WLAN网络技术与架构v21.ppt
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1、WLAN网络技术与架构,张 萌 Email:,2,课程提纲,WLAN基础概念 WLAN设备及应用 WLAN协议 WLAN Qos与负载均衡 WLAN典型部署,3,无线局域网 (WLAN) 定义,无线局域网 (Wireless Local Area Network) 是以射频无线电波通信技术构建的局域网,虽不采用缆线,但也能提供传统有线局域网的所有功能。,4,WLAN的优点,使用更自由 凡是自由空间,均可连接网络,不受限于线缆和端口位置,网络建设更经济 终端与交换设备间省去布线,有效降低布线成本 特殊地理环境下的网络架设,如隧道、码头、高速公路,网络通信更便利 不受限于时间和地点的接入网络,满足
2、各行各业对于网络应用的需求,5,无线网络分类,无线个人网(WPAN)、无线局域网(WLAN)、 无线城域网(WMAN)、无线广域网(WWAN)。,无线个人网 主要用于个人用户工作空间,典型距离覆盖几米,可以与计算机同步传输文件,访问 本地外围设备,如打印机等。目前主要技术包括蓝牙、ZigBee、IrDA、HomeRF 。,无线局域网 主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部,典型距离覆盖几十米至上百米。目前主 要技术为802.11系列。,无线城域网 主要用于解决城域网的接入问题,覆盖范围为几百米到几十千米,目前主要技术WiMax(IEEE 802.16)和ETSI HiperMAN,无线广域网
3、主要用于Internet/email访问,覆盖广域环境,但提供的带宽比无线局域网技术低 很多。目前典型的技术是GSM、GRPS、CDMA、3G等。,6,无线网络分类,WLAN,WMAN,WWAN,CDMA1x, EVDO (2.5G, 3G),GSM/GPRS, EDGE,LTE,WiMAX(802.16D),WiMAX(802.16E),802.11b/g/a/n,Bluetooth,覆盖范围越来越大,WPAN,7,ISM频段,工业、科研、医学 (ISM) 频段,该频段是依据全球性国际组织美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来,适用于全球各地来使用,无需授权使用。,8,9,2.4GHz频段信
4、道分配表,10,2.4GHz频段划分图,2.4GHz频段中,同一个信号覆盖范围内最多容纳3个互不重叠的信(1、6、11); 每信道占用22 MHz的频带; 11b采用DSSS扩频和CCK的调制方式最高提供11Mbps的速率,11g采用OFDM的调制方式,可提供54Mbps的速率 。,11,5.8GHz频段信道分配表,12,5.8GHz频段划分图,5.8GHz中国频段中,可提供五个互不干扰的信道; 每信道占用20MHz频带带宽; 提供6/9/12/18/24/36/48/54Mbps 数据传输速率; 采用OFDM调制方式。,13,蜂窝式无线覆盖,Good 5.8G Channel Design,
5、任意相邻区域使用无交叉干扰的信道,如802.11b/g的1,6,11信道 适当调整AP发射功率,避免跨区域的同频干扰 采蜂窝式无线覆盖实现无交叉频率重复使用,14,网络的基本元素 SSID,AP1,SSID“marketing”,SSID:Service Set ID 服务集识别码,STA,STA,STA,15,网络的基本元素 BSS,IBSS,BSS,STA1,STA2,STA3,STA5,STA6,STA4,AP,Stations (STA):无线终端设备。 AP(Access Point):一种特殊的STA IBSS (Independent Basic Service Set):独立基
6、本服务集 BSS(Basic Service Set):基本服务集,16,网络的基本元素 DS,BSS2,AP2,BSS1,AP1,DS,DS(Distribution System):分布式系统,17,802.11网络的基本元素 ESS,ESS,BSS2,AP2,Service set identify (SSID1),BSS1,AP1,Service set identify (SSID1),属于同一VLAN的客户端,DS,ESS(Extended Service Set)是采用相同的SSID的多个BSS形成的更大规模的虚拟BSS。,18,课程提纲,WLAN基础概念 WLAN设备及应用 W
7、LAN协议 WLAN Qos与负载均衡 WLAN典型部署,19,FAT AP设备功能,802.11a/b/g,网管、二层漫游, 安全,802.1x认证,802.11e QOS,天线,加密,FAT AP,20,FAT AP设备的典型组网,企业网络的组网模式:,AP1,APn,STAs,家庭或soho网络的组网模式:,AP,ADSL Modem,WAN,以太交换机,PC,STAs,企业核心网,21,FAT AP组网的局限性,利用FAT AP组建大、中型无线网络时,配置工作量大。 对FAT AP进行软件升级时,需要手工逐台进行升级,维护工作量大。 FAT AP上保存着设备配置信息,当设备失窃时造成配
8、置信息泄漏。 FAT AP难于实现自动无线盲区修补、流氓AP检测等功能。,FAT AP适用于小型无线网络部署,不适用于大规模网络部署。,22,FAT AP组网的局限性,FAT AP组网更适合在家庭和中小型网络中使用,无法满足大型的无线企业网络的需求,这是由于FAT AP自身的特点所决定的。当需要组建大型无线网络或需要更多的增值服务时:,无线控制器(无线交换机)和Thin AP因此应运而生,23,802.11 a/b/g,天线,加密,网管、三层漫游, 安全,802.1x认证,802.11e QOS,AP点监测,用户防火墙,网络自愈,RF 管理,无线欺骗防护,802.11a/b/g,网管、二层漫游
