無線局域網(wǎng)技術(shù)與協(xié)議

1、無線局域網(wǎng)技術(shù)與協(xié)議張振川通信與信息系統(tǒng)研究所聯(lián)系電話:024-*(辦、137* E -MAIL: zhangzhenchuan無線局域網(wǎng)技術(shù)與協(xié)議無線局域網(wǎng)技術(shù)與協(xié)議內(nèi)容簡介第一章概述第二章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識第三章無線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及協(xié)議體系第四章無線局域網(wǎng)媒體訪問控制協(xié)議基礎(chǔ)第五章IEEE802.11媒體訪問控制(MAC協(xié)議第六章無線局域網(wǎng)物理層的調(diào)制與擴(kuò)頻技術(shù)第七章IEEE802.11物理(PHY層協(xié)議第八章無線信道特性分析及技術(shù)對策第九章無線局域網(wǎng)的規(guī)劃與實施第十章移動計算網(wǎng)絡(luò)及其協(xié)議無線局域網(wǎng)技術(shù)與協(xié)議1.2 無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史1.1 引言1.3 無線網(wǎng)絡(luò)的特點1.4 無線局域網(wǎng)絡(luò)的主

2、要技術(shù)要求及問題1.5 無線局域網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化第一章概述本章內(nèi)容簡介1.1 引言1.1.2無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用一.無線解決方案二.無線應(yīng)用領(lǐng)域三. 典型應(yīng)用舉例1.1.1無線聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)越性一.可移動性二.低成本性三. 特殊環(huán)境應(yīng)用 1.1.1 無線聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)越性-可移動性主要表現(xiàn)在以下方面:1.網(wǎng)內(nèi)任用戶在一定地域范圍內(nèi)改變其工作地點時,隨身攜帶他的終端或計算機(jī)到一個新的地方,不用考慮和網(wǎng)絡(luò)的連接問題。2.用戶在一定地域范圍內(nèi),可以在移動體上操作他的終端或計算機(jī),在一定速度的行進(jìn)中保持與網(wǎng)絡(luò)的連接與通信。3.整個網(wǎng)絡(luò)需要從一個地域搬到一個新的地域時,盡管將它的全部用戶終端或計算機(jī)搬到新地域內(nèi)的所需位置即可

3、,不需考慮重新結(jié)網(wǎng)。 1.1.1 無線聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)越性-低成本性主要表現(xiàn)在以下方面:1.不需要有線介質(zhì)(雙絞線、同軸電纜、光纖等。2.不需要通信線路鋪設(shè)中的其它輔助設(shè)施(架空線桿、地下管道、建筑物內(nèi)線管和線槽等費(fèi)用。3.不需要線路鋪設(shè)施工(架桿、挖溝、鑿洞、穿線等費(fèi)用。4.不需要線路及線路設(shè)施的維護(hù)費(fèi)用等。 1.1.1 無線聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)越性-特殊環(huán)境應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下方面:1.在經(jīng)常流動(改變工作地域的企事業(yè)單位(如橋梁、道路建設(shè)單位和部門或軍事作戰(zhàn)現(xiàn)場,使用有線聯(lián)網(wǎng)通信顯然不便。即使網(wǎng)絡(luò)中有個別需要經(jīng)常流動的用戶也是如此。2.絡(luò)節(jié)點間有海洋、湖泊或嚴(yán)重布線障礙物的場合,有線聯(lián)網(wǎng)異常困難并導(dǎo)致建網(wǎng)投資

4、過于重大。3.建筑物內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)難免造成對建筑物的破壞,這在一些特殊情況下也是不能輕易容許的。象在一些歷史古建筑內(nèi)的建網(wǎng),尤其應(yīng)考慮有線聯(lián)網(wǎng)施工中對建筑物的可能破壞。1.1.2 無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用-無線解決方案無線個人網(wǎng)(WPAN 無線個人網(wǎng)主要用于個人用戶工作空間,典型距離覆蓋幾米,可以與計算機(jī)同步傳輸文件,訪問本地外設(shè)。目前主要技術(shù)包括藍(lán)牙(Bluetooth 和紅外(IrDA 。無線局域網(wǎng)(WLAN 而無線局域網(wǎng)主要用于寬帶家庭、大樓內(nèi)部以及園區(qū)內(nèi)部,典型距離覆蓋幾十米至上百米。目前主要技術(shù)為802.11系列。無線LAN-to-LAN 網(wǎng)橋無線LAN-to-LAN 網(wǎng)橋主要用于大樓之間的連網(wǎng)

