《无线网络教学》补充wlan实现zip课件.ppt
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1、WLAN的实现1.评估WLAN的需求 2.规划和设计WLAN 3.实验性测试 4.安装与配置 5.操作与支持 6.案例学习:WLAN上的语音服务1.评估WLAN的需求(1)确定用户需求(2)确定技术需求(3)评估可用技术a.网络容量b.工作范围c.选择技术解决方案(1)确定用户需求 如果WLAN是用来服务较大的用户群,那么大范围征求用户需求意见就非常重要,可以利用调查表或进行采访。首先有必要向预期的用户群讲解技术来增进他们的了解,这样调查时他们就能给出针对性的意见。用户需求应以他们的体验来描述,而不是通过特定的解决方案或技术特性,因为他们与特定的技术是独立的。例如,当调查对工作性能的期望时,物
2、理层的数据速率是一种技术特性,然而用户真正关心的问题则是传输某个指定大小的文件所需的时间。需求类型需求类型考虑因素考虑因素应用模型应用模型 WLAN需要支持什么样的用户活动?用户经常通过网络传输大文件(比如从因特网下载或视频编辑)吗?WLAN在现在或将来需要支持语音或视频传输应用吗?性能期望性能期望 用户对网络性能有何期望?如果经常采用大的数据文件,要求的传输时间是多少?覆盖区域覆盖区域 用户需要无线网络覆盖的区域有多大?此区域内不同地方用户需求是否不同?覆盖区域未来需要扩大吗?移动性移动性 如果用户工作时在覆盖区内移动,是需要通过一些固定位置接入WLAN(漫游)还是需要移动时保持服务不间断(
3、例如支持语音服务)?设备互操作设备互操作 什么类型的用户设备需要接入网络?用户数用户数 需要支持的用户总数和用户设备总数是多少?一般有多少用户需要并行服务?网络期望能够满足的未来增长有多少?安全性安全性 网络传输的信息需要什么密级?需要何种级别的保护来应对非认证接入?电池寿命电池寿命 如果在网络中使用移动设备,用户多长时间要给其电池充一次电?经济经济 实现此WLAN的预算是多少?若有需要高性能的特定需求是否可以将解决方案的费用调高?WLAN用户需求类型用户需求类型(2)确定技术需求 技术需求紧跟用户需求,通过将其转化为特定的技术特性来传递用户需求,如表所示。例如,如果用户需要高速地传输大的文件
4、,如视频编辑应用,这个要求将转化为高且有效的数据速率的技术要求。一些技术特性,如工作范围以及与干扰和共存有关的事项,须在场地调查和网络硬件物理布局初始规划好之后给予说明。需求类型需求类型考虑因素考虑因素有效数据速率有效数据速率 单个用户的数据速率可由应用模型确定,例如通过典型文件大小及上传/下载时间确定,或通过对语音或视频流的要求确定。有效数据速率比标准物理层数据速率低许多,并且可被不利的环境因素极大地影响,如RF干扰。网络容量网络容量(带宽带宽)在给定的目前和未来期望的用户群大小以及用户设备数量的情况下,用于提供所需服务水平需要的网络容量总共是多少?不论是技术选择还是决定WLAN的合适物理结
5、构,网络容量都是一项关键因素。服务质量服务质量 如果应用模型包括如VoWLAN这样的应用,要保证满足性能需求,服务质量保证是一项重要的特性。应用支持应用支持 有用来支持特别的应用模式要求的特定技术特性吗?拓扑结构拓扑结构 怎样的连接方式能满足用户需求?例如,对等连接用于本地数据共享,点到点连接用于链路建立,等等WLAN技术特性技术特性 需求类型需求类型考虑因素考虑因素安全性安全性如果用户对保密性要求高,那么就需要数据加密、网络接入监控以及其他安全测量措施。干扰与共存干扰与共存如果WLAN必须同其他无线网络工作在同一环境,如蓝牙或无绳电话,那么就必须考虑共存的问题技术成熟度技术成熟度在标准通过之
6、前的早期产品存在能否互操作的问题,而完全成熟的技术可能又会限制未来的发展,并且当新的应用模型出现时,会有过时的危险。这项特性的意义取决于用户是需要现有技术还是前沿技术工作范围工作范围要求的范围将由工作区域的物理范围和性质、接入点等部件的布局决定。在实现点到点连接时(建筑物间的无线桥接),总体链路预算将会非常重要网络可扩展性网络可扩展性如果WLAN需要不止几个接入点,或在未来接入点的显著增加是可预料的,那么就需要初始配置容易,而且要求不间断的网络管理,至少对网络管理员来说是这样WLAN技术特性(续)技术特性(续)注:链路预算(注:链路预算(link budget):在一个通信系统中,对发送端、通
