1 / 103

Cisco 的無線技術

第 12 章. Cisco 的無線技術. 本章重點. 12 - 1 無線技術簡介 12 - 2 Cisco 的整合式無線方案 12 - 3 設定我們的無線互連網路 12 - 4 摘要. Cisco 的無線技術. 如果您希望瞭解今日最常用的基本 WLAN 或 WLAN, 只要想想使用集線器的 10BaseT 乙太網路。 這表示 WLAN 通常是執行半雙工通訊 － 所有人共享相同頻寬 , 而一次只有一個使用者能夠進行通訊。這未必就有什麼不好 － 它只是沒有太好而已。

edmund
Download Presentation

Cisco 的無線技術

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第 12 章 Cisco 的無線技術

  2. 本章重點 • 12 - 1 無線技術簡介 • 12 - 2 Cisco 的整合式無線方案 • 12 - 3 設定我們的無線互連網路 • 12 - 4 摘要

  3. Cisco 的無線技術 • 如果您希望瞭解今日最常用的基本 WLAN 或 WLAN, 只要想想使用集線器的 10BaseT 乙太網路。 • 這表示 WLAN 通常是執行半雙工通訊 － 所有人共享相同頻寬, 而一次只有一個使用者能夠進行通訊。這未必就有什麼不好 － 它只是沒有太好而已。 • 因為現在大多數人都需要依賴無線網路, 所以它們必須以閃電般的速度演進, 才能趕上我們的需求。

  4. Cisco 的無線技術 • 好消息是這真的發生了 － Cisco 已經有所回應, 並且提出了所謂的 Cisco 整合式無線方案 (Cisco Unified Wireless Solution), 可以在所有類型的無線連線上運作；而且運作得很安全。 • 本章的目的不是要介紹一般性的無線技術, 而是要讓您熟悉 Cisco 的無線技術 － 您可以想像, 儘管相當細微, 但仍然必定會有些差異。 • 本章涵蓋基本的 WLAN 技術和標準, 但主要的目標是要讓您能從 Cisco 的角度瞭解無線, 並且確實地掌握 Cisco 所提供的解決方案。

  5. Cisco 的無線技術 • Cisco 的整合式無線方案中包含了行動性 (mobility) 和網格 (mesh), 所以這也是本章的重點。 • 此外, 我們還要對無線安全性的所有重要議題進行簡短的討論。 • 由於蜂巢式無線網路 (wireless cellular network) 和其他最後一哩的高速無線技術逐漸出現, 所以本章的內容也可以直接當做第 14 章「廣域網路」的延伸。

  6. Cisco 的無線技術 • 但是因為希望您清楚瞭解無線是非常重要的廣域網路替代方案, 所以本書將它變成獨立的一章。 • 順便一提, Cisco 的整合式無線方案中的確包含了無線的都會區域網路 (Wireless Metropolitan Area Network, WMAN)。

  7. 12 - 1 無線技術簡介 • 使用典型的 802.11 規格來傳送信號很像是在使用基本的乙太網路集線器：兩者都是雙向的通訊, 而且使用相同的頻率在傳送和接收, 這種通常都稱為半雙工。 • WLAN 是使用射頻 (RF), 從天線產生無線電波發射到空中。 • 這些電波可能會被被牆壁、水、和金屬表面吸收、折射、或是反射, 而導致信號強度微弱。

  8. 無線技術簡介 • 因為無線網路本身易受環境因素的干擾, 所以顯然無法提供有線網路的穩定性, 但這並不表示我們不會使用無線。 • 我們可以增加傳輸功率, 並且取得更大的傳送距離, 但是這樣做可能會造成嚴重的失真, 所以必須小心為之。 • 藉由使用較高的頻率, 可以取得較高的資料速率, 但卻會縮短傳送距離。 • 如果我們使用較低的頻率, 可以傳送較遠的距離, 但卻又只有較低的資料速率。

  9. 無線技術簡介 • 因此, 您應該瞭解所有種類的 WLAN 都只能建立適合特定情境需求的 LAN。 • 此外, 在大多數國家中, 802.11 的規格並不需要取得執照 － 使用者能自由安裝和運作, 而不需要授權或營運費用。 • 這表示任何製造商都可以建立產品, 並且在當地的電腦零售店或任何地方販售。 • 它也代表所有電腦都可以透過無線進行通訊, 而不需要太多的組態設定。

