WLAN基础知识--认识WLAN基本概念
WLAN基础知识–认识WLAN
一 无线网络分类
1.根据范围进行分类
| 根据范围进行划分 | ||||
|---|---|---|---|---|
| 范围 | 5m - 10m | <100m | >100m | >1km |
| 网络名称 | PAN | WLAN | MAN | WAN |
| 无线连接 | 蓝牙，红外，NFC | Wi-Fi | 城域网 | 广域网 |
2.网络类型概述
PAN：personal area network 个人区域网络（范围5到10m）
常用的无线连接代表有：BT(蓝牙),NFC,红外
有线连接：USB或者其它连接方式
用途：可以用于传输小文件或者数据，如照片，音乐等
WLAN：wireless local area network无线局域网（范围小于100m）
使用无线连接代替有线连接通信，是以太网的扩充，丰富设备连接方式
无线局域网的至少有两个设备使用无线连接建立通信通道形成的局域网
通常无线局域网中包含一个路由器和一个或多个可以接入路由器的无线设备组成
MAN：metropolitan area network 城域网(范围大于100m)
它是一种横跨一个城市或城镇的多个建筑的网络
城域网是一种高速网络，能够在城市中共享数据和资源提供服务
WAN：wide area network 广域网(范围大于1Km)
WAN是最大的网络类型，一个WAN可以包括多个LAN、CAN及MAN
是一种跨越很大地理区域的网络，例如一个国家，一个大陆，甚至整个地球，广域网的一个很好的例子就是互联网
LAN：local area network 局域网
通常油一组设备组成，如个人计算机，服务器或者其他网络设备
最常见的局域网类型是以太网，两台或者多台个人电脑通过网线连接到路由器或者交互机上就能够进行设备之间数据传输。
CAN：campus area network校园区域网络
通常在校园区域网络中，将两个或者多个局域网连接在一起的网络。
SAN：storage area network 存储区域网络
SAN是一种特殊的高速网络，它存储大量数据并提供对它们的访问
二 WLAN局域网概述
1.认识WLAN局域网
WLAN的运行是建立在有线网之上的，是有线网络的扩充，是终端接入方式和互联方式的改变.以太网的基本协议如ICMP，DHCP, ARP,TCP等以及数据转发规则，在WLAN网络中同样是遵循的，没有差异。
在LAN和WLAN之间除了物理层和数据链路层存在差异之外，其它协议均和以太网遵循一样的网络协议规则
LAN局域网主要以802.3协议为主，如下是帧格式
| Preamble | SFD | DST | SRC | TYPE | PAYLOAD | PAD | FCS | EXT |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Preamble 序言[7Byte]0xAA=10101010B 用于同步,时钟复原
SFD start frame delimiter[1Byte] 信号起始
DST destination[6Byte] MAC addr
SRC source[6Btye] MAC addr
TYPE 帧的类型[2Byte] 0x0800=IP 0x0806=ARP0 x880B=PPP 0x8864=PPPsession
Payload Data[46Byte-1500Byte]
Pad 用于不足46Byte时补充
FCS FrameCheckSequence[4Byte] CRC数据检验
EXT 扩展
WLAN局域网主要使用802.11帧格式
帧控制 包含具体的MAC信息,以及帧的类型与子类型、帧的流向等信息
生存周期/ID duration或者ID 存有NAV 用来反映信道的忙与闲
序列控制 分片信息
4个MAC地址 RA TA DA SA;在同一AP下只需要DA、SA,在不同AP下RA、TA为AP的MAC
帧实体 DATA
FCS frame check sequence CRC检验
控制帧 握手通信、正向确认
管理帧 同步、关联、认真
数据帧 数据
WLAN主要由站(Station，STA)、接入点(Access Point，AP)、无线介质( Wireless Medium，WM)和分布式系统(Dis-tribution System，DS)组成
2.了解IEEE802.11协议族
从上图可以看出随着802.11协议的不断的更新和发展，最明显的是Wi-Fi通讯速率在不断的提升，其中的安全协议同样在不断的更新和更安全，用户使用更放心。
3.802.11技术标准
| 标准 | 工作频段 | 理想速率 | 信道带宽 |
|---|---|---|---|
| 802.11 | 2.4 GHz | 2Mbps | 20MHz |
| 802.11a | 5GHz | 54Mbps | 20MHz |
| 802.11b | 2.4 GHz | 11Mbps | 20MHz |
| 802.11g | 2.4 GHz | 54Mbps | 20MHz |
| 802.11n | 2.4 GHz 或 5 GHz | 72Mbps(1×1, 20MHz)150Mbps(1×1, 40MHz)288Mbps(4×4，20MHz)600Mbps(4×4, 40MHz) | 20MHz/40MHz(信道绑定) |
| 802.11ac | 5 GHz | 433Mbps(1×1, 80MHz)867Mbps(1×1,160MHz)6.77Gbps(8×8,160MHz) | 40MHz/80MHz/ |
4.2.4GHz和5GHz的比较
| 频段 | 2.4G | 5G |
|---|---|---|
| 优点 | 信号强，衰减小，穿墙强，覆盖距离远 | 带宽较宽，速度较快，干扰较少 |
| 缺点 | 带宽较窄，速度较慢，干扰较大 | 信号弱，衰减大，穿墙差，覆盖距离近 |
注意：5G Wi-Fi 由于频率高，则电磁波的能量强，穿透能力（不变方向）强，信号穿透会损失很大能量，因此在传播过程衰减较大，传播距离较近。
三 信道基本信息
1.基本信息
数据传输介质：电磁波（载波；传播速度为光速)
无线网络使用的无线电工作频段：2.4GHz/5.8GHz
信道：无线网络中的数据传输的通道，频域概念.
