WLAN系统

1.1 WLAN网络

WLAN是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。（无线局域网）

无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它利用射频（RF）技术，取代旧式的双绞线构成局域网络，提供传统有线局域网的所有功能。无线网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里，并且可以随需移动或变化。

与有线网络相比，WLAN具有以下优点：

安装便捷：无线局域网的安装工作简单，它无需施工许可证，不需要布线或开挖沟槽。它的安装时间只是安装有线网络时间的零头。

覆盖范围广：在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的。而无线局域网的通信范围，不受环境条件的，网络的传输范围大大拓宽，最大传输范围可达到几十公里。

经济节约：由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要，所以往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划，又要花费较多费用进行网络改造。WLAN不受布线接点位置的，具有传统局域网无法比拟的灵活性，可以避免或减少以上情况的发生。

易于扩展：WLAN有多种配置方式，能够根据需要灵活选择。这样，WLAN就能胜任从只有几个用户的小型网络到上千用户的大型网络，并且能够提供像“漫游”(Roaming)等有线网络无法提供的特性。

传输速率高：WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbit/s，传输距离可远至20km以上。应用到正交频分复用(OFDM)技术的WLAN，甚至可以达到54Mbit/s。

此外，无线局域网的抗干扰性强、网络保密性好。对于有线局域网中的诸多安全问题，在无线局域网中基本上可以避免。而且相对于有线网络，无线局域网的组建、配置和维护较为容易，一般计算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。

1.2 802.11系列协议

802.11为IEEE（电机电子工程师协会，The Institute of Electrical and Electronics Engineers）于1997年公告的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线接入，适用于有线站台与无线用户或无线用户之间的沟通连结。

802.11全家族

* IEEE 802.11 ，1997年，原始标准（2Mbit/s，工作在2.4GHz）。 　　

* IEEE 802.11a，1999年，物理层补充（54Mbit/s，工作在5GHz）。　　

* IEEE 802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s工作在2.4GHz）。　　

* IEEE 802.11c，符合802.1D的媒体接入控制层桥接（MAC Layer Bridging）。 　　

* IEEE 802.11d，根据各国无线电规定做的调整。 　　

* IEEE 802.11e，对服务等级（Quality of Service, QoS）的支持。 　　

* IEEE 802.11g，2003年，物理层补充（54Mbit/s，工作在2.4GHz）。 　　

* IEEE 802.11h，2004年，无线覆盖半径的调整，室内和室外信道（5GHz频段）。 　　

* IEEE 802.11i，2004年，无线网络的安全方面的补充。 　　

* IEEE 802.11j，2004年，根据日本规定做的升级。 　　

* IEEE 802.11l，预留及准备不使用。 　　

* IEEE 802.11m，维护标准；互斥及极限。 　　

* IEEE 802.11n，2008年上半年通过正式标准,WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps、108Mbps，提高到300Mbps甚至高达600Mbps。 　　

* IEEE 802.11k，2008年，该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范。该规范的制订体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求。 　　

* IEEE 802.11r，2008年，快速基础服务转移，主要是用来解决客户端在不同无线网络AP间切换时的延迟问题。 　　

* IEEE 802.11s, 2007年9月.拓扑发现、路径选择与转发、信道定位、安全、流量管理和网络管理。网状网络带来一些新的术语。 　　

* IEEE 802.11w，2009年，针对802.11管理帧的保护。 　　

* IEEE 802.11y，2008年，针对美国3650–3700 MHz 的规定。 　　

主要协议详解

802.11a

802.11a（Wi-Fi5）标准是得到广泛应用的802.11b标准的后续标准。它工作在5GHzU-NII频带，物理层速率可达54Mbps，传输层可达25Mbps。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。

802.11b

IEEE 802.11b是无线局域网的一个标准。其载波的频率为2.4GHz，传送速度为11Mbit/s。IEEE 802.11b是所有无线局域网标准中最著名，也是普及最广的标准。

802.11g

IEEE 802.11g2003年7月，通过了第三种调变标准。其载波的频率为2.4GHz(跟802.11b相同)，原始传送速度为54Mbit/s，净传输速度约为24.7Mbit/s(跟802.11a相同)。802.11g的设备与802.11b兼容。802.11g是为了提高更高的传输速率而制定的标准，它采用2.4GHz频段，使用CCK技术与802.11b(Wi-Fi)后向兼容，同时它又通过采用OFDM技术支持高达54Mbit/s的数据流，所提供的带宽是802.11a的1.5倍。