7、信链路、传播环境(大气、同轴电缆、波导、光纤等)和接收):在一个通信系统中,对发送端、通信链路、传播环境(大气、同轴电缆、波导、光纤等)和接收端中所有增益和衰减的核算,通常用来估算信号能成功从发射端传送到接收端之间的最远距离。端中所有增益和衰减的核算,通常用来估算信号能成功从发射端传送到接收端之间的最远距离。(3)评估可用技术a.网络容量b.工作范围c.选择技术解决方案需求类型需求类型IEEE 802.11bIEEE 802.11gIEEE 802.11aIEEE 802.11nPHY层数据速层数据速率率11 Mbps54 Mbps54 Mbps200+MbpsMAC SAP的的有效数据速率有
8、效数据速率6 Mbps22 Mbps(11b站站点内为点内为813 Mbps)25 Mbps100 Mbps网络容量网络容量3个不重叠信道个不重叠信道3个不重叠信道个不重叠信道1224个不重叠个不重叠信道信道612个不重叠双个不重叠双信道信道服务质量服务质量不支持不支持不支持不支持不支持不支持支持支持干扰与共存干扰与共存2.4 GHz频带频带2.4 GHz频带可与频带可与IEEE 802.11b网络网络互操作互操作5 GHz频带频带2.4 GHz或或5 GHz频带频带技术成熟度技术成熟度成熟成熟成熟成熟成熟成熟不成熟不成熟工作范围工作范围室内效果好,室内效果好,可穿透墙壁可穿透墙壁室内效果好,
9、室内效果好,可穿透墙壁可穿透墙壁视距传播,视距传播,穿透性差穿透性差对于对于11a或或11b,取决于其频带取决于其频带可扩性可扩性每个每个AP有少量用有少量用户户每个每个AP有少量用有少量用户户企业规模,每个企业规模,每个AP有大量用户有大量用户企业规模,每个企业规模,每个AP有大量用户有大量用户WLAN技术及其特性比较技术及其特性比较 a.网络容量 要求的网络总容量是指网络上期望的并发用户数最大时的带宽需求总量,由于用户数很少会达最大数,并且在出现使用高峰期的短暂期间里有限的性能下降也是可以接受的,所以可以允许有一定的宽限。如果上述需求超过单个接入点的容量,那么就需要用多个接入点,容量上限可
10、由可用的不重叠信道数量决定。网络标准和工作网络标准和工作模式模式MAC SAP速率速率(Mbps每信道)每信道)不重叠信道数不重叠信道数网络容量(网络容量(Mbps)IEEE 802.11b6318IEEE 802.11g(混(混合模式,合模式,RTS/CTS)8324IEEE 802.11g(非(非混合模式)混合模式)22366IEEE 802.11a2512300IEEE 802.11a(通(通过过IEEE 802.11h增强)增强)2524600IEEE 802.11a、b和和g的有效网络容量比较的有效网络容量比较 b.工作范围 无线网络连接的工作范围受多种因素的影响,从使用的调制与编码
11、方案到网络工作的建筑物所使用的建筑材料特性。因素因素对工作范围的影响对工作范围的影响频带频带自由空间损耗与工作频率的对数成比例,当频率从自由空间损耗与工作频率的对数成比例,当频率从2.4 GHz增至增至5.8 GHz时,自由空间损耗增加时,自由空间损耗增加6.7 dB发射机功率和接发射机功率和接收机灵敏度收机灵敏度这两个因素决定链路预算的端点,所以将二者组合在一起这两个因素决定链路预算的端点,所以将二者组合在一起调制与编码方案调制与编码方案调制与编码方案的数据速率越高,鲁棒性越差,调制与编码方案的数据速率越高,鲁棒性越差,相应地相应地需要更高的接收需要更高的接收信号强度来保证准确解码。信号强度
12、来保证准确解码。为达到高的数据速率在同等范围内的其他因素为达到高的数据速率在同等范围内的其他因素都将会相应减小都将会相应减小环境因素环境因素如果如果RF信号必须通过墙壁、天花板、地面及其他障碍物,则建筑材料尤信号必须通过墙壁、天花板、地面及其他障碍物,则建筑材料尤其是金属对路径损耗起主要影响。路径损耗受频率影响也很大,在其是金属对路径损耗起主要影响。路径损耗受频率影响也很大,在5 GHz频带上,所有的通信都要求在视距范围内工作频带上,所有的通信都要求在视距范围内工作影响影响WLAN工作范围的因素工作范围的因素 WLAN室内工作距离室内工作距离与与PHY数据传输速率数据传输速率的关系的关系PHY
13、数据传输数据传输速率(速率(Mbps)802.11a802.11b802.11g54459048509536651002485140181101801213021011160160915025061653005.52202202270270c.选择技术解决方案 在做出最后决定之前,做一些实地测量很有用。例如,确认在狭窄室内环境中的5 GHz网络可达到的范围。未来硬件的发展很快会使在2.4 GHz与5 GHz之间的选择变得没有意义。随着同时支持IEEE 802.11b/g和IEEE 802.11a的双频段设备大量生产,其价格将降到与单频段产品相近,因而双频段WLAN能充分利用两种RF频带的优势,
