作者：高峰,李盼星,杨文良,潘翔,王静
出版社：人民邮电出版社
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HCNA-WLAN学习指南试读：
前言
特别声明本书是一本配套华为HCNA-WLAN认证的学习指导用书，旨在帮助读者朋友们学习并理解WLAN技术及华为WLAN产品的要点和难点。本书中无线控制器AC6605的配置举例全部基于V200R005版本完成，其中AP和eSight的版本也为V200R005。如果读者需要学习其他版本的产品配置，可以访问e.huawei.com，下载对应版本的产品文档。本书内容组织
本书共分27章，采用了章、节、小节三级结构，分别对应了一级、二级、三级目录。第1章：WLAN技术概述
学习WLAN技术，首先要了解什么是WLAN（Wireless Local Area Networks），本章通过回顾无线网络的发展历程主要介绍了 802.11 协议、Wi-Fi 技术演进的规律以及WLAN产品的演进，同时对WLAN的典型应用也做了详细的阐述。第2章：WLAN标准组织介绍
本章主要对于 WLAN 相关的标准组织进行了详细的介绍，包括：中国的无线电管理委员会，美国的FCC，欧洲的ETSI，同时也对Wi-Fi联盟、IETF与WLAN的关系进行了阐述，最后介绍了中国的标准WAPI。第3章：无线射频基础知识介绍
如果要更好的掌握WLAN 技术，无线射频基础知识的学习尤为重要，基础知识就像房子的地基，没有坚实牢固的地基，房子就缺乏稳定性。本章主要介绍与无线射频直接或间接相关的基础知识，了解这些知识将更有助于理解无线通信的工作方式以及无线通信相关术语。第4章：WLAN频段介绍
为了规范无线电波的使用，通常以频段（frequency band）来配置频率，使得无线设备被设定在某个特定频段上操作。本章将着重介绍WLAN的工作频段及信道的基础概念以及国家的工作频段和信道的相关规定。第5章：华为WLAN产品介绍
本章主要针对华为WLAN产品，具体介绍了华为无线接入控制器、无线接入点设备和室外接入终端的技术指标、产品特性、应用场景以及供电方式。同时对华为推出的面向企业园区和分支网络管理系统eSight做了简单的阐述，为第25章、26章的详细介绍如何使用eSight管理WLAN打下了基础。第6章：VRP介绍以及AC初始化配置
华为VRP系统已经有十余年的发展历程，是多种产品的软件核心引擎。维护人员熟悉VRP的链接配置与命令行是日常维护的基本功。熟悉了VRP的相关功能后，可以更快地掌握AC6605的基本属性以及相关配置，能对AC设备和AP设备常用的系统升级和状态查看等命令有着更好的掌握，大大提高日常维护的工作效率。AC同样也运行在VRP系统之上，本章将着重介绍华为VRP基本命令以及AC基本属性的配置，最后对如何升级AC和AP进行了阐述。第7章：WLAN拓扑介绍
802.11-2012标准共定义了4种称为服务集（Service Set）的标准拓扑结构，其中3种为早期802.11标准定义的，802.11s-2011定义了一种新的拓扑结构MBSS，之后被并入802.11-2012标准中。本章将介绍各种WLAN网络中的拓扑结构，并讨论各种拓扑结构的特性及应用场景。第8章：802.11物理层技术
国际标准化组织（ISO）建议的开放系统互联参考模型（OSI）将网络通信协议体系分为七层，局域网协议标准的结构主要包括物理层和数据链路层。其中，最底层为物理层，局域网采用不同传输介质，对应不同的物理层，如有线网的传输介质是双绞线或光缆，而无线网的传输介质是空气。
本章将着重介绍802.11物理层的关键技术涉及采用的传输介质、选择的频段及调制方式。第9章：IEEE 802.11协议介绍
在WLAN的发展历程中，一度涌现了很多技术和协议，如 IrDA、Blue Tooth 和HyperLAN2等。但发展至今，在WLAN领域被大规模推广和商用的是IEEE 802.11系列标准协议。本章以IEEE 802.11a/b/g/n/ac协议为主，重点介绍了这几种常见802.11协议的基本内容以及802.11n/ac中先进的物理层和MAC层关键技术。第10章：CAPWAP基础原理
随着WLAN技术的愈加成熟，传统的以胖AP为主要组成部分的自治型WLAN网络逐渐演变为以瘦AP+AC为架构的汇聚型WLAN网络。在瘦AP+AC为架构的WLAN网络下，AP与AC间通信接口的定义成为整个汇聚型网络的关键。国际标准化组织以及部分厂商为统一AP与AC的接口制定了一些规范，其中包括RFC系列的关于CAPWAP的规范。
本章将主要介绍胖AP架构与瘦AP+AC架构的区别以及CAPWAP隧道建立机制。第11章：WLAN组网介绍
无线局域网的组网方式根据实际的应用场景可以采用不同的组网方式，对于大多数家庭和小型企业办公室来说更多采用无线路由器或胖AP组网，但是对于大型的局域网来说就必须采用瘦AP组网。WLAN的数据转发方式也和组网有关，包括直连式直接转发和隧道转发，旁挂式直接转发和隧道转发。本章将对以上内容展开阐述。第12章：WLAN组网配置
在完成网络搭建和网络连接之后，可以进行WLAN组网的配置工作了，这是满足WLAN网络正常工作的必然需要。本章介绍的WLAN 的组网配置工作主要是基于AC6605、汇聚交换机、接入交换机和AP的配置工作。在配置数据之前首先要做好相关数据的规划工作，然后严格按照业务配置流程来完成WLAN组网的配置。配置完成后还要检查相关数据是否正确和完备。第13章：向导化配置WLAN业务
为了方便管理员对WLAN网络设备进行操作和维护，华为推出了 WLAN网络的Web网管功能，基于Web的网络管理是一种全新的网络管理模式，具有灵活性高、易操作等优点，这项功能可以使管理员通过图形化Web界面直观地管理和维护网络设备，大大地减小了网络管理员的工作量。
