W01-無(wú)線技術(shù)

1、無(wú)線基礎(chǔ)技術(shù)無(wú)線基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：l 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定義？l Wi-Fi聯(lián)盟組織l 802.11相關(guān)協(xié)議l 802.11N基礎(chǔ)知識(shí)l 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議l 天線基礎(chǔ)知識(shí)l 以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)POE曾開(kāi)明曾開(kāi)明/ken無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 無(wú)線個(gè)人網(wǎng)無(wú)線個(gè)人網(wǎng) ( (WPAN) )Wireless Personal Area NetworkIEEE 802.15.1 Bluetooth主要用于個(gè)人信息化設(shè)備的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，目前發(fā)展的主流技術(shù)是藍(lán)牙 無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng) (WLAN)Wireless Local Area NetworkIEEE802.11a/b/

2、g主要用于一個(gè)局域物理區(qū)域內(nèi)信息設(shè)備的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接 無(wú)線廣域網(wǎng)無(wú)線廣域網(wǎng) ( (WWAN) )Wireless Wide Area NetworkGSM / GPRS /CDMA /UMTS/3G主要用于廣域范圍內(nèi)信息設(shè)備的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接NETGEAR公司目前在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域主要專(zhuān)注在無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)，是無(wú)線局域網(wǎng)全球的領(lǐng)先公司目前在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域主要專(zhuān)注在無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)，是無(wú)線局域網(wǎng)全球的領(lǐng)先廠商。廠商。什么是無(wú)線局域網(wǎng)什么是無(wú)線局域網(wǎng) 無(wú)線接入點(diǎn)WG302無(wú)線USB適配器WG111PCI網(wǎng)卡WG311PC卡WG511 CF卡MA701InternetVPN 防火墻FVX538無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（無(wú)線局域

3、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（WLAN)就是使用無(wú)線技術(shù)就是使用無(wú)線技術(shù),通過(guò)射頻信號(hào)為通信終端設(shè)備間提通過(guò)射頻信號(hào)為通信終端設(shè)備間提供與位置無(wú)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。供與位置無(wú)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。WLAN在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的位置在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的位置54Mbps城域城域局域局域廣域廣域802.11無(wú)線無(wú)線局域網(wǎng)局域網(wǎng)紅外紅外藍(lán)牙藍(lán)牙9.6Kbps56Kbps 100Kbps2Mpbs11Mbps數(shù)據(jù)速率覆蓋范圍GPRS、CDMA1x 、3G、WLAN在覆蓋范圍、傳輸速率、移動(dòng)性等方面相互補(bǔ)充在覆蓋范圍、傳輸速率、移動(dòng)性等方面相互補(bǔ)充 WiMAX 主要是針對(duì)城域網(wǎng)范圍的接入覆蓋，將會(huì)與主要是針對(duì)城域網(wǎng)范圍的接入覆蓋，將會(huì)與

4、WLAN融合發(fā)展融合發(fā)展100Mbps802.16無(wú)線無(wú)線城域網(wǎng)城域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的組成無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的組成 無(wú)線路由器無(wú)線路由器 (Wireless Router)NAT（地址地址轉(zhuǎn)換）無(wú)線客戶(hù)端接入（Access Point） 無(wú)線局域網(wǎng)接入點(diǎn)無(wú)線局域網(wǎng)接入點(diǎn)(Access Point) 無(wú)線客戶(hù)端接入（Access Point ） 無(wú)線橋接：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接 ( Point-to-Point )、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的橋接 ( Point-to-Multipoint ) 無(wú)線中繼器 ( Wireless Repeater ) 無(wú)線局域網(wǎng)客戶(hù)端 ( AP Client ) 無(wú)線客戶(hù)端適配器無(wú)線客戶(hù)端適配器 (

5、Client Adapter) USB適配器： 基于USB1.1和USB2.0標(biāo)準(zhǔn)，用于連接筆記本電腦或臺(tái)式機(jī)電腦 PCI卡： 用于連接有PCI插槽的臺(tái)式機(jī) PC卡： 分為16-bit 的PCMCIA 和32-bit的CardBus 卡，用于連接筆記本電腦 以太網(wǎng)橋接器：用以連接無(wú)PCI槽，無(wú)USB口但具有以太網(wǎng)接口的設(shè)備 802.11b1999年 2.4GHz 11Mbps 802.11a1999年 5GHz 54Mbps802.11g2003年2.4GHz 54Mbps802.11n 2009年2.4GHz&5GHz 150Mbps，300Mbps，450Mbps，600Mbps802.1

