WLAN 学习资料.docx

1、WLAN 学习资料WLAN 学习资料一、 WLAN的发展进程及名词解释WLAN（Wireless LAN）是一种提供行动用户透过无线（电）连上的局域网络(LAN)支持功能。Wireless LAN是IEEE 802.11标准的技术。这种技术可应用于医院，学校宿舍，或小型公司办公室。WLAN无线接入是采用IEEE802.11b/g技术，通过无线以太网（WLAN）的接入设备（AP）实现业务覆盖。用户使用IEEE802.11b/g技术兼容的无线以太网终端设备，如带无线以太网网卡的电脑、PDA等，在业务覆盖区进行认证后，就可以访问互联网，满足用户对上网的便利性、个人化的需求。最常见的有IEEE 802

2、.11，IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g。其中：IEEE 802.11是IEEE(电气和电子工程师协会)最初制定的一个无线局域网标准。IEEE 802.11b又被称为Wi-Fi，使用开放的2.4GHz直接序列扩频，最大数据传输速率为11Mbps，也可根据信号强弱把传输率调整为5.5Mbps、2 Mbps和1 Mbps带宽。无需直线传播传输范围为室外最大300米，室内有障碍的情况下最大100米，是现在使用的最多的传输协议。虽然WLAN只是区域的无线技术，传输距离可能只有几十米，但实际上还是让在外奔波的我们有一个上网的好途径。所谓hot spot是指可提

3、供消费者透过WLAN无线上网的地点，消费者只需自备装WLAN笔记型计算机，或掌上型计算机即可接收到热点所发出的高速无线讯号。无线局域网是指采用无线工作方式，空中接口采用载波侦听多路访问/碰撞避免（CSMA/CA）技术实现共享媒质接入控制的一种局域网技术。无线局域网只涉及空中接口的物理层和媒质接入控制层，对上层协议透明。一般工作在2.4GHZ和5.8GHZ频段。IEEE 802.11a 1999年，IEEE 802.11a标准制定完成，该标准规定无线局域网工作频段在5.155.825GHz，数据传输速率达到54Mbps/72Mbps(Turbo)， 传输距离控制在10100米。802.11a采用

4、正交频分复用（OFDM）的独特扩频技术；可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口，以及TDD/TDMA的空中接口；支持语音、数据、图像业务；一个扇区可接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。 IEEE 802.11b1999年9月IEEE 802.11b被正式批准，该标准规定无线局域网工作频段在2.42.4835GHz，数据传输速率达到11Mbps。该标准是对IEEE 802.11的一个补充，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11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps的不同速率间自动切换，而且在2Mbps、1Mbp

5、s速率时与802.11兼容。802.11b使用直接序列（Direct Sequence）DSSS作为协议。802.11b和工作在5GHz频率上的802.11a标准不兼容。由于价格低廉，802.11b产品已经被广泛地投入市场，并在许多实际工作场所运行。 IEEE 802.11gIEEE的802.11g标准是对流行的802.11b（即Wi-Fi标准）的提速（速度从802.11b的11Mb/s提高到54Mb/s）。802.11g接入点支持802.11b和802.11g客户设备。同样，采用802.11g网卡的笔记本电脑也能访问现有的802.11b接入点和新的802.11g接入点。802.11b/11a

6、/11g的对比 802.11802.11b802.11a802.11g标准发布时间July 1997Sept 1999Sept 1999June 2003合法频宽83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz频率范围2.400-2.483GHz2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz5.725-5.850GHz2.400-2.483GHz非重叠信道33123物理发送速率1, 21,2,5.5, 116, 9, 12, 18,24, 36, 48, 546, 9, 12, 18,24, 36, 48, 54理论上的最大UDP吞吐量(1500 byte)1.7 Mbps7.