14、将具有很高的性价比。1.评估WLAN的需求2.规划和设计WLAN 3.实验性测试 4.安装与配置 5.操作与支持 6.案例学习:WLAN上的语音服务2.规划和设计WLAN(1)勘测RF环境a.噪声和干扰勘测b.传播和信号强度勘测(2)物理结构设计a.网络物理布局设计b.利用无线交换机进行设计和部署c.网络桥接(点到点无线连接)(1)勘测RF环境a.噪声和干扰勘测b.传播和信号强度勘测a.噪声和干扰勘测 此类勘测主要检查是否有其他使WLAN性能降低的无线干扰源,如附近的网络、军用设施等。勘测方面勘测方面描述描述目标目标估计估计WLAN拟使用频带的噪声基底(每单位频带中的拟使用频带的噪声基底(每单
15、位频带中的RF功率,功率,dBm/MHz)。确定在带宽内)。确定在带宽内RF能量的分布(频率,连续或离散,峰值及均能量的分布(频率,连续或离散,峰值及均值功率电平)值功率电平)。所用设备所用设备立式立式RF谱分析仪或装有无线网卡和频谱分析软件的谱分析仪或装有无线网卡和频谱分析软件的PC勘测技术勘测技术接入点安置前先实地初测。进一步的接入点测量需在选定的位置进行,以接入点安置前先实地初测。进一步的接入点测量需在选定的位置进行,以确定任何间歇性的干扰源。确定任何间歇性的干扰源。勘测结果应用勘测结果应用测得的噪声基底用于链路预算的计算,在给定硬件设备规范(发射功率,测得的噪声基底用于链路预算的计算,
16、在给定硬件设备规范(发射功率,接收机的灵敏度,天线增益等)的情况下用来估计接收机的灵敏度,天线增益等)的情况下用来估计RF链路的有效范围。干链路的有效范围。干扰结果表明频带利用的限制,例如需要避开的信道,以及在极端情况下可扰结果表明频带利用的限制,例如需要避开的信道,以及在极端情况下可用来在用来在2.4 GHz与与5 GHz之间做出选择。之间做出选择。噪声和干扰勘测噪声和干扰勘测 b.传播和信号强度勘测 较好传播和信号强度勘测,可以保证网络资源的正确分布,以免规划的网络受到覆盖盲区的影响,导致该范围内的网络性能差。好的勘测也可以保证网络容量的合理规划。勘测方面勘测方面描述描述目标目标在在WLA
17、N工作区域内,在工作区域内,在给定接入点和客户站点位置的情况下给定接入点和客户站点位置的情况下确定覆盖范确定覆盖范围模型、接收信号强度及可达到的数据速率。围模型、接收信号强度及可达到的数据速率。所用设备所用设备配备了无线网卡和现场勘测软件的笔记本电脑或手提配备了无线网卡和现场勘测软件的笔记本电脑或手提PC。理想情况下,。理想情况下,勘勘测所用接收机的硬件应该和规划客户站的硬件相同测所用接收机的硬件应该和规划客户站的硬件相同(相同的无线(相同的无线NIC),否),否则需要建立一定的容限,例如对于不同的接收灵敏度或者不同的天线增益。则需要建立一定的容限,例如对于不同的接收灵敏度或者不同的天线增益。
18、将勘测工具将勘测工具与与GPS导航模块组合使用导航模块组合使用,有助于将勘测结果转化为现场规划。,有助于将勘测结果转化为现场规划。勘测技术勘测技术接入点初步放置好后接入点初步放置好后进行现场初测,进行现场初测,在每个位置测量在每个位置测量接收信号的强度和最接收信号的强度和最大数据速率。如果大数据速率。如果2.4 GHz与与5 GHz频段都考虑使用,则需要在每个频段上频段都考虑使用,则需要在每个频段上进行勘测,因为这些进行勘测,因为这些频段的传播模型会有很大的差别频段的传播模型会有很大的差别。勘测结果应勘测结果应用用勘测结果将显示周围环境(办公室隔断、墙壁、橱柜、电梯等)勘测结果将显示周围环境(
19、办公室隔断、墙壁、橱柜、电梯等)对理想全对理想全向传播模型的影响向传播模型的影响。与范围大小相对应的可达数据速率可用来。与范围大小相对应的可达数据速率可用来决定接入点决定接入点的布置的布置,进而有助于规划物理硬件设备的布局。,进而有助于规划物理硬件设备的布局。传播和信号强度的勘测传播和信号强度的勘测 传播及信号强度勘测结果的显示传播及信号强度勘测结果的显示 图解 如上的勘测结果可用于确定由于本地环境条件对RF传播造成不利影响的区域。与类似的噪声基底测量图结合起来,可以指示出潜在的低信噪比区域,在这些区域需要调整接入点及天线位置,或者改变发射机功率设置或天线增益。(2)物理结构设计a.网络物理布