本章将通过一个实际案例来介绍如何使用Web界面向导化配置AC+瘦AP 组网模式下的WLAN 基本业务。第14章：华为WLAN产品特性介绍
华为WLAN产品形态丰富，兼容IEEE 802.11 b/a/g/n/ac标准，满足企业办公、校园、医院、大型商场、会展中心、机场车站、数字列车、体育场馆等各种应用场景，以及数字港口、无线数据回传、无线视频监控、车地回传等桥接场景，可为客户提供完整的无线局域网产品解决方案，提供高速、安全和可靠的无线网络连接。
本章主要介绍华为WLAN产品关键特性，主要包括AP产品及AC产品。第15章：WLAN漫游
当无线局域网存在多个无线AP时，IEEE 802.11标准提供一种功能使STA从一个AP过渡到另一个AP时仍保持上层应用程序的网络连接，这种功能称为漫游（Roaming）。本章针对WLAN特性，从简介、原理描述和应用三个方面介绍WLAN漫游。第16章：WLAN安全介绍
WLAN以无线信道作为传输媒介，利用电磁波在空气中收发数据实现了传统有线局域网的功能，和传统的有线接入方式相比，WLAN网络布放和实施相对简单，维护成本也相对低廉，因此应用前景十分广阔。然而由于WLAN传输媒介的特殊性和其固有的安全缺陷，用户的数据面临被窃听和篡改的威胁，因此WLAN的安全问题成为制约其推广的最大问题。有关产品生产厂家和标准化组织为解决WLAN 的安全问题也采取了各种手段，制订了一系列安全协议。
本章首先介绍WLAN可能受到的威胁，其次介绍降低威胁的方法，然后重点介绍无线系统防护技术WIDS/WIPS，最后介绍了AAA和RADIUS协议。第17章：WLAN接入安全及配置介绍
在无线传播环境下为网络提供安全保障是部署无线局域网的一大挑战。尽管没有任何安全机制能够保证网络的绝对安全，但是部署合适的认证与加密解决方案可以使无线局域网的安全性得到极大的增强。本章详细介绍了各种WLAN认证技术和加密技术的基本原理，在此基础上列举了常见的WLAN接入安全策略并提供了相应的华为安全模板配置方法。第18章：802.11 MAC架构
当数据在计算机间传递的过程中，它从OSI模型上层逐步向下移至物理层，最终在物理层被转移到其他设备。数据按OSI模型传输时，每层都将在数据上添加包头信息。这使得它被另一台计算机接收时可以重新组合数据。在网络层，来自4～7层的数据被添加IP报头。第3层的IP数据包封装了来自更高层的数据。IEEE 802.11标准主要定义了MAC子层的操作功能。最终，当帧到达物理层时，会被增加携带大量信息的物理层报头。
本章主要介绍上层信息如何进行802.11帧的封装，802.11帧的三种类型和主要子类型。本章还会介绍在MAC层完成的功能及完成这些功能所需要的特定802.11帧。第19章：802.11媒体访问
网络通信都需要一套有效可控的网络媒体访问规则，WLAN也不例外。媒体访问方法有很多种，媒体访问控制（MAC）是描述各种不同媒体访问方法的通用术语。早期的大型主机使用轮询方法，按顺序检查每一个终端有无数据需要处理，之后令牌传送和竞争的方法也被用于媒体访问。
本章重点介绍802.11媒体访问控制机制及媒体访问过程。第20章：WLAN QoS介绍
QoS（Quality of Service）即服务质量，是我们日常生活中熟悉的字眼，它体现了消费者对服务者所提供的服务的满意程度，是对服务者服务水平的度量和评价。计算机系统，特别是计算机网络系统，作为计算和信息等服务的提供者，同样存在服务质量优劣的问题。从计算机诞生到互联网的出现，再到后来的移动互联网的普及，人们一直孜孜不倦地致力于提高系统的服务性能和服务质量。目前，网络的QoS问题已经成为国际网络研究领域最重要、最富有魅力的研究领域之一，并且和网络安全等问题一道被称为新一代计算机网络最重要的研究领域。同样QoS在WLAN领域的作用也是举足轻重。
本章将在回顾QoS概念的基础上着重对华为WLAN QoS模板以及配置进行详细的介绍。第21章：天线技术介绍
在无线通信系统中，天线是收发信机与外界传播介质之间的接口，同一副天线既可以辐射又可以接收无线电波。WLAN系统发射机输出的射频信号功率由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波传输到接收端后，由接收天线接收，输送到WLAN接收机。
本章介绍WLAN网络天馈系统相关知识，主要包括天线基本概念、天线主要性能指标及常见无源器件。第22章：WLAN基础网络规划介绍
完整的WLAN网络建设过程包括规划、设计、部署、运维和优化五大阶段。网络规划是整个建设过程中的关键阶段，决定了系统的投资规模，规划结果确立了网络的基本架构，且基本决定了网络的效果。合理的网络规划可以节省投资成本和建成后网络的运营成本，提高网络的服务等级和用户满意度。
本章将介绍WLAN基础网络规划，主要包括WLAN网络规划基本流程、WLAN网络常见干扰因素及WLAN基本的负载均衡方式。第23章：WLAN网络规划方法及典型案例
WLAN网络可以应用于校园、公共场所、会展中心等多种场景，随着市场的不断发展，WLAN热点和用户在不断增多，若网络规划不合理，容易造成网络之间的相互干扰，影响用户体验。本章首先介绍WLAN的典型应用场景，其次重点介绍WLAN网络规划方法，最后介绍WLAN的几个典型应用案例。第24章：华为WLAN规划工具
目前WLAN网络规划部署存在工程覆盖设备数量计算困难、效率低下、准确性差、前期投入以及后期维护成本高等问题，为解决以上问题，华为研发了一款无线网络规划辅助工具，该工具具有现场环境规划、AP布放、网络信号仿真和报告输出功能。服务工程师使用WLAN规划工具，能够提高网络规划的效率和准确性，有效提高工作效率。
