作者：黄君羡 汪双顶
出版社：人民邮电出版社有限公司
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无线局域网应用技术(场景项目式)试读：
前言
移动终端已经成为人们生活和工作的必备工具，无线网络是移动终端最重要的网络接入方式。全球已进入移动互联时代，超过九成网民通过无线网络接入互联网，国家正在大力推进无线网络建设，实现轨道交通、机场、学校、医院、站场等区域的全覆盖。到2020年，中国将实现城市和城镇重点区域无线网络全覆盖，无线网络工程项目正以超过100%的年增长率持续建设，无线网络工程师已成为一个细分岗位，为此国内外一线数通厂商均设立了无线专项认证，这些认证是无线网络工程师重要的从业资质，并纳入IT服务商和系统集成商的资质考核中。锐捷作为国内一流的无线设备供应商，其无线市场占有率稳居前两名，为了推动国内无线网络工程人才培养，锐捷设立了RNE-WLAN（无线网络工程师）和RANE-WLAN（无线网络高级工程师）无线专项认证。
本书围绕无线网络工程项目建设对无线网络地勘和工勘、设备安装与调试、管理与优化的工作任务要求，以无线控制器、无线终端、交换机、无线地勘软件、SMP统一身份认证软件等为载体，引入无线网络在酒店、学校、会展中心、地铁等应用场景下的典型项目案例，按“项目引领、任务驱动”的体例，完整讲述了无线网络地勘和工勘、无线设备安装与调试、无线网络的管理与优化等工作任务实施所需的相关理论与实践，帮助读者快速掌握无线网络工程技术。同时，本书也将作为锐捷RNE-WLAN和RANE-WLAN的官方指定教材。
本书中设计的项目源于锐捷无线网络工程的典型性项目，在每个项目中以项目背景、项目需求分析和项目相关知识作为铺垫，项目实施过程依照工程实施规范和标准，步骤叙述详细，并配有项目的验证过程，符合无线网络工程项目实施的普遍规律。
本书内容包括了无线网络的基础知识、无线AP的勘测与设计、智能无线网络的部署、无线网络的管理与优化四大部分。本书内容概要
①“无线网络的基础知识”部分主要包括：无线网络的应用概况、无线射频技术、无线传输质量、802.11a/b/g/n/ac协议、SSID、WLAN安全、WLAN加密、WLAN认证等。该部分内容由项目1至项目6构成。
②“无线AP的勘测与设计”部分主要包括：了解无线AC/AP/POE等产品、高校/医疗/酒店轨道交通等典型无线应用场景应用案例解析、无线用户的接入数量评估、AP选型、AP点位设计、AP信道规划、无线地勘等。该部分内容由项目7和项目8构成。
③“智能无线网络的部署”部分主要包括：FAT和FIT无线网络的区别和应用场景、CAPWAP隧道技术、无线漫游技术、本地转发与集中转发、无线网络规划、单频单流、802.1X、BYOD等内容。该部分内容由项目9至项目15构成。
④“无线网络的管理与优化”部分主要包括：AC负载均衡、AC热备技术、无线信道调优、AP功率调优限制AP的用户接入数等内容。该部分内容由项目16和项目17构成。
相比一些重理论轻实践的教材，本书具有以下特点。
①体现“项目引领、任务驱动”的教学特点。
②体现“教、学、做”一体化的教学思想。以“做”为中心，教和学都围绕着“做”，在学中做，做中学，从而完成知识学习、技能训练和职业素养提高的教学目标。
③本书采用基于业务流的体例形式编写，共设17个项目，内容由易到难、由简到繁、层层递进，读者通过递进式项目完成无线网络相关知识和技能的学习。
④紧跟行业技术发展。本书着力于当前无线网络主流技术和新技术的讲解，与行业紧密联系。
本书由锐捷网络、中锐网络、广东交通职业技术学院、广州市城市规划勘测设计研究院等单位联合编写，参与编写的人员信息见表1。表1 教材编写单位和作者信息
在编写本书的过程中，编者参阅了大量的网络技术资料和书籍，特别是引用了锐捷网络的大量项目案例，在此对这些资料的提供者表示感谢。
由于无线网络技术是当前网络技术发展的热点之一，加之编者水平有限，书中难免有不当之处，望广大读者指正。编者2018年10月第一部分 无线网络的基础知识项目1 了解无线网络的应用概况1.1 项目相关知识
