目录
主要的无线技术
IrDA
BlueTooth
3G
4G LTE
5G
802.11a/b/g/n/ac/ax 物理层协议
WLAN相关组织与标准
IEEE
Wi-Fi联盟
IETF
WAPI
CAPWAP
802.11协议发展进程
标准
IEEE802.11用于无线产品互操作
国家标准
波速=频率*波长
发射功率=振幅
反射/衍射
2.4GHz能量保持比5GHz多
功率计算单位
带宽
路径损耗
射频收发器 RF Transceiver
WLAN面临的挑战与问题
干扰
电磁辐射
数据安全性
覆盖范围小
恶意AP
WLAN组件
WLAN 组成结构
基本服务集BSS
服务集标识SSID
Mesh基本服务集
无线分布式系统(WDS)(Wireless Distribution System)
时隙
SIFS
PIFS
DIFS
DIFS>PIFS>SIFS
9ms=1时隙
无线漫游:STA可以在属于同一个ESS的AP接入点间漫游
漫游的分类
主要的无线技术
IrDA
利用红外线进行点到点的无线通讯,速率可达4Mbps,距离短,容易被阻挡BlueTooth
工作在2.4GHz频段,采用跳频技术,速率为1Mbps,目前使用蓝牙5.03G
包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA,速率可达10Mbps4G LTE
3G技术的长期演进,包括FDD-LTE、TDD-LTE,速率可达100Mbps5G
4G、3G、和2G后的延伸,包括NSA、SA,速率可达10Gbps802.11a/b/g/n/ac/ax 物理层协议
主流的IEEE 802.11无线标准,工作在2.4GHz或5GHz频段,最大速率为11Mbps、54Mbps、300Mbps或大于9GbpsWLAN相关组织与标准
IEEE
美国电气与电子工程师学会,自1997年以来先后公告802.11、802.11b、802.11a、802.11g等多个IEEE802.11协议相关标准Wi-Fi联盟
基于IEEE 802.11产品的互操作性和推动其新标准的制定,提出802.11i(安全)中的WPA、802.11e(QoS)中的WMMIETF
互联网工程任务组,是一个松散的、自律的、志愿的民间学术组织,其主要任务是负责互联网相关技术规范的研发和制定WAPI
制定并推广中国无线网络产品国标中的安全机制标准WAPI,其包括无线局域网鉴别(WAI)和保密基础结构(WPI)两部分CAPWAP
IETF中目前有关于无线控制器与FITAP间控制和管理标准化的工作组• AP和AC间隧道
• UDP5246控制
• UDP5247数据
提出的重要标准有Architecture Taxonomy for CAPWAP 与LWAPP,用于无线控制器与FITAP间的管理和控制
802.11协议发展进程
标准
IEEE802.11用于无线产品互操作
802.11a802.11b802.11g802.11n• 单用户SU-MIMO【空间流】
802.11ac
• AC2代多用户MU-MIMO
国家标准
国家代码• 2.4G 工作频段划分图
• 欧洲 5G 工作频段划分图
频谱信道 ISM频率 ISM(Industrial Scientific Medical) Band
• 5.725-5.875
• 5.150-5.350
• 2.000-2.483
天线增益
波速=频率*波长
发射功率=振幅
反射/衍射
2.4GHz能量保持比5GHz多
功率计算单位
RSSI=信号强度SNR=信号和噪声比功率计算单位• dB、dBm、dBW
• 相对功率dB
• 任意两个功率的比值的对数形式
• 计算公式:相对功率(dB)= 10×lg(测量功率 / 基准功率)
• 绝对功率用dBm、dBW
• 基准功率为1mW时的相对功率(dB值)以dBm表示
• 基准功率为1W时的相对功率(dB值)以dBW表示
带宽
模拟带宽• 电磁信号在频域内的宽度,即所含的最高频率与最低频率的差值。也称信道带宽,单位为赫兹(Hz)
数字带宽
• 某一信道在单位时间内能传送的信息量,单位为比特每秒(bps)
香农定理: C = B* log2 (1+ S / N)
• C 信道容量:数据速率的极限值,单位bit/s
• B 信道带宽,单位Hz
• S/N 信噪比,单位:分贝(dB)
• S是信道内所传信号的平均功率(瓦)
• N是信道内部的高斯噪声功率(瓦)
• 编码类型
• 调制和编码技术
数字带宽与模拟带宽的关系:香农定理
路径损耗
信号在传播路径中不断衰减信号穿透损耗估测射频收发器 RF Transceiver
调制解调设备,一个射频卡发送一个频段的无线信号常见AP有3个射频卡WLAN面临的挑战与问题
干扰
工作在相同频段的其他设备会对WLAN设备的正常工作产生影响ISM(Industrial Scientific Medical) Band电磁辐射
无线设备的发射功率应满足安全标准,以减少对人体的伤害• 室外AP允许小于等于500mW
数据安全性
无线网络中,数据在空中传输,因此安全性显得尤为重要无线加密类型• 开放式,不加密
• 采用弱加密算法(WEP)
• 采用强加密算法(WPA、WPA2、WPA3)
MIC完整性校验
覆盖范围小
无线局域网设备的低功率和高工作频段限制了其覆盖范围办公室场景覆盖距离为15m~30m100mW的802.11b/g产品覆盖距离理论值为100m• 建筑结构
• 电磁干扰
• 用户对吞吐速率的期望
恶意AP
明文侦听重名AP非法AP管理帧欺骗ARP攻击• 有线:动态ARP监控
• 无线:AP隔离
• 中心转发
reinstallation attack
• 明文和密文PTK异或
• 升级系统
deauthentication attack
WLAN组件
WLAN 组成结构
STA(站点)(Station)• WLAN网络中的终端设备,如笔记本电脑的网卡、移动电话的无线模块等
WM(无线介质)
• 无线介质是站点与站点之间、站点与接入点之间通信的传输介质,比如空气。
AP(接入点)(Access Point)
• 接入点与蜂窝结构中的基站类似,是WLAN的重要组成单元。
DS(分布式系统)Distribution System
• 骨干网络,一般指的是有线部分
基本服务集BSS
BSA(基本服务区Basic Service Area) 也称为小区(Cell),是网络的最小单元BSS(基本服务集)(Basic Service Set)无线局域网的基本构成单元,一个特定范围内包含多个STA的网络单元• IBSS独立基本服务集(independent BSS)STA间可以直接通信,两者间的距离在可以通信的范围内
• IBSS 基础结构型基本服务集(infrastructure BSS)这种拓扑中由AP负责所有通信,STA与AP建立关联(associate)后取得相关网络服务
ESS(扩展服务集)Extended Service Set采用相同的SSID的多个BSS形成的更大规模的虚拟BSS