6、1ac預(yù)計(jì)2012年5GHz450Mbps，900Mbps，1350Mbps速度的提升是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的技術(shù)趨勢(shì)速度的提升是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的技術(shù)趨勢(shì)網(wǎng)絡(luò)因“云”而變： 移動(dòng)終端的數(shù)量越來(lái)越多 移動(dòng)應(yīng)用的數(shù)量越來(lái)越多 移動(dòng)應(yīng)用對(duì)帶寬的要求越來(lái)越高802.11相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)概述相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)概述802.11802.11b802.11a802.11g802.11n標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)間July 1997Sept 1999Sept 1999June 2003?2009合法頻寬合法頻寬 (美國(guó)美國(guó))83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz83.5MHz頻率范圍頻率范圍 (美國(guó)、中國(guó)美國(guó)、

7、中國(guó)) 2.400-2.483GHz2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz 5.725-5.850GHz2.400-2.483GHz2.400-2.4835GHz5.150-5.350GHz5.725-5.850GHz非重疊信道非重疊信道(美國(guó)、中國(guó)美國(guó)、中國(guó))33133802.11b/g:3 (20MHz)/1 (40MHz)802.11a:13(20MHz)/6(40MHz)調(diào)制技術(shù)調(diào)制技術(shù)FHSSDSSSDSSSCCKOFDMCCKOFDMDSSS/OFDM單載頻數(shù)據(jù)速率單載頻數(shù)據(jù)速率1, 25.5, 116, 9, 12, 18,24, 36, 48, 546, 9,

8、 12, 18,24, 36, 48, 54 6.5-144.44Mbps(20MHz)13.5-300Mbps(40MHz)Max UDP Throughput(1500 byte)1.7 Mbps7.1 Mbps30.9 Mbps30.9 Mbps200MbpsMax TCP/IP Throughput (1500 byte)1.6 Mbps5.9 Mbps24.4 Mbps24.4 Mbps150Mbps802.11擴(kuò)展協(xié)議擴(kuò)展協(xié)議 Wi-Fi 最新技術(shù)點(diǎn)WMM Wi-Fi Multimedia（ Wi-Fi 多媒體） 802.11e QoS 協(xié)議子集WPA2 由WPA升級(jí)而來(lái)，用于被批

9、準(zhǔn)的802.11i 安全協(xié)議l. 2004年9月開(kāi)始認(rèn)證WEP 被認(rèn)為是已被Wi-Fi 要淘汰的安全協(xié)議IEEE描述描述狀態(tài)狀態(tài)802.11i安全安全: WiFi 批準(zhǔn)批準(zhǔn) - WPA2, 增加了基于硬增加了基于硬件的件的AES加密加密 2005年年6月批準(zhǔn)月批準(zhǔn),Netgear產(chǎn)品都已支持產(chǎn)品都已支持802.11e數(shù)據(jù)，語(yǔ)音，視頻的服務(wù)質(zhì)量（數(shù)據(jù)，語(yǔ)音，視頻的服務(wù)質(zhì)量（QoS）標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn).已批準(zhǔn)，估計(jì)在已批準(zhǔn)，估計(jì)在 2005，Netgear某些產(chǎn)某些產(chǎn)品上已支持。品上已支持。802.11s網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（Mesh Networking）第一個(gè)草案制定于第一個(gè)草案制定于2005年年5月月,

10、 2007年年4月月,將推出將推出v2.0版草案版草案IEEE 802.11b 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 采用直接序列(Direct Sequence)擴(kuò)頻技術(shù)(DSSS) 工作在2.4G2.4835 GHz頻段，可提供三個(gè)互不重疊的Channel 訪問(wèn)速度可高達(dá)11Mbps (1、2、5.5、11M) 距離范圍約為100米 是目前市場(chǎng)上最為常見(jiàn)的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)2.4222.4322.4422.4522.4622.4722.4842.4122.4172.4272.4372.4472.4572.467234517891061112131z1 MHz1 GHzAudioFrequenciesShort-Wave

11、RadioAM Broad-castFM BroadcastTelevision TelecommunicationsPCSExtremely LowVery LowMediumLowHighVery HighUltra HighInfraredVisible LightUltra VioletX-raysCosmic RaysGamma RaysMicrowave2.4 GHz. ISM (Industrial Scientific, Medical) Band1 THzIEEE 802.11b 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11b 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11b 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)什么是什么是 MIM

