無線局域網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐

課程結(jié)構(gòu)靈活

教學(xué)內(nèi)容實(shí)用

教學(xué)資源豐富

教學(xué)可操作性強(qiáng)

前 言

電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）于1997年發(fā)布了802.11標(biāo)準(zhǔn)，是WLAN發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。2019年，Wi-Fi聯(lián)盟宣布開啟對(duì)802.11ax（Wi-Fi 6）標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備認(rèn)證計(jì)劃，意味著Wi-Fi 6標(biāo)準(zhǔn)可以逐步在市場(chǎng)中使用。經(jīng)過多年的發(fā)展，802.11標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)形成了一個(gè)大家族，包括802.11-1997、802.11b、802.11g、802.11n和802.11ac等，而Wi-Fi技術(shù)憑借自身的優(yōu)勢(shì)也逐漸得到人們的廣泛認(rèn)可，并展示出良好的發(fā)展前景和極大的應(yīng)用價(jià)值。

本書內(nèi)容豐富、重點(diǎn)突出、貼近教學(xué)實(shí)際，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）課程結(jié)構(gòu)靈活。根據(jù)WLAN實(shí)際工作過程中所需的知識(shí)和技能提煉出8個(gè)模塊，每個(gè)模塊由不同的主題構(gòu)成，模塊和主題間相對(duì)獨(dú)立，教師在教學(xué)過程中可以根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇。

（2）教學(xué)內(nèi)容實(shí)用。本書總結(jié)編者多年網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和高職教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)WLAN發(fā)展過程中出現(xiàn)的新技術(shù)、新產(chǎn)品和新工藝等進(jìn)行詳細(xì)介紹的同時(shí)，對(duì)學(xué)生的技能訓(xùn)練進(jìn)行強(qiáng)化，并以一個(gè)無線局域網(wǎng)組建實(shí)戰(zhàn)案例結(jié)束整個(gè)訓(xùn)練過程，使學(xué)生可以在案例中鞏固所學(xué)知識(shí)，滿足高素質(zhì)技能型人才培養(yǎng)的需求。

（3）教學(xué)資源豐富。本書配套的教學(xué)資源均是與網(wǎng)絡(luò)業(yè)界知名設(shè)備商合作開發(fā)的，包括工作原理動(dòng)畫、操作實(shí)踐微課視頻、基于主題內(nèi)容的PPT和題型多樣的習(xí)題集等。

（4）教學(xué)可操作性強(qiáng)。基于主流的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如思科、銳捷等廠商的無線網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備）設(shè)計(jì)實(shí)踐內(nèi)容并錄制操作視頻，解決了設(shè)備差異化的問題；基于思科網(wǎng)絡(luò)模擬器Packet Tracer的強(qiáng)大功能設(shè)計(jì)實(shí)踐內(nèi)容并錄制操作視頻，解決了沒有無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的院校無法開展實(shí)踐教學(xué)的問題。

本書內(nèi)容涵蓋WLAN的無線信號(hào)傳輸技術(shù)、設(shè)備調(diào)試、安全管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)等，建議學(xué)時(shí)數(shù)為64學(xué)時(shí)，理論學(xué)時(shí)與實(shí)踐學(xué)時(shí)之比為1∶2，各校可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和實(shí)際學(xué)情進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。WLAN的構(gòu)建離不開網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，建議在講授各種WLAN的構(gòu)建時(shí)以設(shè)備為主線，根據(jù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的主要功能學(xué)習(xí)相應(yīng)的理論知識(shí)。