本章首先介绍华为WLAN规划工具的主要功能，然后通过一个规划案例详细介绍其规划流程。第25章：网管eSight功能及向导配置介绍
随着企业网络应用的不断增长，网络规模的不断扩大，大量的多业务路由器、网关、WLAN AP等终端接入设备被广泛的应用于企业园区、企业分支等分散的网络。企业出现多厂家网络设备共存、IT&IP 设备日益增多的现象，不同厂家设备又有自己配套的网管，如何降低人员学习成本以及如何实现全网设备统一管理等问题的解决都需要统一的企业管理平台。同时，企业正由单地点办公向跨地域办公演进，企业业务越来越多样化，管理需要越来越精细化，因此企业需要对所有设备进行统一管理，需要更轻松高效的运维，需要保证网络的稳定，了解网络上承载的业务，实时掌握网络质量。华为eSight WLAN网管系统为企业提供了有线无线一体化的解决方案，实现了有线网络和无线网络的融合管理，同时帮助用户实现业务的批量部署、调整、故障恢复及日常的运行维护。
本章将介绍华为eSight系统的基础功能、组网方式、技术指标以及如何通过向导配置基本WLAN业务。第26章：网管eSight WLAN日常维护
随着WLAN网络规模的快速增加，企业在WLAN网络维护方面面临严峻挑战，维护不到位会影响WLAN服务质量，降低用户体验。为了减轻维护压力和维护支出，eSight网管系统提供了WLAN设备资源管理、故障诊断和故障恢复等日常维护功能，从而节约企业人力成本，提升WLAN维护效率。eSight网管系统分别从数据管理效率提升、热点开通效率提升、故障应急效率提升以及性能管理效率提升等几方面进行优化。第27章：WLAN故障处理
20世纪90年代，计算机专业人员有如医师一般，必须为计算机诊断疑难杂症。有线网络会停摆，无线网络也不例外。WLAN在提供方便的网络接入的同时，出现故障的风险也相对较高，构建无线局域网后，网络工程师必须准备就绪，随时解决可能发生的问题。
本章讲解 WLAN 故障排除基本方法，包括分块故障排除法、分段故障排除法及替换故障排除法。此外，重点介绍WLAN常用诊断命令及工具。在深入研究网络分析工具后，介绍WLAN故障具体排除方法流程。本书常用图标第1章WLAN技术概述1.1 无线网络介绍1.2 WLAN发展历程1.3 WLAN典型应用关于本章
无线局域网（Wireless Local Area Networks，WLAN）是指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。WLAN以无线多址信道为传输媒介，提供传统有线局域网（Local Area Network，LAN）的功能，使用户摆脱线缆的桎梏，可随时随地接入Internet。凭借传输速率高、成本低廉、部署简单等优点，WLAN已逐步成为使用最广泛的无线宽带接入方式之一，在教育、金融、酒店以及零售业、制造业等各领域有了广泛的应用。
通过本章的学习，读者将会掌握以下内容。
描述什么是无线网络
描述WLAN技术的发展历程
列举WLAN技术的典型应用场景1.1 无线网络介绍1.1.1 无线网络发展历程
无线网络漫长的发展历史可追溯到20世纪70年代，其根源可追溯到19世纪。19世纪时期，包括迈克尔·法拉第、詹姆斯·克拉克·麦克斯韦、海英里希·鲁道夫·赫兹、尼古拉·特斯拉、大卫·爱德华·休斯、托马斯·爱迪生和伽利尔摩·马可尼在内的众多发明家与科学家开始进行无线通信的实验。这些先驱者发现并创立了与电磁射频概念有关的诸多理论。
就人类探索利用电磁波的历程，以下三个事件具有里程碑意义。
1831年，迈克尔·法拉第发现电磁感应。
1864年，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦建立电磁方程。
1888年，海英里希·鲁道夫·赫兹验证了电磁波的发射与传播。
迈克尔·法拉第（Michael Faraday，1791—1867）是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。1791年9月22日，法拉第降生在英国萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭，由于贫困，家里无法供他上学，因而法拉第幼年时没有受过正规教育，只读了两年小学。
1803年，为生计所迫，法拉第走上街头当了报童。第二年又到一个书商兼订书匠的家里当学徒。订书店里书籍堆积如山，法拉第带着强烈的求知欲望，如饥似渴地阅读各类书籍，汲取了许多自然科学方面的知识。法拉第的好学精神感动了一位书店的老主顾，在他的帮助下，法拉第有幸聆听了著名化学家汉弗莱·戴维的演讲。他把演讲内容全部记录下来，整理清楚后送给戴维，并且附信，表明自己愿意献身科学事业。结果他如愿以偿，22岁做上了戴维的实验助手。从此，法拉第开始了他的科学生涯。图1-1 迈克尔·法拉第
1820年，奥斯特发现电流的磁效应，受到科学界的关注。1821年，英国《哲学年鉴》的主编约请戴维撰写一篇文章，评述自奥斯特的发现以来电磁学实验的理论发展概况。戴维把这一工作交给了法拉第。法拉第在收集资料的过程中，对电磁现象产生了极大的热情，并开始转向电磁学的研究。他仔细地分析了电流的磁效应等现象，认为既然电能够产生磁，反过来，磁也应该能产生电。于是，他试图从静止的磁力对导线或线圈的作用中产生电流，但是努力失败了。经过近10年的不断实验，到1831年10月17日，法拉第首次发现当通电线圈的电流刚接通或中断的时候，另一个线圈中的电流计指针有微小偏转。经过反复实验，都证实了当磁作用力发生变化时，另一个线圈中就有电流产生。他又设计了各种各样的实验，比如两个线圈发生相对运动时，磁作用力的变化同样也能产生电流。这样，法拉第终于用实验揭开了电磁感应定律。
根据这个实验，1831年10月28日法拉第发明了圆盘发电机，这是法拉第第二项重大的电发明。这个圆盘发电机，结构虽然简单，但它却是人类创造出的第一个发电机。现代世界上产生电力的发电机就是从它开始的。
