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网工 无线MAC层技术

802.11标准定义了无线局域网（Wireless Local Area Network, WLAN）的技术规范，其中包括物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）。媒体访问控制层（MAC）负责处理数据帧的封装、寻址、冲突检测和避免等问题。下面详细介绍802.11 MAC层的功能和关键技术。

802.11 MAC层的功能

  1. 帧格式：
    • MAC层定义了无线局域网中数据帧的结构，包括帧头、数据部分和帧尾。
  2. 地址管理：
    • 每个数据帧包含源地址、目的地址等信息，MAC层负责处理这些地址。
  3. 访问控制：
    • MAC层定义了如何控制对无线信道的访问，以防止多个设备同时发送数据导致冲突。
  4. 错误检测：
    • MAC层使用循环冗余校验（CRC）来检测传输过程中可能出现的错误。
  5. 认证和加密：
    • 负责处理设备之间的认证和数据加密，确保无线通信的安全性。
  6. 节能模式：
    • 支持设备进入低功耗模式，以节省电力。

802.11 MAC层的关键技术

  1. CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)：
    • CSMA/CA是一种避免冲突的机制，不同于有线网络中的CSMA/CD（冲突检测），无线网络中无法检测到冲突的发生，因此采用了避免冲突的机制。
    • 设备在发送数据前先监听信道，如果信道空闲则发送数据；如果信道忙碌，则等待一段时间再尝试发送。
  2. 退避算法 (Backoff Algorithm)：
    • 当设备检测到信道忙碌时，会随机选择一个等待时间（退避时间），以减少冲突的概率。
  3. RTS/CTS (Request to Send / Clear to Send)：
    • 为了减少冲突，尤其是在远距离传输时，可以使用RTS/CTS机制。发送方先发送RTS帧，接收方回应CTS帧，之后才开始正式的数据传输。
  4. 帧间间隔 (Interframe Space, IFS)：
    • 定义了不同类型的帧之间需要保持的时间间隔，例如短帧间间隔（Short Interframe Space, SIFS）和点协调功能间隔（Point Coordination Function Interframe Space, PIFS）。
  5. 点协调功能 (PCF, Point Coordination Function)：
    • 提供了一种基于轮询的介质访问控制机制，适用于需要更高服务质量（Quality of Service, QoS）的应用场景。
  6. 分布式协调功能 (DCF, Distributed Coordination Function)：
    • 是802.11 MAC层默认采用的一种介质访问控制机制，基于CSMA/CA和退避算法。
  7. QoS增强：
    • 802.11e标准引入了增强的服务质量（Enhanced Services, EDCA）机制，支持优先级和服务等级的划分。

802.11 MAC层的帧结构

802.11 MAC层的数据帧通常包含以下部分：

  • 帧控制字段 (Frame Control)：指示帧的类型和子类型。
  • 地址字段 (Address Fields)：包含源地址、目的地址、BSSID（基本服务集标识符）等。
  • 序号/序列控制 (Sequence Control)：用于标识帧的顺序和片段编号。
  • 数据字段 (Data Field)：包含实际的数据负载。
  • 帧校验序列 (Frame Check Sequence, FCS)：用于检测传输错误

AP 注册步骤

二层注册（DHCP 不用设置option参数）

二层注册（Layer 2 Registration）

二层注册是指AP通过二层网络（即数据链路层）与控制器进行通信的过程。在这种模式下，AP通常直接连接到控制器所在的局域网（LAN）内，无需经过路由器或其他三层设备。

二层注册流程

  1. 发现阶段：
    • AP启动后，它会在二层广播域内发送发现消息（Discovery Message），试图寻找控制器。
    • 控制器接收到发现消息后，会回复一条响应消息（Discovery Response），告知AP如何进行后续的注册过程。
  2. 身份验证：
    • AP向控制器发送身份验证请求。
    • 控制器验证AP的身份，通常通过用户名和密码等凭证。
  3. 配置下发：
    • 一旦身份验证成功，控制器会向AP下发配置信息，包括IP地址、子网掩码、默认网关等。
    • 控制器还可能下发其他配置参数，如SSID、加密密钥等。
  4. 注册完成：
    • AP配置完成后，会发送一条注册完成的消息给控制器。
    • 控制器确认注册成功后，AP就可以开始正常工作，提供无线接入服务。