5、通信,典型距離可達(dá)幾公里。許多無線網(wǎng)橋采用802.11b 技術(shù)。無線城域網(wǎng)(WMAN和無線廣域網(wǎng)(WWAN 無線城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)覆蓋城域和廣域環(huán)境,目前多采用CDPD 等技術(shù),主要用于Internet/E-mail 訪問,但提供的帶寬低很多。 1.1.2 無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用-無線應(yīng)用領(lǐng)域公眾服務(wù)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)校園網(wǎng)地理位置較特殊的政府機(jī)構(gòu)等目前在國內(nèi),北京、上海、廣州和深圳是WLAN應(yīng)用最為普及的城市。涉及到酒店、賓館、會展中心和機(jī)場等公眾場所。1.1.2 無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用-典型應(yīng)用舉例錦江飯店無線聯(lián)網(wǎng)錦江飯店坐落在上海市中心的淮海中路,占地3萬余平方米,是一具有悠久歷史的著名花園式飯店。項目主要是為了解

6、決2001年上海APEC 會議期間入住錦江飯店的各國商務(wù)客人、記者媒體和各國高官的互聯(lián)網(wǎng)接入需要,該項目2001年10月完成。吉林大學(xué)校園無線網(wǎng)絡(luò)用新吉林大學(xué)是由原吉林大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、白求恩醫(yī)科大學(xué)、長春科技大學(xué)、長春郵電學(xué)院五校合并后成立的,合并后共八個校區(qū)。無線校園網(wǎng)使用11Mb/s 的傳輸速率,無線計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)全部采用以色列BreezeCOM 公司的DS.11 11Mbps 高速無線局域網(wǎng)系列產(chǎn)品。系統(tǒng)的建立實現(xiàn)了學(xué)校各校區(qū)間信息資源的共享,為學(xué)校各類人員提供充分的網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)。上海市電信公司"天翼通"無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)“天翼通”業(yè)務(wù)是上海市電信公司為擁有筆記本電

7、腦或PDA 的用戶提供的在家庭、公共區(qū)域及公司無線上網(wǎng)的新型服務(wù)項目。用戶申請辦理成為“天翼通”用戶之后,就可以利用筆記本電腦、臺式機(jī)在上海電信所布網(wǎng)的休閑中心、咖啡吧等公共區(qū)域上網(wǎng)或者與公司網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程溝通,實現(xiàn)真正有效的網(wǎng)絡(luò)移動辦公。 1.2無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史早期無線網(wǎng)絡(luò)主要用于一些象軍事、海上作業(yè)等一些特殊場合。限制無線網(wǎng)發(fā)展速度的原因主要有以下幾點:1.早期的計算機(jī)龐大,一般不做移動使用;2.無線發(fā)送接收設(shè)備比較昂貴;3.無線傳輸技術(shù)與性能(可靠性,速率等方面的限制。近年來,微型機(jī)的大量普及以及筆記本計算機(jī)、掌上機(jī)等大量便攜機(jī)的出現(xiàn),人們對移動體訪問網(wǎng)絡(luò)提出迫切的要求,無線網(wǎng)絡(luò)的研究受

8、到空前的重視1.2無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史1.2.1 大型機(jī)聯(lián)網(wǎng)階段1.2.2 微型機(jī)聯(lián)網(wǎng)階段1.2.3 移動計算互聯(lián)網(wǎng)一.利用蜂窩電話網(wǎng)訪問互聯(lián)網(wǎng)二.采用移動分組交換網(wǎng)訪問互聯(lián)網(wǎng)三.利用無線局域網(wǎng)訪問互聯(lián)網(wǎng) 1.2無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史1.2.1 大型機(jī)聯(lián)網(wǎng)階段二十世紀(jì)50年代到70年代,當(dāng)時的計算機(jī)多是配置有大量時分終端的大型計算機(jī)。此階段的計算機(jī)通信主要表現(xiàn)以下兩個方面:終端用戶與其主計算機(jī)的信息交換;若干大型計算機(jī)間通信以實現(xiàn)資源共享。此階段的典型例子是夏威夷大學(xué)于己于1970年建成并投入運(yùn)行的無線計算機(jī)網(wǎng)AlohaNet。 1.2.1 大型機(jī)聯(lián)網(wǎng)階段TTY CRT小型機(jī)繪圖儀TTY PCUTC