无线技术因其具有可移动性、使用方便等优点越来越受到人们的欢迎。为了能更好地掌握无线技术及其相关产品，需要先了解一下与无线相关的背景知识。
1. 无线网络的概念
无线网络（Wireless Network）是采用无线通信技术实现的网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括对近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术。无线网络与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介不同，它利用无线电技术取代网线。无线网络相比有线网络具有以下特点：（1）高灵活性
无线网络使用无线信号通信，网络接入更加灵活，只要有信号的地方都可以随时随地将网络设备接入网络。（2）可扩展性强
无线网络终端设备接入数量限制更少，相比有线网络一个接口对应一个设备，无线路由器允许多个无线终端设备同时接入无线网络，因此在网络规模升级时无线网络优势更加明显。
2. 无线网络现状与发展趋势
无线网络摆脱了有线网络的束缚，可以在家里、花园、户外、商城等任何一个角落，抱着笔记本电脑、Pad、手机等移动设备，享受网络带来的便捷。据统计，目前中国网民数量约占全国人口的50%，而通过无线上网的用户超过9成，可见，无线网络改变了人们的工作、生活和学习习惯，人们对无线网络的依赖性越来越强。
国家“十三五”规划明确要求：“加快构建高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施，推进信息网络技术广泛运用，形成万物互联、人机交互、天地一体的网络空间”，“在城镇热点公共区域推广免费高速无线局域网（Wireless Local Aera Network，WLAN）接入”。目前，无线网络在机场、地铁、客运站等公共交通领域，以及医疗机构、教育园区、产业园区、商城等公共区域实现了重点城市的全覆盖，下一阶段将实现城镇级别的公共区域全覆盖，无线网络规模将持续增长。
3. 无线局域网的概念
无线局域网是指以无线信道作为传输媒介的计算机局域网。
计算机无线联网方式是有线联网方式的一种补充，它是在有线网的基础上发展起来的，使网上的计算机具有可移动性，能快速、方便地解决以有线方式不易实现的网络信道的连通问题。
802.11协议簇是国际电气和电子工程师协会（IEEE）为无线局域网制定的标准，无线局域网基于802.11协议工作。
4. 无线局域网的传输技术
无线网络占用频率资源，其起源可以追溯到20世纪70年代夏威夷大学的ALOHANET研究项目，然而真正促使其成为21世纪初发展最为迅速的技术之一的原因，则是1997年IEEE 802.11标准的颁布、Wi-Fi联盟（以前称为无线以太网兼容性联盟，Wireless Ethernet Compatibility Alliance，WECA）互操作性保证的发展等关键事件。
无线网络技术大多是基于IEEE 802.11技术标准的Wi-Fi无线网络，在802.11n产品技术应用逐渐成为市场主流应用的当下，基于Wi-Fi技术的无线网络不但在带宽、覆盖范围等技术上取得了极大提升，而且已成为市场主流无线网络技术。
目前，无线局域网主要采用IEEE 802.11系列技术标准，为了保持和有线网络同等级的接入速度，目前比较常用的802.11g能够提供54Mbit/s的速率，802.11n则能提供300Mbit/s的速率，802.11ac标准理论上具有高达1Gbit/s的数据传输能力。
5. 无线局域网面临的挑战与问题（1）干扰
2.4GHz和5.8GHz为ISM频段，且不需授权即可使用，因此同一区域内的WLAN设备之间会产生干扰。同时，工作在相同频段的其他设备也会对WLAN设备的正常工作产生影响，如微波炉、蓝牙、无绳电话、双向寻呼系统。（2）电磁辐射
WLAN设备的发射功率应满足安全标准，以减少对人体的伤害。（3）数据安全性
在WLAN中，数据在空中传输，需要充分考虑数据业务的安全性，并选择相应的加密方式，现代无线加密方式有开放式不加密、采用弱加密算法、采用强加密算法等。1.2 项目实践任务 了解身边的无线网络情况任务描述
