《无线局域网》教学课件

无线局域网现代网络通信的重要组成课程将探讨技术原理、标准演进、部署实践帮助学生掌握无线网络规划与优化技能无线局域网的定义与特点定义与有线网络对比主要特点使用无线电波传输数据的局域网无需布线施工灵活性高符合系列标准支持移动接入便于扩展IEEE

802.11部署成本低支持移动漫游无线局域网的发展历史1年代初1990技术萌芽阶段无线电通信应用于计算机网络2年1997IEEE

802.11标准正式发布最高速率仅2Mbps3年1999-

2009802.11b/a/g/n陆续发布速率提升至600Mbps4年至今

2010802.11ac/ax/be标准演进速率迈入Gbps时代无线通信基础知识电磁波理论频率与波长无线信号为电磁波能量频率与波长成反比fλ具有波粒二象性，为光速λ=c/f c信号传输特性高频衰减大，穿透力弱低频传播远，抗干扰性强无线信号传播原理自由空间传播多径效应电磁波由发射源向四周扩散信号经反射、散射、衍射等多路径到达能量与距离平方成反比导致信号时延和相位差异干扰与噪声同频干扰相同频率信号叠加环境噪声电子设备辐射、宇宙背景辐射频谱资源与分配频段特点主要应用国内规定穿透性强，覆

2.4GHz

802.11b/g/n/

2.4-盖广ax

2.4835GHz开放干扰少，带宽5GHz

802.11a/n/ac

5.15-大室内/ax

5.35GHz带宽资源丰富尚未开放6GHz Wi-Fi6E/7标准体系IEEE

802.11标准制定组织IEEE-SA（标准协会）负责管理802委员会下设11工作组标准制定流程提案→草案→投票→最终批准通常需要3-5年时间标准族分支字母后缀表示不同分支如

802.11n、

802.11ac等补充标准

802.11e（QoS）

802.11i（安全）

802.11r（快速漫游）协议架构IEEE

802.11应用层用户接口与应用程序传输层端到端连接与流量控制网络层路由选择与数据包转发层MAC媒体访问控制与帧处理层PHY信号调制与物理传输标准详解

802.11b/a/g

802.11b

802.11a

802.11g（年）（年）（年）199919992003频段频段频段

2.4GHz5GHz

2.4GHz最高速率最高速率最高速率11Mbps54Mbps54Mbps调制技术调制技术向下兼容DSSS OFDM

802.11b覆盖范围约米覆盖范围约米与混合10050OFDM DSSS标准技术突破

802.11n技术信道绑定MIMO多天线同时收发数据将多个信道合并20MHz提高数据吞吐量形成宽信道40MHz帧聚合技术调制技术优化多帧合并发送高阶调制64-QAM减少控制帧开销提高频谱利用效率标准与技术

802.11ac更宽信道带宽支持20/40/80/160MHz信道理论带宽是11n的4倍多用户MIMOAP同时与多客户端通信提高整网效率调制256-QAM比64-QAM提升33%数据传输效率需要更高信噪比理论速率单流433Mbps8流最高

6.9Gbps技术革新

802.11axWi-Fi6技术OFDMA一个信道同时服务多用户调制1024-QAM比提升效率256-QAM25%上下行MU-MIMO支持多用户同时上传数据节能机制优化目标唤醒时间提高电池寿命与展望Wi-Fi6E

802.11beWi-Fi7Wi-Fi6E Wi-Fi

7802.11be扩展至频段超宽信道6GHz320MHz获得新频谱调制1200MHz4096-QAM减少拥塞与干扰空间流16延续技术特性多链路操作Wi-Fi6MLO理论速率超30Gbps无线局域网的调制技术直接序列扩频正交频分复用正交幅度调制DSSS OFDMQAM抗干扰能力强频谱利用率高高阶调制提高速率频谱利用率低抗多径干扰需要良好信号质量用于用于至演进

