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1、大唐电信WLAN无线局域网技术交流（系统体系及理论）,大唐电信科技股份有限公司,无线接入技术,无线接入是指在网络节点到用户终端之间的传输线路上，部分或全部采用了无线传输方式，其采用的技术主要包括微蜂窝技术、蜂窝技术、微波点对多点技术和卫星通信技术。定位及应用：无线接入系统是本地通信网的一部分，是本地有线通信网的延伸、补充和临时应急系统。无线接入技术主要应用于电话网，移动通信网，无绳通信系统，卫星移动通信系统，个人通信网等。分类：无线接入包括固定无线接入（FWA）和移动无线接入两大类。固定无线接入其用户终端（电话机、传真机和计算机等）固定或只有有限的移动性，如卫星直播系统。移动无线接入主要指用户
2、终端在较大范围内移动的通信系统的接入技术，如无绳电话系统、无线局域网（WLAN）、蜂窝移动通信系统。,WLAN定位,无线个域网（WPAN)如蓝牙无线技术(Bluetooth)、HomeRF 无线局域网（WLAN）以IEEE 802.11x标准为基础的Wi-Fi网络及HiperLAN2 无线城域网（WMAN）如WiMax、MMDS、LMDS无线广域网（WWAN）如GSM、CDMA、3G、GPRS技术,WLAN概念及优势,WLAN Wireless Local Area Network（无线局域网）的缩写，是取代以往有线布线方式，借助无线技术构成局域网的新手段，可提供传统有线局域网的所有功能。它是
3、计算机网络与无线通信技术相结合的产物，可以使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入；换句话说WLAN是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来，而是通过无线的方式连接，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。优势：WLAN不受电缆束缚，可移动，能解决因有线网布线困难等带来的问题，并且组网灵活，扩容方便，与多种网络标准兼容，可大规模产业化及低成本、高带宽，已经在金融、教育、医疗、民航、企业等不同的领域内得到了广泛的应用。,WLAN物理层定义,WIFI概念,WIFI 技术是一个基于IEEE 80211系列标准的无线网络通信技术的品牌，目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网络产品之间的互通
4、性，由Wi-Fi联盟所持有。Wi-Fi联盟（也无线局域网标准化的组织WECA）成立于1999年，在2002年10月，正式改名为Wi-Fi Alliance。WIFI与WLAN WIFI就是WLANA（无线局域网联盟）的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作。所以 WIFI包含于WLAN中，属于采用WLAN协议的一项技术。Wi-Fi联盟的存在极大地推动了WLAN产业化。,IEEE 802.11x标准,WLAN领域主要包含美国IEEE的 802.11x系列与欧洲ETSI的HiperLANx（欧洲无线局域网）系列两种标准。WiFi产品的技术都是基于IEEE 802.11x标准系列，主
5、要包括：802.11 是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，后被802.11b取代。802.11b 工作频段在2.42.4835GHz，是使用最广泛的标准。它的最大数据传输速率达到11Mbps，使用速率根据距离和信号强度可变。该标准采用补偿编码键控调制方式。802.11a 工作于5.7255.850GHz频带，采用OFDM调至方式，因这个频段需要牌照所以相比2.4G频段更加干净,最大数据传输速率54Mbps。802.11g 该标准提出拥有IEEE 802.11a的传输速率，安全性较IEEE 802.11b好，采用OFDM 和CCK
6、2种调制方式，与802.11a和802.11b兼容，,最大数据传输速率54Mbps。,WLAN重要标准,IEEE 802.11b1999年9月IEEE 802.11b被正式批准，该标准规定WLAN工作频段在2.4-2.4835 GHz，数据传输速率达到11Mbps,传输距离控制在50-150米。该标准是对IEEE 802.11的一个补充，采用补偿编码键控调制方式（CCK），采用点对点模式和基本模式两种运作模式，在数据传输速率方面可以根据实际情况在11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps、1 Mbps等不同速率间自动切换，它改变 了WLAN设计状况，扩大了WLAN的应用领域。IEEE 80
7、2.11b已成为主流的WLAN标准，被多数厂商所采用，所推出的产品广泛应用于办公室、家庭、宾馆、车站、机场等众多场合，但是由于许多WLAN新标准的出现，IEEE 802.11a和IEEE 802.11g更是倍受业界关注。,WLAN各协议标准简介-802.11b,IEEE 802.11a1999年，IEEE 802.11a标准制定完成，该标准规定WLAN工作频段在5.725-5.850 GHz，数据传输速率达到54Mbps，该标准也是IEEE 802.11的一个补充，扩充了标准的物理层，采用正交频分复用（OFDM）的独特扩频技术。IEEE 802.11a标准是IEEE 802.11b的后续标准，
8、其设计初衷是取代802.11b标准，然而，工作于2.4GHz频带是不需要执照的，该频段属于工业、教育、医疗等专用频段，是公开的；而工作于5.725-5.850 GHz频带需要执照的。而且IEEE802.11a卡片价格昂贵也大大的限制了该技术的发展，一些公司更加看好当时最新混合标准IEEE802.11g。,WLAN各协议标准简介-802.11a,IEEE 802.11g802.11a与802.11b两个标准都存在着缺陷，802.11b的优势在于价格低廉,但速率较低（最高11Mbps）；而802.11a优势在于传输速率快（最高54Mbps）且受干扰少，但价格相对较高。目前最流行的IEEE 802.