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831—1879）是英国科学家。科学史上称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，是实现第一次大综合。麦克斯韦总结了法拉第、安培、高斯、库仑等前人的工作，创立了电磁理论学说，这一学说以他于1864年在英国皇家学会上宣读的论文《电磁场的动力学理论》为标志，这些工作把电、光统一起来，是实现第二次大综合，因此应与牛顿齐名。1873 年出版的《论电和磁》，也被尊为继牛顿《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物理学经典。麦克斯韦被普遍认为是对二十世纪最有影响力的十九世纪物理学家。他的理论开启了第二次和第三次科技革命，对于第二次科技革命，如果没有麦克斯韦方程，就造不出发电机和电动机。对于第三次科技革命，如果没有麦克斯韦方程，也就没有现代无线电技术、微电子技术。麦克斯韦从理论上预测了光也是一种电磁波，并且推导得到了光速的数值。
科技史的研究指出，麦克斯韦在创立电磁学方程时，大量借鉴了当时已经比较成熟的流体力学理论。这说明伟大的创新是有继承的，抽样的理论往往是有具体基础的。图1-2 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦图1-3 海英里希·鲁道夫·赫兹
22年之后，1886年德国科学家赫兹（Heinrich Hertz，1857—1894）完成了著名的电磁波辐射实验，证明了麦克斯韦的电磁理论学说以及电磁波存在的预言。赫兹实验的装置如图1-4所示。为了纪念赫兹的贡献，后世将频率的单位命名为赫兹（Hz）。图1-4 赫兹实验示意图
无线网络的初步应用，可以追溯到第二次世界大战期间，当时美国陆军采用无线电信号进行作战计划及战场情报的传输。
1943年，加尔文制造公司（摩托罗拉公司前身，1947年加尔文公司更名为摩托罗拉公司）设计出全球首个背负式调频步话机——SCR300，如图1-5所示。这款对讲机重16kg，通话范围约16km，供美国陆军通信兵使用。图1-5 SCR300步话机
与此同时，加尔文制造公司开始规模化生产早先设计的“手持式”电台——SCR-536，其外形如图1-6所示。图1-6 SCR-536“手持式”电台
这个“超级大哥大”重2.3kg，工作于3.5～6MHz的短波波段内，使用2.5m长的鞭状天线，功率360mW，具备防水能力。在开阔地带通信范围1.5km，在树林中只有300m。当年的秘密档案显示，在二战开始之前，可靠而高效的SCR-536即被小批量生产，装备给保护罗斯福总统的美国特工们。根据战后的统计，SCR-536生产量不低于13万部，加尔文公司也因此名声大噪，收益颇丰。
当年使用 SCR300 与 SCR-536 的美军及盟军战士也许没有想到，这项技术会在50年后改变我们的生活。
许多学者从中得到灵感，到 1971年时，美国夏威夷大学的研究员创造了第一个基于分组交换技术的无线通信网络，取名ALOHANET。ALOHA是夏威夷人表示致意的问候语，这项研究计划的目的是要解决夏威夷群岛之间的通信问题。
ALOHANET使分散在4个岛上的7个校园里的计算机可以利用无线电连接方式与位于瓦胡岛的中心计算机进行通信。ALOHANET 可以算是相当早期的无线局域网络（WLAN），其通过星型拓扑将中心计算机和远程工作站连接起来，提供双向数据通信功能。
ALOHA协议处于开放系统互连（Open System Interconnection，OSI）模型中的第2层——数据链路层，它属于随机存取协议（Random Access Protocol，RAP）中的一种。在ALOHA协议基础上，随后衍生出了802.3以太网的CSMA/CD介质访问控制技术，以及802.11无线局域网的CSMA/CA介质访问控制技术。
1985年，美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission，FCC）允许在工业、科学和医疗（Industrial Scientific Medical，ISM）无线电频段进行商业扩频技术的使用，这成为了WLAN发展的一个里程碑。
20世纪90年代，类似于Bell Labs的WaveLAN等WLAN设备就已经出现，但是由于价格、性能、通用性等种种原因，并没有得到广泛应用。
1990年，IEEE 802标准化委员会成立了IEEE 802.11标准工作组。1997年，IEEE 802.11-1997标准发布，成为WLAN发展的又一个里程碑。IEEE 802.11-1997部署时间为1997—1999年，主要用于仓储与制造业环境，使用无线条码扫描仪进行低速数据采集。
1999年，IEEE批准通过了数据速率更高的802.11b修订案，最高速率支持11Mbit/s，且成本更低。802.11b产品早在2000年年初就登陆市场。2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用，因此802.11b得到了广泛的应用。Wi-Fi联盟，当时叫作无线以太网兼容联盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance，WECA），为了给802.11b取一个更能让人记住的名字，便雇用了著名的商标公司Interbrand，由Interbrand创造出了“Wi-Fi”这个名字。其创意灵感来自于大众耳熟能详的高保真度（High Fidelity，Hi-Fi），运用Wi-Fi则可以从文字上展现无线保真（Wireless Fidelity）的效果。但实际上，Wi-Fi仅仅是一个商标名称而已（Wi-Fi联盟认证标志如图1-7所示），没有任何含义。如今，随着IEEE 802.11系列标准的出台，并逐渐成为世界上最热门的WLAN标准，Wi-Fi已经不单只代表802.11b这一种标准了，而被人们广泛地用于代表整个IEEE 802.11系列标准。图1-7 Wi-Fi联盟认证标志