本書由唐繼勇、劉思伶任主編，孫夢(mèng)娜、何通洋、張凌垚、任月輝任副主編。

在本書編寫過程中編者參閱了同行的相關(guān)資料，并得到所在學(xué)院和相關(guān)企業(yè)的大力支持，在此一并表示感謝。

限于編者水平，書中難免存在疏漏之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

編 者

2021年5月

前言

模塊1 認(rèn)識(shí)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 1
1.1 無線網(wǎng)絡(luò)歷史回顧 2
1.2 無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)組織 4
1.3 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述 6
1.4 無線網(wǎng)絡(luò)的分類 7
1.5 無線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)概念辨析 13
1.6 動(dòng)手實(shí)踐 15
1.6.1 使用手機(jī)NFC傳輸文件 15
1.6.2 建立智能手機(jī)與PC終端之間的
藍(lán)牙通信 15
1.6.3 使用智能手機(jī)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)
訪問Internet 16
1.6.4 構(gòu)建移動(dòng)環(huán)境下的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò) 17
1.7 課后作業(yè) 18
模塊2 無線信號(hào)傳輸技術(shù) 20
2.1 無線射頻信號(hào) 21
2.1.1 無線電波 21
2.1.2 射頻 22
2.1.3 頻譜 23
2.1.4 頻段 23
2.1.5 信道 23
2.1.6 Wi-Fi信號(hào)分析實(shí)踐 24
2.2 無線局域網(wǎng)傳輸頻段 24
2.2.1 FCC頻段 24
2.2.2 ISM免費(fèi)使用頻段 24
2.2.3 WLAN工作頻段 25
2.2.4 2.4GHz頻段 25
2.2.5 5GHz頻段 26
2.3 信道聚合技術(shù) 27
2.3.1 信道聚合的概念 27
2.3.2 5GHz信道聚合組網(wǎng)設(shè)計(jì)模型 28
2.4 利用射頻信號(hào)承載數(shù)據(jù) 29
2.4.1 載波信號(hào) 29
2.4.2 數(shù)字信號(hào)調(diào)制方法 31
2.4.3 載波、調(diào)制、信道和頻段之間的關(guān)系 31
2.5 射頻傳播行為 32
2.5.1 吸收 32
2.5.2 反射 33
2.5.3 散射 33
2.5.4 折射 34
2.5.5 衍射 34
2.6 射頻信號(hào)傳播衰減 35
2.6.1 波束發(fā)散 35
2.6.2 多徑現(xiàn)象 36
2.6.3 噪聲干擾 36
2.6.4 菲涅爾區(qū) 38
2.7 無線局域網(wǎng)傳輸技術(shù) 39
2.7.1 物理層傳輸技術(shù)概述 39
2.7.2 FHSS技術(shù) 39
2.7.3 直接序列擴(kuò)頻技術(shù) 39
2.7.4 OFDM技術(shù) 40
2.7.5 MIMO技術(shù) 42
2.7.6 動(dòng)態(tài)速率切換技術(shù) 42
2.8 射頻信號(hào)的度量 43
2.8.1 RF信號(hào)強(qiáng)度 43
2.8.2 度量信號(hào)路徑上的功率變化 44
2.8.3 接收端功率度量值 47
2.8.4 無線干擾信號(hào)測(cè)試 49
2.9 課后作業(yè) 50
模塊3 無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 53
3.1 無線局域網(wǎng)傳輸協(xié)議 54
3.1.1 802.11系列標(biāo)準(zhǔn) 54
3.1.2 802.11a/b/g之間的兼容性問題 55
3.1.3 無線設(shè)備兼容性優(yōu)化技術(shù) 55
3.1.4 802.11n協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 56
3.1.5 802.11ac協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 57
3.1.6 波束成形技術(shù)的應(yīng)用 57
3.2 無線局域網(wǎng)組成元素 59
3.2.1 基本服務(wù)集 59
3.2.2 獨(dú)立基本服務(wù)集 59
3.2.3 基礎(chǔ)架構(gòu)基本服務(wù)集 60
3.2.4 擴(kuò)展服務(wù)集 61
3.3 無線局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制 62
3.3.1 802.11中不能使用CSMA/CD 62
3.3.2 沖突檢測(cè) 63
3.3.3 CSMA/CA工作過程 63
3.3.4 MAC幀格式 65
3.4 無線局域網(wǎng)的接入控制 68
3.4.1 BSS的配置信息 68
3.4.2 信標(biāo)管理幀 69
3.4.3 同步過程 69
3.4.4 認(rèn)證過程 71
3.4.5 關(guān)聯(lián)過程 71
3.4.6 MAC幀的傳輸過程 72
3.5 課后作業(yè) 73
模塊4 小型無線局域網(wǎng)組建 77
4.1 無線局域網(wǎng)的硬件組成 78
4.1.1 無線站 78
4.1.2 無線網(wǎng)卡 79
4.1.3 無線路由器 79
4.1.4 分布式系統(tǒng) 80
4.1.5 Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)組建實(shí)踐 80
4.2 天線的性能及分類 81
4.2.1 電磁波的輻射 81
4.2.2 天線的定義及作用 82
4.2.3 無線電波的極化 82
4.2.4 天線的性能參數(shù) 83
4.2.5 天線的類型 85
4.3 無線客戶端實(shí)用程序 88
4.4 動(dòng)手實(shí)踐 90
4.4.1 使用無線路由器擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò) 90
4.4.2 使用無線路由器提供的多媒體服務(wù) 91
4.4.3 使用無線媒體橋模式擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò) 93
4.5 課后作業(yè) 94
模塊5 企業(yè)無線局域網(wǎng)組建 96
5.1 使用無線接入點(diǎn)構(gòu)建無線局域網(wǎng) 97
5.1.1 無線接入點(diǎn)概述 97
5.1.2 無線接入點(diǎn)的工作過程 99