9、11g认证标准,该标准提出拥有IEEE 802.11a的传输速率，安全性较IEEE 802.11b好，采用2种调制方式，含802.11a中采用的OFDM与IEEE802.11b中采用的CCK，做到技术上与802.11a和802.11b兼容。IEEE802.11g标准的诞生到流行，无论对用户还是对整个业界都是一个推动，它将把无线局域网的性能提升到一个新的高度，同时降低构建网络的成本。,WLAN各协议标准简介-802.11g,IEEE 802.11n为了实现高带宽、高质量的WLAN服务，使无线局域网达到以太网的性能水平，802.11n应运而生，2009年9月，802.11n标准正式获批。在传输速率
10、方面，802.11n可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps提高到300Mbps，甚至高达600Mbps。这得益于将MIMO(多入多出)与OFDM(正交频分复用)技术相结合而应用的MIMO OFDM技术，这个技术不但提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升。在覆盖范围方面，802.11n采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的天线阵列，可以动态调整波束，保证让WLAN用户接收到稳定的信号，并可以减少其它信号的干扰。因此其覆盖范围也得以扩大，使WLAN移动性极大提高。,WLAN各协议标准简介-802.11n,IEEE 802.11x标准,802.11-2
11、007（合集）介于MAC层和物理层的无线网络标准，这个规范将802.11a、802.11b、802.11g三个MAC层和物理层规范以及相关的802.11d、h、i、j、e融合在一起，成为新的标准。802.11y 该标准增强定义了IEEE 802.11物理层（PHY）和介质访问控制（MAC），以支持在美国所使用的3650-3700MHz频段。802.11k 为无线局域网应该如何进行信道选择、漫游服务和传输功率控制提供了标准。802.11r 这项修正案规定了扩展IEEE标准802.11-2007无线局域网提供快速基本服务集（BSS）的过渡机制。IEEE802.11n 高速宽带接入协议，理论速率将达
12、到600Mbps，可以支持高质量的语音、视频传输。该标准为双频工作模式，可与802.11a/b/g标准兼容。,IEEE 802.11x标准,802.11d 扩展标准，旨在解决不能使用2.4GHz频段国家的使用问题。802.11e IEEE为满足服务质量(Qos)方面的要求而制订的WLAN标准。802.11f 确保用户端在不同接入点间的漫游。802.11h 是为了减少对同处于5GHz频段的雷达的干扰而制定的标准。802.11i 是无线局域网的重要标准，也称为Wi-Fi保护访问，它是一个存取与传输安全机制，802.11j 为适应日本在5GHz以上应用不同而定制的标准。802.11p 80211p是
13、针对汽车通信的特殊环境而出炉的标准。,IEEE 802.11x标准,IEEE 802.11x标准成员组成示意图：,802.11n标准,诞生 为了实现高带宽、高质量的WLAN服务，使无线局域网达到以太网的性能水平，802.11n应运而生。优势 在传输速率方面，提供到300Mbps甚至高达600Mbps；在覆盖范围方面，802.11n覆盖范围可以扩大到好几平方公里，使WLAN移动性极大提高；在兼容性方面，802.11n不但能实现向前后兼容，而且可以实现WLAN与无线广域网络的结合，比如3G。前景 2010年，802.11n已成为网络通信产业发展的三大重点之一，并逐步成为WLAN主流标准。随着WLA
