1、上海交通大学硕士学位论文WLAN覆盖分析及容量规划设计姓名：朱雨虹申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：徐昌庆;张孝尘20070901WLAN覆盖分析及容量规划设计 摘要 第 I 页 WLAN覆盖分析及容量规划设计 摘 要 随着我国国民经济的迅猛发展，大众对通信方式的要求已经不满足于传统的单纯话音方式，数据业务占运营商的营收比例也越来越大。尤其是近年来电子商务的崛起使得数据业务更趋向个人化，移动化。基于IEEE802.11系列标准的WLAN技术在最近10年内得到了迅猛的发展，内置WiFi芯片已几乎成为商务笔记本电脑的标准配置。根据权威调查机构Gartner的统计，截至2006年底，世
2、界上已有9，900万WiFi用户，并且随着各种新型个人终端的问世（PDA，PSP， Smartphone）这个数字仍在迅速增加。中国电信自2002年推出WiFi业务 “天翼通”以满足日益增长的个人移动数据业务需求。 “天翼通”业务的宗旨是为城市的热点地区，如机场，高档办公楼，餐饮及服务场所提供高速，安全，可靠的WLAN业务接入。然而，由于建筑物内的复杂环境、各种门窗、隔断，甚至办公家具等都对工作在2.4GHz微波频段的WLAN系统的覆盖效果产生严重的影响。在室内覆盖中，如何保证可以达到更好的通信质量、更科学的频带分布、更经济的覆盖手段、更方便的工程实施，配置多少接入点AP，多少面天线，安装多少
3、个功率放大器将直接影响覆盖效果乃至整个工程的投资规模，甚至影响运营商在商务写字楼中应用的商业盈利模型。因此如何经济又有效地铺设WLAN接入设备及分布系统以满足覆盖及容量的要求对于保证品牌质量以及提高用户ARPU值就显得尤为重WLAN覆盖分析及容量规划设计 摘要 第 II 页 要。 在室内传播模型的选择上，本文选择了更经济，更有利于指导工程实施的衰减因子经验模型，并通过网内实测数据对其进行相应的修正以期获得更接近于现实情况的覆盖预测。 在容量模型的确立上，本文主要根据实测的WLAN可支持容量，并参照大众对各种上网业务的需求及上网习惯予以确定。 本文希望结合中国电信在现有WLAN网络所取得的测试数
4、据及经验探讨无线局域网WLAN室内覆盖的应用模型和热点地区的容量规划设计。试图寻求适用与WLAN的覆盖及容量模型，为中国电信在此领域的规划，网优提供工程理论指导。 关键词：WLAN，无线局域网，室内传播，容量 WLAN覆盖分析及容量规划设计 ABSTRACT 第 III 页 WIRELESS LAN INDOOR PROPAGATION ANALYSIS AND CAPACITY PLANNING ABSTRACT With the growing of economy, simple voice communication cant meet consumers requirement. T
5、he revenue from data service has been taking more and more proportion of operators income these days and the blooming of the e-business now evolves the data service to more mobile and more personal. The WiFi technology that bases on the IEEE802.11 serious standards has been significantly developed i
6、n the past decade, now the Centrino inside is almost the standard configuration for any commercial laptops. According to Gartners data, there are 99 million WiFi users by the end of 2006, and this number is still increasing very fast because of some new personal terminals that requires WiFi (PDA, PS
7、P, Smartphone, etc.) China Telecom has started to offer the WiFI access service from 2002 with the brand name “TianYi Tong” to meet the blooming demand of personal/mobile data access service. The goal of “Tian Yi Tong” is to offer high speed, secure and reliable WLAN access in those hotspots areas f
