【正文】 ......... 24 致 謝 ........................................................................................................................................... 25 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 26 1 1 緒論 選題 背景 隨著個人通信需求的日益高漲 ,傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已無法滿足人們在任何時間、任何地點享用網(wǎng)絡(luò)資源。無線網(wǎng)絡(luò)具有的部署靈活性、終端可移動性、易擴(kuò)展性等技術(shù)特點，使無線網(wǎng)絡(luò)比傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)具有更佳的經(jīng)濟(jì)效益，使無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)入高速發(fā)展階段。 起止時間 2020 年 9 月 20 日至 2020 年 4 月 30 日 指導(dǎo)單位 電子信息學(xué)院 指導(dǎo)教師 王桓 2020 年 9 月 25 日 審核意見 同意實施 審核簽名 年 月 日 電子科技大學(xué)中山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 成績評定表 設(shè)計（撰寫）過程 評語： WLAN 是當(dāng)前移動互聯(lián)網(wǎng)的熱點技術(shù)。 了解無線局域網(wǎng)的特點，掌握無線局域網(wǎng)的組成原理、工作原理、關(guān)鍵技術(shù)及協(xié)議體系 。 基于無線局域網(wǎng)原理對中國聯(lián)通中山分公司辦公樓進(jìn)行無線局域網(wǎng)設(shè)計。 曾聰明 同學(xué)在畢設(shè)過程中認(rèn)真學(xué)習(xí)了 WLAN 的原理和優(yōu)化技術(shù)，并在聯(lián)通老師的指導(dǎo)下，分析研究了聯(lián)通大客戶 WLAN 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的實例。 本文首先闡述無線局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的歷史背景，其次介紹無線局域網(wǎng)的組成原理、工作原理、關(guān)鍵技術(shù)以及協(xié)議體系，最后以中山聯(lián)通辦公大樓無線局域網(wǎng)建設(shè)項目為例，對無線局域網(wǎng)建設(shè)的目的和意義、要達(dá)到的目標(biāo)、設(shè)計思路、技術(shù)指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效果、頻率規(guī)劃、認(rèn)證系統(tǒng)用戶數(shù)量及流量、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并設(shè)計出了采用有線和無線相結(jié)合的解決方案。正是這種矛盾刺激著無線局域網(wǎng)的迅猛發(fā)展 :WLAN(Wireless Local Area Network)是采用無線傳輸媒體的計算機(jī)局域通信網(wǎng)絡(luò) ,它的歷史可以追溯到 50 年前 ,1971 年夏威夷大學(xué)的學(xué)者創(chuàng)造了第一個 WLAN。 目前 ,無線網(wǎng)絡(luò) ,特別是無線局域網(wǎng)憑借其建設(shè)速度快、運(yùn)營成本低、擴(kuò)展能力強(qiáng)、靈活性高等特點 ,越來越多的公司、政府機(jī)構(gòu)等將無線局域網(wǎng)作為已存在的有線網(wǎng)絡(luò)的重要補(bǔ)充 ,尤其是高校和科研機(jī)構(gòu)對無線局域網(wǎng)技術(shù)更表現(xiàn)出了極大的熱情。 其次 ,根據(jù)前期的調(diào)研和討論結(jié)果 ,確定設(shè)備的規(guī)格型號及性能指標(biāo) ,這將涉及到不同設(shè)備的生產(chǎn)廠家 ,需要研究不同廠家所生產(chǎn)設(shè)備的性能和各自的特點 ,選擇符合現(xiàn)實需求和資金預(yù)算的方案。一個 AP 最多可支持 100 多個用戶的接入，最大傳輸范圍可達(dá)到幾十千米，具有以下幾大特點。 WLAN 使用的無線擴(kuò)頻技術(shù)產(chǎn)生的隨機(jī)碼元能將源信號圍繞中心頻點上下展寬，使源信號帶寬增加，且信號平均能量降低。 ，無線擴(kuò)頻通信本身就起源于軍事上的防竊聽 (AntiJamming)技術(shù)；擴(kuò)頻無線傳輸技術(shù)本身使盜聽者難以捕捉到有用的數(shù)據(jù)； WLAN 采取網(wǎng)絡(luò)隔離及網(wǎng)絡(luò)認(rèn) 證措施； WLAN 設(shè)置有嚴(yán)密的用戶口令及認(rèn)證措施，防止非法用戶入侵； WLAN 設(shè)置附加的第三方數(shù)據(jù)加密方案。 。 無線局域網(wǎng)的不足 目前， WLAN 還不能完全脫離有線網(wǎng)，只 是有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，而不是替換。 無線局域網(wǎng)的組成原理 無線局域網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu) 無線局域網(wǎng)的物理組成或物理結(jié)構(gòu)如圖 21 所示，由站（ Station， STA）、無線介質(zhì)（ Wireless Medium， WM）、基站（ Base Station， BS）或接入點（ Access Point， AP）和分布式系統(tǒng)（ Distribution System， DS）等幾部分組成。 BSS 式 WLAN 的基本構(gòu)造模 塊。它是一種典型的、以自發(fā)方式構(gòu)成的單區(qū)網(wǎng)。一個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)除 DS 外，還包含一個或多個 AP及零個或多個端口。 5 圖 23 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（ BSS）工作模式 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? ESA 是由多個 BSA 通過 DS 聯(lián)結(jié)形成的一個擴(kuò)展區(qū)域，其范圍可覆蓋數(shù)公里。 圖 24 ESS 工作模式 （ Relay）或橋接（ Bridging）型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? 兩個或多個網(wǎng)絡(luò)（ LAN 或 WLAN）或網(wǎng)段都可以通過無線中繼器、無線網(wǎng)橋或者無 6 線路由器等無線網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備連接起來。 無線局域網(wǎng)的工作原理 WLAN 是 傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的擴(kuò)展 ,是在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過無線 HUB、無線訪問節(jié)點 (AP)、無線網(wǎng)橋等設(shè)備使無線通信得以實現(xiàn)。擴(kuò)頻通信機(jī)與物理層建立了對應(yīng)關(guān)系 ,實現(xiàn)無線電信號的接收與發(fā)射。由此看出 ,WLAN 的工作方式與由 定義的有線網(wǎng)的 CSMA/CD(載體監(jiān)聽多路訪問 /沖突監(jiān)測 )工作方式很相似。無線電波的覆蓋范圍較廣 ,應(yīng)用較廣泛 ,是常用的傳輸媒體。 FHSS 和 DSSS 無線局域網(wǎng)都使用無線電波作為媒體 ,覆蓋范圍大 ,發(fā)射 功率較自然背景的噪聲低 ,基本避免了信號的竊聽和竊取 ,使通信非常安全。 無線局域網(wǎng)的協(xié)議體系 無線網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu) 完整的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括自上而下的各個層次，但無線網(wǎng)絡(luò)僅僅工作在 OSI/RM 的下三層，即通信子網(wǎng)層，如圖 25 所示。 IEEE MAC 子層支持的物理層有以下幾種： 跳頻（ Frequency Hopping Spread Spectrum， FSSS）物理層，在 頻段上提供 12Mb/s 的傳輸速率。 ，在 54Mb/s 的傳輸速率。 PLCP 子層將 MAC 幀映射到媒體上，主要進(jìn)行載波偵聽的分析和針對不同的物理層形成相應(yīng)格式的分組。 MAC 子層負(fù)責(zé)訪問機(jī)制的實現(xiàn)和分組的 拆分和重組。 9 圖 27 IEEE 10 3 無線局域網(wǎng) 設(shè)備 無線網(wǎng)卡 一般來說，目前的筆記本電腦都已內(nèi)置了無線網(wǎng)卡。 國內(nèi)市場上比較常見的網(wǎng)卡有以下幾個品牌： Cisco、 DLink、 Linksys、 Avaya、 Intel、 11 Netgear、 Nortel、 Proxim、國人等。其優(yōu)點是容易安裝、體積小，且兼容性比 PCI 或 USB接口的無線網(wǎng)卡要好。如果想在臺式機(jī)上使用 PCMCIA 接口的網(wǎng)卡，必須使用一塊轉(zhuǎn)換卡。 