本次任务要求在手机安装【WIS】APP应用，使用WIS工具对身边的无线网络环境进行测试，并对周边的无线信号信息进行分析，具体内容如下：
1. 搜索无线信号，查看无线信号数量；
2. 查看各个信道无线的占用情况；
3. 查看具体无线信号的详细信息，包括信号强度、工作信道、速率等。任务操作（1）打开Wi-Fi分析仪手机客户端，如图1-1所示。（2）打开APP，检测无线信号使用情况，如图1-2所示。（3）单击信号查看已连接无线信号的强度及信道规划情况，如图1-3所示。图1-1 打开手机客户端图1-2 使用WIS客户端查看无线信号界面图1-3 连接无线信号的情况1.3 项目拓展理论拓展
1. 无线局域网工作的协议标准是（ ）。
A. 802.3
B. 802.4
C. 802.11
D. 802.5
2. 无线局域网面临的主要挑战有（ ）。
A. 数据安全性
B. 电磁辐射
C. 无线干扰
D. 传输速率
3. 以下哪个不属于无线接入方式？（ ）
A. IrDA
B. BlueTooth
C. FC
D. 802.11ac实践拓展
1. 项目背景与要求
在手机上安装Wi-Fi魔盒APP，并应用Wi-Fi魔盒了解周边无线信号环境，具体要求如下：用Wi-Fi魔盒搜索无线信号，选择其中两个无线信号进行连接，并记录该无线信号的相关信息。
2. 实践要求
记录所连接无线信号的名称、信号强度、工作信道、工作频段等信息，将搜索到的无线信息填写到表1-1中。表1-1 无线信号信息登记表SSID信号强度工作信道工作频段项目2 AD-HOC无线对等网络的构建2.1 项目背景
中锐网络的工程师小锐顺利实施完某校园网项目后，在向客户移交项目相关文档时发现自己和现场客户都没有带U盘等存储设备，但均有笔记本电脑，此时现场环境没有无线网络，且客户又比较着急拿到文档。2.2 项目需求分析
根据客户需求，要求进行文档复制，现场环境没有无线网络和U盘等存储设备，但是小锐与客户均有笔记本电脑，因此可以使用无线网卡临时组建无线对等网络，从而完成项目相关文档的共享。2.3 项目相关知识
1. 网络共享
网络共享是基于C/S（Client/Server，客户/服务器）架构，在网络互通的情况下，Client通过输入指向Server共享文件的路径，实现Client对Server的共享资源获取。常见方式有FTP软件、局域网通信软件（飞秋、飞鸽传书）等。
2. AD-HOC
AD-HOC又称为无线移动自组织网络，它由网络中的一台计算机主机建立点到点连接，相当于虚拟AP（Access Point，访问节点），而其他计算机可以直接通过这个点对点连接进行网络互联，最终实现文件共享、相互通信等功能。
3. 简单FTP软件【简单FTP软件】是一款用于提供FTP服务的软件，该软件使用简单，无须安装，只需要设置账号密码、权限和共享目录信息等，设置完毕后，单击“启动”，FTP服务即运行，软件界面如图2-1所示。图2-1 简单FTP Server服务配置界面2.4 项目规划设计项目拓扑
在本项目中，使用两台带有无线网卡的测试主机，如图2-2所示。其中，PC1创建释放热点，PC2则添加PC1释放的热点信息进行关联；关联完成后通过FTP软件测试是否可以实现点到点的连接及文件共享。图2-2 项目拓扑图项目规划
根据图2-2进行项目的业务规划，具体的设备IP地址规划及操作系统版本见表2-1。表2-1 业务规划表设备名称IP地址软件版本Windows 10操作系PC1192.168.1.1/24统Windows 10操作系PC2192.168.1.2/24统2.5 项目实践任务 AD-HOC无线对等网络部署任务描述
管理员将客户与同事的电脑启动，正确安装无线网卡和网卡驱动，完成基础配置和加密配置，具体涉及以下工作任务。任务操作
