WLAN設備原理與實現

WLAN設備原理與實現11.無線中繼器2.無線Modem3.無線網卡4.無線接入點(AP)5.無線路由器1.無線中繼器21.無線中繼器WLAN設備原理與實現匯總課件3中繼器中繼器是什么？

中繼器（RPrepeater）是連接網絡線路的一種裝置，常用于兩個網絡節點之間物理信號的雙向轉發工作。中繼器是最簡單的網絡互聯設備，它不查看數據本身，中繼器主要完成物理層的功能，負責在兩個節點的物理層上按位傳遞信息，完成信號的復制、調整和放大功能，以此來延長網絡的長度。

中繼器中繼器是什么？4中繼器中繼器的工作過程：1.中繼器接受一個端口的數據，由于信號在不太理想的媒質上從源點到中繼器經過一段距離的傳輸以及噪聲和外部干擾的影響，會使得該信號已有所衰減和失真。2.中繼器將送來的信號整形放大，使被衰減的信號重建為完美信號。3.最后，將整形好的信號發送到輸出端口

中繼器中繼器的工作過程：5無線中繼器中繼器的優點：⑴擴大了通信距離；⑵增加了節點的最大數目；⑶各個網段可使用不同的通信速率；⑷提高了可靠性當網絡出現故障時，一般只影響個別網段；⑸性能得到改善。

中繼器的缺點：

⑴由于中繼器對收到被衰減的信號再生（恢復）到發送時的狀態，并轉發出去，增加了延時；⑵中繼器若出現故障，對相鄰兩個子網的工作都將產生影響。無線中繼器中繼器的優點：6無線中繼器

無線中繼器：在空間廣闊的環境中，無線信號的覆蓋范圍比帶寬和速度更重要。無疑使用中繼器來擴展基站的覆蓋范圍是較佳的選擇。無線中繼器可以分為兩種，一種是通常的純無線信號的中繼（常規無線中繼），另一種是有線端口通過無線信道進行的中繼傳輸。無線中繼器無線中繼器：在空間廣闊的環境中，無線信號的7無線中繼器常規無線中繼器組成原理：低噪聲放大器下變頻中頻放大上變頻功率放大器本振1本振2接受天線發射天線無線中繼器常規無線中繼器組成原理：低噪聲放大器下變頻中頻放大82.無線ModemWLAN設備原理與實現匯總課件9無線Modem

Modem，來源于MODulator/DEModulator，即調制器/解調器。其實質就是一種翻譯器，它是在發送端通過調制將數字信號轉換為模以信號，而在接收端通過解調再將模擬信號轉換為數字信號的一種裝置。按照工作原理，可將Modem分為模擬式Modem和數字式Modem兩種；按照傳輸介質可分為有線Modem和無線Modem兩種。無線ModemModem，來源于MODulator/10無線Modem模擬式Modem

一般我們常用的撥號上網Modem都屬于模擬式Modem。在通過電話線路發送數據時，必須通過這種傳統方式的Modem將數字信號轉換為可通過電話線傳送的模擬信號；在接收時，再通過調制解調器將電話線傳來的模擬信號轉換為計算機可識別的數字信號。數字式Modem數字式Modem可以直接傳送數字信號，傳送數據快而準確，不容易產生數據丟失現象。數字式Modem建立在數字通信線路的基礎上。綜合業務數字網絡ISDN的出現，有效地解決了這一問題。ISDNModem使用的前提是要求電信局的交換機提供ISDN功能，即可在電話線上提供數字信號傳送。

無線Modem模擬式Modem11無線Modem的構成原理

無線Modem可采用ASK、FSK、PSK等任何數字調制解調技術，任何糾錯編碼技術以及交織、擴頻和分集接受等技術。總之，任何無線傳輸技術都可以應用到無線Modem的設計中去，其本質是無線數字收發信機。

無線Modem的組成

基帶數字調制解調單元天線收發單元無線Modem的構成原理無線Modem可采用ASK、12無線Modem的熱點技術

（1）網格編碼調制（TCM）

網格編碼調制（TCM）將編碼和調制結合，在不改變信號速率和不增加帶寬的前提下，可以獲得可觀的編碼增益，從而改善了系統性能。（2）數據壓縮（DC）數據壓縮可以分為無失真數據壓縮和失真數據壓縮。對于圖像和話音，可以采用失真壓縮；但對于數據來講，則只能利用無失真壓縮方式。（3）擴頻/調頻Modem由于跳/擴頻具有良好的抗干擾性能，并具有一定的抗突發錯誤能力，因此，采用擴頻/跳頻Modem已成為一種趨勢.