2001年美国FCC允许在2.4GHz频段上使用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术，因此802.11工作组在2003年制定了802.11g修订案。其最高可实现54Mbit/s的传输速率，并能够与802.11后向兼容。早在2003年年初，市面上就已经有802.11g产品出售了。紧接着，越来越多的兼容性Wi-Fi设备陆续推出，随后802.11b/g的双模网络设备很普遍，其直接促成了WLAN技术的普及。
2009年9月，802.11n修订案获得批准，其同时支持2.4GHz频段和5GHz频段。在此之前已经有多个版本的草案出台。802.11n的物理层数据速率相对于802.11a和802.11g有显著的增长，主要归功于使用MIMO（Multiple Input Multiple Output）进行空分复用及40MHz带宽操作特性。为了利用这些技术所提供的高数据速率，对MAC的效率也通过帧聚合（Aggregation）和块确认（Block Acknowledgement，BA）协议进行了提升。这些特性叠加在一起，提供了802.11n相对于802.11a和802.11g所能达到的吞吐率提升的绝大部分。
802.11ac作为802.11n标准的延续，于2008年上半年启动标准化工作。802.11ac被称为“甚高吞吐量（Very High Throughput，VHT）”，其工作频带被设计为5GHz频段，理论数据吞吐量最高可达到6.933Gbit/s。经过5年的修改完善，802.11ac修订案于2013年12月正式发布。
802.11ac的核心技术主要基于802.11n，继续工作在5GHz频段上以保证后向兼容性，但数据传输通道会大幅扩充。安全性方面，它将完全遵循802.11i安全标准的所有内容，使得WLAN能够在安全性方面满足企业级用户的需求。
经过近20年的发展，如今802.11逐渐形成了一个家族，其中既有正式标准，又有对标准的修正案。这其中就包括刚刚介绍过的802.11-1997、802.11b、802.11g、802.11n及802.11ac。也包括802.11e、802.11h、802.11i、802.11j、802.11y、802.11z等众多修订案，关于修订案的具体细节，请参见1.2.1节。
智能终端技术的飞速发展和新型数据应用的不断涌现推动了移动互联网的兴起。以苹果公司“iPhone”为代表的智能终端改变了用户传统通信习惯，移动用户不再满足于能够随时随地语音通话，更期待随时随地的高带宽数据服务。另外，社交网络以及视频业务逐渐成为移动互联网时期最强势的两类应用，移动业务呈现多样化、宽带化的趋势。而这些都驱动了移动业务量的飞速增长。面对增长如此迅速的移动数据量，电信运营商、企业及个人用户纷纷开始寻找高带宽的无线接入方式，作为典型的无线宽带技术，WLAN获得了大家的青睐。
WLAN 最终能够从各种无线宽带接入方式中脱颖而出，其根本原因在于Wi-Fi终端的成熟度和其高普及率。最早在笔记本电脑市场，以 802.11b/g/n为代表的WLAN接入设备就已成为大部分笔记本电脑的必备项。而近年来智能手机，也将 Wi-Fi 作为其标配，据WBA 2012年的统计结果（如图1-8所示），WLAN智能手机的数量已超过了WLAN笔记本电脑数量。图1-8 Wi-Fi各类终端占比
根据ABI报告统计，预计到2015年具有Wi-Fi功能的便携设备将达到22亿以上，约占所有便携设备的28%。而在平板和笔记本电脑中，Wi-Fi的渗透率已接近100%。面对Wi-Fi终端的如此高普及率，拥有广泛终端支持的WLAN已成为全球企业发展移动数据业务不得不关注的技术。与此同时，很多商店、餐馆等公共场所提供的Wi-Fi无线热点，也成为了我们生活中不可缺少的一部分。1.1.2 无线网络分类
无线网络有多种分类方式，按照其覆盖范围的差异，可分为无线个域网（Wireless Personal Area Network，WPAN）、无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）、无线城域网（Wireless Metro Area Network，WMAN）和无线广域网（Wireless Wide Area Network，WWAN），如图1-9所示。图1-9 无线网络的分类
1．WPAN
随着通信技术的迅速发展，人们提出了在自身附近几米范围之内通信的需求，这样就出现了个人区域网络（Personal Area Network，PAN）和无线个人区域网络（Wireless Personal Area Network，WPAN）的概念。WPAN网络为近距离范围内的设备建立无线连接，把几米范围内的多个设备通过无线方式连接在一起，使其可以相互通信甚至接入LAN或Internet。
1998年3月，IEEE标准化协会正式批准成立IEEE 802.15工作组。这个工作组致力于WPAN网络的物理层（PHY）和媒体访问控制层（Medium Access Control，MAC）的标准化工作，目标是为在个人操作空间（Personal Operating Space，POS）内相互通信的无线通信设备提供通信标准。
注：POS一般是指用户附近10m左右的空间范围，在这个范围内用户可以是固定的，也可以是移动的。