12、O?MIMO 是 Multiple In Multiple Out的首字母縮寫(xiě)多個(gè)數(shù)據(jù)流同時(shí)通過(guò)無(wú)線方式（ 20 Mhz 信道）進(jìn)行發(fā)送和接收。MIMO (Multiple-In, Multiple-Out), 交替的使用智能天線。MIMO是一個(gè)很廣的概念，它是用來(lái)描述在無(wú)線網(wǎng)環(huán)境下使用多根天線，高級(jí)信號(hào)處理技術(shù)，在多個(gè)路徑，多障礙物的環(huán)境中提高傳輸性能的技術(shù)The BeamFlex Video54智能天線定相系統(tǒng) ,組合了 動(dòng)態(tài)，多元素陣列和專(zhuān)業(yè)的處理技術(shù)，能持續(xù)的在 任意時(shí)間判斷最佳的天線組合。802.11n關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)MIMO利用多天線傳輸將串行映射為并行各天線獨(dú)立處理自主運(yùn)行各天線

13、用各自的調(diào)制方式發(fā)送電波各天線用各自的解調(diào)方式接收電波802.11n關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)（正交頻分復(fù)用）技術(shù)802.11n關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)40MHz綁定技術(shù)綁定技術(shù) 40MHz綁定技術(shù) 對(duì)于無(wú)線技術(shù)，提高所用頻譜的寬度，可以最為直接地提高吞吐。就好比是馬路變寬了，車(chē)輛的通行能力自然提高。傳統(tǒng)802.11a/g使用的頻寬是20MHz，而802.11n支持將相鄰兩個(gè)頻寬綁定為40MHz來(lái)使用，所以可以最直接地提高吞吐。需要注意的是：對(duì)于一條空間流，并不是僅僅將吞吐從72.2 Mbps提高到144.4(即72.22 )Mbps。對(duì)于20MHz頻寬，為了減少相鄰信道的干擾，在其

14、兩側(cè)預(yù)留了一小部分的帶寬邊界。而通過(guò)40MHz綁定技術(shù)，這些預(yù)留的帶寬也可以用來(lái)通訊，可以將子載體從104(522)提高到108。按照72.2*2*108/104進(jìn)行計(jì)算，所得到的吞吐能力達(dá)到了150Mbps。802.11n速率表速率表MCSMCS空間流數(shù)空間流數(shù)調(diào)制方式調(diào)制方式碼率碼率帶寬（帶寬（20MHz20MHz）帶寬（帶寬（40MHz40MHz）GI=800nsGI=800nsGI=400nsGI=400nsGI=800nsGI=800nsGI=400nsGI=400ns0 01 1BPSKBPSK1/21/26.56.57.27.213.513.515151 11 1QPSKQPSK

15、1/21/2131314.414.4272730302 21 1QPSKQPSK3/43/419.519.521.721.740.540.545453 31 116-QAM16-QAM1/21/2262628.928.9545460604 41 116-QAM16-QAM3/43/4393943.343.3818190905 51 164-QAM64-QAM2/32/3525257.857.81081081201206 61 164-QAM64-QAM3/43/458.558.56565121.5121.51351357 71 164-QAM64-QAM5/65/6656572.272.213

16、51351501508 82 2BPSKBPSK1/21/2131314.414.4272730309 92 2QPSKQPSK1/21/2262628.928.95454606010102 2QPSKQPSK3/43/4393943.343.38181909011112 216-QAM16-QAM1/21/2525257.857.810810812012012122 216-QAM16-QAM3/43/4787886.786.716216218018013132 264-QAM64-QAM2/32/3104104115.6115.621621624024014142 264-QAM64-QA

17、M3/43/411711713013024324327027015152 264-QAM64-QAM5/65/6130130144.4144.427027030030023233 364-QAM64-QAM5/65/6195195216.7216.740540545045031314 464-QAM64-QAM5/65/6260260288.9288.9540540600600無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全八大主流技術(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全八大主流技術(shù) 隱藏SSIDSSID，即Service Set Identifier的簡(jiǎn)稱(chēng)，讓無(wú)線客戶(hù)端對(duì)不同無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的識(shí)別，該參數(shù)在設(shè)備缺省設(shè)定中是被AP廣播出去的，客戶(hù)端只有收到這個(gè)