三层注册（dhcp 设置option参数 作用域选项 分配网关或者DNS，AC IP地址）

三层注册（Layer 3 Registration）

三层注册是指AP通过三层网络（即网络层）与控制器进行通信的过程。在这种模式下，AP和控制器之间可能存在一个或多个路由器，需要通过IP路由来建立连接。

三层注册流程

  1. 发现阶段：
    • AP启动后，它会发送UDP广播包（例如DHCP Discover）来查找控制器或DHCP服务器。
    • 控制器或DHCP服务器会回复DHCP Offer消息，提供IP地址等配置信息。
    • AP接受DHCP Offer，获得IP地址等配置信息。
  2. 身份验证：
    • AP使用获得的IP地址尝试与控制器建立TCP/IP连接。
    • 一旦连接建立，AP会向控制器发送身份验证请求。
    • 控制器验证AP的身份，通常通过用户名和密码等凭证。
  3. 配置下发：
    • 身份验证成功后，控制器会向AP下发配置信息，包括无线网络配置参数等。
    • 控制器还可能下发其他配置参数，如SSID、加密密钥等。
  4. 注册完成：
    • AP配置完成后，会发送一条注册完成的消息给控制器。
    • 控制器确认注册成功后，AP就可以开始正常工作，提供无线接入服务。

总结

  • 二层注册适用于AP与控制器位于同一子网内的情况，注册过程相对简单，不需要通过路由器。
  • 三层注册适用于AP与控制器位于不同子网的情况，需要通过路由器或三层交换机进行通信。

AP 注册失败的原因

造成注册失败的可能原因分析：
一、网络建设问题：

  1. AP 没有上电。
  2. AP 连接的网线存在问题。
    二、设备配套问题：
    AP 设备和 AC 设备的版本不匹配。
    三、网络配置问题：
  3. AP 上联的交换机如果启动 STP 时，一定要将 AP 连接接口设置为边缘端口，否则可能带来 AP 注册不成功问题。
  4. AP 接入的 VLAN 网络不正确。
    • 例如：AP 和 AC 三层组网，但是 AP 和 AC 之间网络不通。
    • AP 和 AC 三层组网，但是没有使用 DHCP option43 功能或者 DNS 功能为 AP 指定 AC 列表。
      四、设备异常带来的问题：
      例如：FitAP 设备出现个体异常，设备无法正常启动。

云AP 管理模式

https://support.huaweicloud.com/productdesc-cmn/cmn040003.html

云 AP 管理模式通常是一种基于云计算技术的无线网络接入点（AP）管理方式。

在云 AP 管理模式下，AP 的配置、监控和管理都通过云端平台进行集中处理。以下是其一些特点和优势：

集中化管理：
管理员可以通过一个统一的云平台，对分布在不同地点的多个 AP 进行集中配置和管理，大大提高了管理效率。

远程监控与故障诊断：
能够实时远程监控 AP 的运行状态，及时发现并诊断可能出现的故障，快速采取措施解决问题。

灵活的配置和策略部署：
可以方便地为不同的 AP 或用户群体设置个性化的网络配置和访问策略。

自动更新与升级：
云平台可以自动推送软件更新和升级，确保 AP 始终保持最新的功能和安全性。

成本效益：
减少了本地硬件和软件的投入，降低了维护成本。

网工 无线标准及调制技术

https://bbs.huaweicloud.com/blogs/431359

1G通信主要以语音为主，调制方式FDMA;2G通信发展了短信传输，调制方式是CDMA、TDMA；3G通信也主要采用了CDMA、TDMA；4G需要传输视频信息，主要采用了OFDMA；5G则提出了SCMA稀疏码分多址接入。

WiFi标准的演进

Wi-Fi标准的演进主要是通过IEEE（电气和电子工程师协会）提出的一系列802.11协议来实现的。这些协议定义了无线局域网（WLAN）技术的规范，以确保不同设备之间的互操作性和性能提升。

  1. 802.11: 最早的Wi-Fi标准，于1997年发布，支持最高传输速率为2 Mbps。这个标准使用了2.4 GHz频段，并采用了频移键控（FSK）和调制解调器（QPSK）技术。
  2. 802.11b: 于1999年发布，提高了最大传输速率至11 Mbps。与802.11相比，802.11b使用了相同的2.4 GHz频段，但采用了更先进的调制技术（康斯特编码）。
  3. 802.11a: 也于1999年发布，但采用了5 GHz频段。它支持更高的最大传输速率，达到了54 Mbps，但由于频段不同，与802.11b不兼容。
  4. 802.11g: 于2003年发布，结合了802.11b和802.11a的特点，支持2.4 GHz频段，并提供最高传输速率为54 Mbps。与802.11b兼容，但由于频段相同，与802.11a不兼容。
  5. 802.11n: 于2009年发布，引入了多天线技术（MIMO），可同时传输多个数据流，提高了传输速率和覆盖范围。它在2.4 GHz和5 GHz频段均可工作，最高传输速率可达600 Mbps或更高。
  6. 802.11ac: 于2013年发布，主要在5 GHz频段上工作，引入了更多的MIMO流，波束成形技术和更高的调制技术，最高传输速率可达几千兆比特每秒（Gbps）。
  7. 802.11ax（Wi-Fi 6）: 于2019年发布，旨在提高网络容量和效率。它引入了更多的改进，如OFDMA（正交频分多址），MU-MIMO（多用户多输入多输出）等，以适应越来越多的连接设备和高密度环境。
  8. 802.11be（Wi-Fi 7）: 这是一个尚未正式发布的标准，但预计将在未来几年内出现。它将进一步提高速度和性能，以满足不断增长的无线通信需求，同时提供更好的安全性和可靠性。

