r2.12--无线网络设计..ppt

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1、任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计1.1 无线网络类型 u无线网络是有线网络的补充。1无线网络类型u固定无线网、移动无线网。u移动无线网络主要用于解决话音通信，也可以提供低速数据传输业务。u固定无线网络主要用于固定位置的用户，如无线基站通信。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计常用无线网络技术类型常用无线网络技术类型固定无线WLAN（无线局域网）2.4/5GHz54Mbit/s数据LMDS（本地多点分配系统）10GHz40GHz155Mbit/s数据、语音DBS（直播卫

2、星系统）5GHz6GHz12Mbit/s数据、视频WUSB（无线通用串行接口）3.1GHz4.8GHz480Mbit/s数据Bluetooth（蓝牙）2.4GHz2Mbit/s数据、语音移动无线GSM（全球通）885 MHz1 880MHz11.4kbit/s语音、数据CDMA（码分多址接入）800MHz153kbit/s语音、数据GPRS（通用分组无线业务）900MHz171.2kbit/s数据、语音任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 电磁波频谱及应用领域电磁波频谱及应用领域任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二

3、学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计2无线局域网（WLAN） WLAN在有线局域网的基础上，通过无线访问节点（AP）、无线网卡等设备实现无线通信。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计3本地多点分配系统（LMDS）uLMDS系统由基础骨干网、基站、用户终端设备和网管系统组成。u优点： 可同时支持话音、数据、图像业务的传输，容易扩容和升级。u缺点： 传输距离短，容易受天气和地形的影响。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计1.2 无线通信频率划分1中国无线通信系统频率范

4、围规定u无线通信对频率的选择必须考虑天气、环境等条件的变化，它们会对无线电波产生折射、吸收、反射、散射等影响，从而造成接收信号下降。u我国标准规定的无线通信频率使用范围如表8-2所示。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计23.5GHz频段规定u覆盖范围达78 km，属于准视距传输。u是一种点对多点、提供宽带业务的无线技术。u该频段传输性能较好，覆盖范围广，技术比较成熟，抗雨衰能力较强。u该频段频谱资源少，只有302MHz的带宽，只能进行中低速率传输，主要用于企业用户。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二

5、综合布线系统设计综合布线系统设计35.8GHz公共频段规定u信产部规定5.8GHz为公用频段，无需分配频率。u用途：点对点或点对多点的扩频通信系统、高速无线局域网、宽带无线接入系统、蓝牙设备、车辆无线自动识别系统、无线电台等用途。u5.8GHz用于无线通信时，运营企业只要取得相应的电信业务经营许可即可。u各种5.8 GHz系统之间可能存在干扰问题。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计1.3 无线电信号的传播 u传播方式：地球表面传播、大气对流层传播、大气电离层传播、地面电离层传播、星际空间传播等。u无线电信号在长距离传播中，不可避免

6、地会出现直射、反射、折射、绕射、衍射等传播形式，因而接收基站天线接收到的信号往往是多种传播形式的合成波形。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 无线电信号的多径传播无线电信号的多径传播任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计1. 电波在视线距离内的传播u人们站在平坦的没有建筑物的地面上，所能看到的最远距离称为视线距离D（如图）。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计2. 电波的绕射传播u电波在传播途径中遇到大障碍物时

7、，电波会绕过障碍物向前传播，这种现象称为电波的绕射。u微波的频率较高，波长短，绕射能力较弱，在高大建筑物后面的信号强度小，会形成“阴影区”。u频率越高、建筑物越高、接收天线与建筑物越近，信号强度与通信质量受到影响的程度越大。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计3. 无线电波的多径传播u接收点的信号是直射波和反射波的合成。u信号传播时，各条路径延时不同，而各个方向分量波的叠加，从而形成的信号快衰落称为瑞利衰落。u两径模型：陆地无线通信的主要特征是多径传播，在研究无线信号传播时，往往仅考虑从基站至移动台的直射波和地面反射波。任务十任务十

8、二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计u固定无线网络指业务节点到用户终端，部分或全部采用无线通信方式，固定无线网络系统的终端不含或含有限的移动特性。u固定无线网络由无线基站和用户单元组成。u基于微波技术的点对多点固定无线网络系统结构如图8-4所示。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计1用户固定