(4)語音和數據同時傳輸的Modem電話信道同時傳輸語音和數據是人們一貫追求的目標。目前有兩條實現途徑：一是用模擬方式集總語音和數據（ASVD）的Modem，二是數字方式集總語音和數據（DSVD）的Modem.無線Modem的熱點技術（1）網格編碼調制（TCM）13擴頻E1Modem擴頻E1無線Modem組成框圖：碼型轉換基帶擴頻中頻調制上變頻控制單元下變頻HDB3碼NRZ中頻解調基帶解擴碼型轉換控制單元NRZHDB3碼

（a）發射端（b）接收端E1E1E1E1E1擴頻E1Modem擴頻E1無線Modem組成框圖：143.無線網卡WLAN設備原理與實現匯總課件15無線網卡無線網卡，也稱無線網絡適配器，是無線局域網的最基本設備。無線網卡與終端設備（如計算機、PDA等）一起構成（移動）主機（Host）。在終端設備中，裝載有操作系統和網絡軟件；而無線網卡主要實現WLAN協議中的物理層和數據鏈路層的內容。也正是由裝有無線網卡的主機之間的無線互聯構成了無線局域網。沒有AP等中心控制設備的WLAN是ADHoc網絡，由AP等中心控制設備的WLAN是Infrastructure結構。無線網卡主要完成無線網絡通信的功能，其技術是要求相關標準規定。

無線網卡無線網卡，也稱無線網絡適配器，是無線局域網的16無線網卡的組成原理下圖是無線網卡硬件的典型結構。它由網絡接口控制器（NIC)、基帶處理器（BBP）、中頻（IF）和射頻（RF）處理單元、收發轉換和天線等部分組成。總線接口一般有PCMCIA、USB、PCI、MiniPCI、ISA、Cardbus等形式。射頻處理單元（RF）中頻處理單元（IF）基帶處理器（BBP）網絡接口控制器（NIC）計算機總線接口無線網卡的硬件組成框圖無線網卡的組成原理下圖是無線網卡硬件的典型結構。它由網絡接口17無線網卡的工作原理

無線網卡簡單的工作原理如下：當物理層接收到信號并確認無誤后，提交給MAC-PHY子層，經過拆包后把數據上交MAC層，然后判斷是否是發給本網卡的數據。若是，則上交；否則，丟棄。如果物理層接收到的發給本網卡的信號有錯，則需要通知發送端重發此分組消息。當網卡有數據需要發送時，首先要判斷信道是否空閑。若空閑，隨機退避一段時間后發送；否則，暫不發送。由于網卡為時分雙工工作，所以，發送時不能接收，接收時不能發送。無線網卡的工作原理184.無線接入點(AP)WLAN設備原理與實現匯總課件19無線接入點(AP)

無線接入點是一個無線網絡的接入點，俗稱"熱點"，無線接入點是BSS的核心，也是一個具有中心控制功能的特殊站點，它能為BSS中的其他主機提供諸如通過它對DS進行訪問，與BSS中的其他主機通信，獲取和維護管理信息等分布式系統服務。

無線接入點(AP)無線接入點是一個無線網絡的接入點，20無線接入點(AP)

AP只有在無線局域網采用中心式拓撲結構（Infrastructure）時才被使用。在自組織網絡（AdHoc）中，每一個網絡中的節點（即終端設備）都有義務擔負轉發數據包的責任，各個網絡節點是完全獨立的，不存在邏輯上相互依賴的關系。而在中心式的網絡中，AP不但要負責把移動終端發來的信息轉發到有線網絡或是其管轄的無線站點，還要負責信標幀的發送，完成移動站點的認證連接過程，對發送到無線信道上的信息進行加密/解密，管理移動站點在各小區間的漫游等，并且要在無線和有線網絡間進行幀格式的轉換。無線接入點(AP)AP只有在無線局域網采用中心式拓撲21AP的物理組成

AP作為連接DS（通常為10/100Mbps以太網）和無線網絡的橋梁，一方面要通過WLAN的無線接口與無線網絡上的其他節點通信，另一方面還必須與DS中的其他節點通信，因此，通常AP可以認為是一個同時具有WLAN接口和有線接口的嵌入式系統，其硬件構成如圖所示。AP的物理組成AP作為連接DS（通常為10/10022AP的邏輯組成