在IEEE 802.15工作组内有四个任务组（Task Group，TG），分别制定适合不同应用的标准。这些标准在传输速率、功耗和支持的服务等方面存在差异。下面是四个任务组各自的主要任务。
① 任务组TG1：制定IEEE 802.15.1标准，又称蓝牙（Blue Tooth）无线个人区域网络标准。这是一个中等速率、近距离的WPAN 网络标准，通常用于手机、PDA 等设备的短距离通信。
② 任务组TG2：制定IEEE 802.15.2标准，研究IEEE 802.15.1与IEEE 802.11（无线局域网标准）的共存问题。
③ 任务组TG3：制定IEEE 802.15.3标准，研究高传输速率WPAN标准。该标准主要考虑WPAN在多媒体方面的应用，追求更高的传输速率与服务品质。
④ 任务组TG4：制定IEEE 802.15.4标准，针对低速无线个人区域网络（Low-Rate Wireless Personal Area Network，LR-WPAN）制定标准。该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目标，旨在为个人或者家庭范围内不同设备之间的低速互连提供统一标准。LR-WPAN网络是一种结构简单、成本低廉的无线通信网络，LR-WPAN使在低电能和低吞吐量的应用环境中使用无线连接成为可能。与WLAN相比，LR-WPAN网络只需很少的基础设施，甚至不需要基础设施。IEEE 802.15.4标准为LR-WPAN网络制定了物理层和MAC子层协议。
IEEE 802.15.4标准定义的LR-WPAN网络具有如下特点。
① 在不同的载波频率下实现了20kbit/s、40kbit/s和250kbit/s三种不同的传输速率；
② 支持星型和点对点两种网络拓扑结构；
③ 有16位和64位两种地址格式，其中64位地址是全球唯一的扩展地址；
④ 支持冲突避免的载波多路侦听技术（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA）；
⑤ 支持确认（ACK）机制，保证传输可靠性。
2．WLAN
随着Internet 的飞速发展，信息网络从传统的布线网络发展到了无线网络，作为无线网络之一的无线局域网WLAN（Wireless Local Area Network），满足了人们摆脱线缆束缚的梦想。
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。
WLAN开始是作为有线局域网络的延伸而存在的，各团体、企事业单位广泛地采用了WLAN技术来构建其办公网络。但随着应用的进一步发展，WLAN正逐渐从传统意义上的局域网技术发展成为“公共无线局域网”，成为国际互联网Internet的宽带接入手段。WLAN具有易安装、易扩展、易管理、易维护、高移动性、保密性强、抗干扰等特点。
基于上述优势，WLAN 能够实现更多的特色应用。也正是由于这些应用，带动了 WLAN 的迅速发展。随着技术的进一步发展和行业用户市场的持续扩大，WLAN设备市场将继续快速增长。中国公众WLAN网络得到了进一步的发展，WLAN热点地区数量扩大，越来越多的用户开始了解并使用 WLAN。同时，中国企业和家庭及SOHO 用户的WLAN 应用也得到快速启动，成长速度很快，发展潜力远超公共运营市场。
在IEEE的802 系列标准中，WLAN 对应的是IEEE 802.11 标准，包括802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac等具体的修订案。
IEEE 802.11标准定义的WLAN网络具有如下特点。
① 可以在2.4GHz及5GHz ISM频段上工作；
② 提供高于同期移动蜂窝网的数据速率，且数据成本较低；
③ 移动性支持能力相对较差；
④ 支持冲突避免的载波多路侦听技术（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA）；
⑤ 支持确认（ACK）机制，保证传输可靠性。
3．WMAN
宽带无线接入技术从20世纪90年代开始快速地发展起来，但是一直没有统一的全球性标准。IEEE 802.16是为制定无线城域网标准而专门成立的工作组，其目的是建立一个全球统一的宽带无线接入标准。为了促进这一目标的达成，几家世界知名企业于2001年4月发起成立了WiMAX论坛，力争在全球范围推广这一标准。WiMAX的成立很快得到了厂商和运营商的关注，他们积极加入到其中，很好地促进了IEEE 802.16标准的推广和发展。
IEEE 802.16标准定义了WMAN的空中接口规范。这一无线宽带接入标准可以为无线城域网中的“最后一公里”连接提供缺少的一环。目前，对于许多家用及商用客户而言，通过DSL或有线技术的宽带接入仍然不可行。许多客户都在DSL服务范围之外或不能得到宽带有线基础设施的支持。但是依靠无线宽带，这些问题都可迎刃而解。无线组网的802.16部署速度更快，扩展能力更强，灵活度更高，因而能够为那些无法享受到或不满意其有线宽带接入的客户提供服务。
为发展802.16系统对移动性的支持，IEEE随后发展了IEEE 802.16e。与IEEE 802.16d仅是一种固定无线接入技术不同，IEEE 802.16e是一种移动宽带接入技术，其支持车速120km/h；可以提供每秒几十兆比特的接入速率，并且覆盖范围可达几公里。
IEEE 802.16标准定义的WMAN网络具有如下特点。
① 采用OFDM技术，能有效对抗多径干扰；
② 采用自适应编码调制技术，实现覆盖范围和传输速率的折中；
③ 提供面向连接的、具有完善QoS（Ouality of Service）保障的电信级服务；
④ 系统安全性较好；