802.11b

802.11a/g/n/ac/ax64-QAM1024-QAM无线局域网的拓扑结构基础结构模式对等网络模式通过连接有线网络设备直接通信AP2星型拓扑结构无需中转AP混合模式网络模式Mesh多种拓扑结合使用之间无线互联AP适应复杂环境需求自组织、自修复无线接入点工作原理AP硬件组成射频模块、天线、处理器信标帧广播周期性发送网络信息客户端关联认证与关联双重确认数据转发无线与有线网络桥接无线局域网的覆盖与容量规划-70dBm30-40理想信号强度单最佳用户数AP保证稳定连接最低阈值确保每用户足够带宽15-20m30%室内间距覆盖重叠率AP AP5GHz频段典型覆盖半径保证漫游无缝切换无线局域网的干扰管理同频干扰邻频干扰非干扰Wi-Fi多使用相同信道相邻信道间能量泄漏蓝牙、微波炉等设备AP

2.4GHz相互争用媒体资源仅有个无重叠信道需要频谱分析仪检测

2.4GHz3漫游技术Roaming恢复数据通信切换网络连接重建网络层连接发起漫游请求断开旧连接AP检测信号强度继续应用层业务向新发送关联请求AP建立新数据通道AP当前信号强度低于阈值AP可能需重新认证客户端主动寻找更强AP无线控制器与瘦架构AC AP集中管理平台配置、监控、策略下发无线控制器AC中央控制与集中转发瘦AP3简化功能减少成本无线局域网中的协议MAC机制隐藏节点问题机制CSMA/CA RTS/CTS发送前先侦听信道节点和互相听不到发送请求帧预约信道A C使用退避时间避免冲突都尝试与通信接收方确认可用B与有线网络不同在处发生冲突其他节点避让CSMA/CD B帧类型与帧格式无线局域网的服务集基本服务集扩展服务集独立基本服务集BSS ESSIBSS一个及其关联客户端多个通过互联无点对点网络AP BSSDS AP最小的网络单元共享同一也称模式

802.11SSID Ad-hoc允许客户端漫游设备直接互联与多技术SSID SSID基本概念多技术映射SSID SSID VLAN服务集标识符一个发送多个每个映射到不同AP SSIDSSIDVLAN最长个字符创建多个虚拟无线网络实现流量隔离32无线网络名称不同安全策略支持不同策略QoS可广播或隐藏基于实现BSSID无线局域网的安全威胁被动攻击主动攻击加密破解无线嗅探中间人攻击字典攻击流量分析伪造接入点彩虹表攻击发现拒绝服务攻击暴力破解SSID隐私威胁位置跟踪身份识别行为分析安全机制及其缺陷WEP流密码RC4使用对称密钥加密初始化向量IV位空间过小24IV完整性检查值ICV3线性校验易被伪造CRC32安全标准WPA/WPA2与最新安全技术WPA3主要增强技术强制WPA3OWE PMF同时认证对等开放式无线加密保护管理帧SAE不再使用保护开放网络防止伪造去关联攻击PSK防止离线字典攻击无需用户输入密码网络更稳定安全位安全套件企业版防止窃听攻击192与认证框架