8、or instance, the Airport, High class office building and Service area. However, the indoor coverage and performance of 2.4GHz WLAN could be seriously influenced by the complexity of indoor environment, doors, windows office split and even furniture for example. It would be essential to ensure the in
9、door coverage solution to be more cost effective, having better coverage and spectrum utilization and easier to deploy, as it will determine the cost and even the whole business mode of WiFi indoor deployment. Finding the most cost-effective way to deploy Access points and indoor distribution system
10、 will be very important to the ARPU of China Telecom and its brand WLAN覆盖分析及容量规划设计 ABSTRACT 第 IV 页 reputation as well. We adopted some measured data from several existing WLAN indoor distribution networks of China Telecom. Indoor propagation mode and capacity model of WLAN indoor distribution networ
11、k will be discussed in this article based on those measured data and experiences. We try to find a way to adopt proper propagation and capacity model to guide the indoor WLAN network optimization. Attenuation factor model that based on engineering experience has been selected as the indoor propagati
12、on model in this article because its more cost-effective and easier to guide the project deployment. In order to make the coverage simulation result more close to the real world, the factor has been tuned based on some measured data collected from some existing networks. The capacity model is based
13、on the WLANs capable capacity that measured from existing networks as well as the customer hobbit and various of internet service scenarios. Keywords: WLAN,Indoor propagation,capacity 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个
14、人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：朱雨虹 日期： 2007年11月21日 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名：朱雨虹 指导教师签名：徐昌庆 日期：2007年1
15、1月21日 日期：2007年11月21日 WLAN覆盖分析及容量规划设计 第一章 无线局域网技术概述 第 1 页 第一章 无线局域网技术概述 1.1 无线局域网概念 无线局域网（WLAN， Wireless Local Area Network）是采用无线传输媒体的计算机局域通信网络。它的历史可以追溯到50年前，1971年夏威夷大学的学者创造了第一个基于数据包传输的无线网ALOHANET，它实质上就是第一个WLAN。20世纪80年代中期，美国联邦通信委员会（FCC）为工业、科研和医学（ISM，Industrial, Scientific and Medical）频段的公共应用提供授权，这项政策