  10. 無線技術簡介 • 各種機構投入了很多的時間來協助管理無線裝置、頻率、標準、和頻譜的使用。 • 表 12.1 是在協助建立、維護、甚至強制實施無線標準的機構。

  11. 無線技術簡介 • 因為 WLAN 是透過無線頻率傳送, 所以受到跟 AM / FM 無線電一樣類型的法律規範。 • 在美國它是由美國聯邦通訊委員會 (FCC) 來規範 WLAN 裝置的使用, 而電子電機工程師學會 (IEEE) 則根據 FCC 開放給公眾使用的頻率來建立標準。 • FCC 開放了 3 段不需要執照的頻帶給公眾使用：900MHz、2.4GHz、和 5.7GHz。 • 900MHz 和 2.4GHz 頻帶被稱為工業、科學、和醫療 (ISM) 頻帶。

  12. 無線技術簡介 • 而 5-GHZ 頻帶則稱為免執照國家資訊基礎建設 (UNII) 頻帶。 • 圖 12.1 是這些免執照頻段在 RF 頻譜中的位置。

  13. 無線技術簡介 • 因此, 如果您選擇佈建屬於這 3 段公眾頻帶之外的無線網路, 就必須向 FCC 取得特殊的執照。 • 在 FCC 開放這 3 段頻帶後, 許多製造商就開始提供各種產品湧入市場。目前, 使用最廣泛的無線網路是 802.11b / g。 • Wi-Fi 聯盟提供各廠商進行 802.11 產品的互通性認證。 • 這項認證讓採購多種產品的使用者有某種程度的心安。

  14. 無線技術簡介 • 不過根據個人經驗, 如果您向同一家製造商購買所有的存取點 (access point), 使用起來會容易許多。 • 在目前美國的 WLAN 市場中, IEEE 建立並維護幾種已經被接受的作業標準和草案。 • 下面檢視這些標準, 並且討論其中最常使用的標準如何運作。

  15. 802.11 標準 • 根據您在第 1 章「互連網路」所學, 無線網路有它自己的 802 標準團體。 • 乙太網路的委員會是 802.3, 無線網路則是從 802.11 開始, 還有其他幾個逐漸出現的標準團體, 例如 802.16 和 802.20。 • 無疑地, 蜂巢式網路將會成為無線未來的重量級玩家。但是目前我們將專注在 802.11 的委員會和子委員會。 • IEEE 802.11 是最初第一個使用 1 和 2Mbps 的標準化 WLAN。

  16. 802.11 標準 • 它在 2.4GHz 的無線頻率上運作, 並且在 1997 年通過 － 雖然直到 1999 年 802.11b 出現時, 才開始有大量產品出現。 • 表 12.2 列出的所有委員會, 除了獨立的 802.11F 和 802.11T 文件之外, 都是原始 802.11 標準的修正。

  17. 802.11 標準

  18. 802.11 標準 • 現在讓我們來討論最常見之 802.11 WLAN 的一些重要特性。

  19. 2.4GHz (802.11b) • 首先是 802.11b 標準。這是建置得最普遍的無線標準, 並且是在免執照的 2.4GHz 上運作, 提供最高 11Mbps 的資料速率。 • 認為 11Mbps 資料速率對多數應用而言已經相當好用的廠商和客戶, 都廣為採用 802.11b 標準。 • 但目前 802.11b 有一個好兄弟 (802.11g), 所以沒有人再買 802.11b 的網卡或存取點 － 當您可以用相同價格買到 10 / 100 乙太網卡的時候, 為什麼還要再買 10Mbps 的乙太網卡呢？

  20. 2.4GHz (802.11b) • 有趣的是, 所有 Cisco 802.11 WLAN 產品都有在移動中轉換資料速率的能力。 • 所以在 11Mbps 運作的人可以轉換到 5.5Mbps、2Mbps、甚至於跟 1Mbps 的存取點進行通訊。 • 此外, 發生這種速率轉換時並不會失去連線, 而且也不需要與使用者互動。 • 速率轉換是以每次的傳輸為基礎；這代表存取點可以根據每個客戶端的位置, 以不同的速率支援多個客戶端。