各个标准对比

WiFi标准WiFi版本协议标准频段PHY技术调制方式空间流数信道带宽数据速率
802.11Wi-Fi 119972.4 GHzDSSSBPSK, QPSK120 MHz2 Mbps
802.11bWi-Fi 119992.4 GHzDSSSCCK, QPSK120 MHz11 Mbps
802.11aWi-Fi 219995 GHzOFDMBPSK, QPSK, 16-QAM120 MHz54 Mbps
802.11gWi-Fi 320032.4 GHzOFDMBPSK, QPSK, 16-QAM120 MHz54 Mbps
802.11nWi-Fi 420092.4 GHz, 5 GHzMIMO-OFDMBPSK, QPSK, 16-QAMUp to 420/40 MHzUp to 600 Mbps
802.11acWi-Fi 520135 GHzMIMO-OFDMBPSK, QPSK, 16-QAMUp to 820/40/80/160 MHzUp to 3.47 Gbps
802.11axWi-Fi 620192.4 GHz, 5 GHzOFDMA, MU-MIMOBPSK, QPSK, 16-QAMUp to 820/40/80/160 MHzUp to 9.6 Gbps
802.11beWi-Fi 72021 年定了草案，2024 年最终版本2.4、5、6 GHzOFDMA, 上下行MU-MIMO4096-QAM820/40/80/160/320 MHzUp to 23Gbps

OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) 

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) 

MIMO (Multiple Input Multiple Output)

MU-MIMO (Multi-User MIMO) 和 OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)

其他无线标准和技术

Bluetooth

  • 频率：2.4 GHz
  • 技术：使用跳频扩频技术 (FHSS)。
  • 用途：短距离无线通信，如耳机、键盘等。

Zigbee

  • 频率：2.4 GHz, 915 MHz, 868 MHz
  • 技术：低功耗无线技术，适合智能家居和物联网设备。
  • 用途：智能家居自动化、传感器网络等。

Z-Wave

  • 频率：908.42 MHz (北美), 868.42 MHz (欧洲)
  • 技术：低功耗无线技术，专为家庭自动化设计。
  • 用途：家庭自动化、智能照明等。

NFC (Near Field Communication)

  • 频率：13.56 MHz
  • 技术：近距离无线通信技术，用于数据交换。
  • 用途：支付、门禁、数据传输等。

频段概述

  • 2.4 GHz频段:
    • 目前最常用的频段之一。
    • 由于频率较低，穿透力较强，但容易受到干扰。
    • 包括802.11b/g/n标准。
  • 5 GHz频段:
    • 提供更高的数据传输速率和更低的干扰。
    • 包括802.11a/ac/ax标准。
    • 由于频率较高，穿透力相对较弱。
  • 6 GHz频段:
    • 新兴的频段，主要用于Wi-Fi 6E和未来的Wi-Fi 7。
    • 提供更大的带宽和更低的干扰。

无线信道

无线信道是指用于传输无线电信号的空间介质，它没有物理形态，但允许信号从发射端传播到接收端。

无线信道的划分

无线信道可以根据其频率范围进行划分，不同的频段具有不同的特性和应用场景。以下是一些常见的无线信道划分：

  1. 极低频 (VLF)：3 kHz 至 30 kHz
    • 主要用于海底通信和某些军事用途。
  2. 低频 (LF)：30 kHz 至 300 kHz
    • 用于导航、水下通信等。
  3. 中频 (MF)：300 kHz 至 3 MHz
    • 用于AM广播和远程导航。
  4. 高频 (HF)：3 MHz 至 30 MHz
    • 用于远程无线电通信、短波广播和业余无线电。
  5. 甚高频 (VHF)：30 MHz 至 300 MHz
    • 用于电视广播、FM广播、陆地移动通信等。
  6. 超高频 (UHF)：300 MHz 至 3 GHz
    • 用于电视广播、移动通信、无线局域网（Wi-Fi）、蓝牙等。
  7. 微波：3 GHz 至 300 GHz
    • 用于卫星通信、移动通信、雷达系统、点对点链路等。
  8. 毫米波 (mmWave)：30 GHz 至 300 GHz
    • 用于5G通信、高分辨率雷达和成像系统。