16、使各大公司和终端用户不需要获得FCC许可证，就可以应用无线产品，从而促进了WLAN技术的发展和应用。进入20世纪90年代，因特网和无线通信技术进入快速增长期，在这样的时代背景下，人们对无线和因特网技术的结合提出了新的期望，人们要求在任何时间、任何地点都能享用网络资源，而传统的有线网络中的各种设备被网线所禁锢，无法实现可移动的通信。也正是在这个时期，美国电子电气工程师协会（IEEE）开始制订无线局域网的标准802.111。可以说，市场的期望和技术标准的发展，促成了无线局域网今天在全球的大发展。以快捷高效，组网灵活为优势的无线网络技术为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。 1无线局域网的基
17、本概念 WLAN是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网（LAN，Local Area Network）的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入2。 2无线局域网的特点 由于WLAN的传输媒质是无线的，所以它与有线LAN存在很大区别。WLAN比有线LAN易受外界干扰，通信可靠性不如有线方式，所以无线数据传输必须增加纠错编码信息，以增加其可靠性。IEEE802.11系列速率最高为54Mb/s，而有线LAN 802.3典型速率为10Mb/s，现在高速以太网已经100Mb/s和1000Mb
18、/s。因此，有线LAN不能完全被WLAN所取代。但是WLAN也具有其不可取代的优越性，具有易安装、易扩展、易管理、易维护、兼容性好、高移动性、保密性强、抗干扰等特点： WLAN覆盖分析及容量规划设计 第一章 无线局域网技术概述 第 2 页 安装便捷。一般在网络建设中，施工周期最长、对周边环境影响最大的，就是网络布线施工工程。在施工过程中，往往需要破墙掘地、穿线架管。而无线局域网最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。在一些场合，比如地理环境恶劣的丘陵、山地，传统布线不易实施；在临时性需要快速组网的场合，博览会或灾难恢复
19、等；无线LAN明显优于有线LAN。 兼容性好。用载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA，Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance）介质访问协议，遵从IEEE 802.3以太网协议。与标准以太网及目前的几种主流网络操作系统完全兼容，用户已有的网络软件可以不做任何修改在无线网上运行。 使用灵活。在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而一旦无线局域网建成后，在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络。尤其适合在移动环境下面向计算机用户。 经济节约。由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展
20、的需要，这就往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划，又要花费较多费用进行网络改造，而无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。 易于扩展。无线局域网有多种配置方式，能够根据需要灵活选择。这样，无线局域网就能胜任从只有几个用户的小型局域网到上千用户的大型网络，并且能够提供像“漫游”等有线网络无法提供的特性。由于无线局域网具有多方面的优点，所以发展十分迅速。在最近几年里，无线局域网已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合得到了广泛应用。 此外，WLAN采用无线扩频技术，可以增强通信的保密性。 1.2 无线局域网标准 随着无线通信技术的发展和对无线局域网通信速率要
21、求上的不断提高，无线局域网的标准也在不断发展，总的趋势是数据速率越来越高、安全性越来越好、服务质量越来越有保证。 无线局域网技术发展至今，从无线局域网标准的支持者及被采用的地域范围来看，无线局域网可以说有三个阵营：美国电子电气工程师协会（IEEE）的802.11系列标准、欧洲电信标准化组织（ETSI）的HiperLAN1/HiperLAN23和日本的MMACWLAN覆盖分析及容量规划设计 第一章 无线局域网技术概述 第 3 页 系列标准。与上述三类标准相近的还有由美国的HomeRF工作组提出的HomeRF和HomeRF2标准4。 1. 802.11系列标准 1990年，IEEE802标准化委员