7、1 Mbps30.9 Mbps30.9 Mbps理论上的TCP/IP吞吐量(1500 byte)1.6 Mbps5.9 Mbps24.4 Mbps24.4 Mbps最大数据率11Mbps54Mbps54Mbps调制技术DSSS/CCKOFDMOFDM覆盖范围较大(80-100m)较小(30m)较大(80-100m)抗干扰性较弱强较强费用较低高(4倍)较低WLAN中设备名称解释APAccess Point接入点ACAccess Controller接入控制器ASAuthentication Server鉴权服务器STAStation无线局域网终端SSIDService Set Identific

8、ation服务集标识CMNETChina Mobile Network中国移动互联网SNMPSimple Network Management Protocol简单网络管理协议WAPIWLAN Authentication and Privacy Infrastructure无线局域网络鉴别与保密基础构架WLANWireless Local Area Network无线局域网 WLAN（无线局域网）一般由客户终端通过无线网卡接入AP，由AP接入访问控制器AC，再由AC分别接入AAA服务器和Internet。AC实现的功能为管理AP、对客户终端实现接入控制、采集计费信息。WLAN网络图IEEE8

9、02.11的其它标准系列 802.11e，对服务等级(Quality of Service, QS)的支持。 802.11f，基站的互连性(Interoperability)，支持IAPP（inter-access point protocol）协定，确保用户端在不同接入点间的漫游，切换。 802.11i，安全和鉴权(Authentification)标准，认证方案是基于802.1x和扩展认证协议(EAP)的，加密算法为高级加密标准(AES)。动态协商认证和加密算法。 802.11s：支持MESH网状网络的协议。 802.11n，导入多重输入输出(MIMO)技术，基本上是802.11a的延伸版

10、。WLAN 2.4GHz(2.4 GHz -2.4835GHz )频段的划分；2.4GHz频段可用带宽为83.5MHz，划分为13个信道，每个信道带宽为5MHz，每个用户占用的带宽为22MHz。在实际建网进行频率规划时，相邻小区应尽量使用互不交迭的信道以减小干扰，一般选用1、6、11号频点。频段的受权：ISM（Industrial Scientific Medical）频段：24002483.5MHz，专用于工业、科学和医药领域.该频段是依据美国联邦通讯委员会（FCC）所定义出来，属于Free License，并没有所谓使用授权的限制。WLAN产品对人体辐射是安全的 很多的研究已经证明，WLA

11、N产品可以在家庭及商业中使用，对人体来说是安全。 典型的WLAN产品输出功率为100mw(AP)，对于网卡来说，通常只有10mw至50mw。 相比较来说，手机的发射功率在通话时可以超过1W，而无线对讲机甚至可以达到5 W! 政府有相关的法令对发射功率进行严格的限制。二、公众区WLAN热点选点和覆盖原则2.1在选择公众区WLAN热点的时候，应遵循以下原则： - 布线不方便且有上网需求的场所；- 有较强辐射力、影响力的场所；- 商务人员或记者等流量大的场所；- 拥有笔记本电脑等移动终端的人士经常出入的场所；- 网络的建设应以满足业务覆盖需求和热点需求为原则；- 公众无线局域网的建设以业务需求、经济

12、效益为导向，并以一定的前瞻性地选择热点，原则上不进行全覆盖建设。2.2 WLAN的覆盖规划应主要考虑为保证AP无线信号的有效覆盖，对AP天线进行选址与相关配置。通常有室内独立AP覆盖、综合覆盖和室外独立AP覆盖几种不同的方法，规划人员可根据覆盖场点的实际情况进行选择。2.3 分布式覆盖适用于有多系统综合覆盖或建筑面积比较大、用户分布比较广的场合,如大型办公楼、商务楼、酒店、宾馆、机场、会展中心等，不适用于有非常高容量需求的场点。2.4 独立AP布点覆盖适用于建筑结构较简单、面积相对较小、用户相对集中的场合及对容量需求较大的区域，如会议室、酒吧、休闲中心等。2.5 室外AP布点覆盖适用于对室外公

13、共场所开阔地带（如广场、社区）、低浅楼群（如延街的商铺、砖混多层楼宇）和较难进行室内施工的热点（如一些中小型宾馆、酒店等）。2.6 对于有多个WLAN网络存在的区域，AP的布放应尽量避免频率的干扰，后布放的AP可以通过扫频的方法检测原有AP的频率再进行频率设计。2.7 一般情况下AP的发射功率可设置允许的最大值120dBm，在用户数较多，AP数量较多的区域，可以通过降低发射功率来减少覆盖范围，以达到减少同频干扰的目的。2.8 覆盖方案设计中选择AP时，应综合考虑所需成本、系统整体成本、维护成本、系统间干扰等因素。三、设计工勘在无线局域网部署前，我们并不能明确地知道设备的部署数量和安装方式。只有