  21. 2.4GHz (802.11b) • 802.11b 的問題在於要如何處理資料鏈結層。 • 為了解決 RF 頻譜的問題, 而產生了一種乙太網路的碰撞偵測方式, 稱為 CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)。 • 請檢視圖 12.2。 • 在 CSMA / CA 主機跟存取點的通訊中, 每傳送一個封包, 就必須收到 RTS / CTS 和確認, 因此, 它也稱為 RTS / CTS (Request To Send, Clear To Send)。

  22. 2.4GHz (802.11b) • 由於這個流程相當麻煩, 實在很難想像它真的可以運作！

  23. 2.4GHz (802.11g) • 802.11g 標準是在 2003 年 7 月通過, 並且具有與 802.11b 的向後相容性。 • 802.11g 跟 802.11a 同樣具有 54Mbps 的最大資料速率, 但是它是在 2.4GHz 範圍中運作 － 跟 802.11b 相同。 • 因為 802.11b/g 同樣是在免執照的 2.4GHz 頻帶運作, 所以對已經具有 802.11b 無線基礎建設的組織而言, 升級到 802.11g 是可以負擔的選擇。

  24. 2.4GHz (802.11g) • 802.11b 的產品無法經由「軟體升級」到 802.11g。 • 這是因為 802.11g 無線設備是使用不同的晶片組來提供更高的資料速率。 • 但就像乙太網路與高速乙太網路一樣, 802.11g 的產品可以跟 802.11b 的產品在同一個網路中混合使用。 • 但是與乙太網路完全不同的是, 如果您有 4 個使用者執行 802.11g 網卡, 一個使用者使用 802.11b 網卡。

  25. 2.4GHz (802.11g) • 則每個連到相同存取點的人都被迫要執行 802.11b 的 CSMA / CA 方法 － 造成產出效能變低。 • 所以, 要最佳化效能, 則最好能關閉所有存取點的 802.11b-only 模式。 • 更詳細來說, 802.11b 所使用的調變技術為 DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)。 • 本身就不如 802.11g 和 802.11a 所使用的 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 調變那麼穩健。

  26. 2.4GHz (802.11g) • 使用 OFDM 的 802.11g 客戶端可以比使用相同範圍的 802.11b 客戶端有更好的效能。 • 但是當 802.11g 的客戶端以 802.11b 的速率 (11、5.5、2 和 1Mbps) 運作時, 它們其實是使用跟 802.11b 相同的調變方式。 • 圖 12.3 是 FCC 在 2.4GHz 範圍所開放的 14 個不同通道 (每個的寬度為 22MHz)。

  27. 2.4GHz (802.11g) • 在美國, 只有 11 個通道是可以設定的, 且通道 1、6、和 11 間沒有重疊 － 這讓您可以在相同區域設置 3 個存取點而不會發生干擾。

  28. 5GHz (802.11a) • IEEE 於 1999 年通過 802.11a 標準, 但是第一個 802.11a 產品卻直到 2001 年下半年才出現 － 而且貴的驚人。 • 802.11a 標準使用 12 個頻率不重疊的通道, 提供 54Mbps 的最高資料速率。 • 圖 12.4 是 UNII 的頻帶。

  29. 5GHz (802.11a) • 802.11a 在 5GHz 的無線頻帶運作, 所以也不會受到在 2.4GHz 頻帶運作的裝置干擾, 例如微波爐、無線電話和藍芽裝置等。

  30. 5GHz (802.11a) • 802.11a 沒有與 802.11b 的向後相容性, 因為它們的頻率不同, 所以無法只是將部分的網路「升級」, 然後期望所有東西可以和諧共處。 • 不過不用擔心, 有很多雙頻裝置可以同時在這兩種網路中運作。 • 802.11a 的一項好處是它可以在相同的實體環境中運作, 而不會受到 802.11b 使用者的干擾。

