计算机四级网络工程师_第8章__无线局域网技术

第8章无线局域网技术本章要点：8.1无线局域网概念8.2无线局域网的标准8.3无线局域网的安装技术8.4无线局域网的组网模式8.5无线局域网的设计8.1无线局域网概念8.1.1基本概念WLAN（WirelessLocalAreaNetwork，无线局域网），也称为无线Ethernet，它是一种计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它利用射频技术来提供传统有线局域的全部功能，是一种能支持较高速率，采用蜂窝或微蜂窝的自我管理的计算机局域网技术。WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mb/s，传输距离可远至20km以上，它是对有线联网方式的一种补充和扩展，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活，并且能更快速、方便的解决有线方式不易实现的网络连通问题。8.1.2无线局域网的工作原理无线局域网采用直序扩频接入技术，使用户可以在2.4GHz的ISM频段上进行无线Internet连接。无线局域网络的系统包括无线网络接入管理系统、无线中心路由器、用户端无线路由器。网络接入管理系统可以为网络运营商提供如用户管理功能和网络安全等方面的操作与维护支持；无线中心路由器同时提供多个无线接口，并采用扇区覆盖方式，提供多用户大容量的IP接入，它可以进行用户验证、访问服务控制、动态IP地址分配等。同时，它比传统的无线网络接入设备增加了强大的IP组网和路由功能，提高了无线宽带网络的扩展性、传输速率以及安全性。8.1.3无线局域网常用设备1．无线网卡无线网卡在无线局域网中的作用相当于有线网卡在有线局域网中的作用。两台计算机只要各自插上无线网卡，就可以实现通信。2．无线网桥、路由器及网关无线网桥主要用于无线或有线局域网之间的互连。当两个局域网无法实现有线连接或使用有线连接存在困难时，就可使用无线网桥实现点对点的连接。在这里无线网桥起到了协议转换的作用。无线路由器则集成了无线AP的接入功能和路由器的第三层路径选择功能。3．无线接入点无线接入点也称为无线AP，它是在无线局域网环境中，进行数据发送和接收的集中设备，它的作用相当于有线网络中的集线器。通常，一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。4．天线天线的功能则是将信号源发送的信号藉由天线本身的特性传送至远处。天线一般有所谓定向性与全向性之分，前者较适合于长距离使用；而后者则较适合区域性之应用。无线天线有多种类型，最常见的有两种，即室内天线和室外天线。8.2无线局域网的标准8.2.1蓝牙标准1．蓝牙技术蓝牙技术是一种支持设备短距离通信的无线电技术，它的通信距离一般为10m以内。蓝牙技术能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙技术的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz频带，带宽为1Mb/s。蓝牙技术是由东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数字通信的技术标准。蓝牙技术的优势在于：（1）支持语音和数据传输。（2）采用无线电技术，传输范围大，可穿透不同物质以及在物质间扩散。（3）采用跳频展频技术，抗干扰性强。（4）使用的频谱在各国都不受限制，理论上不存在干扰问题。（5）功耗低。（6）成本低。蓝牙的劣势即是它的传输速度较慢。2．蓝牙的技术性能参数有效传输距离为10cm~10m，增加发射功率可达到100m，甚至更远。蓝牙收发器工作频率为2.45GHz，覆盖范围是相隔1MHz的79个通道，其速率分别从2.402GHz到2.480GHz。蓝牙数据传输技术使用短封包，跳频展频技术，切换速率为1600次/秒，因此可以防止偷听且避免干扰；每次传送一个封包，封包的大小为126~287bit；封包的内容可以是包含数据或者语音等不同服务的资料。