频段特点

  • 频率越高，波长越短，通常可以支持更高的数据传输速率。
  • 频率越低，波长越长，信号穿透能力和覆盖范围通常更好。
  • 较高频率的信号更容易受到障碍物的阻挡，而较低频率的信号则更容易绕过障碍物。

在同一场所部署多个接入点（Access Points, AP）时，合理划分无线信道对于避免干扰、提高网络性能至关重要。下面是针对同一场所AP无线信道划分的一些建议：

1. 选择合适的频段

首先，需要确定使用哪个频段。目前最常用的频段是2.4 GHz和5 GHz。

  • 2.4 GHz频段：这个频段较为拥挤，共有14个信道（在大多数国家），但实际可用的互不干扰的信道只有3个（1、6、11）。因此，在2.4 GHz频段中，需要特别注意信道的分配。
  • 5 GHz频段：这个频段拥有更多的可用信道（根据地区不同，通常有20多个），并且每个信道之间相隔更远，减少了干扰的可能性。

2. 信道规划原则

  • 最小化干扰：尽量减少相邻AP之间的信道重叠。
  • 最大化带宽：利用可用信道的最大带宽。
  • 覆盖范围：确保每个区域都能得到良好的信号覆盖。

3. 信道分配策略

3.1 2.4 GHz频段

  • 非重叠信道：选择1、6、11三个非重叠信道进行分配。
  • 覆盖范围：确保相邻AP使用不同的信道，避免信道重叠造成的干扰。
  • 密度：在高密度部署环境中，可能需要减少2.4 GHz AP的数量，以免过多的AP造成严重的干扰。

3.2 5 GHz频段

  • 更宽的信道宽度：5 GHz频段支持更宽的信道宽度（如20 MHz、40 MHz、80 MHz等），这可以提高数据传输速率。
  • 动态信道选择：使用自动信道选择功能（如DFS – Dynamic Frequency Selection），让设备自动选择最不拥挤的信道。
  • 信道间隔：确保相邻AP使用至少相隔20 MHz以上的信道，以避免邻近信道干扰。

4. 使用专业工具

  • Wi-Fi分析工具：使用专业的Wi-Fi分析工具来检测现场环境中的信道使用情况，以便做出合理的信道分配决策。
  • 网络规划软件：利用网络规划软件进行模拟和预测，以优化AP的布局和信道配置。

5. 实施建议

  • 现场测试：安装后进行现场测试，观察实际效果，并根据需要调整信道。
  • 持续监控：定期监控网络性能，根据需要调整AP位置或信道配置。

6. 注意事项

  • 干扰源：注意来自其他无线设备（如微波炉、蓝牙设备等）的干扰。
  • 法规要求：遵守当地的无线通信法规和规定，特别是在使用5 GHz频段时要注意DFS信道的要求。

示例

假设在一个小型办公室环境中，需要部署3个AP：

  • 如果使用2.4 GHz频段，可以将AP配置为使用信道1、6和11。
  • 如果使用5 GHz频段，可以将AP配置为使用不同的非重叠信道，例如149、153和157（这取决于所在地区的可用信道）。

总结

合理划分无线信道可以帮助减少干扰，提高网络性能。对于2.4 GHz频段，重点是选择非重叠信道；对于5 GHz频段，则可以利用更多的信道资源来提高带宽和减少干扰。使用专业工具进行规划和监测，可以确保最佳的网络性能。

无线发射功率与增益天线

无线发射功率指的是无线设备（如无线路由器、手机、基站等）在发送信号时所能输出的最大电能。这个功率通常以毫瓦（mW）或分贝毫瓦（dBm）来表示。在实际应用中，发射功率的大小决定了信号的覆盖范围和穿透能力：

  • 覆盖范围： 较高的发射功率意味着信号能够传播得更远，覆盖更大的区域。
  • 穿透能力： 更高的发射功率有助于信号穿透障碍物（如墙壁、金属结构等），从而改善信号质量。

然而，发射功率并不是越高越好，因为它还涉及到以下几个方面的问题：

  • 能耗： 较高的发射功率会消耗更多的能量。
  • 干扰： 大的发射功率可能会对周围的无线设备造成干扰。
  • 法规限制： 各国和地区对无线设备的发射功率有严格的规定，以确保电磁兼容性和人体健康安全。

增益天线

增益天线是指那些具有方向性或集中辐射特性的天线，能够在特定方向上集中发射或接收信号，从而增强信号强度。天线增益通常以分贝（dBi）为单位来衡量，表示相对于各向同性辐射器（理想点源）的增益。天线增益越高，信号在特定方向上的强度就越大：