14、N 802.11n的价格下降，将刺激802.11n产品应用扩展至消费电子产品领域，802.11n将成为2010年WLAN产业增长的主力。预计2010年全球WLAN芯片市场产值将大幅增长至21.9亿美元，增幅将为历年最高：14.06%，预计到2010年底802.11n的营收占到整体WLAN产品出货的比重将提高至50%以上。,802.11n标准发展进程,IEEE 802.11工作组于2003年成立了802.11n工作小组2006年1月颁布草案1.02007年9月推出相对成熟的草案2.02009年9月正式标准发布,802.11n关键技术,MIMO多输入多输出技术通道绑定技术（40MHz Channe
15、ls）数据包聚合技术（Packet Aggregation）向后兼容性（Backward Compatibility）,关键技术1MIMO技术,1）提高吞吐量 通过多条通道，并发传递多条空间流，采用时空编码将各子信息流分离与解码，可以成倍提高系统吞吐量。2)提高无线链路的健壮性和改善SNR 利用多天线来抑制信道衰落。无线信号通过多条路径从发射端到达接收端多个接收天线，在接收端通过MRC最大比例合成算法，对这些各接收路径上的信号进行加权汇总(信号最好的路径分配最高的权重)，实现接收端的信号改善。,图1 通过MIMO传递多条空间流,图2 MIMO利用多径传输数据,关键技术2通道绑定技术,传统802
16、.11a/g使用的频宽是20MHz，而802.11n支持将相邻两个频宽绑定为40MHz来使用，所以可以最直接地提高吞吐量。建议仅在5GHz使用。,关键技术3帧聚合,1）帧聚合 包含针对MSDU的聚合(A-MSDU)和针对MPDU的聚合(A-MPDU)，减少了发送每一个802.11报文所需的开销，同时减少了应答帧的数量，提高了报文发送的效率。2）Block ACK 每个单播数据帧都要有一个ACK应答报文，在802.11n中采取了更为灵活的应答机制，减少了ACK报文的数量，提高了效率。,关键技术4向后兼容性,当802.11n运行在混合模式(即同时有802.11a/b/g设备在网络中)时，会在发送的
17、报文头前添加能够被802.11a或802.11b/g设备正确解析的前导码。从而保证802.11a/b/g设备能够侦听到802.11n信号，并启用冲突避免机制，进而实现802.11n的设备与802.11a/b/g设备的互通。,其他关键技术,MIMO-OFDM短保护间隔（SGI）前向错误修正（FEC）调制编码计划（MCS）最大率合并（Maximal-Ratio Combining）智能天线软件无线电,802.11n设备应用场景,传统802.11a/b/g设备应用场景大数据量区域校园网、大型会议室、特别体验区等复杂无线环境多径效应明显的环境，如小房间、墙壁较多、桌椅较多的会议室等 未来2007年9月
18、推出相对成熟的草案2.0,802.11n的合路问题,采用现有的室分合路系统 1X1的AP设备可以与现网的室分合路系统配合使用 将AP的射频输出合路到运营商已有的合路系统,802.11n设备组网要求,POE交换机要求：支持千兆汇聚，支持万兆上联；支持802.3af或802.3at供电 汇聚交换机、AC要求：万兆级以上数据处理能力，支持热备或负荷分担能力 传输网络要求：支持大数据流量,WAPI标准,概念 是我国针对WLAN无线局域网中用户认证、数据加密等安全问题，在2003年5月提出的安全机制，是中国无线局域网强制性标准之一。相比另一个由美国IEEE主导完成的公认存在严重安全缺陷的80211i标准
19、，WAPI具有明显的安全和技术优势，迄今未被发现有安全技术漏洞。内涵 由两部分组成：WAI（无线认证结构）和WPI（无线保密结构）组成，分别实现对用户身份的鉴别和对传输的数据加密。地位 2009年6月15日，在国际标准组织ISOIECJTC1SC6会议上，WAPI国际提案首次获得包括美、英、法等10余个与会国家成员体一致同意，将以独立文本形式推进其为国际标准。市场 2009年，以运营商为主要代表的中国市场，基于“无线 安全，可运营、可管理、易操作”等特性，一致选择了WAPI，这进一步促进了WAPI多样化产品的蓬勃 发展，产业厚度再度增强。,WLAN 术语注解,WEP 有线等效保密协议，是对在两