同步连接的数据传输带宽为可达到每个方向32.6Kb/s，而异步连接的数据传输速率允许一个方向达到721kb/s，用于上传或下载，这时相反方向的速率是57.6kb/s；数据传输通道为留出3条并发的同步语音通道，每条带宽64kb/s；语音与数据也可以混合在一个通道内，提供一个64kb/s同步语音连接和一个异步数据连接。8.2.2HiperLAN标准1．HiperLAN标准的基本概念HiperLAN标准是基于ETSI所规定的一些具体的功能要求的，如数据速率、覆盖范围、具有多跳Ad-hoc网络能力，支持时间限制业务和节能功率管理等，它是应用于欧洲的无线局域网通信标准的。HiperLAN-1标准是在1997年完成的，当时没有制造商采用这个标准来用于产品的生产，因此它被认为是不成功的标准。该标准采用5GHz射频频率，上行速率可达20Mb/s。在HiperLAN-1标准之后，推出了HiperLAN-2标准，它分别用于是2.4GHz与5GHz的不同频段，可分别与IEEE802.11b、IEEE802.11a相对应。2．HiperLAN-2标准的特点（1）数据传输速率高（2）面向连接的机制（3）QoS支持（4）自动频率分配（5）安全性无线网络（6）移动性（7）网络与应用无关（8）节能8.2.3IEEE802.11标准1．IEEE802.11系列1997年6月，IEEE发布了针对无线局域网的802.11标准，该标准定义了物理层和媒体访问控制协议的规范，允许无线局域网及无线设备制造商在一定范围内建立互操作网络设备。802.11标准在物理层定义了数据传输的信号特征和调制方法，定义了两个射频（RF）传输方法和一个红外线传输方法。无线局域网所使用的协议主要包括802.11b、802.11a、802.11g等。（1）802.11b协议802.11b协议的无线网络工作在2.4GHz频率下，最大传输速率可以达到11Mb/s，它可以实现速率在1Mb/s、2Mb/s、5.5Mb/s以及11Mb/s之间的自动切换。（2）802.11a协议802.11a协议在1999年制定完成，其主要工作在5GHz的频率下，数据传输速率可以达到54Mb/s，传输距离在10~100m。（3）802.11g协议802.11g协议在2003年6月推出，它是在802.11b协议的基础上改进的协议，支持2.4GHz工作频率以及DSSS技术，它可以实现11Mb/s传输速率，同时保持着对802.11b的兼容，又可以实现54Mb/s高传输速率表8-1802.11系列标准的比较802.11802.11b802.11a802.11g定制时间1997年1999年1999年2003年频率2.4~2.4835GHz2.4~2.4835GHz5.15~5.25GHz5.25~5.35GHz5.725~5.825GHz2.4~2.4835GHz速率1、2Mb/s11、5.5Mb/s54、48、36、24、18、12、9、6Mb/s20Mb/s距离100m100~300m10m~100m150m业务数据数据、图像语音、数据、图像语音、数据、图像物理层传输方式红外线、直接序列扩频、跳频扩频高速直接序列扩频正交频分复用（OFDM）扩频技术直接序列扩频优点成本低、已经普及数据传输快，频段干扰小数据传输快、与802.11b兼容缺点数据传输慢、受微波炉和蓝牙等同频段设备的干扰成本高，不兼容当前流行的802.11b受微波炉和蓝牙等同频段设备的干扰使用情况使用最广泛，技术最成熟产品刚具雏形、尚未大规模普及发展潜力巨大2．IEEE802.11bIEEE802.11b是IEEE802.11标准的另一个扩充，它规定采用2.4GHz频带，不需要申请就可以使用，它既可作为对有线网络的补充，也可独立组网，从而实现真正意义上的移动应用。802.11b的运作模式基本分为两种：点对点模式和基本模式（1）点对点模式点对点模式是指无线网卡之间的通信方式。两台插上无线网卡的PC，即可进行连接。这种连接方式对于小型的网络来说是非常方便的，它最多可以允许256台PC连接。