【笔记】wlan - 基础概念（无线、wifi、常见协议、频谱、信道、ap部署、案例）

• 参考
  1. summer课堂
     1. WLAN理解总体 - https://www.bilibili.com/video/BV1Xt4y1z7z4/
     2. WLAN/WIFI技术扫盲 - https://www.bilibili.com/video/BV1B5411n7Mo/
     3. WIFI速率提升关键技术 - https://www.bilibili.com/video/BV1eV411q7Cn/
     4. 涉及的产品 - https://www.bilibili.com/video/BV1y5411E7n2/
• 更多：相关技术白皮书

ccie 方向

无线方向（教育、医疗、政府、地铁）
无线定位、营销、安全、认证等
wlan 网络优化、各厂商无线的特点

梳理思路

1. 什么思路 wlan
2. 与有线的区别
3. wlan 涉及的产品：ap、ac、poe交换机、无线网管（ap类型）
4. wlan主流技术与区别（802.11n/ac）
5. 业界常见wlan厂商。aruba、cisco、锐捷、华三、华为、傲天动联、树熊、巴士在线
6. capwap协议、ap发现ac的方式

什么是 wlan

• 无线网络分类
  • wireless personal area network（个人无线网络）
  • wireless local area network（无线局域网络）
  • wireless metro area network（无线城域网络）
  • wireless wide area network（无线广域网络）

特点对比

有线、无线特点对比

标准制定

无线的标准制定有两个机构：IEEE、wifi certified

可用频段

• 2.4G ism：工业、科学和医疗频段
• 5.8G 2012年正式被授权国家信息基础实施频段

可用信道

• 2.4G频段
  13个信道、3个不重合信道（1、6、11）
• 5G/5.8G频段
  12个信道、5个不重叠信道

综述，wlan不重叠信道只有 3+5=8 个

信道重用与ap部署

信道错开部署，降低同频干扰

传输速率与技术迭代

重点看 802.11g 之后的技术迭代

802.11g 关键技术：

1. 一次传输占用时间固定为 4 微秒；
2. 所采用的 64-QAM 编码方式能够在每个子载波信道通过一次传输过程携带 6bit 的数据位；
3. 802.11g 采用的 OFDM 能够提供 52 个子载波信道（其中只有 48 个用于数据传输）
4. 64-QAM 编码每次传输提供 3/4 的码率（即有效数据容量）

802.11g 速率计算：

根据以上的计算因子，802.11g 能提供的最大速率计算如下

$(1秒/4微秒)\ast (6bit\ast 48\ast 3/4)=54Mbit/s$

# 54M => 600M

如何从 802.11g 的 54M 达到 802.11n 的 600M？

公式如下：（每个括号一个技术）

$54Mbps\ast (52/48)\ast (5/6÷3/4)\ast (4us/3.6us)\ast (108/52)\ast (4)=600Mbps$

1. OFDM：$(52/48)$

   • 传送数据的子载波数目增加
   • 802.11a/g：48个数据子载波、4个导频子载波
   • 802.11n：52个数据子载波，4个导频子载波
     

2. FEC-前向纠错编码 $(5/6÷3/4)$

   • 发射端对信息进行编码并携带冗余信息，以提高系统的纠错能力，使接收端能够恢复原始信息
   • 802.11a/g 前向纠错码率为 3/4
   • 802.11n 前向纠错码率为 5/6
     

3. 更短的 OFDM 防护间隔（short gi） $(4us/3.6us)$

   • 缩短车距；
   • 缩短车距可以进一步提升运力。但是，如果路况（射频环境）不好，容易造成符号间干扰；
   • 802.11n将防护间距由 800ns 改为 400ns；
     

4. 40Mhz 捆绑 （信道捆绑） $(108/52)$

   • 用两个车道去跑一辆更宽的车；
     原本两股车道中间的安全距离也可以用起来！
   • 一个标准信道使 20Mhz 频宽，包含 52 个子载波
   • 两个相邻信道捆绑起来就是 40Mhz 频宽，包含 108（52*2+4）个子载波
     

⚠️ 注意

这个技术提升最大，但是问题也是最明显的： 信道干扰。

• 2.4G 开启信道捆绑后，可用信道就只剩一个了。如果空间中有其他的无线设备必然造成信道重叠。
  （因此，不建议 2.4G开启信道捆绑）
• 5G 开启信道捆绑后，只剩两个可用信道了。（这种情况下，是否开启信道捆绑取决于如何规划剩余信道了）

5. MIMO - 多输入多输出技术 $(4)$
   • 在现有车道上架设一层高架，这样一个车道就可以同时跑两条车流了。如果再多一层，就是3条车流。性能成倍提升。
     （最多修4层）
     

# 150M => 1300M

下面研究 802.11ac 如何达到 1300Mbps？

$150Mbps\ast (3)\ast (234/108)\ast (8/6)=1300Mbps$

⚠️ 注意：

这里的 150Mbps 是 802.11n 不开 mimo 情况下的速率

1. MIMO $(3)$ （之前是 4，这里是 3）
   

2. 80Mhz 信道捆绑 $(234/108)$
   （捆绑了4个信道）
   
   

3. 256QM（编码效率提升） $(8/6)$

   • 64QAM到256QAM
     性能提升 30%

   

问题：wifi和wlan的关系

无线技术有很多种：无线电、红外线、… 只要能组成无线局域网的技术都是 wlan

Wi-Fi = 采用 802.11技术的wlan

原因：有一个联盟，叫 wifi 联盟，所有使用 802.11协议的wlan都需要经过 wifi 联盟的认证，然后才能在路由器产品上贴上 wifi 联盟的标志。久而久之，无线路由器上都有 Wi-Fi 的标志，然后大家就将这东西叫Wi-Fi了。。。