22、会成立IEEE802.11无线局域网标准工作组。IEEE 802.11无线局域网标准工作组的任务为研究1Mbit/s和2Mbit/s数据速率、工作在2.4GHz开放频段的无线设备和网络发展的全球标准，并于1997年6月公布了该标准，它是第一代无线局域网标准之一。该标准定义物理层和媒体接入控制（MAC，Media Access Control）规范，允许无线局域网及无线设备制造商建立互操作网络设备。802.11标准中物理层定义了数据传输的信号特征和调制。在物理层中，定义了两个微波传输方法和一个红外线传输方法，微波传输方法采用扩频调制技术来满足绝大多数国家工作规范。在该标准中微波传输标准是跳频扩频
23、（FHSS， Frequency-Hopping Spread Spectrum）和直接序列扩频（DSSS，Direct-Sequence Spread Spectrum），工作在2.4000GHz2.4835GHz频段。直接序列扩频采用二进制相移键控（BPSK，Binary Phase Shift Keying）和差分正交相移键控（DQPSK，Differential Quadrature Phase Shift Keying）调制技术，支持1Mbit/s和2Mbit/s数据传输速率。跳频扩频采用24电平高斯频移键控（GFSK，Gauss Frequency Shift Key）调制技术，支
24、持1Mbit/s数据传输速率，共有22组跳频图案，包括79个信道。红外线传输方法工作在850nm950nm段，峰值功率为2W，支持的数据传输速率为1Mbit/s和2Mbit/s。它主要用于解决办公室局域网和校园网中用户终端的无线接入问题。 802.11的数据速率不能满足日益发展的业务需要，于是IEEE在1999年相继推出了802.11b5、802.11a6两个标准。并且在2001年年底又通过802.11g7试用混合方案，该方案可在2.4GHz频带上实现54Mbps的数据速率，并与802.11b标准兼容。 802.11b工作于2.4GHz ISM（工业、科技、医疗）频带，采用直接系列扩频和补码键
25、控，能够支持5.5Mbps和11Mbps两种速率，可以与速率为1Mbps和2Mbps的802.11 DSSS直接序列扩频系统交互操作，但不能与1Mbps 和2Mbps的802.11 FHSS跳频扩频系统交互操作。 802.11a工作于5GHz频带（在美国为U-NII频段：5.15-5.25GHz、5.25-5.35GHz、5.7255.825GHz），它采用正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplex）技术。802.11a支持的数据速率最高可达54Mbps。 802.11a速率虽高，但和802.11b不兼容，并且成本也比较高，所以在目前
26、的市场中802.11b仍然占据主导地位。 802.11g与已经得到广泛使用的802.11b是兼容的，这是802.11g相比于802.11aWLAN覆盖分析及容量规划设计 第一章 无线局域网技术概述 第 4 页 的优势所在。 802.11g是对802.11b的一种高速物理层扩展，同802.11b一样，802.11g工作于2.4GHz ISM频带，但采用了OFDM技术，可以实现最高54Mbps的数据速率，与802.11a相当；并且较好地解决了WLAN与蓝牙的干扰问题。 在MAC媒体接入控制层，802.11、802.11b、802.11a、802.11g这四种标准均采用的是CSMA/CA，这有别于传
27、统以太网上的CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect），CSMA/CA相关内容在802.11标准中定义，802.11b、802.11a、802.11g直接沿用。 除了802.11、802.11b、802.11a、802.11g这四个标准涉及物理层外，为了促进802.11a在欧洲的推广发展，与ETSI的HiperLAN/2竞争，IEEE又提出了802.11h标准，在802.11a基础上增加自动频率选择和发送功率控制功能，以适应802.11a在欧洲推广发展的需要，符合欧洲有关管制规定的要求
28、。 802.11是MAC层标准的基础，在此基础上，为了满足在安全性、服务质量（QoS，Quality of Service）等方面的进一步要求，IEEE相继提出了802.11e、802.11f、802.11i8等标准。 802.11e增强了802.11 MAC层，为WLAN应用提供了QoS支持能力。802.11e对MAC层的增强与802.11a、802.11b中对物理层的改进结合起来，就增强了整个系统的性能，扩大了802.11系统的应用范围，使得WLAN也能够传送语音、视频等应用。 802.11f标准定义了一套称之为接入点内部协议（IAPP，Inter-Access Point Protoco