1、無線網絡物理層協議接口——實現IEEE802.11中的物理層規范，提供訪問無線媒體的接口；2、加密/解密模塊——對無線MAC幀進行加密和解密操作，提高網絡的安全性能；3、無線網絡MAC層協議模塊——實現IEEE802.11中MAC層規范定義的接入控制功能4、有線網絡接口模塊——實現IEEE802.3協議，提供訪問有線以太網的接口5、協議轉換模塊——實現IEEE802.3和IEEE802.11之間的幀格式轉換，完成數據在無線網絡和與有線網絡間的轉發AP的邏輯組成1、無線網絡物理層協議接口——實現IEE23AP的工作原理

AP的工作原理24WLAN接入網絡按體系架構區分的三種類型AutonomousWLANArchitecture：自治型WLAN網絡也被稱為胖AP或獨立型AP提供802.11無線接口及802.3以太網接口配置及控制都是獨立的，監控和管理可通過SNMP進行。一個物理AP可通過支持多個SSID成為幾個虛擬APCentralizedWLANArchitecture：會聚型WLAN網絡被稱為輕量級AP或瘦AP（lightweight或和thinAP)通過AC集中管理、控制及配置AP，AC在無線網絡中成為會聚點AC和二層網橋、交換機、三層路由器、接入服務器等放置在一起執行CAPWAP功能的AC是邏輯概念，不一定集中在一個物理設備上。DistributedWLANArchitecture：分布型WLAN網絡無線節點間自組網成為分布式網絡，如網狀網（MESH)具有有線連接的對外出口成為網關WLAN接入網絡按體系架構區分的三種類型Autonomous25自治型WLAN網絡-FATAP

在傳統的無線覆蓋的解決方案中，無線接入點（AP）一般被視為是一種邊緣接入技術，是有線網絡的補充，實現的是無線終端用戶和有線網絡之間的橋接工作。

整個網絡的無線部分，是以AP為中心的一片片覆蓋區域組合而成的。這些區域各自獨立工作，AP作為該區域的中心節點，承擔著數據的接收、轉發、過濾、加密，客戶端的接入、斷開、認證等任務。