  • 方向性： 增益天线通常具有方向性，意味着它们在特定的方向上集中发射信号，而非均匀地向四周发射。
  • 信号强度： 增益天线可以使信号在特定方向上更强，从而改善远程通信的效果。
  • 减少干扰： 因为信号集中在特定方向上，增益天线能够减少来自其他方向的干扰。

结合使用

在实际应用中，无线发射功率和增益天线常常结合使用，以达到最佳的通信效果。例如，在家庭无线网络中，可能需要覆盖较大的区域，这时候可以适当提高无线设备的发射功率，并使用具有增益特性的天线来改善信号质量。而在专业通信场景中，如移动基站，通常会使用高增益天线来覆盖更广阔的地理范围，并且根据实际情况调整发射功率，以满足服务质量和覆盖范围的要求。

网工 无线认证

无线认证技术

1. 开放系统认证（Open System Authentication）

  • 特点：这是一种最简单的认证方式，实际上几乎不进行任何认证。
  • 工作原理：任何客户端都可以请求与接入点（AP）关联，AP 会无条件接受。
  • 安全性：安全性较低，通常只在对安全性要求不高的公共区域使用。

2. 共享密钥认证（Shared Key Authentication）

  • 原理：客户端和 AP 事先共享一个密钥。认证过程中，AP 向客户端发送一个挑战文本，客户端使用共享密钥对挑战文本进行加密并返回给 AP，AP 验证加密结果是否正确。
  • 安全性：比开放系统认证安全性稍高，但如果共享密钥被泄露，整个网络的安全性将受到威胁。

3. WPA/WPA2 – PSK（Pre-Shared Key，预共享密钥）

  • 特点：用户在客户端和 AP 上预先配置相同的 PSK 密钥。
  • 加密方式：采用 TKIP（Temporal Key Integrity Protocol，临时密钥完整性协议）或 CCMP（Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol，计数器模式及密码块链消息认证码协议）进行加密。
  • 安全性：提供了比共享密钥认证更强的安全性。

4. WPA/WPA2 – Enterprise（企业版）

  • 组成：通常包括 RADIUS（Remote Authentication Dial-In User Service，远程认证拨号用户服务）服务器、认证服务器、客户端等。
  • 认证方式：支持多种认证方法，如 EAP-TLS（Extensible Authentication Protocol – Transport Layer Security，可扩展认证协议 – 传输层安全）、PEAP（Protected Extensible Authentication Protocol，受保护的可扩展认证协议）等。
  • 安全性：提供了较高的安全性，适用于企业等对安全要求较高的环境。

5. 802.1X 认证

  • 机制：基于端口的访问控制协议。
  • 工作流程：客户端在连接到网络时，需要通过认证服务器的认证才能获得网络访问权限。
  • 应用：常用于企业无线网络，与其他安全机制结合，提供更严格的访问控制。

6.Portal 认证

一、工作原理

  1. 未认证用户访问网络
    • 未通过认证的用户尝试访问网络资源时，会被重定向到 Portal 认证页面。
    • 例如，用户连接无线网络后，打开网页时会自动跳转到指定的认证页面。
  2. 输入认证信息
    • 在 Portal 认证页面上，用户需要输入认证所需的信息，如用户名、密码、验证码等。
  3. 认证服务器验证
    • 用户提交的认证信息被发送到认证服务器进行验证。
  4. 认证结果
    • 如果认证通过，用户被授权访问网络资源，并且可以正常上网。
    • 若认证失败，用户可能会看到相应的错误提示，并可能被限制访问网络。

例如，家庭无线网络可能会使用 WPA/WPA2 – PSK 认证方式，以保障一定的安全性；而大型企业的无线网络则通常采用 WPA/WPA2 – Enterprise 或 802.1X 认证方式，确保只有授权的用户和设备能够接入网络。

无线加密技术

1. WEP（Wired Equivalent Privacy，有线等效保密）

  • 特点：是最早的无线加密技术之一。
  • 加密方式：使用共享密钥对数据进行加密。
  • 安全性问题：由于其密钥管理和加密算法的缺陷，容易被破解，安全性较低，已逐渐被淘汰。

2. WPA（Wi-Fi Protected Access，Wi-Fi 保护访问）

  • 特点：作为 WEP 的改进版本推出。
  • 加密方式：采用 TKIP（Temporal Key Integrity Protocol，临时密钥完整性协议）加密算法。
  • 安全性提升：通过动态生成密钥、增加密钥长度等方式提高了安全性。

3. WPA2

  • 特点：是 WPA 的升级版，目前较为广泛使用。
  • 加密方式：支持 AES（Advanced Encryption Standard，高级加密标准）加密算法，提供更强的加密强度。
  • 安全性：被认为是相对安全的无线加密技术。

