无线局域网技术与实践

课程结构灵活

教学内容实用

教学资源丰富

教学可操作性强

前 言

电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）于1997年发布了802.11标准，是WLAN发展史上的一个里程碑。2019年，Wi-Fi联盟宣布开启对802.11ax（Wi-Fi 6）标准的设备认证计划，意味着Wi-Fi 6标准可以逐步在市场中使用。经过多年的发展，802.11标准已经形成了一个大家族，包括802.11-1997、802.11b、802.11g、802.11n和802.11ac等，而Wi-Fi技术凭借自身的优势也逐渐得到人们的广泛认可，并展示出良好的发展前景和极大的应用价值。

本书内容丰富、重点突出、贴近教学实际，具体体现在以下几个方面：

（1）课程结构灵活。根据WLAN实际工作过程中所需的知识和技能提炼出8个模块，每个模块由不同的主题构成，模块和主题间相对独立，教师在教学过程中可以根据实际情况灵活选择。

（2）教学内容实用。本书总结编者多年网络工程实践经验和高职教学经验，对WLAN发展过程中出现的新技术、新产品和新工艺等进行详细介绍的同时，对学生的技能训练进行强化，并以一个无线局域网组建实战案例结束整个训练过程，使学生可以在案例中巩固所学知识，满足高素质技能型人才培养的需求。

（3）教学资源丰富。本书配套的教学资源均是与网络业界知名设备商合作开发的，包括工作原理动画、操作实践微课视频、基于主题内容的PPT和题型多样的习题集等。

（4）教学可操作性强。基于主流的无线网络设备（如思科、锐捷等厂商的无线网络硬件设备）设计实践内容并录制操作视频，解决了设备差异化的问题；基于思科网络模拟器Packet Tracer的强大功能设计实践内容并录制操作视频，解决了没有无线网络设备的院校无法开展实践教学的问题。

本书内容涵盖WLAN的无线信号传输技术、设备调试、安全管理、规划设计等，建议学时数为64学时，理论学时与实践学时之比为1∶2，各校可根据学生的学习基础和实际学情进行适当调整。WLAN的构建离不开网络设备，建议在讲授各种WLAN的构建时以设备为主线，根据设备实现的主要功能学习相应的理论知识。