1. PC1配置（1）右键单击【开始】菜单，选择【命令提示符（管理员）】，如图2-3所示。（2）进入【管理员：命令提示符】界面，键入命令创建临时对等网络，如图2-4所示。（3）在【命令提示符】后面键入“netsh wlan start hostednetwork”，开启无线对等网络，如图2-5所示。（4）在系统中打开【网络连接】对话框，选择无线网卡对应的【本地连接】，在本地连接对话框中选择【Internet协议版本4（TCP/IPv4）】，单机【属性】按钮，设置PC1地址为192.168.1.1，结果如图2-6所示。单击【确定】按钮，完成IP地址设置图2-3 【开始】菜单图2-4 创建对等网络图2-5 开启无线对等网络图2-6 配置PC1的IP地址（5）单击电脑右下角的【网络连接】，搜索【zhongrui】，输入密码关联，如图2-7所示。
2. PC2配置
如图2-8所示，单击【打开网络和共享中心】，单击【更改适配器设置】选择【无线网络连接】，右键单击【属性】选择【Internet协议版本4（TCP/IPv4）】并双击鼠标左键，在弹出的对话框中输入IP地址为192.168.1.2，掩码为255.255.255.0，单击【确定】按钮，即可完成IP地址的配置。图2-7 关联SSID图2-8 配置PC2的IP地址2.6 项目验证（1）同时按下键盘上的【Windows】键+【R】键，调出运行窗口，在运行窗口中输入“cmd”，单击【确定】按钮，测试PC2与PC1的连通性，如图2-9所示。图2-9 测试连通性（2）在PC1中打开【简单FTP Server】小程序，在运行的配置界面中逐项输入验证身份、权限、其他等配置信息，结果如图2-10所示。确认无误后点击【启动】按钮即可允许FTP服务。（3）设置完毕，在PC2上输入“ftp://192.168.1.1”，确认即可进入PC1的共享目录，进行文件下载，如图2-11所示。图2-10 搭建简易FTP图2-11 进入共享目录（4）使用WirelessMon查看无线信号的SSID、频段、信道和信号强度，如图2-12所示。图2-12 无线信号信道查看2.7 项目拓展理论拓展
1. AP为STA提供哪种帧转换？（ ）
A. 将无线的802.11 MAC帧格式转化为有线网络的帧
B. 将有线网络的帧转换为无线的802.11 MAC帧
C. 两者都有
D. 两者都没有
2. 以下哪种协议工作在5.8GHz频段？（ ）
A. 802.11a
B. 802.11b
C. 802.11g
D. 以上都不是
3. AP加密方式为WPA时，密码需要（ ）字符。
A. 5个
B. 7个
C. 8个
D. 12个
4. 802.11b一定不会被以下哪种协议干扰？（ ）
A. 802.11a
B. 802.11g
C. 802.11n
D. 蓝牙实践拓展
1. 项目背景与要求
锐捷大学的两位实习生张三和李四在某工程现场实习，工程现场没有网络接入环境，现工作实际需要将他们所带的笔记本电脑互联，以便协同处理文档。现场的网络拓扑如图2-13所示，项目具体要求如下：使用AD-HOC技术，快速实现两台笔记本电脑的互联。图2-13 实践拓展拓扑
AD-HOC无线网络信息如下：
• SSID为两个学生姓名的简写，如zs、ls（张三、李四）。
• 密码自定义，但需包含张三和李四的学号信息。
2. 实践拓展规划表（见表2-2）表2-2 设备规划表设备名称IP地址操作系统版本
3. 实践要求（1）用WirelessMon的“概要（Summary）”视图截取自己的无线信息，要求包括以下内容：SSID名称、信道、信号强度、加密方式。（2）两台机器进行互联后，打开【网络连接】，右键单击【无线网卡】选择状态，查看双方显示的连接速度（接入带宽）。（3）PC1仅上传数据时显示的传输速率为多少（稳定传输时）？（4）PC1和PC2同时下载数据的传输速率为多少（稳定传输时）？（5）通过前面4步实验，您认为带宽和上下行数据通信有什么联系？（6）手机开启Wi-Fi分析仪，截取自己刚刚组建的Wi-Fi信号信息。（7）手机开启Wi-Fi分析仪，查看不同距离（米）时Wi-Fi的信号强度：
• 可视距离5m的信号强度；
• 可视距离10m的信号强度；
• 5m不可视距离情况（利用桌子）下的信号强度；
• 5m障碍物情况（门、墙）下的信号强度。（8）简要描述距离、障碍物、可视情况对无线信号强度的影响。项目3 微企业无线局域网的组建3.1 项目背景
