒng)，以實現(xiàn)多網(wǎng)共用室分系統(tǒng)。利用WLAN帶寬優(yōu)勢，起到對移動通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分流作用。實際應(yīng)用中CDMA800、GSM900、GSM1800、CDMA1900、WCDMA、TD-SCDMA、LTE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、場強(qiáng)覆蓋、干擾與隔離、饋電方式等方面因素。6.2.4WLAN的覆蓋設(shè)計覆蓋方式的選擇：（4）混合組網(wǎng)在實際應(yīng)用組網(wǎng)中，還會有各種混合應(yīng)用，如應(yīng)用于機(jī)場車站、會展中心、商業(yè)廣場等。通常室外采用大功率覆蓋，室內(nèi)放裝覆蓋。6.2.4WLAN的覆蓋設(shè)計覆蓋面積或距離的設(shè)計：覆蓋設(shè)計與站址勘測過程是緊密關(guān)聯(lián)的。對于室內(nèi)小功率AP通常為全向天線，設(shè)AP覆蓋半徑為R，由于室內(nèi)建筑的覆蓋區(qū)域通常為矩形，設(shè)邊長為Z，則單AP覆蓋區(qū)域面積計算公式：6.2.4WLAN的覆蓋設(shè)計覆蓋面積或距離的設(shè)計：對于室外大面積定向覆蓋，需要對天線方向進(jìn)行計算。它主要與天線的下傾角和天線波瓣角有關(guān)。θ=arctan(H/D)＋A/2其中H為天線安裝高度；D為覆蓋半徑（距離外邊緣）；A為天線半功率波瓣角6.2.4WLAN的覆蓋設(shè)計1.功率預(yù)算WLAN的工程設(shè)計要滿足容量規(guī)劃要求，主要是滿足功率預(yù)算公式：發(fā)送功率+Tx天線增益-路徑損耗+Rx天線增益>邊緣場強(qiáng)天線的發(fā)送功率主要由AP自身決定；例如8～17dBm，以12～17dBm最佳。發(fā)送天線的增益由出廠技術(shù)參數(shù)決定；路徑損耗需要在工勘核實，包括空間損耗、電纜、阻隔等損耗，下文進(jìn)一步討論；接收天線增益與不同的終端設(shè)備有關(guān)，我們無法確定每個終端的接收天線增益，一般為2~3db；邊緣場強(qiáng)是指所需覆蓋區(qū)域邊緣的信號強(qiáng)度。WLAN邊緣場強(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WLAN設(shè)備在接收方向會內(nèi)置低噪聲放大器(

LNA，LowNoiseAmplifier)，可提升10~15db的接收增益，用于提高接收靈敏度。因此設(shè)備的實際接收靈敏度往往優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求。邊緣場強(qiáng)至少＞﹣80dBm，最好能＞﹣75dBm。6.2.5WLAN容量規(guī)劃2.路徑損耗計算路徑損耗是空間損耗、電纜、阻隔等損耗的總和。先來看空間傳播損耗：（1）空間傳播損耗計算室內(nèi)信號模型符合自由空間損耗模型，基于不同的變量單位，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）

室外信號覆蓋場景是在傳統(tǒng)的HATA模型基礎(chǔ)上增加Cm修正參數(shù)，用于2.4G頻段的信道模型信號衰減量PL的計算經(jīng)驗公式為：PL=46.3+33.9lg(f)-13.82lg（Hb)-a(Hm)+(44.9-6.55lg(Hb))lg(d)+Cm其中：Hb是基站天線的高度（m）；Hm是移動臺天線的高度（m）；F為工作頻率（MHz）；d為傳輸距離（km）；a(Hm)為天線修正因子。6.2.5WLAN容量規(guī)劃（2）饋線損耗計算饋線損耗計算時，各種饋線損耗如下所示：6.2.5WLAN容量規(guī)劃（3）穿透損耗計算室內(nèi)環(huán)境中多徑效應(yīng)影響非常明顯，室內(nèi)放裝型AP有效覆蓋范圍受到很大限制。由于WLAN信號的穿透性和衍射能力很差，一旦遇到障礙物，信號強(qiáng)度會嚴(yán)重衰減。6.2.5WLAN容量規(guī)劃8mm木板38mm木板40mm門12mm玻璃250mm水泥墻磚墻樓層阻擋電梯阻擋1~1.8dB1.5~3dB2~3dB2~3dB15dB~28dB6~8dB30dB以上20~40dB2.4GHz微波對各種材質(zhì)的穿透損耗實測經(jīng)驗值（4）器件損耗和接頭損耗RF射頻器件都會有一定的插入損耗，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。6.2.5WLAN容量規(guī)劃名稱插損（含分配損耗）dB接頭類型功能二功分器≤3.5N(female)將1路輸入分為等功率的多路輸出三功分器≤5.1N(female)四功分器≤6.4N(female)名稱耦合度插損(dB)接頭類型功能5dB耦合器5+0.5≤2.0N(female)將1路輸入分為不等功率的2路輸出，以滿足其不同功率的需要7dB耦合器7+0.5≤1.4N(female)10dB耦合器10+0.5≤0.9N(female)15dB耦合器15+0.5≤0.6N(female)20dB耦合器20+0.5≤0.5N(female)指標(biāo)項目GSMDCS&3GWLAN工作頻率(MHz)800~9601710~21702400~2500插損(dB)≤0.5≤0.5≤0.6帶內(nèi)波動(dB)≤0.2≤0.4≤0.3駐波比≤1.2≤1.2≤1.2三階互調(diào)(dBc)≤-120@