本书由唐继勇、刘思伶任主编，孙梦娜、何通洋、张凌垚、任月辉任副主编。

在本书编写过程中编者参阅了同行的相关资料，并得到所在学院和相关企业的大力支持，在此一并表示感谢。

限于编者水平，书中难免存在疏漏之处，恳请读者批评指正。

编 者

2021年5月

前言

模块1 认识无线网络技术 1
1.1 无线网络历史回顾 2
1.2 无线网络标准组织 4
1.3 无线网络技术概述 6
1.4 无线网络的分类 7
1.5 无线网络相关概念辨析 13
1.6 动手实践 15
1.6.1 使用手机NFC传输文件 15
1.6.2 建立智能手机与PC终端之间的
蓝牙通信 15
1.6.3 使用智能手机通过移动通信网络
访问Internet 16
1.6.4 构建移动环境下的Wi-Fi网络 17
1.7 课后作业 18
模块2 无线信号传输技术 20
2.1 无线射频信号 21
2.1.1 无线电波 21
2.1.2 射频 22
2.1.3 频谱 23
2.1.4 频段 23
2.1.5 信道 23
2.1.6 Wi-Fi信号分析实践 24
2.2 无线局域网传输频段 24
2.2.1 FCC频段 24
2.2.2 ISM免费使用频段 24
2.2.3 WLAN工作频段 25
2.2.4 2.4GHz频段 25
2.2.5 5GHz频段 26
2.3 信道聚合技术 27
2.3.1 信道聚合的概念 27
2.3.2 5GHz信道聚合组网设计模型 28
2.4 利用射频信号承载数据 29
2.4.1 载波信号 29
2.4.2 数字信号调制方法 31
2.4.3 载波、调制、信道和频段之间的关系 31
2.5 射频传播行为 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 射频信号传播衰减 35
2.6.1 波束发散 35
2.6.2 多径现象 36
2.6.3 噪声干扰 36
2.6.4 菲涅尔区 38
2.7 无线局域网传输技术 39
2.7.1 物理层传输技术概述 39
2.7.2 FHSS技术 39
2.7.3 直接序列扩频技术 39
2.7.4 OFDM技术 40
2.7.5 MIMO技术 42
2.7.6 动态速率切换技术 42
2.8 射频信号的度量 43
2.8.1 RF信号强度 43
2.8.2 度量信号路径上的功率变化 44
2.8.3 接收端功率度量值 47
2.8.4 无线干扰信号测试 49
2.9 课后作业 50
模块3 无线局域网标准协议 53
3.1 无线局域网传输协议 54
3.1.1 802.11系列标准 54
3.1.2 802.11a/b/g之间的兼容性问题 55
3.1.3 无线设备兼容性优化技术 55
3.1.4 802.11n协议标准 56
3.1.5 802.11ac协议标准 57
3.1.6 波束成形技术的应用 57
3.2 无线局域网组成元素 59
3.2.1 基本服务集 59
3.2.2 独立基本服务集 59
3.2.3 基础架构基本服务集 60
3.2.4 扩展服务集 61
3.3 无线局域网介质访问控制 62
3.3.1 802.11中不能使用CSMA/CD 62
3.3.2 冲突检测 63
3.3.3 CSMA/CA工作过程 63
3.3.4 MAC帧格式 65
3.4 无线局域网的接入控制 68
3.4.1 BSS的配置信息 68
3.4.2 信标管理帧 69
3.4.3 同步过程 69
3.4.4 认证过程 71
3.4.5 关联过程 71
3.4.6 MAC帧的传输过程 72
3.5 课后作业 73
模块4 小型无线局域网组建 77
4.1 无线局域网的硬件组成 78
4.1.1 无线站 78
4.1.2 无线网卡 79
4.1.3 无线路由器 79
4.1.4 分布式系统 80
4.1.5 Ad-Hoc网络组建实践 80
4.2 天线的性能及分类 81
4.2.1 电磁波的辐射 81
4.2.2 天线的定义及作用 82
4.2.3 无线电波的极化 82
4.2.4 天线的性能参数 83
4.2.5 天线的类型 85
4.3 无线客户端实用程序 88
4.4 动手实践 90
4.4.1 使用无线路由器扩展网络 90
4.4.2 使用无线路由器提供的多媒体服务 91
4.4.3 使用无线媒体桥模式扩展网络 93
4.5 课后作业 94
模块5 企业无线局域网组建 96
5.1 使用无线接入点构建无线局域网 97
5.1.1 无线接入点概述 97
5.1.2 无线接入点的工作过程 99
5.1.3 无线接入点的配置模式 100
5.1.4 无线接入点的配置方法 103
5.1.5 使用“胖”AP扩展网络实践 104
5.2 组建集中式架构的无线局域网 107
5.2.1 集中式架构的构建 107
5.2.2 LAP 108
5.2.3 WLC 110
5.2.4 PoE设备 112
5.2.5 PoE的管理实践 114
5.2.6 LAP与WLC之间的通信 115
5.3 LAP注册到WLC的过程 118
5.3.1 LAP的运行状态 118
5.3.2 发现WLC的过程 119
5.4 LAP与WLC的组网方式 119
5.4.1 WLC的接口部署 120
5.4.2 LAP与WLC之间的连接模式 121
5.5 集中式无线局域网的数据转发模式 122
5.5.1 数据报文的本地转发模式 123
5.5.2 数据报文的集中转发模式 123
5.5.3 数据转发模式的正确选用 123
5.6 WLC对无线局域网的定义及操作 124
5.7 无线局域网的漫游 126
5.8 无线局域网的信道规划 128
5.9 动手实践 131
5.9.1 无线控制器的初始化 131
5.9.2 LAP注册到WLC实践 132
5.9.3 WLC管理两个WLAN 134
5.9.4 WLC管理两个AP组 137
5.10 课后作业 141
模块6 保护无线局域网安全 146
6.1 无线局域网安全连接剖析 147
6.1.1 认证方式 148
6.1.2 数据机密性 148
6.1.3 数据完整性 149
6.1.4 入侵保护 150
6.1.5 构建一个访客网络实践 151
6.2 无线客户端的认证方法 153
6.2.1 开放式认证 153
6.2.2 共享密钥认证 154
6.2.3 无线802.1x认证 155
6.2.4 PSK 157
6.2.5 MAC地址认证 157
6.2.6 Portal认证 158
6.2.7 WAPI介绍 159
6.3 无线机密性和完整性方法 160
6.3.1 TKIP 160
6.3.2 CMPP 160
6.3.3 WPA 161
6.4 可扩展的无线身份认证系统 162
6.4.1 接入控制服务器 162
6.4.2 AAA技术 162
6.4.3 认证通信协议 162
6.4.4 802.1x认证接入过程案例 163
6.5 动手实践 164
6.5.1 配置无线路由器安全策略 164
6.5.2 构建双频安全无线网络 167
6.5.3 组建统一身份认证的无线网络 170
6.5.4 构建WPA+EAP无线局域网 172
6.5.5 构建802.1x认证无线局域网 174
6.6 课后作业 178
模块7 无线局域网规划与设计 181
7.1 WLAN设计目标 182
7.2 WLAN现场工勘 182
7.2.1 WLAN工勘的准备工作 182
7.2.2 WLAN工勘需要记录的信息 184
7.2.3 WLAN工勘的具体过程 185
7.3 WLAN覆盖设计 187
7.3.1 覆盖设计原则 187
7.3.2 WLAN拓扑结构选择 187
7.3.3 频率规划 187
7.3.4 覆盖规划 188
7.3.5 链路预算 189
7.3.6 容量规划 191
7.3.7 WLAN覆盖设计举例 191
7.4 WLAN网络规划 191
7.5 课后作业 192
模块8 无线局域网组建综合实战 194
8.1 无线局域网核心内容描述 195
8.1.1 无线局域网架构 195
8.1.2 无线局域网安全 195
8.1.3 无线局域网性能优化 195
8.1.4 无线网络可靠性 196
8.1.5 自主式AP构建无线局域网 196
8.2 无线局域网综合实战项目介绍 197
8.2.1 有线网络规划 198
8.2.2 DHCP服务器规划 200
8.2.3 WLC+LAP无线网络规划 201
8.2.4 自主式AP无线局域网规划 201
8.2.5 无线网络安全规划 201
8.2.6 无线网络性能优化规划 201
8.3 动手实战 202
8.3.1 有线侧网络配置 202
8.3.2 无线侧网络配置 206
8.3.3 无线网络安全配置 209
8.3.4 无线网络性能优化配置 210
8.3.5 自主式AP无线网络配置 211
8.3.6 配置结果验证测试 212
8.4 课后作业 213
参考文献 215