9、, 安全,802.1x认证,802.11e QOS,天线,加密,FAT AP,Thin AP,无线控制器和FIT AP的功能,更易管理的 无线解决方案,24,“胖、瘦”AP性能比较,25,无线控制器和Thin AP的典型连接,AP,无线控制器,无线控制器,无线控制器,L2网络,L3网络,AP,AP,AP,AP,AP,WLC能够提供各种控制功能。,26,无线控制器-环境优化,频点固定 功率恒定 AP之间相互干扰 需要手动静态调节,27,动态,自动调整 频道优选 功率控制 在数据传输的间隔进行调整,不对应用产生影响,无线控制器-环境优化,28,无线控制器-网络自愈,无线控制器 发现AP有故障,x,
10、29,控制器自动调节其它靠近的AP,加强它们的功率来覆盖故障AP丢失的范围 当新的APs连接到网上时,它的设置会从控制器上自动下载,回到最初的配置,无线控制器-网络自愈,30,802.11无线网桥,无线网桥是一种采用无线(微波)进行网络互连的技术。 无线网桥根据传输距离的不同可分为工作组网桥和长距专业网桥。 为了防止信号大幅度衰减,网桥组网时两个网桥之间通常不能有障碍物的阻挡。 以室外作为主要应用环境的无线网桥一般在设计时都会考虑适应一些恶劣的应用环境。,31,802.11无线网桥视距问题,视距问题 点对点无线网传输必须保证两点可视。造成不可视的原因包括地理特征如山脉、建筑物和树木等。远距离通
11、信时,还必须考虑地球曲率的影响,当两人相距9km时,将不能相视,无线信号也无法传输。,32,802.11无线网桥Fresnel效应,Fresnel效应 Fresnel区是指在视距的路径中形成的一个椭圆区域。它随着可视距离和信号频率的改变而改变。在Fresnel区中的任何障碍物都有可能影响网络的通信,最好给予清除,60%的Fresnel区被视为有效的。一般可以根据经验值确定Fresnel区的范围。 解决视距问题和Fresnel区问题可以通过以下办法:(1)选择高性能天线,可以解决“部分不可视”问题;(2)提升天线的高度;(3)清除Fresnel区内的障碍物,如砍掉树木;(4)选择一台良好的中继设
12、备。,33,802.11无线网桥的典型组网,有线网络A,有线网络B,点对点互连,点对多点互连,有线网络,网络A,中继互连,1208E,网络B,网桥,网桥,网桥,网桥,网桥,有线网络A,有线网络B,网桥,网桥,34,Mesh无线网状网,Mesh网络一个动态的可以不断扩展的网络架构, 任意的两个设备均可以保持无线互联。,35,Mesh无线网状网,优势 迅速部署无线 节约布线成本 迅速开展无线应用 网络健壮度高,劣势 带宽损耗(每一跳20%),36,Mesh网络健壮性,LAN / WAN,37,漫游(Roaming),STA将关联关系从一个AP切换到另一个AP; STA须在属于同一个ESS的AP接入
13、点接入; STA可以在Wireless网络中任意移动; 保证已有的业务不中断,用户的标识(IP地址)不改变。,STA,AP,AP,移动,ESS,38,客户端漫游过程(802.11层面),1、在位置A,客户端可以从AP1那里收到清晰的信号,因此它保持同该AP的关联。,2、当客户端向位置B移动时,它发现AP1的信号不再是最优的。在此过程的某个位置,客户端开始查找更佳的AP以便同其关联。无线客户端采取两个步骤来完成这个过程:,第1步 客户端发送802.11探针请求管理帧;,第2步 侦听的AP使用802.11探针响应帧 来应答客户,以通告自己的存在。,3、客户端收到探针应答后,对其进行评 估,以确定同
14、哪个AP关联是最合适的。,4、在位置C客户端决定进行漫游,并切换关联。首先,必须删除现有的关联,因为每个客户端不能同时与多个AP关联。客户端通过信道1(AP1使用的信道)向AP1发送802.11解除关联消息,然后客户端便可以通过信道6向AP2发送关联请求,接下来AP2使用关联响应做出应答。,39,同一控制器内漫游,客户端在同一控制器管理的AP之间漫游; 客户端必须重新关联和认证 并建立新的session; 控制器更新数据库内客户端对应的AP和相关的安全内容; 客户端无需更新IP地址。,40,客户端在不同控制器管理下的AP之间漫游,客户端数据流 在同一子网内。,二层控制器之间漫游,客户端必须重新
15、关联和认证 并建立新的session 接管控制器通过移动消息交互同步更新客户端数据库内对应的AP和相关的安全内容 客户端无需更新IP地址,41,三层控制器之间漫游,客户端在不同控制器管理下的AP之间漫游,客户端数据流 在不同子网内。,客户端必须重新关联和认证 并建立新的session 接管控制器通过移动消息交互同步更新客户端数据库内对应的AP和相关的安全内容 原控制器标记anchor,新控制器标记为foreign 客户端无需更新IP地址 数据流量可以以非对称方式转发,42,无线客户端的漫游,客户端的漫游更多的是取决于客户端驱动程序算法,RSSI、SNR、上一次接入终端等因素都会带来影响,当然,
16、最主要的因素还是从一台AP到另一台AP的信号强度变化。,漫游因素,43,漫游的设计与限制,尽量减少控制器之间的漫游 需要良好的网络设计让控制器之间RTT延时小于10毫秒 控制器之间2层漫游比3层漫游更有效率 在3层漫游中要考虑到uRPF或者基于状态的安全特性之 类的问题。 客户端漫游行为行程基于不同的厂商、驱动、客户 端软件而不同。,44,课程提纲,WLAN基础概念 WLAN设备及应用 WLAN协议 WLAN Qos与负载均衡 WLAN典型部署,45,IEEE 802.11工作组制定无线局域网标准 速率标准:802.11(2M)、802.11b(11M)、802.11a/g(54M)、802.
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