接口無線網(wǎng)卡 USB 接口無線網(wǎng)卡的優(yōu)點是與臺式機(jī)和筆記本電腦都兼容，可以靈活放置以增強(qiáng)信號的接收能力。如果想在臺式機(jī)中使用 MiniPCI 接口的無線網(wǎng)卡，也可以另外購置一塊 MiniPCI 轉(zhuǎn) PCI 接口卡。室內(nèi) AP 與室外 AP 的區(qū)別并不是很大，室內(nèi) AP 加上高增益天線，也可作為室外 AP 使用。室外無線接入點有時也被稱為無線網(wǎng)橋 (Wireless bridging) 或無線橋接器。 室外 AP 一般都配有外接天線接口，為增加網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度，為 AP 配置大功率室外天線。天線增益值與距離的關(guān)系如表 31 所示。 常見無線路由器 下面我們介紹一款朗訊公司生產(chǎn)的 AgereRGl000 無線路由器，這是一款功能比較全面的無線路由器。 SGRWM2020A7000 采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)和交換式總線技術(shù)，具有強(qiáng)大的信息轉(zhuǎn)發(fā)能力和協(xié)議處理能 力，加強(qiáng)了對用戶的管理、網(wǎng)絡(luò)安全、計費(fèi)、網(wǎng)管等方面的處理，使之既有以太網(wǎng)接入經(jīng)濟(jì)、成熟的特色，又有電信級的用戶管理和運(yùn)營能力。 第一代無線局域網(wǎng)技術(shù)主要是采用 Fat AP（即“胖” AP），每一臺 AP 都要單獨(dú)配置，費(fèi)時、費(fèi)力、成本高。 第三代無線局域網(wǎng)采用無線交換機(jī)和 FIT AP（即“瘦” AP）的架構(gòu)， WLAN 設(shè)備的功能發(fā)生了根本的變化，將網(wǎng)絡(luò)和安全配置信息及處理功能轉(zhuǎn)移到集中的 WLAN 交換機(jī)中 實現(xiàn)，同時又增加了許多新功能，諸如無線網(wǎng)管、 AP 間自適應(yīng)、無線安全管理、 RF 監(jiān)測、無縫漫游以及 Qos，使得無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能、網(wǎng)絡(luò)管理和安全管理能力得以大幅提高。 Fit AP 和無線控制器系統(tǒng)有非常強(qiáng)大的集中管理功能，所有的關(guān)于無線網(wǎng)絡(luò)的配置都可以通過無線控制器統(tǒng)一完成配置，如開通、管理、維護(hù)所有 AP 設(shè)備以及移動終端，包括無線電波頻譜、無線安全、接入認(rèn)證、移動漫游以及接入用戶等所有功能；另外無線控制器還可以通過堆疊技術(shù)不斷進(jìn)行升級，增加可以管理的 Fit AP 的數(shù)量。目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi) 90%以上的位置，接收信號電平≥ 75dBm。 19 天饋線系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 天饋系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能是將 WLAN 無線信號發(fā)射到用戶所在位置，并對室內(nèi)進(jìn)行無縫的 WLAN 無線信號覆蓋，能夠使用戶在移動過程中仍能夠保證 WLAN 信號的連接。 圖 41 合理的二維信道設(shè)計 頻率復(fù)用 針對頻率復(fù)用的設(shè)計與實現(xiàn)主要側(cè)重于重疊區(qū)域，考慮到 技術(shù)中目前主要采用DCF 的仲裁，這樣會導(dǎo)致從網(wǎng)絡(luò)實施的角度出發(fā)，沒有辦法做到像 GSM、 3G 網(wǎng)絡(luò)的控制力度，從技術(shù)原理的角度出發(fā)，沒有辦法實現(xiàn)很好的頻率復(fù)用，只能通過負(fù)載均衡進(jìn)行調(diào)節(jié)。先進(jìn)行握手，成功后才進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，獲取參與負(fù)載均衡的 AP 的負(fù)載信息。 根據(jù)這些信息， ESS 就可以判斷出所有 AP 中負(fù)載最重的 AP 和負(fù)載最輕的 AP。 (2)支持 PPPoE 認(rèn)證，用戶可以在屬于同一個 ESS 的 AP 接入點接入，并且在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)任意移動，已有業(yè)務(wù)不中斷， IP 地址不改變，實現(xiàn)漫游功能。 (1) AC 支持 MAC 地址黑、白名單功能。 (4)認(rèn)證墻實現(xiàn)用戶的帳號與 MAC 地址的綁定等更加復(fù)雜的終端用戶控制管理功能。在此，向指導(dǎo)老師 表達(dá)學(xué)生最衷心的感謝和誠摯的敬意。 23 圖 44