29、l）的协议，以实现不同供应商的接入点AP间的互操作性。 802.1X标准完成于2001年，它是所有IEEE 802系列LAN（包括无线LAN）的整体安全体系架构，包括认证和密钥管理功能。802.11i是对802.11 MAC层在安全性方面的增强，它与802.1X一起，为WLAN提供认证和安全机制。 除了上面已说明的标准之外，802.11系列标准中，还有一个802.11d标准，802.11d标准定义了一些物理层方面的要求（诸如信道化、跳频模式等），以适应802.11设备在一些国家应用时这些国家无线电管制上的特殊要求。 2. HiperLAN1/HiperLAN2标准 在IEEE制订802.11系
30、列WLAN标准的同时，欧洲通信标准学会（ETSI）则在大力推广HiperLAN1/HiperLAN2标准。 HiperLAN1发布于1996年，它工作于5GHz频带，采用的调制方式为高斯滤波最小移频键控（GMSK，Gaussian filtered Minimum Shift Keying），HiperLAN1提供的WLAN覆盖分析及容量规划设计 第一章 无线局域网技术概述 第 5 页 数据速率最高可达25Mbps。整体上HiperLAN1与802.11b是相当的。 HiperLAN2是HiperLAN1的第二代版本，于2000年底通过ETSI批准成为标准。HiperLAN2部分建立GSM基础
31、上，它对应于IEEE的802.11a，工作在5GHz频带，采用OFDM技术，支持最高数据速率为54Mbps。HiperLAN2标准详细定义了WLAN的检测功能和转换信令，用以支持许多无线网络，并支持动态频率选择、无线信元转换、链路自适应、多束天线和功率控制等。它和802.11a最大的不同是HiperLAN2不是建立在以太网基础上的，而是采用时分多址（TDMA，Time Division Multiple Access）结构，形成一个面向连接的网络。HiperLAN2的面向连接的特性使它很容易满足QoS要求，可以为每个连接分配一个指定的QoS，确定这个连接在带宽、延迟、拥塞、比特错误率等方面的要
32、求。这种QoS支持与高传输速率一起保证了不同的数据序列（如视频、话音和数据等）可以同时进行高速传输。 HiperLAN对应802.11b，HiperLAN2与802.11a具有相同的物理层。另外，HiperLAN2强调与3G的整合。HiperLAN2标准也是目前较完善的WLAN协议，支持HiperLAN2标准的厂商主要集中在欧洲地区。 3. MMAC标准 日本的多媒体移动接入通信促进委员会（MMACPC）一直致力于WLAN技术研究和标准制订工作。相继制订了HiSWANa和HiSWANb标准。其中HiSWANa工作于5GHz频段，HiSWANb工作于25/27GHz频段，支持数据速率为654Mb
33、ps，采用OFDM调制、TDMA多址方式、时分双工方式。 4. HomeRF标准 HomeRF工作组是由美国家用射频委员会领导、于1997年成立的，其主要工作任务是为家庭用户建立具有互操作性的话音和数据通信网。它于2001年8月推出HomeRF2标准，该标准集成了语音和数据传送技术，工作频段为10GHz，数据传输速率达到100Mbit/s，在WLAN的安全性方面主要考虑访问控制和加密技术。 HomeRF是对现有无线通信标准的综合和改进：当进行数据通信时，采用IEEE 802.11规范中的TCP/IP传输协议；当进行语音通信时，则采用数字增强型无绳通信标准。但是，该标准与802.11b不兼容，并
34、占据了与802.11b和蓝牙相同的2.4GHz频率段，所以在应用范围上会有很大的局限性，更多的是在家庭网络中使用。 IEEE 802.11系列已经是无线局域网事实上的主要标准。目前人们耳熟能详的无WLAN覆盖分析及容量规划设计 第一章 无线局域网技术概述 第 6 页 线局域网产品多支持这一标准，所推出的产品广泛应用于办公室、家庭、宾馆、车站、机场等众多场合。个人用户和运营商多采用此标准设备实现无线局域网的互联。 1.3 IEEE 802.11组网和关键技术 1.3.1 802.11 WLAN网络结构 WLAN有两种主要的拓扑结构，即自组织网络（也就是对等网络，即Ad-Hoc网络）和基础结构网络
35、（Infrastructure Network）。9自组织型WLAN是一种对等模型的网络，它的建立是为了满足暂时需求的服务，只有一个基本服务群（BSS，Basic Service Set）。自组织网络是由一组有无线接口卡的无线终端，特别是移动电脑组成。这些无线终端以相同的工作组名、扩展服务集标识号（ESSID，Extended Service Set Identifier）和密码等对等的方式相互直连，在WLAN的覆盖范围之内，进行点对点，或点对多点之间的通信，如图1-1所示。 图1-1 自组织网络结构 Fig.1-1 Ad-Hoc network 组建自组织网络不需要增添任何网络基础设施，仅需