  31. 5GHz (802.11a) • 802.11a 產品跟 802.11b 無線設備類似, 都具有在移動中轉換資料速率的能力。 • 802.11a 產品可以讓那些在 54Mbps 速率下運作的人轉換到 48Mbps、36 Mbps、24 Mbps、18 Mbps、12 Mbps、9 Mbps, 甚至於 6 Mbps 的 AP 進行通訊。 • 802.11a 規格還有個延伸版本稱為 802.11h。

  32. 5GHz (802.11h) • FCC 在 2004 年 2 月增加了 11 個新的通道。根據製造商的新聞稿, 在 2008 年將會有使用這些通道之 802.11a 的 5GHz 產品。 • 這表示很快我們就可以存取最多 23 個不重疊的通道！ • 802.11h 規格的 5GHz 無線設備有 2 個新功能：傳輸功率控制 (Transmit Power Control, TPC) 和動態頻率選擇 (Dynamic Frequency Selection, DFS)。

  33. 5GHz (802.11h) • DFS 這項很棒的功能可以在傳輸前持續監督裝置運作範圍中的所有雷達信號, 包含部份的 5GHz 頻帶和 802.11a。 • 如果 DFS 發現任何雷達信號, 它會放棄目前佔用的通道, 或是將它標示為不可使用, 以避免在 WLAN 中發生干擾。 • TPC雖然行動電話產業早就在使用這項技術, 但它有一些很方便的新用途。 • 您可以將客戶端機器的界面卡和存取點的傳輸功率設定為涵蓋不同的範圍 － 這樣做的理由很多。

  34. 5GHz (802.11h) • 其中之一是將存取點的傳輸功率設為 5mW 以縮小細胞範圍 － 當您在一小塊區域中有高密度的使用時, 這種做法會有很好的效果。 • 其他的好處還包括 TPC 能促成客戶端和存取點的通訊。 • 這意謂著客戶端機器可以動態微調它的功率, 使它可以使用剛好的能量來維持與存取點的連線, 保存其電池的電力, 並且降低對相鄰 WLAN 細胞的干擾。

  35. 802.11 的比較 • 在討論 Cisco 產品之前, 讓我們先檢視表 12.3；表中列出了 802.11a、b、和 g 的優缺點。

  36. 802.11 的比較 • 圖 12.5 使用室內開放辦公環境的因素來劃分每種 802.11 標準的範圍, 並比較其範圍。 • 我們使用預設的功率設定。 • 您可以看到, 若要獲得 802.11a 和 802.11g 完整的 54Mbps 效益, 距離必須介於 50 到 100 英呎 (最遠) 之間。

  37. 802.11 的比較 • 如果客戶端跟存取點之間存在任何障礙的話, 甚至可能需要更近的距離。 • 這些都還不錯, 不過下面還有一項 IEEE 802.11 標準, 能夠在更遠的距離取得甚至更高的速度。

  38. 802.11 的比較

  39. 2.4GHz / 5GHz (802.11n) • 802.11n 是在 802.11 標準之上再新增 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), 使用多個發射和接收天線以增加資料的產出。 • 802.11n 最多可以有 8 座天線, 但是今日大多數的存取點都是使用 4 座。 • 它們有時被稱為是聰明型天線 (smart antennas), 如果您真的有 4 座的話, 則 2 座天線會同時用來傳輸, 另 2 座則同時用來接收。

  40. 2.4GHz / 5GHz (802.11n) • 這種設定可以得到比 802.11a/b/g 高得多的資料速率。 • 事實上, 行銷人員宣稱它可以提供大約 250Mbps 的速率, 但是筆者個人是不太相信啦！ • 筆者不相信我們真正的產出可以到這個程度, 而且即使真的如此, 如果您只有使用 1 或 2Mbps 的纜線或 DSL 連線連到網際網路, 這也沒有什麼用。

  41. 2.4GHz / 5GHz (802.11n) • 要記住 802.11n 標準尚未被正式認可, 並且預估在 2008 年前也不太可能 － 甚至可能更晚。 • 這表示目前的產品都是專屬性的「前 N」產品。 • 現在, 讓我們來看看 Cisco 對成長中無線市場提出的解決方案。