问题：无线ap和无线路由的区别

就是家用和企业用的的区别：

问题：ap发现ac的过程

1. ap首先要获取到ip地址（dhcp或者手动配置）；

2. ap获取ac ip地址。（ap获取ac的ip地址有多种方式）；
   （如：dns解析、dhcp的option选项、配置静态ip地址、广播等）

3. ap获取到ac ip地址后，马上发出多个discovery request 报文，报文类型大致可分为两种；

   • 广播的 discovery request 报文
   • 单播的 discovery request 报文

   我们能在报文中直观地看到discovery request报文信息，报文信息包括ap的型号，以及该ap的软硬件信息等

4. ac回应discovery response报文，包括ac型号、ac软硬件版本等信息；

5. 当ap接收到ac发出的discovery response报文后，向ac发送join request报文，请求加入；

二层发现：

1. ap广播发现ac
2. ap手动配置ac地址，ap单播发现ac

三层发现：

1. ap通过option43（dhcp报文选项）发现ac
2. ap通过dns发现ac

注意：ac可以处于广域网上，ap通过三层发现ac，建立capwap隧道，从而通信。

• 如：建行分行和总行公用ac，ap可以通过adsl线路发现ac（只要路由可达即可）
  为了保证跨广域网ap-ac通信稳定，最好中间还是走vpn隧道（如：GRE、IPSEC）
• 如：汉庭每个分部与总部共用ac。虽然是psk，但全国漫游

无线网络涉及的产品

• 无线四件套

  • ap：将有线转换成无线；
  • ac：漫游、认证、安全控制；
    （对所有ap统一控制，如：对ap统一升级）
  • poe：供电交换机或poe模块（24口、12口）
  • 网管：网络管理，射频管理

• ap 类型

  • 室内、室外
  • 放装、墙面、分布式
  • 场景化ap选型与部署

• 无线地勘，确定数量和位置

  • 信号、干扰、用户体验

场景化无线选型

场景一：大开间

大型会议室、阶梯教室、火车站、体育馆等

场景典型特征：

1. 空旷无遮挡，美观度要求高
2. 并发用户数高

问题

1. 普通 ap 每台只能支撑 20人左右
2. 如果 ap 布放数量少，无法保证所有人都连入，但是简单的增加 ap 数量，由于空间有限，会大大增加干扰，反到让性能大大降低

主推产品：华三/锐捷 X-sense系列无线 ap。aruba/ruckus 大容量 ap

方向计算单元：X-sense 能根据终端的位置和信号质量动态调整定向波束方向或增益

场景二：重点办公室精细化覆盖

办公室、酒店房间

场景特点：

1. 办公室内有台式机、电话机等设备
2. 用户数较少，但信号质量要求极高
3. 办公室装修美观

主推产品：墙ap

场景三：走廊密集

学生宿舍

场景特点：

1. 房间密集、墙体较厚
2. 信号在房间内部要求较高
3. 每间房内的并发人数一般不超过8人

场景分析：

1. 部署在走廊的ap经过墙壁后到到房屋内部信号衰减严重

两种方案（这两种传统方案都不太好）

方案一：放装部署

将 ap 直接部署在楼道上

问题：

1. 信号穿墙后衰减较大，宿舍内终端接收信号较差，只能发送低速率报文，拖垮 ap 性能
2. 楼道部署超过3个ap后就会出现同频干扰，大量的报文冲突重传，整网性能下降

方案二：室分部署

将 ap 和功分器、耦合器等室分专用元器件连接部署在楼道上

问题：

1. 天线也在走廊上，信号仍需穿墙，而且多级耦合器衰减后，房间内信号更差
2. 仅150Mbps的传输速率远远无法满足整层楼学生的性能需求

方案三：h3c x分、锐捷智分

• 智分方案采用超柔馈线+美化天线的入室覆盖方式，有效的规避了无线信号穿墙后的衰减，使房间信号处处满格
• 智分ap能够智能调减深入到房间的无线信号强度，有效的利用墙壁的隔断，将不同房间的同频干扰降到最低

1. 保证信号覆盖
2. 降低干扰
3. 兼容性能与覆盖

场景四：广场、室外园区

特点：

1. 室外环境恶劣（水、尘、雷），且面积极大
2. 并发用户较少，且移动频繁
3. 浏览网页、室外视频监控数据传输等

• ip66、内置温控系统、自带避雷器、无惧风雨雷电和严寒
• 双路双频双流，高性能依旧，搭配高增益天线可进行远距离覆盖
• 单室外ap支持覆盖和网桥等多种部署方式，可自主选择使用

其他场景：不同场景对无线有不同需求

无线的物理环境和应用需求的多样性，要求为场景设计特定产品，非一款产品通吃。

业界常见 wlan 厂商

国外

• Aruba：技术领先、无线安全、Clearnpass/云AC/intantAP；
  （被惠普收购，但依然以品牌运营8）
• CISCO：收购linksys，稳定可靠，技术也不差；与苹果合作；

国内（用的最多的应该是这前三家）

• （新）华三：华三无线较为齐全，（一直有做）渠道比华为好很多 ；
• 华为：近几年扩张（2011年做企业网）

  为什么 2011 年才做企业网
  因为之前和华三有协议，在多少年之内不能做与重合的业务

  相关：知乎 - 华为与华三(H3C)之间的前世今生

• 锐捷：场景化无线（教育/医疗/地铁/无线城市）
• 信锐：深信服子公司
• 傲天动联：运营商，被天融信收购
• 树熊、巴士在线