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

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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5.0

3G

• 包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA，速率可达10Mbps

4G LTE

• 3G技术的长期演进，包括FDD-LTE、TDD-LTE，速率可达100Mbps

5G

• 4G、3G、和2G后的延伸，包括NSA、SA，速率可达10Gbps

802.11a/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9Gbps

WLAN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WMM

IETF

• 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

• 802.11a
• 802.11b
• 802.11g
• 802.11n

• 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～30m
• 100mW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
• 

 

服务集标识SSID

• SSID（服务集标识）Service Set ID
• 

• BSSID（基本服务集标识）BSS的标识，一般为AP radio口MAC地址

Mesh基本服务集

无线分布式系统（WDS）（Wireless Distribution System）

 

时隙

SIFS

• short interframe space 最小时隙间隔
• client给AP发帧，AP需等待SIFS回ACK

PIFS

• point-coordination interframe space
• AP希望控制整个网络前等待PIFS可以发包

DIFS

• distributed-coordination interframe space
• AP发射客户帧，用户需等待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

 

当STA搜索到多个相同SSID的AP信号时STA对连接信号判断选择，STA漫游可以定义为终端解除和老AP的关联，并重新关联到新AP恢复网络连接的过程

 

漫游是WLAN网络提供给终端在ESS区域内不受限制的移动，业务不中断、终端IP地址不改变的一种服务

 

漫游的分类

• 二层漫游：STA在同一子网内的AP间漫游
• 

 

• 三层漫游：STA在不同子网间的AP间漫游（仅集中转发下生效）实现STA跨AP VLAN，跨AP网段的AP间漫游
•