  42. 12 - 2 Cisco 的整合式無線方案 • 在支援 802.11a/b/g 和不久之後的 n 產品中, Cisco 的確提供了相當完整和令人印象深刻的室內外 WLAN 解決方案。 • 這些產品包括存取點、無線控制器、WLAN 客戶端界面卡、安全和管理伺服器、無線管理裝置、無線整合交換器和路由器 － 甚至於天線和其他配件。 • 從大約 2000 年起, 許多企業開始依賴基本的存取點做為主要的無線網路, 並且將它們連上基礎建設, 讓使用者可以在網路內漫遊。

  43. Cisco 的整合式無線方案 • 圖 12.6 是典型的基礎建設網路；它可能有一個存取點, 或是一組提供多個存取點的延伸服務集 － 全部使用相同的服務集識別碼 (Service Set Identifier, SSID) 來提供漫遊。

  44. Cisco 的整合式無線方案 • 在圖中可以看到不論在哪種組態中, 每台 AP 的組態都被設定為根 AP。

  45. Cisco 的整合式無線方案 • 如果您回頭看第 4 章中兩台無線路由器 (R2 和 871W) 與 1242AP 的組態設定, 這三者也都是設定為根裝置。 • 基本上, 這代表每台路由器其實是在說：「嗨！各位無線客戶端, 連上我並且取得您要的東西 (有線資源) 吧！」 • 如果 AP 不是根 AP, 則它們只能扮演連向根裝置的中繼器。 • 不是根裝置的設備有客戶端、橋接器、中繼器存取點、和工作群組橋接器。

  46. Cisco 的整合式無線方案 • 這好像是在資訊科技的白堊紀一樣。但現在可不是了, 終於, Cisco 的整合式無線方案提供了完整的 WLAN 整合解決方案。 • 這項精心設計的新技術中包含了智慧型 Cisco AP 和針對支援 AP 所設計的 Cisco WLAN 控制器。 • 這個方案的管理可以透過控制器的網站界面、控制器本身、或是 Cisco 的無線控制系統 (Wireless Control System, WCS)。

  47. Cisco 的整合式無線方案 • 但是這種網路真正最棒的地方是在最初的安裝之後, 就不再需要任何組態設定。 • 這表示您可以將 AP 連到室外或室內環境, 然後它就可以根據控制器的資訊自動設定自己的組態。 • 它甚至可以檢查通道的重疊和干擾, 並且幫自己指定一個不重疊的通道 － 很酷吧！ • 就像之前提到的, 如果它剛好偵測到區域內有重疊的通道, 它會降低自己的傳輸等級以限制干擾。

  48. Cisco 的整合式無線方案 • Cisco 將這個稱為「自動 RF 控制」。 • 當然, 不全都是好消息 － 這套產品線可不是為窮人設計的；它可能會花掉您大把的銀子。您需要的當然不只是 AP。 • 您在室內方案的最低購物清單應該包括 Cisco 1020 AP 和控制器, 而室外方案則至少要有 Cisco 1520 AP 和控制器。 • 而且這些只是最低需求。

  49. Cisco 的整合式無線方案 • 事實上可能需要更多東西 － 我們在課堂上使用 1020 和 1520 AP, 並且在寫書時另外搭配了兩種控制器 － 讓它能夠動起來的最低數量裝置。 • AP 的價格相當合理, 而且就跟 Cisco 一般的做法一樣, 它們的成本是隨著產品的型號調整。 • 真正讓您的銀兩消失的是控制器 － 它們要價數千美金！希望在您閱讀本書的時後, 價格已經略為下降… • 但是為了娛樂起見, 假裝您已經有個還不錯的網路, 而且還有無線的預算可以花在上面。

  50. Cisco 的整合式無線方案 • 首先, 至少先買兩台控制器 (比較好的一台可能要價大約 2 萬美金)。 • 為甚麼要兩台呢？因為每台 AP 的每個封包都必須送到控制器, 以便進入有線網路或是送回無線網路。 • 控制器會根據封裝在裡面的輕量級存取點協定 (Lightweight Access Point Protocol, LWAPP) 資訊, 來決定封包的目的地 (稍後就會討論 LWAPP)。

More Related