802.1X EAP请求者认证器2需要接入的客户端无线接入点发起认证请求传递认证消息类型认证服务器EAP证书服务器EAP-TLSRADIUS密码验证用户身份PEAP-MSCHAPv2无线入侵检测与防御扫描与监测专用传感器部署全频段信号监控2流量分析识别异常行为模式流量基线比对告警生成实时安全事件通知威胁等级分类自动防御阻断恶意连接蜜罐诱捕攻击者企业级无线网络设计原则覆盖优先原则容量满足原则安全防护原则保证信号无盲区根据用户密度规划数量分层安全架构AP信号强度不低于考虑高密度区域特殊需求物理与逻辑隔离结合-70dBm现场勘测与评估技术信号热图测绘频谱分析性能测试专业工具测量信号分布检测干扰源位置吞吐量验证识别覆盖盲区与重叠区域评估环境噪声基线漫游切换延迟测量室内无线网络部署实践安装位置AP天花板中央最佳避开金属障碍物天线选择开放区域用全向天线走廊用定向天线高密度区域会议室需专用AP降低发射功率避免干扰建筑材料影响混凝土墙衰减12-15dB金属门阻挡20dB以上室外无线网络部署实践点对点链路点对多点覆盖设备防护高增益定向天线扇区天线分区覆盖防水防尘IP67明确视线要求多协同工作防雷击保护LOS AP菲涅尔区考量避免同频干扰温度适应范围宽无线局域网性能优化频率规划合理分配信道尽量使用频段5GHz传输速率控制禁用低速率连接避免拖慢整网速度负载均衡客户端分散连接避免单过载AP策略QoS语音视频流量优先限制应用带宽P2P无线网络监控与故障排除移动设备管理MDM挑战核心功能最佳实践BYOD MDM个人设备安全风险设备注册与身份管理分级安全策略平台多样性管理难度应用分发与控制数据加密与容器化公私数据混合问题安全策略远程推送远程擦除能力违规行为监控用户隐私保护平衡无线网络虚拟化技术网络功能虚拟化虚拟控制器NFV控制器虚拟化部署多租户隔离资源动态分配分布式部署自动化编排与无线结合SDN策略驱动配置集中控制平面智能业务适配开放北向接口无线局域网与物联网低功耗技术规模化管理安全挑战Wi-Fi长距离大量设备接入支持设备固件漏洞

802.11ahHaLow省电休眠机制身份认证简化轻量级安全协议无线网络技术Mesh全互联拓扑节点间无线互联成网自适应路由多路径动态选择自我修复能力节点故障自动绕行易于扩展简单添加新节点与技术融合Wi-Fi5G技术对比融合模式应用场景免费频谱，室内覆盖优势接入层融合双连接技术室内小基站与协同Wi-Fi5G Wi-Fi广域覆盖，移动性管理优势核心网融合统一认证系统企业园区网络无缝覆盖5G业务层融合无缝体验保障高速移动场景智能切换定位服务与分析技术位置确定技术应用场景数据分析价值信号强度三角定位零售店导航推送客流路径可视化精度约米资产实时追踪停留时间统计3-5人流密度分析回访率分析绿色节能无线网络射频功率管理自动功率调整根据环境智能控制智能休眠低流量时段关闭射频快速唤醒保障体验网络密度调整动态开关AP负载感知调度可再生能源太阳能供电户外AP节能方案教育行业无线应用案例全校无线覆盖教学应用支持安全管控高密度教室部署线上课堂互动系统分角色接入控制大范围室外覆盖移动学习平台内容过滤与行为管理医疗行业无线应用案例无线覆盖挑战医疗设备连接病患服务特殊建筑材料移动监护设备床旁娱乐系统医疗设备干扰医疗影像传输访客上网服务小时高可用药物管理系统室内定位导航24数据安全保障符合行业法规数据加密传输隔离关键业务工业环境无线应用案例环境挑战应用场景关键技术金属设备干扰工业控制系统工业级硬件防护高温高湿环境设备数据采集确定性低延迟传输电磁干扰源多移动巡检系统冗余备份设计可靠性要求高无人车控制时间敏感网络AGV TSN远程维护AR无线网络测试与认证性能测试吞吐量测试延迟与抖动测量2互操作性测试多厂商设备兼容性新旧协议共存性3合规认证Wi-Fi联盟认证无线电管制合规压力测试高并发连接能力极限条件稳定性未来无线技术发展趋势毫米波通信驱动智能网络量子通信AI超高频段自优化网络配置量子加密保障安全30-300GHz极高速率、超短距离行为预测与预防抵御量子计算攻击职业发展与认证体系入门级认证无线网络管理员CWNA厂商基础认证中级认证无线安全专家CWSP无线设计专家CWDP高级认证无线网络专家CWNE思科专家CCIE Wireless持续学习资源技术论坛与社区学术期刊与会议厂商培训课程课程总结与展望

802.11标准体系不断演进的技术规范6E/7新一代技术更高速率、更低延迟30+应用场景各行业深度融合∞发展潜力无限可能的未来。