20、台设备间无线传输的数据进行加密的方式，用以防止非法用户窃听或侵入无线网络。VPN 虚拟专用网的缩写，是使用互联网连接物理上分散的系统来模拟单一专用网的安全方式。VPN支持远程和移动用户访问公司网络。SSID 服务集合标识符，也称为网络名称。一种独一无二的标识符，作为无线设备连接到WLAN时的密码。链路质量 是在通信过程中对数据包丢失的衡量情况。信号强度 是无线适配器接收到的信号的强度，以decibel-milliwatts（DBm）计量。移动IP 移动互联网协议，允许支持无线的便携式设备连接一个网络，在不同网络（局域网）之间漫游，同时保留以前的IP地址。,WLAN 术语注解,带宽 确定一条线路
21、传输的最大数据量或一秒钟通过的最大信号量；通常以每秒兆位（Mb/s）或每秒千位（Kb/s）来计量。BRAS 宽带远程接入服务器，是面向宽带网络应用的新型接入网关，位于骨干网的边缘层，提供宽带接入服务、实现多种业务的汇聚与转发，也实现用户接入的认证、计费和管理功能。IPV6 是IP协议版本号为6的简称，用于替代现行版本IP协议（IPv4），IPV6带来更大的地址空间、更多的服务类型、更高的安全性，可实现众多硬件设备，如家用电器、汽车间的对话。NPU：P2P 又称点对点，是一种网络新技术，使互联网上的系统都同时具有服务器和客户机的功能，改变了互联网以大网站为中心的状态。BT 比特流的简称，是当今P
22、2P最为成功的一个应用。,WLAN 术语注解,RFID 即射频识别，俗称电子标签。是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。TR069 全称为“CPE广域网管理协议”，用于从网络侧对家庭网络中的网关、路由器、机顶盒等设备进行远程集中管理。VOIP 将模拟声音讯号(Voice)数字化，以数据封包(的型式在 IP 数据网络 上做实时传递，即实现在IP网络上便宜的传送语音、传真、视频、和数据等业务。光猫 是光modem的俗称，有着调制解调的作用，是指将光以太信号转换成其他协议信号的收发设备。BSS 既基本服务群，一群计算机设定相同的BSS，即可自成一个无线组（gro
23、up），此BSS的名称，即所谓的BSSIDESS 扩展服务群标志符一个或多个以上的BSS通过通用分布式系统来进行连接，即可被定义成一个ESS，这样将可以部署任意大小和复杂性的网络。此ESS的名称，即所谓的ESSID。,WLAN重要技术注解,CSMA/CA（载波侦听多址访问/碰撞回避）带有冲突避免的载波侦听多路访问,是无线局域网在MAC层协议，区别于以太网的CSMA/CD 载波监测多址接入协议。一方面，载波侦听-查看介质是否空闲；另一方面，避免冲撞-通过随机的时间等待，使信号冲突发生的概率减到最小，以提高网络吞吐性能与迟延性能。DSSS(直序列扩频技术)直接序列展频 模式，将原信号“1”或“0”
24、利用10个以上的chips代表“1”或“0”，使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。802.11b、802.11g数据模式 前都有 DSSS 前导码。CCK（补充编码监控）补码键控调制方式，CCK由64个8比特长的码字组,可以提供5.5Mbps和11bps两种工作速率。802.11b和802.11g都采用该调制技术。,WLAN重要技术注解,OFDM（正交频分复用）是多载波调制的一种，其思想是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输，这样可以减少子信道之间的相互干扰，可实现最高54 Mbs的传输数率。802.1la、802.