5.1.3 無線接入點(diǎn)的配置模式 100
5.1.4 無線接入點(diǎn)的配置方法 103
5.1.5 使用“胖”AP擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐 104
5.2 組建集中式架構(gòu)的無線局域網(wǎng) 107
5.2.1 集中式架構(gòu)的構(gòu)建 107
5.2.2 LAP 108
5.2.3 WLC 110
5.2.4 PoE設(shè)備 112
5.2.5 PoE的管理實(shí)踐 114
5.2.6 LAP與WLC之間的通信 115
5.3 LAP注冊(cè)到WLC的過程 118
5.3.1 LAP的運(yùn)行狀態(tài) 118
5.3.2 發(fā)現(xiàn)WLC的過程 119
5.4 LAP與WLC的組網(wǎng)方式 119
5.4.1 WLC的接口部署 120
5.4.2 LAP與WLC之間的連接模式 121
5.5 集中式無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式 122
5.5.1 數(shù)據(jù)報(bào)文的本地轉(zhuǎn)發(fā)模式 123
5.5.2 數(shù)據(jù)報(bào)文的集中轉(zhuǎn)發(fā)模式 123
5.5.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式的正確選用 123
5.6 WLC對(duì)無線局域網(wǎng)的定義及操作 124
5.7 無線局域網(wǎng)的漫游 126
5.8 無線局域網(wǎng)的信道規(guī)劃 128
5.9 動(dòng)手實(shí)踐 131
5.9.1 無線控制器的初始化 131
5.9.2 LAP注冊(cè)到WLC實(shí)踐 132
5.9.3 WLC管理兩個(gè)WLAN 134
5.9.4 WLC管理兩個(gè)AP組 137
5.10 課后作業(yè) 141
模塊6 保護(hù)無線局域網(wǎng)安全 146
6.1 無線局域網(wǎng)安全連接剖析 147
6.1.1 認(rèn)證方式 148
6.1.2 數(shù)據(jù)機(jī)密性 148
6.1.3 數(shù)據(jù)完整性 149
6.1.4 入侵保護(hù) 150
6.1.5 構(gòu)建一個(gè)訪客網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐 151
6.2 無線客戶端的認(rèn)證方法 153
6.2.1 開放式認(rèn)證 153
6.2.2 共享密鑰認(rèn)證 154
6.2.3 無線802.1x認(rèn)證 155
6.2.4 PSK 157
6.2.5 MAC地址認(rèn)證 157
6.2.6 Portal認(rèn)證 158
6.2.7 WAPI介紹 159
6.3 無線機(jī)密性和完整性方法 160
6.3.1 TKIP 160
6.3.2 CMPP 160
6.3.3 WPA 161
6.4 可擴(kuò)展的無線身份認(rèn)證系統(tǒng) 162
6.4.1 接入控制服務(wù)器 162
6.4.2 AAA技術(shù) 162
6.4.3 認(rèn)證通信協(xié)議 162
6.4.4 802.1x認(rèn)證接入過程案例 163
6.5 動(dòng)手實(shí)踐 164
6.5.1 配置無線路由器安全策略 164
6.5.2 構(gòu)建雙頻安全無線網(wǎng)絡(luò) 167
6.5.3 組建統(tǒng)一身份認(rèn)證的無線網(wǎng)絡(luò) 170
6.5.4 構(gòu)建WPA+EAP無線局域網(wǎng) 172
6.5.5 構(gòu)建802.1x認(rèn)證無線局域網(wǎng) 174
6.6 課后作業(yè) 178
模塊7 無線局域網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì) 181
7.1 WLAN設(shè)計(jì)目標(biāo) 182
7.2 WLAN現(xiàn)場(chǎng)工勘 182
7.2.1 WLAN工勘的準(zhǔn)備工作 182
7.2.2 WLAN工勘需要記錄的信息 184
7.2.3 WLAN工勘的具體過程 185
7.3 WLAN覆蓋設(shè)計(jì) 187
7.3.1 覆蓋設(shè)計(jì)原則 187
7.3.2 WLAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇 187
7.3.3 頻率規(guī)劃 187
7.3.4 覆蓋規(guī)劃 188
7.3.5 鏈路預(yù)算 189
7.3.6 容量規(guī)劃 191
7.3.7 WLAN覆蓋設(shè)計(jì)舉例 191
7.4 WLAN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 191
7.5 課后作業(yè) 192
模塊8 無線局域網(wǎng)組建綜合實(shí)戰(zhàn) 194
8.1 無線局域網(wǎng)核心內(nèi)容描述 195
8.1.1 無線局域網(wǎng)架構(gòu) 195
8.1.2 無線局域網(wǎng)安全 195
8.1.3 無線局域網(wǎng)性能優(yōu)化 195
8.1.4 無線網(wǎng)絡(luò)可靠性 196
8.1.5 自主式AP構(gòu)建無線局域網(wǎng) 196
8.2 無線局域網(wǎng)綜合實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目介紹 197
8.2.1 有線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 198
8.2.2 DHCP服務(wù)器規(guī)劃 200
8.2.3 WLC+LAP無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 201
8.2.4 自主式AP無線局域網(wǎng)規(guī)劃 201
8.2.5 無線網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃 201
8.2.6 無線網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化規(guī)劃 201
8.3 動(dòng)手實(shí)戰(zhàn) 202
8.3.1 有線側(cè)網(wǎng)絡(luò)配置 202
8.3.2 無線側(cè)網(wǎng)絡(luò)配置 206
8.3.3 無線網(wǎng)絡(luò)安全配置 209
8.3.4 無線網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化配置 210
8.3.5 自主式AP無線網(wǎng)絡(luò)配置 211
8.3.6 配置結(jié)果驗(yàn)證測(cè)試 212
8.4 課后作業(yè) 213
參考文獻(xiàn) 215