功能优点速度2.4GHz直接序列扩频技术提供最大为11Mb/s的数据传输速率，无需直线传播动态速率转换当射频情况变差时，降低数据传输速率为5.5Mb/s、2Mb/s、1Mb/s使用范围802.11b支持以100m为单位的范围（在室外为300m，办公环境中最远为100m）可靠性与Ethernet类似的连接协议和数据包确认提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用互用性与以前标准不同的是，802.11b只允许一种标准的信号发送技术，WECA将认证产品的互用性电源管理802.11b网络接口卡可转到休眠模式，接入点将信息缓冲到客户，延长了笔记本电脑的电池寿命漫游支持当用户在楼房或公司部门之间移动时，允许在接入点之间进行无缝连接加载平衡802.11bNIC更改与之连接的接入点，以提高性能（如：在当前的接入点流量较拥挤，或发出低质量的信号时）可伸缩性最多三个接入点可以同时定位于有效使用范围中，以支持上百个用户同时进行语言和数据支持安全性内置式鉴定和加密表8-2IEEE802.1b的优点（2）基本模式基本模式是指无线网络规模扩充或无线和有线网络并存时的通信方式，这也802.11b现在最普及的方式。在基本模式中，插上无线网卡的PC要通过接入点与另一台PC连接。802.11b可以有不同的典型解决方案（1）对等解决方案（2）单接入点解决方案（3）多接入点解决方案（4）无线中继解决方案（5）无线冗余解决方案（6）多蜂窝漫游工作方式功能优点不易接线的区域在不易接线或接线费用较高的区域（如：有历史意义的建筑物、有石棉的建筑物、教室）中提供网络服务灵活的工作组为经常进行网络配置更改的工作区降低了总拥有成本网络化的会议室用户可在从一个会议室移动到另一个会议室时进行网络连接，以获得最新的信息，并且可在决策时相互交流特殊网络现场顾问和小工作组的快速安装和兼容软件可提高工作效率子公司网络为远程或销售办公室提供易于安装、使用和维护的网络部门范围的网络移动漫游功能使企业可以建立易于使用的无线网络，可覆盖所有部门表8-3IEEE802.11b的应用及其优点※重点提示：802.11b标准使用的是2.4GHz射频频段，不需要申请即可以使用，它的带宽最高可达11Mb/s，也可根据实际情况采用5.5Mb/s，2Mb/s、和1Mb/s的带宽，它既可作为对有线网络的扩充也可以独立组网。802.11b的运作模式分为点对点模式与基本模式两种。8.3无线局域网的安装技术1．无线网卡的安装（1）在WindowXP中，点击【开始】→【控制面板】→【网络连接】，显示“网络连接”窗口。（2）右键单击“无线网络连接”图标，在弹出的菜单中选择【属性（R）】，弹出“无线网络连接属性”对话框。（3）点击“无线网络配置”选项卡，如果先前没有连接过无线网络，则点击【查看无线网络】，从显示出的可供选择的无线网络中选中一个，点击【连接】，若已经配置过无线网络，进行可供连接的无线网络。添加无线网络到“首选网络（P）”下的框中，点击【确定】即可。图8-1网络连接窗口图8-2无线网络连接属性(a)(b)2．无线接入点的安装图8-3CiscoAironet1200（1）通过IE浏览器配置确认PC机获得了10.0.0.x网段的地址打开IE浏览器，在地址栏中输入无线接入点的IP地址10.0.0.1，连接，桌面将弹出“连接到”对话框，要求输入密码。在“密码（P）”框中输入“Cisco”，点击【确定】。将进入相关页面，选中页面左上角菜单中的“ExpressSetup”进入快速配置页面，在各输入框中填入相关的配置信息。（2）通过Console口配置在PC机和1200之间连接好控制线，打开PC机Windows操作系统下的超级终端，不出什么问题的会看到“ap”提示符号。输入“enable”后，界面提示输入密码“Cisco”，即可以开始对1200进行详细配置。8.4无线局域网的组网模式1.对等网络对等网络是最简单的无线局域网结构。一个对等网络由一组有无线网络接口的计算机组成。这些计算机要有相同的工作组名、ESSID和密码。任何时间，只要两个或更多的无线网络接口互相都在彼此的范围之内，它们就可以建立一个独立的网络。2.基础结构网络由