随着中锐网络公司业务的发展和办公人员数量的增加，越来越多的员工开始携带笔记本电脑进行办公，但是公司原有的网络只进行了有线网络的部署，无法满足员工的移动办公需求，鉴于此急需对办公室进行无线覆盖，满足20余人移动办公网络接入的需求。3.2 项目需求分析
根据客户需求部署无线网络，以满足客户移动办公需求。考虑到无线网络性能、可靠性、稳定性等方面的要求，项目将通过部署胖AP（Fat AP）完成无线覆盖。3.3 项目相关知识
1. 无线协议标准（1）802.11a
802.11a使用了OFDM技术，采用了BPSK、QPSK、16-QAM和64-QAM调制方式，其最大数据速率为54Mbit/s，而实际的净吞吐量在20Mbit/s左右。根据不同的接收电平值，数据速率可自适应调整为48、36、24、18、12、9或者6Mbit/s。
802.11a工作在5GHz频段，它让IEEE 802.11a受到的干扰更小。然而，高载波频率也带来了一些负面效果：由于高频段信号衰耗较快，同等发射功率下，IEEE 802.11a的有效覆盖范围比IEEE 802.11b略微小一些；IEEE 802.11a的穿透力也不如IEEE 802.11b，因为它更容易被传输路径上的墙壁或其他障碍物吸收。（2）802.11b
802.11b有两种运作模式：点对点模式(AD-HOC Mode)和基本模式（Infrastructure Mode），采用了CCK、DBPSK和DQPSK调制方式。其最大数据速率为11Mbit/s，根据不同的接收电平值，数据速率可自适应调整为5.5、2或者1Mbit/s。
802.11b工作在2.4GHz频段，相对于5G，其信号具有较强的传输距离，在室外为300m，在办公环境中最远为100m。（3）802.11g
与以前的IEEE 802.11协议标准相比，IEEE 802.11g标准有以下两个特点：①在2.4GHz频段使用正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）调制技术，使数据传输速率提高到54Mbit/s以上；②能够与IEEE 802.11b的Wi-Fi系统互联互通，可共存于同一AP的网络里，从而保障了后向兼容性。这样原有的WLAN系统可以平滑地向高速WLAN过渡，延长了IEEE 802.11b产品的使用寿命，降低了用户的投资费用。（4）802.11n
802.11n是在802.11g和802.11a的基础上发展起来的一项技术，其最大的特点是速率的提升，理论速率最高可达600Mbit/s（目前业界主流为300Mbit/s）。802.11n可工作在2.4GHz和5GHz两个频段，可兼容IEEE 802.11a/b/g。（5）802.11ac
802.11ac是802.11n的继承者。它采用并扩展了源自802.11n的空中接口（Air Interface）概念，包括更宽的RF（Radio Frequency）带宽（提升至160MHz）、更多的MIMO空间流（Spatial Stream）（增加到8）、多用户的MIMO，以及更高阶的调制（Modulation）（达到256QAM）。
802.11协议的频率和最大传输速率见表3-1。表3-1 802.11协议的频率、最大传输速率表
2. 射频基础知识（1）2.4GHz频段
当AP工作在2.4GHz频段的时候，AP工作的频率范围为2.4～2.4835GHz。在此频率范围内又划分出14个信道。每个信道的中心频率相隔5MHz，每个信道可供占用的带宽为22MHz，如图3-1所示，Channel 1的中心频率为2 412GHz，Channel 6的中心频率为2 437GHz，Channel 11的中心频率为2 462GHz，3个信道理论上是不相互干扰的。图3-1 2.4GHz频段的各信道频率范围（2）5.8GHz频段
当AP工作在5.8GHz频段的时候，我国WLAN工作的频率范围为5.725～5.845GHz。在此频率范围内又划分出5个信道，每个信道的中心频率相隔20MHz，如图3-2所示。图3-2 5.8GHz频段的各信道频率范围