胖AP本身會提供一定的無線終端接入控制手段，但所有的控制策略以及用戶信息往往局限在單個AP上。

一旦無線終端從一個胖AP切換到另外一個胖AP，無線終端便需要重新進行用戶認證。新的胖AP也要重復進行控制策略的設定。

因此，單純使用胖AP是不適合大規模組建無線網絡的需求的。自治型WLAN網絡-FATAP在傳統的無線覆蓋的26會聚型WLAN網絡-瘦AP

瘦AP一般只完成原來胖AP中時間要求比較嚴格的部分功能,傳統胖AP的大部分功能被轉移到無線交換機上完成。瘦AP的出現是隨著建網，組網方式的不斷出現而應運而生的。

無線控制器＋FITAP控制架構（瘦AP）對設備的功能進行了重新劃分，其中無線控制器負責無線網絡的接入控制，轉發和統計、AP的配置監控、漫游管理、AP的網管代理、安全控制；FITAP負責802.11報文的加解密、802.11的PHY功能、接受無線控制器的管理、RF空口的統計等簡單功能會聚型WLAN網絡-瘦AP瘦AP一般只完成27FITAP設備連接方式直連二層網絡連接模式三層網絡連接模式APACDirectlyConnectedViaL2cloudViaL3cloudACSwitch/bridgeL2L2ACrouterL3APAPAPAPAPAPAPAPFITAP設備連接方式直連APACDirectlyCo28會聚型WLAN網絡-FITap在該架構中，無線交換機和ThinAP之間通過隧道交互兩種類型的報文：無線終端數據報文ThinAP管理和控制報文會聚型WLAN網絡-FITap在該架構中，無線交換機和Th29會聚型WLAN網絡-ACAC,接入控制器（AccessController或WirelessAccessPointController），即無線控制器，是一種網絡設備，負責管理某個區域內無線網絡中的AP。AC除了集中處理無線終端的數據報文之外，還負責對ThinAP進行集中管理，這包括：ThinAP工作參數的配置。不同的實現方案下，對ThinAP所要作的配置工作是不一樣的，一般包括：工作信道的選擇無線接入模式的選擇：11a、11b、11g、mixed發射功率的設定監測ThinAP的工作狀況：無線終端的連接狀況當前負載情況當前信道質量ThinAP本身的連通狀況ThinAP固件的更新會聚型WLAN網絡-ACAC,接入控制器（Acce30瘦AP發現和會話建立流程瘦AP無需人工干預可自動發現AC\完成版本配置更新，實現即插即用無線接入點DHCPServer無線控制器獲取IP地址、DNSServer、域名無線控制器發現請求版本、配置下載無線控制器發現響應用戶數據傳遞1.AP接入交換機端口。AP加電并獲得IP地址(DHCP或靜態配置地址的方式)；2.AP查找AC地址(方式有：DHCP、DNS、靜態設置等)；3.AP從AC下載image文件(TFTP)并建立隧道連接到AC4.AP認證后建立AP到交換機之間的隧道連接；5.隧道建立完成后，AP從AC下載相應的配置文件完成自身配置；6.WLAN用戶終端與AP通信，AP將業務數據通過隧道傳送到AC，由AC集中轉發/也可設置成AP本地轉發；7.AP的管理通過AC集中管理；瘦AP發現和會話建立流程瘦AP無需人工干預可自動發現AC\完31802.11報文的加解密、802.11的PHY功能、接受無線控制器的管理、RF口的統計等簡單功能胖瘦AP構架中設備功能的劃分胖AP獨立完成用戶的無線接入獨立完成用戶權限認證獨立用戶安全策略實施獨立分布式管理傳統的WLAN的AP功能被分散到AC和瘦AP兩個獨立的設備來完成，AC和瘦AP之間提供相應的控制協議完成無線功能。AC無線網絡的接入控制、無線網絡的轉發和統計、AP的配置監控、漫游管理、AP的網管代理、AP安全控制等控制協議瘦AP802.11報文的加解密、胖瘦AP構架中設備功能的劃分胖32胖AP組網&瘦AP架構對比Internet中心機房Router/Bas網管AAA計費SwitchSwitchPC機WLAN手機傳統的自治型胖APAC無線控制器PC機WLAN手機新型的集中管理型瘦AP胖AP組網&瘦AP架構對比Internet中心機房Rou335.無線路由器WLAN設備原理與實現匯總課件34無線路由器無線路由器是一種工作在ISO模型中網絡層（IP層）上的一種設備，應用于用戶上網、帶有無線覆蓋功能的路由器，無線路由器可以看作一個轉發器，將家中墻上接出的寬帶網絡信號通過天線轉發給附近的無線網絡設備（筆記本電腦、支持wifi的手機以及所有帶有WIFI功能的設備）。無線路由器無線路由器是一種工作在ISO模型中網絡層（35無線路由器的功能

1）網絡互連

無線路由器支持無線局域網和廣域網的接口，主要用于互聯無線局域網和廣域網。大部分無線路由支持多協議的傳輸，即多協議路由器。從過濾網絡流量的角度來講，無線路由器的作用與無線網橋非常相似，但無線路由器使用專用的軟件協議從邏輯上對整個網絡進行細分。

2）路由功能無線路由器的主要工作是為經過路由器的每個數據幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該路徑有效地傳送到目的站點。路由器中保存著各種傳輸路徑的相關數據--路由表，路由表可分為兩種，一種是靜態路由，另外一種是動態路由。靜態路由是由網絡管理員預先設置好的，動態路由則根據網絡的拓撲結構動態調整。無線路由器的功能1）網絡互連36無線路由的參數

1、SSID

SSID(ServiceSetIdentifier)是“業務組標識符”的簡稱，是無線網絡的標志符，用來識別在特定無線網絡上發現到的無線設備身份。所有的工作站及訪問點必須使用相同的SSID才能在彼此間進行通訊。SSID是一個32位的數據，其值區分大小寫。它可以是無線局域網的物理位置標識、你的名稱、公司名稱、或公司名稱和部門、偏好的標語等喜歡的字符，但是如果設置非英文，在某些設備上會顯示亂碼，或出現連接不上的問題。

2、接口

常見的無線路由器一般都有一個RJ45口為WAN口，也就是UPLink到外部網絡的接口，其余2-4個口為LAN口，用來連接普通局域網，內部有一個網絡交換機芯片，