18、參數(shù)或者手動(dòng)設(shè)定與AP相同的SSID才能連接到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。 MAC地址過(guò)濾顧名思義，這種方式就是通過(guò)對(duì)AP的設(shè)定，將指定的無(wú)線網(wǎng)卡的物理地址(MAC地址)輸入到AP中。而AP對(duì)收到的每個(gè)數(shù)據(jù)包都會(huì)做出判斷，只有符合設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的才能被轉(zhuǎn)發(fā)，否則將會(huì)被丟棄。 WEP加密WEP是Wired Equivalent Privacy的簡(jiǎn)稱(chēng)，所有經(jīng)過(guò)WIFI認(rèn)證的設(shè)備都支持該安全協(xié)定。采用64位或128位加密密鑰的RC4加密算法，保證傳輸數(shù)據(jù)不會(huì)以明文方式被截獲。 WPAWPA即Wi-Fi protected access的簡(jiǎn)稱(chēng)，下一代無(wú)線規(guī)格802.11i之前的過(guò)渡方案，也是該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的一小部分。WPA率先使用

19、802.11i中的加密技術(shù)-TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)，這項(xiàng)技術(shù)可大幅解決802.11原先使用WEP所隱藏的安全問(wèn)題。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全八大主流技術(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全八大主流技術(shù)Cont. WPA2（ WPA2-PSK ）WPA2與WPA向后兼容，支持更高級(jí)的AES加密，能夠更好地解決無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題。由于部分AP和大多數(shù)移動(dòng)客戶(hù)端不支持此協(xié)議，盡管微軟已經(jīng)提供最新的WPA2補(bǔ)丁，但是仍需要對(duì)客戶(hù)端逐一部署。該方法適用于企業(yè)、政府及SOHO用戶(hù)。 802.11iIEEE正在開(kāi)發(fā)的新一代的無(wú)線規(guī)格，致力于徹底解決無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題，草案中包含加密技術(shù)AES

20、(Advanced Encryption Standard)與TKIP，以及認(rèn)證協(xié)議IEEE802.1x。 AP隔離類(lèi)似于有線網(wǎng)絡(luò)的VLAN（虛擬局域網(wǎng)），將所有的無(wú)線客戶(hù)端設(shè)備完全隔離，使之只能訪問(wèn)AP連接的固定網(wǎng)絡(luò)。該方法用于對(duì)酒店和機(jī)場(chǎng)等公共熱點(diǎn)Hot Spot的架設(shè)，讓接入的無(wú)線客戶(hù)端保持隔離，提供安全的Internet接入。 802.1x協(xié)議802.1x協(xié)議由IEEE定義，用于以太網(wǎng)和無(wú)線局域網(wǎng)中的端口訪問(wèn)與控制。802.1x引入了PPP協(xié)議定義的擴(kuò)展認(rèn)證協(xié)議EAP。作為擴(kuò)展認(rèn)證協(xié)議，EAP可以采用MD5，一次性口令，智能卡，公共密鑰等等更多的認(rèn)證機(jī)制，從而提供更高級(jí)別的安全。在用戶(hù)

21、認(rèn)證方面，802.1x的客戶(hù)端認(rèn)證請(qǐng)求也可以由外部的Radius服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證。NETGEAR 企業(yè)級(jí)訪問(wèn)點(diǎn)企業(yè)級(jí)訪問(wèn)點(diǎn)AP均已支持上述八種安全技術(shù)。均已支持上述八種安全技術(shù)。無(wú)線漫游技術(shù)無(wú)線漫游技術(shù)l二層漫游 在同一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的AP間漫游l三層漫游 在不同子網(wǎng)內(nèi)的AP間漫游VLAN1IP:1.0.0.1VLAN1APAPVLAN1STA移動(dòng)二層漫游VLAN1IP:1.0.0.1VLAN1APAPVLAN2STA移動(dòng)三層漫游L2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)L3網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線客戶(hù)端漫游無(wú)線客戶(hù)端漫游天線基礎(chǔ)知識(shí)天線基礎(chǔ)知識(shí) 為何要使用天線？ 更廣的覆蓋距離 更強(qiáng)的信號(hào)強(qiáng)度&更好的質(zhì)量 在嚴(yán)酷的天氣中，提供更好的質(zhì)量 用