⑤ 可以应用于广域接入、企业宽带接入、家庭“最后一公里”接入、热点覆盖、移动宽带接入以及数据回传（Backhaul）等所有宽带接入市场。
注：什么是WiMAX联盟？
在2001年4月，英特尔、富士通和诺基亚等公司共同发起建立了非营利组织——WiMAX Forum。作为无线宽带接入的领导者，该组织最初旨在对基于IEEE 802.16标准和ETSI HiperMAN标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性认证，确保 WiMAX 产品的互通和互兼容性，同时降低芯片和设备成本。通过WiMAX认证的产品都会拥有“WiMAX Certified”标识。随着业界对IEEE 802.16技术越来越关注，加入该组织的成员越来越多，WiMAX Forum陆续成立了认证工作组（CWG）、技术工作组（TWG）、频谱工作组（RWG）、市场工作组（MWG）、需求工作组（SPWG）、网络工作组（NWG）和应用研究工作组（AWG）。与此同时，该组织的目标也逐步扩展，除认证工作外，还致力于可运营的宽带无线接入系统的需求分析、应用场景探索和 WiMAX 网络架构研究等工作，有力地促进和推动了宽带无线接入技术和市场的发展。
4．WWAN
传统蜂窝移动通信系统可支持高移动性，但数据传输速率低，难以应对高速下载和实时多媒体业务的应用。而WLAN等宽带无线接入系统，虽然拥有较高的数据传输速率，但其移动性能差，只能用于游牧式的无线接入。IEEE 802.20技术致力于有效地解决移动性与传输速率相互矛盾的问题，使用户可以在高速移动中享受宽带接入服务。
IEEE 802.20 技术，即移动宽带无线接入（Mobile Broadband Wireless Access，MBWA）。这个概念最初由IEEE 802.16工作组于2002年3月提出，并成立了相应的研究组，其目标是为了实现在高速移动环境下的高速率数据传输，以弥补IEEE 802.1x协议族在移动性上的劣势。随后，由于在目标市场定位上的分歧，该研究组脱离IEEE 802.16工作组，并于同年9月宣告成立IEEE 802.20工作组。
在技术的制定时间上，因IEEE 802.20远远晚于3G，可以充分发挥其后发优势：在物理层技术上，以OFDM和MIMO为核心，充分挖掘时域、频域和空间域的资源，大大提高了系统的频谱效率；在设计理念上，基于分组数据的纯IP架构应对突发性数据业务的性能也优于传统3G技术，与3.5G（HSDPA、EV-DO）性能相当；另外，在实现、部署成本上也具有较大的优势。
IEEE 802.20标准定义的WWAN网络具有如下特点。
① 全面支持实时和非实时业务，在空中接口中不存在电路域和分组域的区分；
② 能保持持续的连通性；
③ 频率统一，可复用；
④ 支持小区间和扇区间的无缝切换，以及与其他无线技术（802.16、802.11等）间的切换；
⑤ 融入了对QoS的支持，与核心网级别的端到端QoS相一致；
⑥ 为上下行链路快速分配所需资源，并根据信道环境的变化自动选择最优的数据传输速率。
802.20在移动性上优于802.16和802.11，在数据吞吐量上强于3G技术，其设计理念也符合下一代技术的发展方向，本是一种非常有前景的无线技术。但是，因为其正式标准迟迟未出台，导致产业链发展停滞，随着3GPP LTE的全球部署，基本可以确定802.20失去了实际应用机会。1.1.3 其他网络技术
1．IrDA
红外线是波长在750nm～1mm的电磁波，其频率高于微波而低于可见光，是一种人眼看不到的光线。红外通信一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75um～25um。在红外通信技术发展早期，存在好几个红外通信标准，不同标准之间的设备不能进行互通。
1993年，为了使各种红外设备能够互联互通，由惠普、康柏电脑、英特尔等二十多个大厂商发起了红外数据协会（Infrared Data Association，IrDA），将红外数据通信所采用的光波波长限定在850nm～900nm范围内，统一了红外通信的标准。
1994年，第一个IrDA的红外数据通信标准发布，即IrDA1.0，可支持最高115.2kbit/s的通信速率。1996年，IrDA发布了IrDA1.1标准，其最高通信速率有了质的飞跃，可达到4Mbit/s的水平。随后IrDA又发布了通信速率高达16Mbit/s的VFIR（Very Fast InfraRed）技术，并将它作为补充纳入IrDA1.1标准之中。更高的通信速率使红外通信在那些需要进行大数据量传输的设备上也可以占有一席之地，而不再仅仅是连接线的替代。
由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通信的场合，进行点对点的直线数据传输。凭借着成本低廉、连接方便、简单易用和结构紧凑的特点，红外通信在小型的移动设备中获得了广泛的应用。
2．Blue Tooth
蓝牙（Blue Tooth）是一种支持短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。
蓝牙最初由爱立信公司于1994年创立，如今由蓝牙技术联盟（Bluetooth Special Interest Group，SIG）管理。IEEE将蓝牙技术列为IEEE 802.15.1标准，但如今已不再维持该标准。而蓝牙技术联盟负责监督蓝牙规范的开发，管理认证项目，并维护商标权益。
蓝牙工作于2.4GHz ISM频段，采用FHSS技术，一般使用79个信道，每信道带宽为1MHz，跳频速率为1600Hz。
蓝牙主要负责处理移动设备间的小范围连接，可以用来在较短距离内取代线缆连接方案，并且克服了红外技术的缺陷，可穿透墙壁等障碍，通过统一的短距离无线链路，在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。