4. WPA3

  • 特点：最新的 Wi-Fi 安全标准。
  • 增强功能：包括更强大的加密、对开放网络的保护增强、防暴力破解等。
  • 适用场景：适用于对安全性要求极高的环境。

https://blog.51cto.com/u_11442747/5141964

https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1100191960/55383db5

https://blog.csdn.net/qq_23435961/article/details/130973925

无感知认证

无感知认证是一种针对智能终端、在经过第一次认证后无需输入用户名和密码即可上线的认证过程，解决上网重复认证的问题。无感知认证常基于MAC地址认证。

目前，常用的无线AP供电的方案是PoE方式供电。

用无线AP支持的工作频段为2.4G和5G。

网工 无线技术

无线局域网（Wireless Local Area Network, WLAN）是一种使用无线信号（通常是射频波段）来实现局域网内的设备间通信的技术。WLAN使用户可以在没有物理连接的情况下访问网络资源，非常适合移动设备和需要灵活性的应用场景。以下是关于WLAN技术的一些关键信息：

WLAN的关键组成部分：

  1. 无线接入点 (Access Point, AP):
    • 无线接入点是WLAN中的核心设备，它负责将无线信号转换为有线网络信号，并将有线网络信号转换为无线信号。
    • 接入点通常连接到有线网络，如以太网，以实现无线设备与有线网络之间的通信。
  2. 无线路由器:
    • 无线路由器结合了路由器和无线接入点的功能，提供互联网接入并管理局域网内的无线通信。
    • 它还可能包括防火墙、网络地址转换 (NAT) 功能以及其他高级网络管理特性。
  3. 无线适配器 (Wireless Adapter):
    • 无线适配器用于将计算机或其他设备连接到WLAN。
    • 它可以是内置的（例如笔记本电脑中的无线网卡），也可以是外置的（如USB无线适配器）。

WLAN的工作原理：

  • 无线信号:
    • 无线信号通常使用2.4 GHz或5 GHz的射频频段。
    • 这些信号遵循IEEE 802.11标准的各种版本。
  • 加密和认证:
    • 为了保护数据安全，WLAN使用加密技术，如WPA2 (Wi-Fi Protected Access II) 或 WPA3。
    • 设备必须通过认证才能加入网络。
  • 漫游 (Roaming):
    • 当移动设备在不同AP之间移动时，能够自动切换到信号最强的AP，这一过程称为漫游。

IEEE 802.11标准：

  • 802.11b: 1999年发布，最高支持11 Mbps。
  • 802.11a: 1999年发布，工作在5 GHz频段，最高支持54 Mbps。
  • 802.11g: 2003年发布，兼容802.11b，同样最高支持54 Mbps。
  • 802.11n: 2009年发布，支持MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 技术，最高支持600 Mbps。
  • 802.11ac: 2013年发布，仅在5 GHz频段工作，最高支持1.3 Gbps。
  • 802.11ax: 2019年发布，即Wi-Fi 6，支持更高的效率和更高的吞吐量，最高支持9.6 Gbps。

其他相关技术：

  • Wi-Fi 6E: 基于802.11ax标准，增加了对6 GHz频段的支持。
  • Wi-Fi 7: 即将发布的标准，预计将进一步提高数据传输速率和网络效率。

Ad-hoc网络（也称为对等网络或自组织网络）是一种特殊的无线局域网配置，其中网络中的设备直接相互通信，不需要通过中央接入点（如无线路由器）。这种类型的网络非常适合临时或紧急情况下的应用，因为它们可以快速建立并且不需要现有的基础设施。

Ad-hoc网络的工作原理：

因此，通常需要实施一些安全措施，比如使用加密协议（如WPA2或WPA3）来保护数据。

设备发现:

当两个或多个设备进入彼此的无线传输范围内时，它们会自动发现彼此的存在。

设备通过发送探测请求（Probe Request）来寻找其他设备，并监听探测响应（Probe Response）。

网络形成:

当两台或多台设备成功检测到彼此后，它们可以协商建立一个临时的网络。

每个设备都会选择一个信道（频道）来进行通信，通常会选择一个冲突较少的信道。

直接通信:

一旦网络建立，设备之间就可以直接相互通信，无需通过中间节点。

数据包直接从源设备发送到目的设备，如果距离较远，则可能需要通过其他设备进行多跳转发。

路由协议:

Ad-hoc网络通常使用动态路由协议，如AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector) 或 DSR (Dynamic Source Routing)，来确定数据包的最佳路径。

这些协议允许设备在动态变化的环境中自动更新路由表。

安全性:

由于Ad-hoc网络的开放性质，它们可能容易受到安全威胁。

Ad-hoc网络中的路由协议是指用于在没有固定基础设施（如接入点或路由器）的情况下，帮助网络中的节点发现和维护到达其他节点的路径的算法。Ad-hoc网络路由协议需要解决网络的动态性和不稳定性问题，因为节点可以随时移动，从而改变网络的拓扑结构。以下是几种常见的Ad-hoc网络路由协议：