1. 嵌入式人工智能技術(shù)應(yīng)用（數(shù)字教材） [主編 胡娜 楊國勇 晏廷榮]
2. Java Web項(xiàng)目化設(shè)計(jì)實(shí)踐教程 [邱云 曾陳萍]
3. 人工智能開發(fā)框架應(yīng)用 [主編 王明超 蘆婭云]
4. 民航客艙服務(wù)實(shí)用英語教程 [主編 田靜 徐亞玲]
5. Python數(shù)據(jù)分析 [主編　馮志輝　趙磊　李放]
6. 大學(xué)信息技術(shù) [曾翰穎 編著]
7. 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練實(shí)踐教程 [主編 王日華 陳武 黃喆誠]
8. 實(shí)用運(yùn)籌學(xué) [主編　邢育紅　于晉臣]
9. 電子技術(shù)（第二版） [主編 覃愛娜 李飛]
10. 工程數(shù)學(xué) [主編 郭立娟 王海]
11. 語音識(shí)別理論與實(shí)踐 [主編　莫宏偉]
12. 武術(shù)基礎(chǔ)教程 [主編 李代勇 謝志民]
13. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)教程 [主編 張浩軍 趙玉娟]
14. 電工電子技術(shù)基礎(chǔ) [主編 劉 軍 楊國龍 劉天成]
15. MySQL數(shù)據(jù)庫項(xiàng)目式教程 [陳亞峰]
16. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第二版） [主編 田亞平 李愛姣]
17. 畫法幾何與機(jī)械制圖 [主編 趙軍]
18. C語言程序設(shè)計(jì)習(xí)題與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)（第二版） [主編 甄增榮 張賓]
19. C語言程序設(shè)計(jì)（第二版） [主編 甄增榮 田云霞]
20. Unity3D虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開發(fā)實(shí)踐 [主 編 劉龍]
21. 智能化技術(shù)基礎(chǔ)（第三版） [鄧文達(dá)　李禮]
22. 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) [主編 張勇 張平華 趙小龍]
23. 網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷 [主編 夏薇薇 劉婷 尚潔]
24. 電視節(jié)目策劃與制作（微課版） [主　編　黃滴滴]
25. 數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐教程（SQL Server 2019） [主 編 嚴(yán)暉 周肆清]
26. 大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué) [主編 郭立娟]
27. 軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與實(shí)踐 [主編　但唐仁]
28. 工業(yè)機(jī)器人拆裝與調(diào)試 [主編 胡月霞 向艷芳 朱奇]
29. 信號(hào)與系統(tǒng)（第二版） [主編 張宇]
30. 信息技術(shù)基礎(chǔ) [主編 唐倩 邵銳]