1. 实用运筹学 [主编　邢育红　于晋臣]
2. 电子技术（第二版） [主编 覃爱娜 李飞]
3. 工程数学 [主编 郭立娟 王海]
4. 语音识别理论与实践 [主编　莫宏伟]
5. 武术基础教程 [主编 李代勇 谢志民]
6. 计算机网络实训教程 [主编 张浩军 赵玉娟]
7. 电工电子技术基础 [主编 刘 军 杨国龙 刘天成]
8. MySQL数据库项目式教程 [陈亚峰]
9. 机械设计基础（第二版） [主编 田亚平 李爱姣]
10. 画法几何与机械制图 [主编 赵军]
11. C语言程序设计习题与实验指导（第二版） [主编 甄增荣 张宾]
12. C语言程序设计（第二版） [主编 甄增荣 田云霞]
13. Unity3D虚拟现实应用开发实践 [主 编 刘龙]
14. 智能化技术基础（第三版） [邓文达　李礼]
15. 面向对象程序设计 [主编 张勇 张平华 赵小龙]
16. 网络营销 [主编 夏薇薇 刘婷 尚洁]
17. 电视节目策划与制作（微课版） [主　编　黄滴滴]
18. 数据库技术与应用实践教程（SQL Server 2019） [主 编 严晖 周肆清]
19. 大学应用数学 [主编 郭立娟]
20. 软件定义网络技术与实践 [主编　但唐仁]
21. 工业机器人拆装与调试 [主编 胡月霞 向艳芳 朱奇]
22. 信号与系统（第二版） [主编 张宇]
23. 信息技术基础 [主编 唐倩 邵锐]
24. 混合式课堂教学改革与实践—微动教学法 [石铁峰 石家羽 著]
25. Python 语言程序设计实践指导 [主编　张双狮]
26. Photoshop 图形图像项目化教程 [主编 胡斌斌 黎娅 苏大椿]
27. 高职院校软件类专业“类上班制”人才培养模式研究 [杨智勇 王海洋 著]
28. 体育舞蹈教程 [主编 刘伟 陈志明 曾明]
29. 大学生创新创业基础 [主编 姜国权 姜福佳]
30. 信息技术（微课版） [王云　徐江鸿　李清霞　罗学锋　]