9、U集中器TCU TCU TTYTTY中繼器中繼器TCU CRTAlohaNet 中心GATEWAY廣域網(wǎng)有線局域網(wǎng)大型機(jī)/ 服務(wù)器圖1.1 AlohaNet 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖TCU 是終端控制單元PCU 是可編程控制單元AlohaNet 網(wǎng)絡(luò)的主要特點與指標(biāo)如下:采用有中心的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)上行(各分站到中心站和下行(從中心站到各分站兩個廣播信道上行信道407.35MHz ,下行信道413.475MHz 全雙工傳輸,數(shù)據(jù)速率9.6Kb/s 接入方法:Aloha 信道接入?yún)f(xié)議1.2無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史1.2.2 微型機(jī)聯(lián)網(wǎng)階段二十世紀(jì)80年代到90年代。典型的無線聯(lián)網(wǎng)主要有兩種:無線分組交換網(wǎng)自組無線局域

10、網(wǎng) 1.2.2 微型機(jī)聯(lián)網(wǎng)階段無線分組交換網(wǎng)中繼器移動站中心站C 主計算機(jī)地面分組交換網(wǎng)圖1.2 微機(jī)無線聯(lián)網(wǎng)(a無線分組交換網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖1.2.2 微型機(jī)聯(lián)網(wǎng)階段自組無線局域網(wǎng)圖1.2 微機(jī)無線聯(lián)網(wǎng)(b 自組無線無線局域網(wǎng)(WLAN 可移動站(便攜機(jī)可移動站(微型機(jī)無中心結(jié)構(gòu)(分布式1.2.2 微型機(jī)聯(lián)網(wǎng)階段自組無線局域網(wǎng)有中心結(jié)構(gòu)(集中控制式圖1.2 微機(jī)無線聯(lián)網(wǎng)(b 自組無線無線局域網(wǎng)(WLAN 可移動站(便攜機(jī)中心站1.2無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史1.2.3 移動計算互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前用戶上INTERNET網(wǎng)方式絕大多數(shù)采用有線連接,具體形式有模擬電話線撥號上網(wǎng)、專用網(wǎng)(局域網(wǎng)接入上網(wǎng)、ISDN或A

11、DSL線路上網(wǎng)、其它數(shù)字專線上網(wǎng)等。移動計算互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的最終目的是能夠使得人們攜帶著他的便攜式計算機(jī),無論走到世界哪一個地方(互聯(lián)網(wǎng)可達(dá)到,借助無線媒體,都可以和在自己家里一樣,保持與網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系。目前用戶在移動環(huán)境下對互聯(lián)網(wǎng)的訪問是可能的。實現(xiàn)移動計算網(wǎng)絡(luò),人們通過無線介質(zhì)對互聯(lián)網(wǎng)的訪問方式不會是單一的,目前主要有直接利用蜂窩電話網(wǎng)、利用專用移動分組交換網(wǎng)和利用無線局域網(wǎng)幾種可能。 1.2.3 移動計算互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)一.利用蜂窩電話網(wǎng)訪問互聯(lián)網(wǎng)移動電話交換網(wǎng)便攜機(jī)MODEM移動電話蜂窩網(wǎng)基站其他公共網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)便攜機(jī)MODEM 移動電話圖1.3 利用蜂窩移動電話交換網(wǎng)訪問互聯(lián)網(wǎng)1.2.3 移動計算互聯(lián)網(wǎng)