在5.8GHz频段以5MHz为补进划分信道，信道编号n=（信道中心频率（GHz）-5（GHz））×1000/5。因此，中国802.11a的5个信道编号分别为149、153、157、161、165，见表3-2。表3-2 5.8GHz频段信道与频率表（3）AP天线类型
①全向天线
全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，如图3-3所示，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用于郊县大区制的站型，覆盖范围大。图3-3 全向天线信号辐射图
②定向天线
定向天线，在水平方向图上表现为在一定角度范围内辐射，如图3-4所示，也就是平常所说的有方向性。它同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在通信系统中一般应用于通信距离远、覆盖范围小、目标密度大、频率利用率高的环境。定向天线的主要辐射范围像一个倒立的不太完整的圆锥。图3-4 定向天线信号辐射图
③室内吸顶天线
吸顶天线的外观如图3-5所示，它虽然尺寸很小，但由于是在天线宽带理论的基础上借助计算机进行辅助设计，并使用网络分析仪进行调试，因此能很好地满足非常宽的工作频带内的驻波比要求。按照国家标准，在很宽的频带内工作的天线其驻波比指标为V≤2。当SWR然，能达到V≤1.5更好。另外，室内吸顶天线属于低增益天线，一SWR般为G=2dBi。图3-5 室内吸顶天线外观
在室内，由于建筑物材料固有的屏蔽作用，增加了无线信号的穿透损耗，影响了网络的信号接收和通话质量，如隔墙的阻挡为5～20dB、楼层的阻挡在20dB以上、家具及其他障碍物的阻挡为2～15dB。
④室外全向天线
室外全向天线一般部署在楼宇中部，可实现楼宇间或楼宇内走廊区域的覆盖。2.4G和5.8G室外全向天线外观与参考参数分别如图3-6和图3-7所示。图3-6 2.4GHz室外全向天线的外观与参考参数图3-7 5.8GHz室外全向天线的外观与参考参数
⑤抛物面天线
由抛物面反射器和位于其焦点处的馈源组成的面状天线叫抛物面天线。
抛物面天线的主要优势是它的高方向性。它的功能类似于一个探照灯或手电筒反射器，向一个特定的方向汇聚无线电波到狭窄的波束，或从一个特定的方向接收无线电波。因此，抛物面天线可通过最窄波束宽度获得较高的信号增益，提高信号强度。为了实现窄波束宽度，抛物面反射器必须远远大于所使用的无线电波的波长，所以抛物面天线适用于高频无线电频谱的一部分（UHF和SHF），在这个频段，波长小到可以使用反射面反射。
F/D（F为抛物线的焦点，D为抛物线的口径）与馈源的方向角Q是从属关系，也就是说只有馈源的方向角确定后才能确定所要制作的抛物面天线的直径和焦距。作为一个业余爱好者只知道F/D=0.3～0.5是不够的，如何才能使一条天线与馈源配套，即采用合适的F/D，这个问题很重要，它直接影响天线系统的效率和信噪比等。室外抛物面5.8GHz和2.4GHz天线外观和参考参数如图3-8和图3-9所示。图3-8 室外抛物面5.8GHz天线外观与参考参数图3-9 室外抛物面2.4GHz天线外观与参考参数（4）功率
在无线应用中，经常听到的功率单位为dBm（分贝毫瓦）而不是W或者mW。
dB用于标识一个相对值，是一个纯计数单位，当计算A的功率相比于B大或者小多少个dB时，可按计算公式dB=10xlg（A/B）计算。例如：A功率比B功率大一倍，那么10xlg（A/B）=10xlg2=3dB。也就是说，A的功率比B的功率大3dB。
dBm（分贝毫瓦）指的是miliwatt，0dBm=1mW，计算公式为：10xlgP（功率值/1mW）。
为什么要用dB来描述功率呢？原因是dB能把一个很大（后面跟一长串0的）或者很小（前面有一长串0的）的数比较简短地表示出来。如：X=1000000000000000=10lgX=150dBX=0.000000000000001=10lgX=-150dB
例1：如果发射功率P为1mW，折算为dBm后为0dBm。
例2：对于40W的功率，按0dBm单位进行折算后的值应为：
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]