9、终接设备u主要功能： 识别用户号码和鉴权； 支持基本语音和数据业务； 支持信道编码/解码； 进行功率控制； 产生呼叫进程中的提示音（如忙音等）； 系统自检，远端故障管理等。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计2基站u基站包括：收发信机、天线、基站控制器。u主要功能： 无线资源管理（信道分配、功率控制等）； 路由选择； 协议转换； 码型转换； 用户单元登记、计费、维护、等功能。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计3控制器u主要功能： 识别用户、鉴权； 加密控制； 基站信令与

10、PSTN信令之间进行转换； 系统呼叫处理； 对基站进行监控，并进行遥测； 提供时钟基准。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计4运行维护中心u一个运维中心与多个固定无线网络系统连接u可租用X.25专线或Modem拨号方式实现A连接。5基站与用户终接设备之间的信道接口（Um）uUm接口根据无线技术不同而不同。u由于系统设备和用户站的位置是固定的，不存在漫游等问题，接口的不兼容基本不会影响设备的使用。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计6基站与业务网络之间的接口（SNI）u可采

11、用E1/T1、100Base-T、OC-3、ATM或V5等接口与骨干网络相连。7用户网络接口（UNI）u可以采用N64kbit/s（CE1）、E1/T1、FR、10Base-T、ISDN等接口。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 2.1 WLAN的标准与模型1WLAN标准uWLAN标准有： IEEE 802无线系列标准； 欧洲电信标准化协会HiperLAN标准； 3GPP（第三代无线通信合作伙伴计划）； EDGE（加强型数据GSM环境）等。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系

12、统设计 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计uIEEE 802.11推荐使用ISM无线网络频段： 902928MHz 2.4002.4835GHz 5.7255.850GHzu我国数字无绳电话系统（“小灵通”）工作频段在2.4GHz的ISM频段，并按审批使用许可。因此WLAN在频段上有重叠。u信产部于2002年重新规定了无线网络专用频段。 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计2IEEE 802.11无线局域网基本模型uWLAN的最小组成单元是BSS（基本服务集）uBSS可

13、以是独立的，也可以通过AP（接入点）连接到主干网上。 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计uESS（扩展服务区）由多个BSS单元，以及连接它们的DS组成。uDS（分布式系统）在IEEE 802.11中没有定义 DS可以是LAN，也可以是WLAN。 DS起到连接骨干网络的作用。 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 u利用有线局域网作为DS任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计2.2 WLAN工作原理1隐蔽站问题2

14、暴露站问题3WLAN工作方式uDCF（分布式协同）和PCF（点协同）方式。uDCF采用载波侦听多路存取/冲突避免（CSMA/CA）技术。 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计uPCF（点协同方式）是AP设备周期性地发出信号测试帧，通过该测试帧与各个无线设备进行网络识别、网络管理参数等的交互。u对PCF方式的改良称为HCF（混合协同）方式。 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计4避免冲突通信方式u在扩频系统中，所有信号的载波频率都是相同的，只有通过传播码区分信号，不同的传播

15、码使许多计算机共享一个信道。uWLAN采用CSMA/CA（载波侦听/避免冲突）通信方式。u它相当于一种握手协议。 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计5信道预约技术6分布协调功能7点协调功能IEEE 802.11无线局域网工作过程u漫游指无线主机在一组无线访问点之间移动，并提供对用户透明的无缝连接。 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计u无线主机访问BSS需要经过以下阶段： 主机进入睡眠模式或进入BSS小区； 主机通过主动扫频获得来自AP的同步信号； 主机与AP交换验证信

16、息； 主机与AP开始关联； 主机从一个小区移动到另一个小区时，需要重新进行关联。 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计2.3 移动IP无线局域网1移动IP技术u移动IP技术工作原理如下： 在外地的移动主机（MN）通过外地代理（FA）向位于家乡的家乡代理（HA）注册，使HA得知MN当前的位置，从而实现移动性。 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计2实现移动IP需要解决的问题uIP地址分配 u应用透明性u服务质量 u协议软件 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单

17、元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计2.4 WLAN的安全uWLAN使用电磁波传输数据，因此容易被窃听。uWLAN经常采用广播方式，所以安全性问题突出。uIEEE 802.11的安全措施：认证和加密。u认证包括：OSA（开放系统认证）和SKA（共享密钥认证）。 u加密采用：WEP（有线等效加密）算法。 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 1OSA认证过程2SKA认证过程3WEP工作过程4WEP存在的安全问题 应该避免使用WEP这种共享密钥。 RC4算法本身有缺陷。 WEP不提供自动修改密钥的方法。 40位加密的WEP密

