《无线局域网》教学课件.ppt

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使用无线电波传输数据的局域网符合IEEE802.11系列标准与有线网络对比无需布线施工支持移动接入部署成本低主要特点灵活性高便于扩展支持移动漫游

无线局域网的发展历史11990年代初技术萌芽阶段无线电通信应用于计算机网络21997年IEEE802.11标准正式发布最高速率仅2Mbps31999-2009年802.11b/a/g/n陆续发布速率提升至600Mbps42010年至今802.11ac/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无线信号为电磁波能量具有波粒二象性频率与波长频率(f)与波长(λ)成反比λ=c/f，c为光速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电磁波由发射源向四周扩散能量与距离平方成反比多径效应信号经反射、散射、衍射等多路径到达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2.4GHz穿透性强，覆盖广802.11b/g/n/ax2.4-2.4835GHz开放5GHz干扰少，带宽大802.11a/n/ac/ax5.15-5.35GHz室内6GHz带宽资源丰富Wi-Fi6E/7尚未开放

IEEE802.11标准体系标准制定组织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）

IEEE802.11协议架构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MAC层媒体访问控制与帧处理PHY层信号调制与物理传输

802.11b/a/g标准详解802.11b（1999年）2.4GHz频段最高11Mbps速率DSSS调制技术覆盖范围约100米802.11a（1999年）5GHz频段最高54Mbps速率OFDM调制技术覆盖范围约50米802.11g（2003年）2.4GHz频段最高54Mbps速率向下兼容802.11bOFDM与DSSS混合

802.11n标准技术突破MIMO技术多天线同时收发数据提高数据吞吐量信道绑定将多个20MHz信道合并形成40MHz宽信道调制技术优化64-QAM高阶调制提高频谱利用效率帧聚合技术多帧合并发送减少控制帧开销

802.11ac标准与技术更宽信道带宽支持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256-QAM调制比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

802.11ax(Wi-Fi6)技术革新OFDMA技术一个信道同时服务多用户1024-QAM调制比256-QAM提升25%效率上下行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

Wi-Fi6E与802.11be(Wi-Fi7)展望Wi-Fi6E扩展至6GHz频段获得1200MHz新频谱减少拥塞与干扰延续Wi-Fi6技术特性Wi-Fi7(802.11be)320MHz超宽信道4096-QAM调制16空间流多链路操作(MLO)理论速率超30Gbps

无线局域网的调制技术DSSS直接序列扩频抗干扰能力强频谱利用率低用于802.11bOFDM正交频分复用频谱利用率高抗多径干扰用于802.11a/g/n/ac/axQAM正交幅度调制高阶调制提高速率需要良好信号质量64-QAM至1024-QAM演进

无线局域网的拓扑结构基础结构模式通过AP连接有线网络星型拓扑结构对等网络模式设备直接通信无需AP中转2Mesh网络模式AP之间无线互联自组织、自修复混合模式多种拓扑结合使用适应复杂环境需求

无线接入点(AP)工作原理硬件组成射频模块、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-70dBm理想信号强度保证稳定连接最低阈值30-40单AP最佳用户数确保每用户足够带宽15-20m室内AP间距5GHz频段典型覆盖半径30%AP覆盖重叠率保证漫游无缝切换

无线局域网的干扰管理同频干扰多AP使用相同信道相互争用媒体资源邻频干扰相邻信道间能量泄漏2.4GHz仅有3个无重叠信道非Wi-Fi干扰蓝牙、微波炉等2.4GHz设备需要频谱分析仪检测

漫游技术(Roaming)检测信号强度当前AP信号强度低于