14、在对覆盖地点进行勘测和指标计算后，才能确定出AP、天线及其他器件的型号和数量。同时通过勘测和指标计算，才能确定AP布放的位置、天线的方位角等工程设计参数，作为工程安装的指导资料。设计中应为长时间使用WLAN网络的用户考虑交流供电，无线上网卡的功耗一般为 200mA5V左右，需在适当的地方安装220V交流电源插座，方便对便携式手提电脑供电。1、设计理论设计基础数据: 用户速率带宽：500Kbps/户； 无线在覆盖区内：80； 无线网可用频率：2400024835MHz，对应频道序号为012共计13个频点； 每个用户的实际频率间隔：22MHz。无线覆盖指标 用户住宅室内80 小区室外90（AP辐射

15、的方向，300米视距） 室内容许最大覆盖距离为35100米 室外容许最大距离100400米2、查勘现场了解的事项1)、了解运营商要求覆盖建筑物的数量，楼层的高度，覆盖的边界。2)、了解如下的干扰源，设置AP时尽量避开干扰源: 微波炉 蓝牙设备 医疗或科学设备 高压线 2.4GHz无绳电话3)、了解运营商要求的室内的覆盖率，一般考虑80，用户可以享用的最大带宽，通用的集线比。4)、勘测AP放置的位置有无其它的AP设备，发射功率多少，有无其它干扰频率。5)、现场架式AP设备，对要覆盖的区域进行测试，保证室内和室外的满足覆盖范围指标。6)、对机房的情况记录，比如上连接口，电源电压，以太网固定位置等7

16、)、估算以太网线的长度，固定位置，要远离楼顶接地网。8)、室外AP安装的位置需要有接地线。在雷雨较多的地区，要安装避雷器和以太网避雷器。3、AP/天线位置的选址 为了获得最好的性能，安装AP时应注意： 确定AP的输出功率 信号源的布放位置对信号覆盖的效果起很大作用，应根据周边的实际建筑、隔断情况，合理放置，使其有利于信号覆盖且使得相互间干扰最轻。 当确定为独立AP布点覆盖时的AP布放位置与综合覆盖时的天线布放位置，宜参考以下几个原则：- 室外与室内空旷区域总体宜以蜂窝状布局，包括水平方向与垂直方向，将信号均匀分布，控制每个AP天线覆盖区域的重叠区域；- AP天线应布放在高处，以增大网卡接收面积

17、，减少人员走动等环境变化对信号传播的影响，改善AP的接收性能；- AP/天线方向可调，安装时应确保天线主波束方向正对覆盖目标区域，保证良好的覆盖效果；- AP/天线安装位置的确定应使信号在目标覆盖区内尽可能少穿透隔断、穿透时与隔断垂直，以减少信号衰减；- AP天线安装位置需远离电子设备或者必要时对干扰源加以屏蔽，例如微波炉、监视器、电机等。 在选择AP布放位置时应注意潜在的可能影响无线射频信号传播的障碍物，如金属架、金属屏风等物体。4、天线的选择 根据覆盖地形情况选择天线（比如狭长地带的覆盖，可以选择定向天线；开阔地可用全向天线） 根据室内装修特点选择天线（比如办公室、宾馆、会议室可选隐蔽性好

18、的天线） 根据信号情况选择天线（为取得较好的覆盖效果，可采用大增益天线） 根据干扰性情况来选择天线（在用户密集环境下，AP也要密集排列，为避免干扰，保证用户量，可选低增益天线；或是在几路干扰的情况下采用定向天线减少干扰） 天线分为2.4GHz频段和5.8GHz频段，类型有全向天线、扇区天线(水平波瓣30、 60、 90、 120)，定向天线、吸顶天线等。 确定天线的接地：一般选择与建筑物的避雷带相连接（建议先测试已有避雷带的电阻是否满足要求）四、工程勘察的过程1、前期的准备工作 WLAN工程设计人员在接到网规任务书后，首先应仔细阅读相关的WLAN工程规范，制定网规实施计划，就网络勘测条件和网络