36、要移动节点及配置一种普通的协议。在这种拓扑结构中，不需要有中央控制器的协调。因此，自组织网络使用非集中式的MAC协议，例如CSMA/CA。但由于该协议所有节点具有相同的功能性，因此实施复杂。 自组织WLAN另一个重要方面，在于它不能采用全连接的拓扑结构。原因是对于两个移动节点而言，某一个节点可能会暂时处于另一个节点传输范围以外，它接收不到另一个节点的传输信号，因此无法在这两个节点之间直接建立通信。 基础结构型WLAN利用了高速的有线或无线骨干传输网络，是一种接入型扩展WLAN覆盖分析及容量规划设计 第一章 无线局域网技术概述 第 7 页 服务网络（ESS，Extended Service Se
37、t），它由两个或两个以上BSS组成，每个BSS中有一个站作为基站接入分布系统（DS，Distribution System），并通过DS与其他BSS相连，也可以通过DS和门户站与其他有线LAN相连。在这种拓扑结构中，移动节点在基站的协调下接入到无线信道，如图1-2所示。 图1-2 基础结构网络结构 Fig.1-2 Infrastructure network 基站的另一个作用是将移动节点与现有的有线网络连接起来。当基站执行这项任务时，它被称为接入点（AP，Access Point）。基础结构网络可以使用非集中式MAC协议，如基于竞争的802.11协议可以用于基础结构的拓扑结构中，也可以使用集中
38、式MAC协议，如轮询机制。由于大多数的协议过程都由接入点执行，移动节点只需要执行一小部分的功能，所以其复杂性大大降低。 在基础结构网路中，存在许多基站及基站覆盖范围下的移动节点形成的蜂窝小区。基站在小区内可以实现全网覆盖。在目前的实际应用中，大部分无线WLAN都是基于基础结构网络。 一个用户从一个地点移动到另一个地点，应该被认定为离开一个接入点，进入另一个接入点，这种情形称为“漫游”。漫游功能要求小区之间必须有合理的重叠，以便用户不会中断正在通信的链路连接。接入点之间也需要相互协调，以便用户透明地从一个小区漫游到另一个小区。发生漫游时，必须执行切换操作。切换既可以通过交换局，以集中的方式来控制
39、，也可以通过移动节点，监测节点的信号强度来实现控制，也就是非集中式切换。 在基础结构型网络中，小区大小一般都比较小。小区半径的减小，意味着移动节点传输范围的缩短，这样可以减少功率损耗。并且，小的蜂窝小区可以采用频率复用技术，从而提高系统频谱利用率。目前，提高频谱利用率的常用策略有：固定信道分WLAN覆盖分析及容量规划设计 第一章 无线局域网技术概述 第 8 页 配（FCA，Fixed Channel Allocation）、动态信道分配（DCA，Dynamic Channel Allocation）和功率控制（PC，Power Control）等。 在使用FCA策略时，每个小区分配有固定的资源
40、，但与移动节点数量无关。这种策略的问题在于，它没有充分考虑移动用户的分布。在人口稀少的地区，同样分配相同数量的带宽资源给小区，但小区可能仅包含几个或者是根本不包含任何移动节点，使资源被浪费。因此，在这种情况下，频谱的利用率并不是最优的。 在移动节点采用DCA、PC技术，或者是集成DCA和PC的技术，可以提高整个蜂窝系统的容量，减少信道干扰，并减少发射功率。 DCA技术将所有可用的信道放置在一个公共信道池中，并根据小区当前的负载，将这些信道动态地分配给小区。移动节点向基站报告其干扰水平，基站以最小干扰方式实现信道复用。 PC方案通过减小发送功率的方法，来减少系统中干扰，并减少移动节点的电池能量消
41、耗。当某一个小区内受到的干扰增加时，PC方案通过增加发送节点的功率，来提高接收信号的信噪比。当节点受到的干扰减小时，发送节点通过降低发送功率来节约能量。 1.3.2 802.11 WLAN关键技术 IEEE802.11 WLAN是802系列局域网的一个分支。其与802.310以太网等其他LAN只是逻辑链路控制层以下的MAC子层和PHY（Physical Layer）物理层不同，WLAN的特色充分体现在这两层上。LAN的协议结构见图1-3。 图1-3 LAN协议结构 Fig.1-3 LAN protocol structure 802.10 Standard for InteroperableL
42、AN/MAN Security 802.1 Bridging & Management 802.2 Logic Link Control - 802.3MAC802.4MAC802.11MACPHY PHY PHYWLAN覆盖分析及容量规划设计 第一章 无线局域网技术概述 第 9 页 1.MAC子层 MAC子层的功能结构中，分布式协调功能（DCF，Distributed Coordination Function）是数据传输的基本方式，作用于媒体竞争期（contention period），其核心是CSMA/CA技术。点协调功能（PCF，Point Coordination Function）
