无线接入系统

WLAN规划和设计中，各主要指标建议见表2。

表2 WLAN主要设计指标建议

注：

1*：该用户数是在所有用户均为802.11n制式前提下的结论，在802.11g、802.11n终端混合接入时，网络容量相应下降。

2*：对于受传输带宽等条件限制的热点，可根据传输带宽等确定下载速率要求；对于限速的热点，可根据限速具体要求确定下载速率要求。

WLAN是指以无线信道来替代传统有线传输介质所构成的局域网络，它是一种利用无线技术实现快速接入以太网的技术，根据产品性能以及传播环境的不同可以覆盖几十米至几百米的范围。WLAN发展过程中出现了多种技术标准，最主要的标准是IEEE 802.11系列标准，目前正在使用的为IEEE 802.11a、802.11b、802.11g和802.11n等。美国无线局域网标准组织Wi-Fi（Wireless Fidelity）联盟旨在发展802.11技术，在全球范围内推行WLAN产品的兼容认证。目前Wi-Fi联盟会员数已达322家，其中有12家中国会员企业。

IEEE 802.11b标准采用相对简单的直接序列扩频（DSSS）技术，其空中接口速率理论上可以达到11Mbit/s，应用层速率可达到6Mbit/s。802.11b使用的2.4GHz ISM（Industrial Scientific Medical，国际电信联盟定义此频段主要开放给工业、科学、医学机构使用，属于无需授权许可频段）频段，易受外界电磁干扰。虽然802.11b 11Mbit/s的传输速率可以满足大多数用户的接入要求，但仍不能满足用户日益增长的带宽需求。相比有线局域网，802.11b的速度瓶颈日益明显，将逐步被后期的802.11n等标准取代。

IEEE 802.11a采用了传输速率较高的正交频分复用（OFDM）技术，理论速率可高达54Mbit/s，应用层速率可达到20Mbit/s，但由于其工作在5GHz频段，无线传播特性较差，随着距离的增加，其速率下降较快。另外，5GHz自由频段应用较少，外界干扰相对较少。

IEEE 802.11g工作在2.4GHz频段，采用两种调制方式，包括802.11b 中采用的CCK（补码键控）调制与802.11a 中采用的OFDM调制，既达到了在2.4GHz 频段实现802.11a 相同水平的数据传送能力，也确保了与现有大量802.11b产品的相互兼容，使原有的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，因而成为无线局域网中应用较多的标准。

IEEE 802.11n标准采用多输入多输出（MIMO）、正交频分复用、信道捆绑、更短GI（Guard Interval，保护间隔）等多种新的关键技术，不但提高了无线传输质量，也使传输速率从54Mbit/s增加至600Mbit/s。802.11x规范的物理特性见表1。

表1 WLAN物理层标准及其主要特点

802.11标准工作组正在制定更高吞吐量的标准——802.11ac和802.11ad。802.11ac作为802.11n标准的延续，工作频段被设计为6GHz频率下以及支持MIMO技术，并在此基础上技术改进与创新，以求达到1Gbit/s吞吐量的目标。802.11ad主要针对实现家庭内部无线高清音视频信号的传输，802.11ad将高频60GHz频谱定为工作频段，并且通过对MIMO技术的支持，使单一信道吞吐量超过1Gbit/s。

IEEE 802.11i标准结合IEEE 802.1x中的用户端口身份验证和设备验证，对无线局域网MAC层进行修改与整合，定义了严格的加密格式和鉴权机制，以改善无线局域网的安全性。

2003年，我国无线局域网国家标准WAPI（WLAN Authentication and Privacy Infrastructure）由工业和信息化部报送国家标准化管理委员会正式颁布。WAPI即无线局域网鉴别与保密基础结构，是针对IEEE 802.11协议中安全问题提出的WLAN安全解决方案。WAPI安全机制是采用一种控制端口的认证体系，并采用国家密码管理委员会办公室批准的公钥体制的椭圆曲线密码算法和分组密码算法，分别用于WLAN设备的数字证书、密钥协商和传输数据的加解密，从而实现设备的身份鉴别、链路验证、访问控制和用户信息在无线传输状态下的加密保护。其特点如下：