19、勘测计划与需求方共同协商，明确以下信息： 确定覆盖区域，并明确覆盖要求 熟悉覆盖区域的平面图 了解现网组网情况2、甲方需提供以下保障： 确定覆盖区域，并明确覆盖要求 直接提供覆盖区域的平面图 提供设备可能的安装位置 提供现网组网情况 负责协调现场情况 协调覆盖区域的物业管理人员随同勘测，并对设备的安装位置、供电方式等作出明确的答复3、工程查勘需要现场确定以下内容： 覆盖区域平面情况，包括覆盖区域的大小、平面图 覆盖区域障碍物的分布情况，以分析对信号的阻挡 需要接入的用户数量和带宽要求 设备可以安装的位置 现网有线网组网情况，出口资源等室内覆盖勘测设计 室内覆盖规划原则 室内信号损耗及传播模型

20、室内覆盖类型划分 典型室内覆盖应用设计原则： WLAN室内规划一般只考虑在同一楼层区域内通过WLAN方式接入该区域的数据用户，楼内不同楼层应该分别考虑进行覆盖规划。 在规划WLAN网络时，首先应该考虑的是AP与无线终端之间无线信号的有效交互，其次是接入用户的有效带宽。室内覆盖的预算分析PL=32.24+20lgD+20lgf+Lw ;式中PL表示空间损耗，用dB来显示；D表示收、发天线间距离，以Km为单位；f表示频率，用MHz为单位.PL(d)dB=39.8+20lgd+Lw (d单位m) (2.4GHz频段的衰减)穿透各物质的损耗情况：轻墙58中墙10墙重1520超重墙2025玻璃窗（含金属

21、氧化物）58玻璃窗（不含金属氧化物）3天花板（实心）1520天花板（加厚）2025假设AP功率Pt为17.0dBm，笔记本天线增益G为2.1dBi，隔墙衰减15dB，则用户的接收电平： P=Pt+G-PL16.0-Lw=-35.7-20lgd （d单位m）距离用户站接收电平（单位dBm ）10米-55.720米-61.730米-65.250米-69.7传播模型 WLAN信号室内传播时，接收电平估算公式如下： PrdB = PtdB + GtdB - PldB + GrdB PrdB为接收电平； PtdB为最大发射功率； GtdB为发射天线增益； GrdB为接收天线增益； PldB为路径损耗.空

22、间传播损耗 电波空间传播损耗来说，2.4G频段的电磁波有近似的路径传播损耗公式为： PathLoss(dB) = 46 + 10*n*LogD（m） 其中，D为传播路径，n为衰减因子。一般写字楼内的办公环境情况下n取值为2.76。 距离（m）传播损耗（dB）距离（m）传播损耗（dB）10？1073.650？5092.9100？100101.2PathLoss(dB) = 46 +10* n*Log D（m） 说明：其中46是根据室内传播模型的不同而变化。信号穿透损耗估测 2.4GHz电磁波对于各种建筑材质的穿透损耗的经验值如下： 隔墙的阻挡（砖墙厚度100-300mm）：20-40dB； 楼层

23、的阻挡：30dB以上； 木制家具、门和其它木板隔墙的阻挡：2-15dB； 厚玻璃（12mm）：10dB 在衡量墙壁等对于AP信号的穿透损耗时，需考虑AP信号入射角度五、实例分析覆盖类型划分 WLAN室内覆盖的区域按区域半径分为大于AP覆盖半径区域和小于AP覆盖半径区域。 WLAN室内覆盖的区域按接入用户的数量分为高密度用户区域、低密度用户区域。同时接入的终端数量30（高密度用户数量）覆盖区域半径60m酒店、综合办公场所、写字楼礼堂、体育馆半径小、并发用户少区域的覆盖规划 此类区域一般半径在60m以下，不存在大的障碍物，而且需要接入的用户也不会太多，可以直接使用一个AP就可全部覆盖。 此类区域一