20、局设计在建立了RF环境大致面貌并收集了工作区域内传播与信号强度数据后,即可构建一个WLAN临时物理布局。本阶段的目标是确定硬件布局,以保证完全的RF覆盖,并满足无线客户站点的带宽要求。b.利用无线交换机进行设计和部署c.网络桥接(点到点无线连接)a.网络物理布局设计物理结构的规划从工作区域的场地规划及传播和信号强度的勘测结果入手,最终得到布局规划的细节:需要的接入点数目 最优的天线类型及其位置 无冲突工作信道 各接入点合适的功率设置参数参数影响物理结构的因素影响物理结构的因素接入点数量接入点数量由传播和信号强度勘测决定覆盖区域,用来由传播和信号强度勘测决定覆盖区域,用来划分每个接入点的工作区域
21、划分每个接入点的工作区域,并以此初步确定所需数量。如果传播模型由于附近障碍物的影响而不是并以此初步确定所需数量。如果传播模型由于附近障碍物的影响而不是全向性的,那么接入点的有效覆盖区域会减小。全向性的,那么接入点的有效覆盖区域会减小。最佳天线位置最佳天线位置采用采用全向天线的接入点,最佳位置全向天线的接入点,最佳位置一般都接近覆盖区域的中心、一个能一般都接近覆盖区域的中心、一个能够最大化到客户站点的视距、清除了障碍物特别是金属物(如档案柜)够最大化到客户站点的视距、清除了障碍物特别是金属物(如档案柜)的位置。的位置。高一点的位置高一点的位置效果会更好,例如安装在天花板上。效果会更好,例如安装在
22、天花板上。工作信道工作信道任何显示出任何显示出明显的背景噪声或零星噪声的信道都应避免明显的背景噪声或零星噪声的信道都应避免。可以根据接入。可以根据接入点的初始位置点的初始位置分配给接入点可用的非重叠信道分配给接入点可用的非重叠信道。典型的。典型的2.4 GHz频段的频段的三三个非重叠信道的分配模型个非重叠信道的分配模型如下页图所示。如下页图所示。功率设置功率设置一般说来,如果一般说来,如果使用最大允许发射功率使用最大允许发射功率,则所需接入点的数量将最小。,则所需接入点的数量将最小。采用较低功率设置的原因采用较低功率设置的原因是减少建筑物外的传播,或者避免对其他是减少建筑物外的传播,或者避免对
23、其他RF系系统的干扰。相反,统的干扰。相反,高的功率设置要求高的功率设置要求是为了应对诸如高是为了应对诸如高RF噪声或者高的噪声或者高的路径损耗的本地条件情况。路径损耗的本地条件情况。影响影响WLAN物理结构的因素物理结构的因素 信道分配模型如下图所示,它基于2.4 GHz频带上的三个不重叠信道1、6、11。然而,有些地区(如欧洲、日本等)允许此频带内有13个信道,这样在信道1、5、9、13之间最小频率重叠的前提下,可允许有4个接入点工作,可潜在地将网络容量增加1/3。这种允许附加信道的分配模型如下下图所示。IEEE 802.11b接入点在三个非重叠信道情况下的信道分配模型接入点在三个非重叠信
24、道情况下的信道分配模型 IEEE 802.11b接入点在接入点在四个非重叠信道时的信道分配模型四个非重叠信道时的信道分配模型 规划工具如Wireless Valley公司的“LAN Planner”可用来改进WLAN的设计,该工具可以对期望的网络性能进行仿真并以图形显示。接收信号强度指示器(Received Signal Strength Indicator,RSSI)、信号干扰比(Signal to Interference Ratio,SIR)、信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)、吞吐量和误比特率(Throughput and Bit Error,BER)等信息可
25、以用数字化现场规划显示,这样可以对复杂的环境进行更精确的规划。利用这些工具和方法,不但可以自动布局与配置网络部件,还可自动生成材料和维修记录清单,从而简化接下来的网络实现步骤。见:补充-r-ch3-PD_思科无线网络设计-site_survey_base_ap.pptb.利用无线交换机进行设计和部署无线交换机不仅可以改变两个站点间网络通信的路由方式,特别在大型WLAN安装时,还提供有助于设计和后继配置的工具。典型的无线交换机工具包无线交换机工具包包括:根据容量和覆盖区域的自动布局规划;多接入点和WLAN交换机的集中配置;简单的监控和操作,从检测及定位非法的接入点到传输功率自适应调整,来消除覆盖
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