25、11g使用OFDM调制技术作为传输方案。MIMO（多入多出）是无线通信领域智能天线技术的重大突破。MIMO 允许多个天线同时发送和接收多个信号，信道容量随着天线数量的增大而线性增大，可以说 MIMO技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。OFDM MIMO 通过在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间分集，提高了信号质量，是联合OFDM和MIMO而得到的一种新技术。它利用了时间、频率和空间三种分集技术，使无线系统对噪声、干扰、多径的容限大大增加。,WLAN重要技术注解,智能天线技术 是一个由多组独立天线组成的天线阵列系统，与单个天线不同的是，天线阵列系统能够动态地调整波
26、束的方向，以使每个用户都获得最大的主瓣，并减小了旁瓣干扰。这样不仅改善了信号干扰，还提高了系统的容量，扩大了最大覆盖范围，减小了移动台的发射功率。智能天线技术保障了能够以不低于108Mbps的传输速率进行通信，同时可以作为蜂窝移动通信的宽带接入部分，与无线广域网更紧密地结合。隧道技术 隧道技术使用点对点通信协议代替了交换连接，通过路由网络来连接数据地址。隧道技术允许授权移动用户或已授权的用户在任何时间、任何地点访问企业网络。使用隧道传递的数据（或负载）可以是不同协议的数据帧或包。隧道协议将其它协议的数据帧或包重新封装然后通过隧道发送。新的帧头提供路由信息，以便通过互联网传递被封装的负载数据。,
27、WLAN频率分配,WLAN频率分配,802.11a/n标准工作在5.8GHz频段。该频段可用带宽为125MHz，划分为5个信道，每个信道带宽为20MHz。一般选用149、153、157、161、165 进行组网。,802.11b/g/n标准工作在2.4GHz频段。该频段可用带宽为83.5MHz，划分为13个信道，每个信道占用的带宽为22MHz。一般2.4GHz选用1、6、11号频点。,胖/瘦AP方案选择,在WLAN 网络中，目前有两种典型的组网方式：分布式组网：AP+有线交换机，即胖AP（FAT AP）方式；集中式组网：AP+AC无线控制器，即瘦AP（FIT AP）方式。,胖/瘦AP方案选择,
28、胖AP方式 胖 AP方式是传统的WLAN组网模式，它采用AP有线交换机的分布组网模式，各WLAN AP 分散在各自覆盖区域里，独立完成用户的无线接入、用户权限认证、用户安全策略实施，对WLAN 网络设备的管理也是分布式的。瘦AP方式 瘦AP的组网方式采用的是一种全新的WLAN 网络架构，即无线控制器（AC）瘦AP 的集中模式（简称AC+AP），无线控制器（AC）瘦AP 集中控制架构对设备的功能进行了重新划分，其中无线控制器负责无线网络的接入控制、转发和统计、AP 的配置监控、漫游管理、AP 的网管代理、安全控制；而瘦AP 负责802.11 报文的加解密、802.11的PHY 和MAC功能、接受
29、无线控制器的管理、RF 空口的统计等简单功能。特别，802.11报文转换成802.3报文在瘦AP上完成，比在AC上进行报文转化的优势在于大大降低了对AC处理能力要求，降低运维的难度。,胖/瘦AP方案选择,特点对比 分布式胖AP组网的特点是产品的成熟度较高，可重用现网的BRAS设备，整网的安全风险低。这样的网络适合各个AP之间关联度不高，用户较少的场景，简单快速。集中控制型瘦AP组网的特点是具有集中的网络管理功能、无缝漫游、AP零配置安装、自动RF管理等优点，适合某区域内AP数量需求较多、有漫游需求的大规模的组网建设。在针对同一个需要进行覆盖的无线场景来分析，胖AP与瘦AP两种产品架构均可以满足
30、需求，两种方案选择的关键点就在于其网络建设的规模和费用。对于小范围、低投入的场景可以选择单独的胖AP或胖APAC的方式；对于大范围、高投入的场景可以选择瘦AP的方式。,胖瘦AP对比,WLAN产品特点,施工简单、施工周期短组网灵活、布网迅速技术成熟、产业链完善商用模式清晰、市场广阔有独特优势及应用场景,运营级WLAN网络基本组成,AAA Server,NMS,AC,网管认证,核心路由,接入控制,交换传输,无线接入,AP,无线终端,网管,INTERNET,Portal Server,BRAS,AC,Switch,Switch,Switch,Switch,AP,AP,AP,AP,AP,AP,Switch,AC,3,WLAN业务网络总体架构图,WLAN网络无线架构的演变,自治型胖AP架构,集中控制型瘦AP架构,智能转发型瘦AP架构,对AP的控制对AP的管理流量合理性,对AP的控制对AP的管理流量合理性,对AP的控制对AP的管理流量合理性,无线控制器,无线控制器,语音业务基本语音业务（VoIP）移动语音增值业务数据业务高速互联网业务游戏业务文件传输/媒体下载Web浏览多媒体业务流媒体业务视频会议视频电话IPTV,业务应用,谢谢！,