分类：

  1. 表驱动路由协议 (Table-driven Routing Protocols):
    • 这类协议持续维护一个完整的路由表，其中包括到达网络中每个节点的路径。
    • 表驱动协议的一个例子是 DSDV (Destination Sequenced Distance Vector)。
  2. 按需路由协议 (On-demand Routing Protocols):
    • 这类协议只在需要时才建立路由，以减少路由开销。
    • 按需协议的例子包括 AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector) 和 DSR (Dynamic Source Routing)。
  3. 地理位置路由协议 (Geographic Routing Protocols):
    • 这类协议利用节点的位置信息来决定数据包的转发路径。
    • 地理位置路由协议的一个例子是 GPSR (Greedy Perimeter Stateless Routing)。

详细介绍几种协议：

  1. DSDV (Destination Sequenced Distance Vector):
    • DSDV 是一种表驱动路由协议，类似于传统的距离向量路由协议 RIP。
    • 每个节点定期广播其路由表，以便其他节点可以更新自己的路由信息。
    • 使用序列号机制来避免循环和旧路由信息的问题。
  2. AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector):
    • AODV 是一种按需路由协议，只有当节点需要发送数据到某个目的地时才会发起路由发现过程。
    • AODV 使用序列号来防止路由环路，并且通过路径反转来检测断开的连接。
    • 当节点需要发送数据时，它会广播一个路由请求（RREQ），并等待接收一个路由应答（RREP）。
  3. DSR (Dynamic Source Routing):
    • DSR 也是一种按需路由协议，它使用源路由机制，即数据包中包含了到达目的地的完整路径信息。
    • DSR 维护一个缓存表来记录已知的路径，以便重用已知的有效路径。
    • 如果路径中断，DSR 会尝试找到另一条路径。
  4. GPSR (Greedy Perimeter Stateless Routing):
    • GPSR 是一种地理位置路由协议，它假设每个节点都知道自己的位置。
    • 数据包沿着最接近目的地的方向转发，如果遇到障碍物或无法继续沿直线前进时，会沿着边界转发。
    • GPSR 不需要维护状态信息，因此降低了路由开销。

特点与选择：

  • 表驱动协议:
    • 优点：较低的延迟，因为路由信息总是可用的。
    • 缺点：较高的开销，因为需要频繁更新路由表。
  • 按需协议:
    • 优点：较低的开销，因为只在需要时才建立路由。
    • 缺点：可能较高的延迟，因为需要时间来发现路由。
  • 地理位置协议:
    • 优点：适用于大范围和密集的网络，因为它们利用位置信息来优化路径选择。
    • 缺点：需要每个节点都能够定位自己，这可能需要额外的硬件支持。

选择合适的路由协议时要考虑的因素：

  • 网络规模:
    • 较大的网络可能更适合按需协议，因为它们可以减少不必要的路由更新。
  • 节点移动性:
    • 移动性高的网络可能更适合按需协议，因为节点经常移动会导致频繁的路由更新。
  • 应用需求:
    • 对于实时应用，可能需要较低的延迟，因此表驱动协议可能更为合适。

Ad-hoc网络中的路由协议是一个活跃的研究领域，新的协议和技术仍在不断发展和完善中，以应对日益增长的网络需求和挑战。

网工 移动通信网络

移动通信网络经历了以下迭代过程：

一、1G（First Generation）模拟蜂窝移动通信系统

  • 时间：20世纪80年代初到90年代初。
  • 技术特点：
    • 采用模拟信号传输。
    • 基于频分多址（FDMA）技术，不同用户通过不同频率的信道进行区分。
    • 语音质量较差，容易受到干扰，且保密性不足。
    • 只能进行语音通话，无法进行数据传输或其他多媒体服务。
  • 代表设备：“大哥大”，体积大、重量重、电池续航能力有限。

二、2G（Second Generation）数字蜂窝移动通信系统

  • 时间：20世纪90年代初到21世纪初。
  • 技术特点：
    • 从模拟信号转变为数字信号传输，信号质量和稳定性大幅提升。
    • 主要采用时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）技术。GSM 系统采用 TDMA，将时间划分为不同的时隙分配给不同用户；CDMA 系统则是通过不同的码序列区分用户。
    • 除了语音通话，支持低速数据业务，如短信、彩信等。
    • 具有更好的保密性和抗干扰能力。
  • 代表技术和系统：
    • GSM（全球移动通信系统）：在全球范围内广泛应用，成为主流的 2G 标准之一，其网络覆盖广泛，通话清晰，短信功能普及。
    • CDMA（码分多址）：由高通公司研发，具有容量大、抗干扰能力强等优点，在美国等地得到广泛应用。