· WAPI是属于数据链路层的协议标准；

· 采用基于公钥密码体系的证书机制，真正实现了移动终端（STA）与无线接入点（AP）间双向鉴别；

· 支持Windows98/2000/XP、Linux等操作系统；

· 提供与现有计费技术兼容的服务，可实现按时计费、按流量计费、包月等多种计费方式。

WLAN热点覆盖的主要建设方式主要有室内独立组网、分布系统合路方式建设等。针对具体的场景，可采用一种或多种建设方式，满足覆盖和容量的需求。

（1）室内独立组网

该方式是直接在室内部署室内单点布放型AP（100mW）提供WLAN无线覆盖。适用于无室分系统且建筑物格局比较简单、面积较小的热点。

（2）分布系统合路方式

这种方式是WLAN和现有移动通信系统相结合的一种组网方式。在该方式下，采用室分合路型AP（500mW）将WLAN无线信号通过合路器耦合入原有的2G/TD室内分布系统，WLAN/2G/TD系统共用天线和馈线，同时为用户提供WLAN和移动网络接入无线信号。适用于有室分系统或可以新建室分系统且建筑物格局复杂，面积较大的热点，但本方式要求分布系统的天馈及各种器件支持2.4GHz频段，否则需要对现有室内分布系统进行改造。

（3）室外独立组网

WLAN部署也可采用室外AP对室内进行穿透覆盖的方式，此时我们一般采用大功率AP（500mW），并应用高增益的定向天线指向覆盖区域。适用于室外覆盖场景，如运动场或建筑物内较难施工的场景等。采用室外型覆盖方式建设速度快，网络维护简单，投资少、见效快，但由于室外无线环境复杂，覆盖效果较差，干扰不易控制。

（4）Mesh组网

WLAN作为无线宽带接入建设时还可以采用无线网状网的方式，即WLAN Mesh。WLAN Mesh技术相关的标准为802.11s，尽管该技术提出时间较早，但是广泛应用主要是在2004-2005年。该技术的大量应用扩展了WLAN的覆盖范围，使得WLAN的覆盖由热点扩展到热区，同时使网络部署更加容易。

WLAN Mesh技术是由AP间的无线传输链路替代了传统WLAN中AP接入有线LAN中的五类线缆，形成无线网状网。该网络技术的特点主要体现在AP间无线中继链路的实现、路由选择、网络安全、移动性等方面。

无线网状网是一种基于多跳路由、对等网络技术的新型网络结构。它具有移动宽带的特性，可以动态地不断扩展，网络拓扑自动发现、自管理、自动修复，在组网方式、传输距离以及移动性上都有很大的改进。在系统构成上，无线网状网采用无线网关 CAN（Community Area Network）的结构。无线网关负责移动性和安全性等方面的管理，CAN负责用户的接入和数据向有线网络的汇聚。无线中继链路的实现、网络结构的形成、路由选择和网络安全主要集中在CAN中。CAN由一组呈网状分布的AP构成，各AP均采用级联的方式通过无线中继链路互联，将无线“热点”扩展为大面积的无线“热区”。NAP（Net AP）是CAN中与有线网络进行互联的节点，它结合了IP路由功能（路由器或三层交换机）与无线AP的功能，位于NAP的无线AP成为AP NAP。CAN中可以有一个或多个NAP，所有的数据通过NAP汇聚到有线网络中。

无线网状网采用了Multi-Band、Multi-Radio的无线中继方式，以802.11b/g提供用户接入，以802.11a提供AP间的无线中继。在网络中，各AP可以自动完成无线中继链路的搜索、判断、建立和修复。即AP加电启动后自动搜索相邻AP，根据特定的算法判断与相邻AP间的802.11a无线链路质量，选择其中最好的一个与其建立无线中继链路，这条链路由于某种原因失效后，AP可以自动转向其他相邻AP并与其建立新的无线中继链路。

在无线网状网中，可能存在多条将用户数据传回有线网络的路由，考虑到终端在网络中的移动性和终端有限的传输距离的限制，用户的回传路由是可能随时发生变化的。因此，如何选择最优或相对最优的回传路径，如何对该路径进行维持、拆除就显得特别重要。选用的路由协议的效率将直接影响网络的性能。当前业界和学术界主要有两种做法：一种是沿用有线网络中普遍采用的路由协议，例如OSPF、RIP等链路状态、距离向量协议；另一种是开发无线专用的路由协议，主要可以分为两类——表驱动（Table-drived）路由协议和按需（On-demand）路由协议。

无线网状网中，AP之间的无线传输链路路由协议主要是OSPF协议。作为一种主要为有线网络开发的协议，OSPF在无线网状网规模不大的情况下，可以保证网络的性能。从无线网状网的特点看，充分考虑无线环境下的链路质量时变性、多条传输、动态拓扑等特点，开发无线网状网专用的路由算法是必需的。