每个信道标识一定的频率范围,每一个信道具有一个中心频率和一定的频宽.信道属于公共资源，是固定的不可更改.
2.2.4GHz频段Wi-Fi信道划分
重叠的信道之间就会存在干扰，波形会变得更高，每个信道有一个中心频率和金额一定的频宽，14信道只有在日本支持
每个信道的有效宽度是 20MHz，另外还有2MHz的强制隔离频带（类似于公路上的隔离带）。即，对于中心频率为 2412 MHz 的1信道，其频率范围2401~2423MHz除 1、6、11 三个一组互不干扰的信道外，还有 2、7、12；3、8、13；4、9、14 三组互不干扰的信道。
注意：在布局2.4GHz无线网络时候，尽量将相邻的路由器信道设置为独立信道或者社会信道，以此避免信道之间干扰。
3.5GHz频道信道划分
如上图为国内开放的部分5GHz信道，我们可以看出在5GHz频段不重叠的信道数量比2.4GHz多，产生重叠或者拥塞的概率比较小
如下是美国部分5GHz信道划分[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,
4.WLAN信道选择原则
在部署Ap或者路由器的信道选择原则，尽量使用独立信道，物理位置上相邻的AP或者路由器尽量选择不同的独立信道，减少信道之间的干扰。如下图所示(每一个六边形表示一个路由器或者AP)
四 信号介绍
1.信号强度概述
信号强度的标识方法：功率与分贝
dB是用来测量被测量功率与某一基本功率的比值。它的数值等于被测量功率与基准的功率的比值取以10为底的对数，在乘以10.当基本功率取为1mw时，此dB值以dBm表示.测量功率(dB)=10 * lg(测量功率mw)
如室内的AP功率为100mw 信号最大强度为20dBm=10*lg^100
2.信号传输特点–链路损耗
如上图当无线信号穿过障碍物时，无线信号波形发生了改变，即无线信号发生了衰减，根据障碍物不同的材质，对信号的衰减程度不一样，其中金属和混泥土影响最大。如下图不同障碍物材质对衰减的程度分析
3.信号传输特点-多径效应
如上图所示，当信号的起点到终点之间的传播过程中有多条路径时，就会发生多径传播。是因为一部分信号直接到达了终点，而另一些信号被障碍物反射才能达到终点，这样存在部分信号有延迟并达到终点前经过较长的路径，相位也产生变化，通过不同路径的信号在接收端叠加会产生多径失真。
4.信号传输特点-电磁干扰
不同的网络系统重复覆盖，相互产生的信号干扰和信道干扰
同一个网络系统内设备之间同频，邻频干扰等
与WLAN设备工作在相同的频道的其他设备干扰。
五 无线网络基本组成元素
1.无线网络基本组成元素–SSID
SSID:Service Set ID 服务集标识码，即我们看到的无线网络的"名字"或者热点名称
2.无线网络基本组成元素–BSS
BSS: Basic Service Set 基本服务集，以AP MAC标识即BSSID
3.无线网络基本组成元素–ESS
ESS(Extended Service Set)是采用相同的SSID的多个BSS形成的虚拟BSS BSSID进行区分[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图
4.VAP(虚拟AP)
虚拟接口，每频段16个，AP可支持多个SSID
5.VAP与BSSID关系
一个物理AP可以虚拟16个虚拟AP
实际中的ESSID与BSSID
可能搜到SSID是同一个具备多个BSSID的场景
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