+43dBm×2功率容量(W)100帶外抑制 (dB )≥90@1710~2170≥90@800~960≥90@800~960≥90@2400~2500≥80@2400~2500≥80@1710~2170接頭類型N-Female尺寸(mm)190*96*51(不含接頭、調(diào)諧螺釘和安裝板)工作溫度(℃)-40~+553.容量計算AP的數(shù)量決定了系統(tǒng)容量。根據(jù)用戶數(shù)量決定AP數(shù)量；AP采用了CSMA(沖突檢測載波偵聽多路存取)協(xié)議，一個AP可以接入很多用戶，如果接入用戶數(shù)目過多，會導(dǎo)致每個用戶的性能下降，一般每個AP接入20～30個用戶為宜。當(dāng)每AP用戶數(shù)量超過AP容量限制時，需增加AP數(shù)量方式擴(kuò)容。根據(jù)覆蓋區(qū)域據(jù)定AP數(shù)量；當(dāng)覆蓋需求大于一個AP覆蓋范圍時，需增加多個AP增加覆蓋面積，每個AP只覆蓋指定的區(qū)域；室分系統(tǒng)可采用多天線方式擴(kuò)展覆蓋空間，但沒有提高系統(tǒng)容量。根據(jù)帶寬需求決定AP數(shù)量；當(dāng)某個區(qū)域用戶數(shù)較多，并對帶寬有很大需求時，可增加AP數(shù)量進(jìn)行流量分擔(dān)均衡；同一區(qū)域的AP之間需采用非重疊信道覆蓋。6.2.5WLAN容量規(guī)劃6.3WLAN設(shè)備的安裝與配置646.3.1

WLAN常用設(shè)備目錄6.3.3

AC的硬件安裝6.3.2

AP的硬件安裝1.BRAS寬帶遠(yuǎn)程接入服務(wù)器（BroadbandRemoteAccessServer，簡稱BRAS）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）/無線寬帶數(shù)據(jù)接入(WLAN)等），實現(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。6.3.1WLAN常用設(shè)備2.APAP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，它也稱無線網(wǎng)橋、無線網(wǎng)關(guān)等。每個AP基本上都有一個以太網(wǎng)口，用于實現(xiàn)無線與有線的對接。AP可以設(shè)置為胖AP和瘦AP不同的模式。胖AP特點是配置靈活、安裝簡單、性價比高，但AP之間相互獨立，無法適合用戶密度高、多個AP連續(xù)覆蓋等環(huán)境復(fù)雜的場所。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是無法獨立工作的。6.3.1WLAN常用設(shè)備胖AP瘦AP3、ACAC又稱為無線交換機(jī)，是WLAN的接入控制設(shè)備，提供可靠、高性能的射頻管理，接入控制器集用戶控制管理、安全機(jī)制、移動管理、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)類型豐富的特點。AC還可集成BRAS和AAA功能的設(shè)計，提升了產(chǎn)品運營的適應(yīng)性，不必額外配置BRAS/AAA從而降低建網(wǎng)和運營成本。6.3.1WLAN常用設(shè)備華為AC中興AC4、天線天線用于發(fā)射和接收信號。它相當(dāng)于一個信號放大器，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；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，是指天線輻射時形成的電場強(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。6.3.1WLAN常用設(shè)備5、無線路由器無線路由器是一種帶路由功能的無線接入點，在家庭及中小企業(yè)中經(jīng)常使用。無線路由器具備無線AP所有的功能，如支持DHCP、防火墻、加密等，同時包括路由功能。6.3.1WLAN常用設(shè)備AP有三種硬件安裝方法：①當(dāng)通過標(biāo)配的外置電源適配器直接供電；②在交換機(jī)不支持POE供電情況下，通過標(biāo)配的POE模塊，實現(xiàn)48V以太網(wǎng)遠(yuǎn)程供電；③當(dāng)支持標(biāo)準(zhǔn)POE供電的交換機(jī)直接供電時。6.3.2AP的硬件安裝外置電源適配器供電安裝

通過POE供電模塊安裝POE交換機(jī)供電安裝安裝步驟如下：①在機(jī)柜前面兩側(cè)各有一列安裝定位立柱，可根據(jù)實際容量需要靈活安排AC6508在機(jī)柜中的位置。②在安裝時，使用十字螺絲刀，用M4的螺釘將掛耳固定在設(shè)備兩側(cè)。③將設(shè)備抬起并移到機(jī)柜中，使用十字螺絲刀安裝M6螺釘，將設(shè)備通過掛耳固定到機(jī)柜。6.3.3AC的硬件安裝AC安裝掛耳AC入柜固定6.4WLAN設(shè)備組網(wǎng)配置736.4.1

WLAN設(shè)備組網(wǎng)數(shù)據(jù)規(guī)劃目錄6.4.2WLAN設(shè)備組網(wǎng)配置流程WLAN典型組網(wǎng)如圖所示。此場景下，采用瘦AP本地轉(zhuǎn)發(fā)模式，AC僅管理AP