18、钥长度太短。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 2.5 WLAN的拓扑结构 uWLAN的拓扑结构：无中心网络和有中心网络。1无中心无线网络拓扑结构u无中心网络（无AP）也称为无线对等网或Ad-hoc网u这种WLAN由一组有无线网卡的主机组成。u用于两台或多台无线主机的直接通信。u这种网络无法接入LAN中，只能独立使用。 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 2有中心无线网

19、络拓扑结构u有中心无线网络由无线接入点（AP）、无线主机以及分布系统（DS）构成。u无线接入点（AP）用于在无线主机和有线网络之间接收、缓存和转发数据。u无线AP通常能够覆盖几十至几百个用户，覆盖半径达上百米。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 3多中心无线网络拓扑结构u多中心会引起同频干扰问题，因此在布置AP时，应当选择支持多信道的AP；同时进行AP点的信道交叉布置，并且调整天线角度，或采用定向天线，改变AP安装位置等方法，消除同

20、频干扰。u用户主机移动到暗区时，由于AP点信号太弱，会导致网络中断。u主机移动到信号重叠区时，容易引起信号干扰。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 uWLAN的工作频段为2.42.4835GHz；信道间隔为5MHz；每个子信道带宽为22MHz；最多有13个信道可用。u在多个频道同时工作的情况下，要求两个频道的中心频率间隔不能低于25MHz。u在一个蜂窝区内，直序扩频技术最多可以提供3个不重叠的频道同时工作。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计12.41222.41732

21、.42242.42752.43262.43772.44282.44792.252102.457112.462122.467132.472142.484802.11b的信道参数的信道参数 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 WLANLAN任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 2.6 WLAN网络设计1无线网卡2接入点（AP）uAP相当于Hub，是一个无线网桥。AP也是WLAN中的小型无线基站，负责信号的调制与收发。3楼宇之间的WLAN设计u在点到点WLAN中，部分无线网桥

22、产品的最大传输距离可达到4100m。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 u在点到多点WLAN设计中，如果使用全向天线，每个网桥之间的最大传输距离可以达到1300m。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计案例：机场无线网络系统设计任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 4城域WLAN接入网设计uAC（接入控制器）是面向城域宽带网的网关，它实现WLAN用户对IP网络的接入。uAC主要功能： 对用户身份进行认证、计费等

23、； 将来自不同AP的数据进行汇聚； 支持用户安全控制、业务控制、计费信息采集以及对网络的监控。任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计案例：WLAN城域网络结构 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 IEEE 802.16定义了用户与核心网络之间的结构定义了用户与核心网络之间的结构任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计案例：城域WLAN系统结构任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线

24、系统设计综合布线系统设计案例：城域WLAN系统结构任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计 u补充：WLAN用户接入控制与管理nAP支持支持802.1x，且，且AP具有具有RADIUS客户端功能客户端功能n无线站点安装无线站点安装802.1x客户端软件客户端软件nAP接收用户认证请求，并向接收用户认证请求，并向RADIUS服务器发出认证请求服务器发出认证请求n对认证通过的用户，对认证通过的用户，AP提供接入，否则拒绝其接入。提供接入，否则拒绝其接入。 DSAP2BSS1BSS1BSS2ESSRADIUS服务器服务器AP1AP1任务十任务

25、十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计可提供的业务无线数据服务支持全球移动和漫游蜂窝语音服务延伸到数据服务支持全球移动和漫游适合的用户类型高速移动、大吞吐量数据用户对称的数据服务高速数据服务要求数据服务的语音用户高度不对称数据服务中、低速数据服务技术特点工作在3.5GHz以下执照频带面向分组的体系结构支持用户移动速度最高255km/h 下1Mbps的数据传输速率无需基站同步以移动终端为主的切换方式工作在2.7GHz 以下执照频带电路交换体系结构支持用户移动速度最高150km/h下144Kbps的数据传输速率需要基站同步以网络为主的切换方式成本较低较高补充补充：无线广域网（：无线广域网（WBMA）与）与3G的比较的比较 任务十任务十二二 无线网络设计无线网络设计 学习单元二学习单元二 综合布线系统设计综合布线系统设计