3．Home RF
1998年，由因特尔、IBM、康柏电脑、3Com、飞利浦、微软、摩托罗拉等公司成立家用射频工作组（Home RF Working Group，HRFWG）。这个工作组由美国家用射频委员会领导，主要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络。Home RF是802.11与数字增强型无绳（Digital Enhanced Cordless，DECT）技术的结合，工作频段为2.4GHz，数据传输速率可达到2Mbit/s。
当进行数据通信时，采用802.11规范，而进行语音通信时，则采用DECT通信标准。但是Home RF与802.11b不兼容，并占据了802.11b和蓝牙相同的2.4GHz频段，所以适用范围上会受到限制，更多是在家庭网络中使用。
4．GSM、UMTS、LTE（1）GSM
GSM（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）是 ETSI （European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标准委员会）制定的第二代移动通信系统。现阶段，GSM 包括两个并行的系统：GSM900 和 DCS1800（Digital Cellular System at 1800MHz，1800MHz数字蜂窝系统），两个系统功能相同，而工作频率有所差别。
GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）是从GSM系统基础上发展起来的分组无线数据业务，GPRS与GSM共用频段、共用基站并共享GSM系统网络中的一些设备和设施，例如两者可以共用载波。
GPRS的主要功能是在移动蜂窝网中支持分组交换业务（区别于GSM的电路交换），利用分组传送提高网络效率，快速建立通信线路，缩短用户呼叫建立时间，实现了几乎“永远在线”的服务。
EDGE（Enhanced Data Rate for GSM Evolution，增强型数据速率GSM演进技术）是一种从GSM到3G的过渡技术（俗称2.75G）。EDGE是GPRS的扩展，只要MS（Mobile Station，移动台）和BTS（Base Transceiver Station，基站收发台）做一些简单的升级，就可以工作在任何已部署的GPRS网络中。（2）UMTS
UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）是国际标准化组织3GPP（the 3rd Generation Partnership Project，第三代移动通信合作伙伴项目）制定的全球3G标准。作为一个完整的3G移动通信技术标准，UMTS并不仅限于定义空中接口。它的主体包括CDMA接入网络和分组化的核心网络等一系列技术规范和接口协议。除 WCDMA 作为首选空中接口技术获得不断完善外，UMTS 还相继引入了TD-SCDMA和HSDPA技术。
WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址）是一个 ITU （International Telecommunications Union，国际电信联盟）标准，是IMT-2000（International Mobile Telecom System-2000，国际移动电话系统-2000）的直接扩展。
HSDPA（High-Speed Downlink Packet Access，高速下行分组接入）是3GPP R5版本引入的增强性技术，旨在提高下行分组数据业务速率。其主要技术特点如下。
TTI（Transmission Time Interval，发送时间间隔）从R99的10/20/40/80ms缩短为2ms，并且采用了共享数据信道结构，可以充分跟踪信道的动态变化，这极大地提高了链路适配性能和无线信道调度效率。
通过调整信道编码码率，动态选择 QPSK、16QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制）两种调制方式，实现速率控制。同时系统可以提供更高的数据速率，更加有效地利用带宽。
分组调度器不再位于RNC（Radio Network Controller，无线网络控制器），而是位于NodeB，减少NodeB与RNC之间Iub接口的信令交互，从而提高分组调度的速度，降低了信令开销。
采用给予软合并的HARQ（Hybrid Automatic Repeat Request，混合自动重传请求）机制，从而能够快速调整链路传输的有效码率，补偿由于链路自适应机制导致的差错。
HSUPA（High-Speed Uplink Packet Access，高速上行分组接入）是3GPP R6引入的增强性技术，旨在提高上行链路的传输速率。HSUPA和HSDPA合称HSPA，是对WCDMA整体系统性能的增强。其主要技术特点如下。
采用2ms和10ms两种TTI配置。
引入一种新的传输信道E-DCH（Enhanced Dedicated Channel，增强专用信道），相比于DCH，该信道支持快速HARQ和基于NodeB的快速分组调度。
在上行链路，采用BPSK调制，通过码率调整，已经能够获得功率效率与频谱效率的折中，不需要进行高阶调制。
采用同步多重停等 HARQ 机制，该机制中重传时间预先确定，数据块传输格式已知，不需要进行重新调度，从而减少了控制信令的开销。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]