12、絡(luò)二.利用采用移動分組交換網(wǎng)訪問互聯(lián)網(wǎng)專用分組交換網(wǎng)計算機(jī)分組MODEM 分組網(wǎng)基站其它公共網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)計算機(jī)分組MODEM圖1.4 利用專用移動分組交換網(wǎng)訪問互聯(lián)網(wǎng) 三.利用無線局域網(wǎng)訪問互聯(lián)網(wǎng)1.2.3 移動計算互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)其它局域網(wǎng)固定站固定站W(wǎng)LAN 有線骨干(局域網(wǎng)廣域網(wǎng)路由器固定站廣域網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)橋接器APWLAN圖1.5 利用無線局域網(wǎng)訪問互聯(lián)網(wǎng)1.3 無線網(wǎng)絡(luò)的特點1.3.1 無線網(wǎng)絡(luò)概念無線網(wǎng)絡(luò)是利用無線電射頻(Radio Frequency-RF或紅外線(Infrared-IR等無線傳輸媒體與技術(shù)構(gòu)成的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Netw

13、ork-WLAN是利用無線媒體構(gòu)成的局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。按照國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),目前的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品的單小區(qū)(CELL 覆蓋直徑在幾十米到二、三百米(特殊情況下加功率放大和外接天線可增大覆蓋范圍。 1.3 無線網(wǎng)絡(luò)的特點1.3.2 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式無線局域網(wǎng)的傳輸方式與其所采用的傳輸媒體、所選擇的載頻波段及所使用的調(diào)制方式有關(guān)。目前有兩種無線傳輸媒體:無線電波傳媒紅外線傳媒在無線電波傳媒下的調(diào)制方式有兩種:窄帶調(diào)制方式擴(kuò)展頻譜方式 1.3.2 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式窄帶調(diào)制方式利用無線電波作為傳輸媒體,窄帶調(diào)制把欲發(fā)送數(shù)據(jù)的基帶數(shù)字序列經(jīng)過射頻調(diào)制器,將其頻譜搬移到一個便于無線發(fā)射的很高的載頻上。所謂窄帶,是指

14、經(jīng)過調(diào)制后的信號(已調(diào)波的占有頻帶的寬度相對很高的載頻來說是很窄的。窄帶調(diào)制的無線局域網(wǎng)一般選用專用微波波段,須先提出申請,經(jīng)過國家無線電管理部門的許可才能使用。窄帶調(diào)制設(shè)備一般發(fā)射信號功率(或能量較大,會對其他系統(tǒng)中的同頻接收設(shè)備形成干擾?；鶐盘柹漕l調(diào)制發(fā)射1.3.2 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式擴(kuò)展頻譜方式基帶信號射頻調(diào)制發(fā)射擴(kuò)展頻譜擴(kuò)展頻譜方式也是利用無線電波作為傳輸媒體的一種傳輸信號形成方式。它是在將基帶數(shù)字序列信號進(jìn)行射頻調(diào)制之前,先進(jìn)行頻譜的擴(kuò)展。擴(kuò)展頻譜過程一般將原基帶數(shù)字序列信號的頻譜擴(kuò)展幾倍到幾十倍,經(jīng)過射頻調(diào)制后的發(fā)射信號的頻帶寬度也比窄帶調(diào)制要寬得多。擴(kuò)展頻譜方式可以用比窄帶調(diào)制方

15、式低得多的信號功率來發(fā)送,可在比信號還要強(qiáng)的噪聲環(huán)境下保證信息的正確接收。擴(kuò)展頻譜方式不怕同頻干擾,因此可以在同一頻段上靠選擇不同的擴(kuò)頻偽隨機(jī)碼(詳見第六章來進(jìn)行多路復(fù)用,這種多路復(fù)用稱作碼分多址(CDMA 。擴(kuò)展頻譜方式使用無須申請許可的ISM (工業(yè),科研,醫(yī)療設(shè)備波段。ISM 波段:902M 928M 2.4G 2.484G 5.725G 5.850G1.3.2 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式紅外線方式利用紅外線作為傳輸媒體在家用電器遙控中很常見,作為無線局域網(wǎng)的一種無線傳媒,它的優(yōu)點是:不受無線電波干擾;不受無線電管理部門限制,無需申請波段。但紅外線方式缺點包括:具有一定方向性;對非透明物體的穿透能