三、3G（Third Generation）宽带数字移动通信系统

  • 时间：21 世纪初到 2010 年左右。
  • 技术特点：
    • 数据传输速度显著提高，能够支持多媒体业务，如图片、音频、视频等的传输。
    • 主流技术标准包括 WCDMA（宽带码分多址）、CDMA2000 和 TD-SCDMA(我国有专利）、WiMAX（在我国没有进入商用 ）。
      • WCDMA：欧洲主导的标准，技术成熟，全球应用广泛，具有较高的数据传输速率和较好的网络兼容性。
      • CDMA2000：由美国高通公司主导，是从 2G 的 CDMA 技术演进而来，在北美和一些亚洲国家有应用。
      • TD-SCDMA：中国提出的具有自主知识产权的标准，采用时分双工（TDD）模式，在频谱利用效率等方面有一定优势。
    • 网络容量增大，能够同时支持更多的用户接入和使用各种数据业务。
  • 应用服务拓展：
    • 移动互联网开始兴起，用户可以通过手机浏览网页、使用即时通讯工具等。
    • 推动了智能手机的快速发展，为各种移动应用的出现奠定了基础。

四、4G（Fourth Generation）高速移动通信系统

  • 时间：2010 年左右开始发展，逐渐普及。
  • 技术特点：
    • 采用正交频分复用（OFDM）和多输入多输出（MIMO）等关键技术，大大提高了数据传输速率和频谱效率。
    • 能够实现高清视频流、在线游戏、视频会议等高速数据业务，提供了类似于宽带互联网的用户体验。
    • 网络架构更加扁平化，降低了网络延迟，提高了系统响应速度。
    • 全 IP 网络，实现了语音和数据业务在同一网络上的融合传输。
  • 对社会和经济的影响：
    • 促进了移动互联网的繁荣，催生了众多移动应用和服务，如移动支付、在线直播、共享经济等领域的应用。
    • 改变了人们的生活和工作方式，使得人们可以随时随地获取信息和进行各种业务操作。
    • 推动了相关产业的发展，如智能手机制造、通信设备研发、移动应用开发等。
    • 国际上的4G 协议标准主要有以下几种：
    • LTE-Advanced：是LTE的增强版，完全向后兼容LTE，通常可在LTE上通过软件升级实现。其峰值速率下行可达1Gbps，上行500Mbps，是第一批被国际电信联盟承认的4G标准，也是事实上的主流4G标准。
    • WiMAX-Advanced：即IEEE 802.16m，是WiMAX的增强版，由美国英特尔主导，接收下行与上行最高速率可达到300Mbps，在静止定点接收时可高达1Gbps。它也曾被国际电信联盟承认是4G标准，但随着英特尔于2010年退出，WiMAX技术逐渐被运营商放弃，wimax论坛也于2012年将TD-LTE纳入wimax2.1规范。
    • 而LTE（长期演进技术）包括TDD、FDD两种双工模式，其中TD-LTE是LTE的TDD版本，由中国主导；FDD-LTE是LTE的FDD版本，其标准化与产业发展领先于TDD-LTE，且已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛、终端种类最丰富的一种4G标准。
    • 在实际应用中，通常所说的4G网络一般是指LTE网络。LTE技术是3G的演进，被广泛认为是准4G技术，是3G向4G演进的必经之路。中国的4G网络主要采用TD-LTE制式。

五、5G（Fifth Generation）新一代移动通信系统

  • 时间：从 2019 年开始商用，正在全球范围内加速部署。
  • 技术特点：
    • 高速率：峰值数据传输速率可达 20Gbps 甚至更高，比 4G 网络快数十倍。
    • 低延迟：端到端延迟可以降低到 1 毫秒以下，对于实时性要求极高的应用（如自动驾驶、工业自动化等）至关重要。
    • 大容量：支持大规模物联网设备连接，每平方公里可连接 100 万个以上的设备，满足物联网发展的需求。
    • 网络切片：可以根据不同的应用场景和需求，将网络划分为多个虚拟网络切片，为不同的业务提供定制化的网络服务。
    • 毫米波技术：利用高频毫米波频段，提供更丰富的频谱资源，但信号传播距离较短，需要更多的基站覆盖。
  • 应用场景：
    • 增强型移动宽带（eMBB）：提供超高清视频、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等沉浸式体验。
    • 海量机器类通信（mMTC）：应用于智慧城市、智能家居、智能农业等物联网领域，实现设备的大规模连接和数据传输。
    • 高可靠低延迟通信（URLLC）：用于自动驾驶、工业自动化控制、远程医疗手术等对延迟和可靠性要求极高的场景。