WLAN标准不断发展的轨迹：802.11b是所有WLAN标准演进的基石，未来许多的系统大都需要与802.11b向后向兼容，802.11a是一个非全球性的标准，与802.11b后向不兼容，但采用OFDM技术，支持的数据流高达54Mbit/s，提供几倍于802.11b/g的高速信道，如802.11b/g提供3个非重叠信道可达8-12个;可以看出，在802.11g和802.11a之间存在与Wi-Fi兼容性上的差距，为此出现了一种桥接此差距的双频技术——双模(dual band)802.11a+g(=b),它较好地融合了802.11a/g技术，工作在2.4GHz和5GHz两个频段，服从802.11b/g/a等标准，与802.11b后向兼容，使用户简单连接到现有或未来的802.11网络成为可能。

802.11n

IEEE 802.11n，2004年1月IEEE宣布组成一个新的单位来发展新的802.11标准。资料传输速度将达540Mbit/s(需要在物理层产生更高速度的传输率)，此项新标准应该要比802.11b快上50倍，而比802.11g快上10倍左右。802.11n也将会比目前的无线网络传送到更远的距离。

1.3WLAN网络

定位

WLAN频道

频段就是一定的频率范围。例如，我们使用的收音机，有的可收中波，有的可收中波、短波，还有调频。人们购置收音机时，总先要弄清楚它能收几个波段，这个波段就相当于我们所说的频段。按照国际无线电规则规定，现有的无线电通信共分成航空通信、航海通信、陆地通信、卫星通信、广播、电视、无线电导航，定位以及遥测、遥控、空间探索等50多种不同的业务，并对每种业务都规定了一定的频段。

WLAN频段是固定的，我国现在通用的802.11协议主要是工作在2.4GHz-2.4835 GHz之间的频段。

WLAN信道

无线信道也就是常说的无线的“频段（Channel）”，其是以无线信号作为传输媒体的数据信号传送通道。

WLAN信道规划的基本原则。

1、同一区域内所选的频率应该至少间隔25MHz，我们可以使用3个不重叠信道（如信道1、6、11）。

2、相邻AP选择不同的信道，并确保在选择相同信道号的AP之间，有其它选择了不同信道号的AP设备的分隔布置。

3、在考虑AP之间彼此信号覆盖范围时，不仅要考虑水平层面上的信道区别设置，还要考虑到垂直层面上的信道区别设置，这点在楼层施工时，特别要考虑周全。

4、如果在某些特殊环境下，需要使用较多AP，信道无法完全隔开，可以考虑适当降低AP的发射功率，减小干扰。

中国WLAN信道使用状况

1.4部分主要专业术语

AP（AP，Access Point，无线访问节点、会话点或存取桥接器）是一个包含很广的名称，它不仅包含单纯性无线接入点（无线AP），也同样是无线路由器（含无线网关、无线网桥）等类设备的统称。又称为网络桥接器（网桥），顾名思义即充当有线局域网络与无线局域网络的桥梁。（网桥）

SNR（信噪比） 接收机接收到的信号经各级放大、调解后的信号与噪声的比例。衡量系统调解能力的指标

BSS 基本服务集 ESS拓展服务集

SSID 是一个ESS网络标识

1.5 中国移动WLAN业务采用如下两种种认证方式：

用户名/密码认证方式

包括基于WEB方式和EAP-MD5方式的用户名/密码认证。

SIM卡认证方式

采用域名来区分EAP-MD5用户名/密码和SIM卡认证方式，在用户身份信息中使用@SIM识别SIM认证方式，使用@USR识别EAP-MD5用户名/密码认证方式

第二章WLAN网络设备原理及功能

2.1常用传输媒体

直通线（T568B标准）：PC与交换机、交换机与AP、交换机与交换机连接

交叉线：把直通线的另一端8根线中1-2和3-6的颜色相反，用于PC与AC、AP、E1转换器，E1转换器与交换机之间连接

直通线的线序：一头为：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕  一头为：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕

交叉线的线序；一头为：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕  一头为：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕

光纤

单模光纤：以激光作为光源，只能传输一路信号，传输距离远，设备比多模贵

多模光纤：以发光二极管作为光源，可传输多路信号，传输距离较近

接口标准：ST（圆形）、SC（方形）

2.2主要设备

无线接入器(AP   Access Point)：它是用于无线网络的无线交换机，是无线网络信号的发送和接收设备，也是无线网络的核心。AP相当于一个连接有线网和无线网的桥梁，其主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起，然后将无线网络接入以太网，目前主要技术为802.11系列。

大多数无线AP还带有接入点客户端模式（AP client），可以和其它AP进行无线连接，延展网络的覆盖范围。　

功能1：中继，所谓中继就是在两个无线点间把无线信号放大一次，使得远端的客户端可以接受到更强的无线信号。例如在a点放置一个AP，而在c点有一个客户端，之间有120米的距离，从a点到c点信号已经削弱很多，于是我在中途60米处的b点放一个AP做为中继，这样c点的客户端的信号就可以有效的增强，保证了传输速度和稳定性。 　　

功能2：桥接，桥接就是链接两个端点，实现两个无线AP间的数据传输，想要把两个有线局域网连接起来，一般就选择通过AP来桥接，例如我在a点有一个15台电脑组成的有线局域网，b点有一个25台电脑组成的有线局域网，但是ab两点的距离很远，超过了100米，通过有线连接已不可能，那么怎么把两个局域网连接在一起呢？这就需要在a点和b点各设置一个AP，开启AP桥接功能，这样ab两点的局域网就可以互相传输数据了。需要提醒的是，没有WDS功能的AP，桥接后两点是没有无线信号覆盖的。 　　

功能3：在这个模式下工作的AP会被主AP或者无线路由看做是一台无线客户端，比如无线网卡或者是无线模块。这样可以方便网管统一管理子网络，实现一点对多点的连接，AP的客户端是多点，无线路由或主AP是一点。这个功能常被应用在无线局域网和有线局域网的连接中，比如a点是一个20台电脑组成的有线局域网，b点是一个15台电脑组成的无线局域网，b点已经是有一台无线路由了，如果a想接入b，在a点加一个AP，并开启主从模式，并把AP接入a点的交换机，这样所有a点的电脑就可以连接b点。

工作原理：将网络信号通过双绞线传送过来，经过编译，将电信号转换成为无线电讯号发送出来，形成无线网的覆盖。根据不同的功率，其可以实现不同程度、不同范围的网络覆盖。

接入控制器(AC  Access Controller):对计费信息采集以及业务管理和控制。能够自动优化基本无线网络，并支持该网络之上的高级移动服务。通过其提供的与交换机、基站和操作维护中心的接口与这些功能实体相连接。

控制器的主要功能是和后台的认证服务器（RADIUS用户认证服务器或者SIM卡认证服务器）相连，完成对WLAN用户的认证。同时可以处理用户的呼叫（包括呼叫建立、拆线等）、对基站进行管理，通过基站进行无线信道控制、基站监测和对固定用户单元及移动终端进行监视和管理。

二层交换机 属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。 　　

具体的工作流程如下： 　　

1) 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的； 　　

2) 再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口； 　　

3) 表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上； 　　

4) 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以记录这一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。

WLAN适配卡

(1)支持802.11x技术标准

目前主要支持802.11b，包括如下特征：

●2.4000Ghz到2.4835GHz的频谱，11个信道，覆盖范围为开阔地150~ 300米，室内（砖墙）30 ~ 50米。

●直序扩频技术

●支持11Mbps, 5.5Mbps, 2Mbps, 1Mbps的动态带宽调节

●11Mbps and 5.5Mbps采用CCK调制方式; 2Mbps采用DQPSK调制方式; 1Mbps采用DBPSK调制方式

●MAC层采用CSMA/CA技术

●支持和AP之间的信道探察、认证和关联过程

●支持在不同AP间的切换, 且不中断网络连接

●支持WEP加密和认证

(2)支持中国移动制定的或者指定的认证协议

(3)能够升级支持基于802.1x机制的各种认证方式，如EAP-SIM等。

(4)提供PCMCIA接口与移动终端相连，具有即插即用、安装简便的特性

(5)被各种主流的移动终端操作系统支持，如Windows 95，98，NT4.0，Windows 2000，Windows CE，Windows ME， MAC OS9.x版和Linux等操作系统