16、力差,傳輸距離不能太遠(yuǎn),一般在幾米到幾十米。 1.3 無線網(wǎng)絡(luò)的特點1.3.3 無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)以無線介質(zhì)為傳輸媒體,無線介質(zhì)提供的是一種廣播信道。目前無線聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用上有多種形式,就無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(是一種邏輯拓?fù)涠?典型的有:無中心分布對等拓?fù)溆兄行募锌刂仆負(fù)?1.3.3 無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無中心分布對等拓?fù)鋀LAN 移動站圖1.7 無中心分布對等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(Ad -hoc 應(yīng)用模式這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點是建網(wǎng)容易、費(fèi)用較低,且抗毀性能好(一個站的故障,不影響其它站的通信;它的缺點是采用競爭信道的機(jī)制,在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量重時會導(dǎo)致系統(tǒng)性能(吞吐量、延遲等急劇下降。因此,網(wǎng)內(nèi)站點的數(shù)量不宜太

17、多。1.3.3 無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)WLAN 中心站( AP 有線骨干網(wǎng)圖1.8 有中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(Hub -based 應(yīng)用模式中心站的主要作用一是對所有網(wǎng)內(nèi)用戶的通信要求進(jìn)行控制,減小業(yè)務(wù)量過大時由于信道競爭帶來的系統(tǒng)性能的惡化;二是為移動用戶訪問外部網(wǎng)絡(luò)(其它有線局域網(wǎng)或公共網(wǎng)提供接口。此外,中心站還可對移動站的信號進(jìn)行中繼,擴(kuò)大移動站間的通信距離。有中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要缺點是抗毀性能較差,盡管只是中心站的故障也會導(dǎo)致全網(wǎng)通信癱瘓。1.4無線局域網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)要求及問題一.傳輸可靠性傳輸可靠性是通信系統(tǒng)的一個至關(guān)重要的指標(biāo),一般有線網(wǎng)絡(luò)(如以太網(wǎng)的信道傳輸誤碼率都不超過10-9。無

18、線局域網(wǎng)即使沒有有線網(wǎng)絡(luò)的良好信道環(huán)境,也應(yīng)努力達(dá)到盡可能低的誤碼率,否則誤碼導(dǎo)致數(shù)據(jù)分組的破壞,大量的重傳分組將使得網(wǎng)絡(luò)的實際吞吐量大大降低,延遲性能急劇惡化。有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)建議,無線局域網(wǎng)的系統(tǒng)分組丟失率應(yīng)不超過4×10-5,假設(shè)系統(tǒng)中平均分組長度為1000比特,則要求系統(tǒng)的傳輸誤碼率不超過4×10-8。二.無線電干擾無線電干擾分向內(nèi)干擾與向外干擾兩種。對窄帶調(diào)制來說,不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)選擇不同的載波頻率,這一點在向無線電管理部門申請許可時便容易做到。對采用擴(kuò)頻技術(shù)的系統(tǒng)來說,大家使用的是無須申請許可的共用ISM 波段,網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。功率不超過10dB 的窄帶干擾一

19、般不會影響擴(kuò)頻系統(tǒng)的正常工作。三.系統(tǒng)兼容性系統(tǒng)的兼容性及網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的兼容性是一個至關(guān)重要的問題。無線局域網(wǎng)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)出臺較晚,其產(chǎn)品的兼容性還不太好。真正實現(xiàn)未來全球性的移動計算網(wǎng)絡(luò),不僅僅要求個廠家的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品(無線網(wǎng)卡、無線Hub 、路由器等全部兼容,這些產(chǎn)品構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)還要和現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)兼容。四.數(shù)據(jù)傳輸速率無線局域網(wǎng)絡(luò)須具備支持高速率突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并盡可能地支持一些同步或時限業(yè)務(wù)的能力。由于其信道質(zhì)量比大多數(shù)有線信道差得多,早期的相關(guān)建議認(rèn)為無線局域網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)在1Mb/s 以上。隨著技術(shù)的進(jìn)步,目前市場上已經(jīng)淘汰了2Mb/s 以下的無線局域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品,流行產(chǎn)品速率是11M