22、戶(hù)詢(xún)問(wèn)的主要解決方案 室內(nèi)信號(hào) & 多層住房：全向天線 室外定向 (點(diǎn)點(diǎn)) 室內(nèi)定向 室外全向 (點(diǎn)多點(diǎn) -熱點(diǎn), 公共區(qū)域)10.5 dBi 13.5 dBi 14.5dBi 18.5dBi (ideal for long range, pt-to-pt.) 全向 定向 反射天線, 塊狀天線（patch）, 拋物線柵格天線, 盤(pán)狀天線 功率輸出 dBi 分貝, 指的是各向同性無(wú)線輻射(天線增益), dBm 分貝, 指的是毫瓦,(AP的發(fā)射功率使用單位) mW -毫瓦天線基礎(chǔ)知識(shí)天線基礎(chǔ)知識(shí)定向天線定向天線&偶極天線偶極天線 全方位定向 = 偶極天線 最常用的, 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 “環(huán)形” 覆蓋 天線

23、增益越大，模式效果越好 各個(gè)輻射的能量相同 應(yīng)用 在大范圍內(nèi)允許用戶(hù)訪問(wèn)AP 用于點(diǎn)到多點(diǎn)連接 定向天線 能量聚集在錐形區(qū)域, aka beam 應(yīng)用 放置在建筑物的角落，減少傳輸損失 建筑物內(nèi) 對(duì)角線傳輸室外天線安裝注意事項(xiàng)室外天線安裝注意事項(xiàng)天線垂直于地面安裝擺放,饋線連接口在底部.天線的前方障礙物最小化.室外 在建筑物屋頂上的支桿或外墻上固定天線,提供一個(gè)最好的可視傳輸環(huán)境.兩棟建筑間 天線可在建筑物間,彼此面對(duì)面的放置在干凈的窗口后面(沒(méi)有金屬柵欄)當(dāng)使用室外天線,接地線纜是必需的,但需要另外購(gòu)買(mǎi).室內(nèi) 天線放置在墻上或支桿上,距離地面2米或更高處面向覆蓋區(qū)域.PoE 概述概述 Pow

24、er over Ethernet能夠給予基于標(biāo)準(zhǔn)5類(lèi)以太網(wǎng)線的供電. IEEE 802.3af 標(biāo)準(zhǔn). 益處 節(jié)省成本 簡(jiǎn)單化 靈活性 可靠性 安全電源 可控制/管理 設(shè)備安全性 增強(qiáng)的應(yīng)用VoIP PhoneWLAN Access PointNetwork Security DevicePoE EnabledLAN Switch10110111011011PowerEthernetCablePowerPowerIEEE 802.3af 標(biāo)準(zhǔn)概述標(biāo)準(zhǔn)概述PoE設(shè)備電源 (PSE)輸出: 350mA持續(xù), 44Vdc to 57Vdc.PoE設(shè)備電源(PSE)持續(xù)平均輸出功率: 15.4W mi

25、n受電設(shè)備(PD)允許消耗功率: 12.95W max.15.4W (min)44-57VDC12.95W (max)37-57VDCTxRx12364578RxTx12364578Data PairData PairSpare PairSpare Pair PoE 交換機(jī)可在任意數(shù)據(jù)線對(duì)上供給交換機(jī)可在任意數(shù)據(jù)線對(duì)上供給電源電源: 1/2 (-), 3/6 (+) or spare pairs: 4/5 (+), 7/8 (-).RJ45RJ45IEEE 802.3af 的好處的好處步驟1: 線路偵測(cè)(Line Detection)Line Detection)偵測(cè)是安全的線路將優(yōu)先供電確保連接的是有效的受電設(shè)備(PD)25 K特征 電阻的偵測(cè),可確認(rèn)一個(gè)受電設(shè)備(PD)是否正確;步驟2: (分類(lèi))Classification 最大電源功耗偵測(cè). 供電設(shè)備(PSE)包括 15.5-20.5 Vdc, limited to 100 mA, for a period of 10 to 75 ms 通過(guò)受電設(shè)備(PD)依據(jù)確定消耗電流(mA)來(lái)做出響應(yīng), 標(biāo)識(shí)它的電源級(jí)別.步驟4: 運(yùn)行(Operation) 正常運(yùn)行期間提供穩(wěn)定的44-57VDC的電源；電源最大15.4W步驟3: 啟動(dòng)(Start-up) 漸進(jìn)的啟動(dòng)從低電壓向完全電壓容量增加(44-57 Volts) 一