(6)支持基于负载平衡的AP切换

SIM认证服务器（AS）

(1) 支持中国移动制定或者指定的认证规范和协议。

(2) 支持RADIUS认证和计费协议

(3) 支持信令接口

(4) 支持MAP协议

(5) 支持各种UDP，TCP，IP协议

(6) 支持各种网络管理要求

(7) 支持FTP协议

PORTAL服务器

(1) 支持中国移动制定或者指定的PORTAL服务器规范和协议

(2) 支持HTTP和HTTPs协议

(3) 支持各种网络管理要求

第三章WLAN网络结构

WLAN网络结构 

　　一般地，WLAN有两种网络类型：对等网络和基础结构网络。 

　　对等网络：由一组有无线接口卡的计算机组成。这些计算机以相同的工作组名、ESSID和密码等对等的方式相互直接连接，在WLAN的覆盖范围的之内，进行点对点与点对多点之间的通信通信。 

　　基础结构网络：在基础结构网络中，具有无线接口卡的无线终端以无线接入点AP为中心，通过无线网桥、无线接入网关、无线接入控制器和无线接入服务器等将无线局域网与有线网网络连接起来，可以组建多种复杂的无线局域网接入网络，实现无线移动办公的接入。

中国移动WLAN网络结构

中国移动WLAN业务网络主要由位于热点地区的WLAN覆盖， Portal服务器，CMNET，全国RADIUS认证中心，全国SIM认证中心，中国移动各省和全国BOSS系统，各省短消息网关和短消息服务中心等部分组成。

(1)AP的组网原则

AP主要部署在各个热点地区，如机场，星级酒店，写字楼群，会展中心，以及其他商务人员经常聚集的公共场所。

(2)AC的组网原则

AC的设置有两种方式：分布式和集中式。采用分布式设置时，每个WLAN覆盖的热点地区都部署一个AC；采用集中式设置时，在城域网集中部署一台AC，每个WLAN覆盖地区的AP通过城域传送网接到集中AC上。

当采用基于802.1x机制的认证方式，AC作为WLAN用户接入认证点时，AP和AC之间的传送网络应保证AC且仅有AC能够终结WLAN用户的二层认证信息流。

各省可以根据业务的特点和网络的规模选择AC设置的方式。如果热点地区接入用户少，建议采用集中式设置，以便于集中维护和管理，降低成本；如果热点地区的用户多，建议采用分布式设置，利于负载分担。

对于WLAN网络覆盖采用和业主合建的模式，如果WLAN业务用户认证点为AC，需要在热点地区部署的AC，支持将本地WLAN业务用户计费信息传送到业主的网络系统。

(3)PORTAL服务器的组网原则

PORTAL服务器采用集中式放置，采用中国移动现有的PORTAL服务器平台。

(4)RADIUS用户认证中心的组网原则

基于用户名/密码方式的WLAN业务认证采用现有的中国移动CMNET全国认证中心。

为了开展WLAN业务，需要对该中心进行如下改造：

●建立WLAN业务用户认证信息数据库。

●增加RADIUS认证服务器和全国一级BOSS系统之间的数据同步接口，用来同步更新WLAN用户认证信息。

●支持WLAN用户密码生成和分发。

(5)SIM认证中心(AS) 的组网原则

目前采用全国集中设置的方式。将来当WLAN业务量大时，可统一规划，分布建立SIM认证中心。

(6)BOSS系统的组网原则

全国RADIUS认证中心和全国集中式的SIM认证中心与全国一级BOSS计费系统相连实现WLAN业务计费和结算。

组网模式：

集中式AC  适用于用户需求较少的热点

1.AC集中布置在中心机房

2.AC上连CMNET，下连中心交换机

3.AC上连端口配置公网IP地址

4.AC启用DHCP为用户分配IP地址

5.路由器和AC配置静态路由

6.AC下连端口启用NAT，进行私有IP和公网IP的转换

分布式AC  适用于接入点较多、用户需求较大的热点

1.  AC布置在每个热点 

2.  AC通过城域网传输连至中心机房

3.  AC上连端口配置公网IP

4.  AC通过以太网连接AP

5.  AC下连端口启用NAT，进行私有IP和公 网IP的转换

6.  AC上启用DHCP，为用户分配IP地址

惠州移动WLAN网络结构现状

第四章WLAN网络技术指标

按照中国移动WLAN相关指标和规范，WLAN网络主要指标项目的测试方法与要求如下：

无线覆盖信号强度测试