24、般有小会议室、酒吧、咖啡馆、居民家庭等。 对于居民家庭，合理地选择AP布放位置也可兼顾各房间的无线信号覆盖。 半径小、并发用户多区域的覆盖规划 举例：某个办公区域大小是25m40m，有办公座位100个，各座位都配备一台计算机，均采用无线方式上网。半径大、并发用户少区域的覆盖规划下面以酒店为例说明：酒店客房是典型的半径大、用户少、用户分散性区域，且对信号的阻隔较强。可以采用分布式天馈系统来适用这种区域的覆盖。采用功分器后，由于分配损耗和馈线损耗，建议一个AP接入天线的数量不超过4个 。为保证信号穿墙后较好覆盖，每个吸顶天线的入功率应不小10dB。酒店平面布置：酒店综合区域常用器件的损耗值 功率分

25、配器件的作用是将一路输入信号分成多路输出信号，各路输出信号功率相等 。常见的有二功分器、三功分器、四功分器。 耦合器件的作用也是将一路输入信号分成多路输出，但输出信号不是 各路都相等，其中有一路主输出，一个或多个分支端口输出。1/2”超柔同轴电缆0.18dB/m二功分器3dB三功分器4.8dB四功分器6dB耦合器常见的有5dB、10dB滤波合路器0.5dB问题估算A点到B点的损耗？二功分器的损耗是3dB，四功分器的损耗是6dB，1/2”同轴电缆上的损耗是0.18dB/m。A-B之间的损耗是：LAB=3+1*0.18+6+10*0.18=10.98(Db)办公综合区办公大楼的单点覆盖办公大楼的交

26、叉覆盖室外覆盖原则 在WLAN室外覆盖规划时，首先考虑到的是AP跟无线终端间信号的交互，保证用户可有效的接入网络。 在进行天线选择时，需尽量考虑到信号分布的均匀，对于重点区域和信号碰撞点，需要考虑调整天线方位角和下倾角。 天线安装的位置应确保天线主波束方向正对覆盖目标区域，保证良好的覆盖效果。 相同频点的AP的覆盖方向尽可能错开，避免同频干扰。 对小区覆盖而言，从室外透过封闭的混凝土墙后的无线信号几乎不可用，因而只能考虑利用从门、窗入射的信号。 被覆盖的区域应该尽可能靠近AP的天线，被覆盖区域与AP的天线尽可能直视。 AP在空旷区域的覆盖半径较大，可达300米； 大体测量出要求覆盖区域的平面尺

27、寸，根据覆盖区域的形状选择全向天线或者定向天线，选择合适的安装位置即可。室外覆盖方案 WLAN室外勘测时常用的覆盖方案： 通过本楼安装高增益、较大水平波束宽度的定向天线进行本楼和对面建筑进行WLAN覆盖； 通过本楼安装全向天线，对本楼与对面建筑进行WLAN覆盖； 将天线架在高处并保持一定的下倾角，进行室外空间的覆盖； 将天线上倾从室外覆盖室内的定向覆盖。小区应用环境 生活小区的特点是建筑物排列比较规则。按楼层高度可以分为：高层住宅区，8层（24米）以上；多层住宅区，48层（1224米）；别墅区和低矮住宅区，4层（12米）以下。 另外受气候影响，各地建筑物墙壁的厚度差别较大。总的来说，南方地区墙

28、壁较薄，一般小于40cm；而北方墙壁较厚，一般大于50cm。小区覆盖原则 对于高度超过8层（24米）的楼层，不适合采用室外方式覆盖。 本楼天线信号经过对楼的反射后，会有部分信号反射回本楼，一般情况下不考虑利用反射信号来覆盖本楼。 楼间距在30米之内，可考虑在正对的楼层中间安装AP和天线，对楼AP的信号透过门窗可有效地覆盖本楼纵向2个房间（约8米）。如果楼宇的纵向超过3个房间（12米），需要考虑从楼的两边向本楼进行覆盖。 对于住户房间结构较复杂，从单面覆盖很难全部覆盖，可考虑从双面覆盖或选择卧室、客厅等重点区域覆盖。 由于是定向覆盖，AP使用的天线一般选择定向天线。 天线的最佳安装位置一般是楼层的中间位置。 如果确实难以找到可以利用的建筑物，则需要考虑利用生活小区内的路灯柱，或另加水泥柱作AP和天线的固定物。小区覆盖方案一小区覆盖方案二小区覆盖典型应用玲珑湾小区实例讲解：