43、建立在DCF基础上，工作于非竞争期（contention-free period）。 WLAN是开放系统，各站共享媒体，而且通信站具有可移动性、便携性，因此，必须解决信息的保密性问题、节能问题、同步问题和漫游问题。 保密问题。IEEE802.11定义了两种认证服务：开放系统认证和共享密钥认证。开放系统认证就是使用口令对入网者进行鉴权；共享密钥认证就是用WEP（有线等效保密算法）对服务进行加密，使之成为密文，实现信息的保密传输。 同步问题。WLAN只能在一个BSS内实现各站的时钟同步。对于基础设施网，每个BSS利用各自的AP作为主时钟，控制其内部的各站达到同步，这种方式称为主从同步；对于独立网，
44、BSS采用互同步方式达到同步。 节能问题。IEEE802.11允许空闲站处于睡眠状态，在同步时钟的控制下周期性地唤醒处于睡眠态的空闲站，由AP发送的信标帧中的业务指示图指示是否有数据暂存于AP，若有，则向AP发探询帧，从AP接收数据，然后进入睡眠态；若无，则立即进入睡眠态。 漫游问题。IEEE802.11只考虑ESS内的移动，即BSS转移移动。这种转移移动主要解决的问题是如何选择一个合适AP与之连接和再连接。站利用扫描功能或当前的扫描信息发现一个新的高质量的AP，并向这个AP发送再连接请求，若再连接请求成功，则旧站漫游到新的AP，而且AP把再次连接信息通知分布系统，分布系统修改信息，这样做从一
45、个BSS完成了向另一个BSS的漫游。若再次连接不成功，站将扫描另一个AP。 2. PHY物理层 WLAN物理层的选择方案主要有四种。这四种物理层选择方案是分别基于红外线（IR，InfraRed）传输和基于微波传输的。基于IR的物理层具有更好的安全性和更高的数据传输速率，但是，目前存在的基于IR的产品并不多。基于微波传输的选择方案包括跳频扩频调制、直接序列扩频调制、和正交频分复用OFDM。扩频和OFDM技术在克服衰落方面提供了出众的性能。 目前流行的WLAN使用扩频技术。扩频技术最初是为军事应用开发的。它的基本思想是将发送的信息扩展在更广的带宽上，这会使信息的拦截和人为干扰更加困难。扩频技术在克
46、服衰落的影响方面非常成功。由于衰落具有频率选择性，扩频信号WLAN覆盖分析及容量规划设计 第一章 无线局域网技术概述 第 10 页 的频率范围很广，因此，衰落仅会对一小部分的信号造成影响。扩频技术的这种优越性是以牺牲带宽为代价的，它只能提供中等的数据传输速率。 (1)红外传输（IR，InfraRed） 红外无线局域网由于采用低于可见光的部分频谱作为传输介质，它的使用不受无线电管理部门的限制。如今使用IR传输技术的WLAN产品运行在波长为850nm的附近。IR信号可以由半导体激光器二极管产生，也可以由发光二极管产生。 物理层采用红外传输方案的优势在于：可以提供比其它的物理实现方案更高的数据传输能
47、力；在这一波段发送机和接收机的硬件实现更便宜，大气所带来的信号衰减更少；红外信号要求视距传输，检测和窃听困难，对邻近区域的类似系统也不会产生干扰。 IR传输的缺点在于它会受到荧光的辐射波的影响，并且发射范围受限，会出现多径传播，导致信号间的干扰。 (2)跳频扩频技术（FHSS，Frequency-Hopping Spread Spectrum） 使用这项技术时，信号在看似随机的一套频率信道上广播，并且在连续的时间间隔内不断地从一个频率跳到另一个频率。接收机处理相同的调频序列，同时保持着与发送机的同步，这样就可以接收到发送的数据了。由于FHSS WLAN所采用的信道方式，它们对窄带干扰具有很好的
48、鲁棒性。 (3)直接序列扩频技术（DSSS，Direct-Sequence Spread Spectrum） 在使用直接序列扩频调制的情况下，原始信号中每一个比特由扩频信号中的多个比特来表示。这项技术将信号在频段上扩展，扩展的宽度与扩频因子（码片速率和数据速率之间的比值被称作扩频因子，在现代的商用系统中，扩频因子通常的取值位于10-100之间）是成比例的。 尽管DSSS技术看起来有点浪费带宽，但是它具有极其强大的能力将信号从窄带干扰和噪声中抽取出来，这就可减少重传，从而提高了吞吐量。 (4)正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplex） OFDM是多载波传输的一种形式，它将可用频谱分成了许多载波，每个载波都使用相移键控调制技术以较低速率的数据流调制。OFDM与频分多址（FDMA，Frequency Division Multiple Access）相比，OFDM的信道间隔更近，获得了更高的频谱利用率。这是通过将所有的载波与其它的载波相互正交（载波正交是为了避免紧密相邻的两个载波之间的干扰）实现的。因此OFDM可以有效地克服符号间干扰。 802.11 协议栈结构如下： WLAN覆盖分析