20、b/s ,許多廠家正在向更高速率(50Mb/s 產(chǎn)品進(jìn)軍。五.網(wǎng)絡(luò)安全與通信保密無線網(wǎng)絡(luò)存在比有線網(wǎng)絡(luò)更大的安全隱患。由于使用無線媒體,室內(nèi)的應(yīng)用其信號不可避免的會泄露到室外。入侵者使用相同的網(wǎng)卡,只要知道網(wǎng)絡(luò)的訪問口令,不用接線就可輕松登錄網(wǎng)絡(luò),達(dá)到竊取網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源或截獲信息的目的。目前無線局域網(wǎng)的安全方案由物理層、鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層三層均可提供支持。鏈路層的安全實現(xiàn)方案有IEEE 802.11的安全協(xié)議WEP(Wired Equivalent Privacy和ANSI/IEEE Std 802.10Interoperable LAN/MAN Security 。網(wǎng)絡(luò)層的安全實現(xiàn)方案如利用IPS

21、ec 協(xié)議。六.對移動計算網(wǎng)絡(luò)的支持無線局域網(wǎng)須支持移動計算網(wǎng)絡(luò)。包括的主要功能有:小區(qū)內(nèi)站點移動,同小區(qū)內(nèi)站點可直接或通過AP 通信不同小區(qū)站點可通過AP 及主干網(wǎng)進(jìn)行通信當(dāng)某站漫游越區(qū)時,被切入新的小區(qū),但仍和在原區(qū)一樣保持與外界聯(lián)系小區(qū)中站點可通過主干網(wǎng)站的路由器和公共網(wǎng)互訪。七.節(jié)能管理無線網(wǎng)絡(luò)中的移動站(設(shè)在移動體上的計算機(jī)以電池提供工作電源。無線網(wǎng)絡(luò)從技術(shù)上應(yīng)具備節(jié)能管理功能,除了要主動頻繁地訪問網(wǎng)絡(luò)時移動站處在正常工作狀態(tài)外,應(yīng)具有睡眠或半睡眠模式以節(jié)省電源。處在睡眠或半睡眠模式下的站當(dāng)有信息到來時能夠被系統(tǒng)喚醒。八.小型化與低價格小型化是無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的移動性所希望和要求的,而低

22、價格則是任何產(chǎn)品都一致追求的目標(biāo)。近年來隨著半導(dǎo)體電路的集成度不斷提高和砷化鎵技術(shù)的日益成熟,許多國家具備了生產(chǎn)小型化、低價格無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的能力。1.5 無線局域網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化1.5.1無線局域網(wǎng)絡(luò)的電波法規(guī)美國聯(lián)邦通信委員會(FCC于1985年宣布開放了902MHz、2.4GHz和5.8GHz三個ISM波段,允許在低輻射功率條件下無申請許可便可使用這些波段。歐洲無線電委員會(ERC于1991年發(fā)布了建議用于無線局域網(wǎng)的一組波段,其中包括2.4GHz、5.8GHz、24GHz 、60.1GHz等ISM波段。日本郵政省電波系統(tǒng)開發(fā)中心(RCR1993年公布了采用擴(kuò)頻技術(shù)的中速無線局域網(wǎng)的2.4GH

23、z ISM波段電波規(guī)范。1997年電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE由世界范圍內(nèi)眾多的局域網(wǎng)及計算機(jī)專家審定通過了IEEE 802.11的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定無線局域網(wǎng)在2.4GHz波段上進(jìn)行操作,該波段被全球無線電法規(guī)定義為實際意義的擴(kuò)頻波段。1.5 無線局域網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化1.5.2無線局域網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和其它有線局域網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)一樣,IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)稱為IEEE 無線局域網(wǎng)(WLAN介質(zhì)訪問控制和物理層規(guī)范。由無線網(wǎng)卡和接入點(AP提供標(biāo)準(zhǔn)的功能。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的典型特征包括:支持異步和時限業(yè)務(wù)。滿足802.1、802.2及802.10規(guī)范的功能條件。適應(yīng)1Mb/s和2M

24、b/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。分組丟失率不大于4×10-5的傳輸可靠性。支持多點(包括廣播傳送服務(wù)。提供登錄、認(rèn)證與網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)。支持象銀行、商店、醫(yī)院之類的室內(nèi)應(yīng)用和象校園、停車場之類的室外應(yīng)用。支持同小區(qū)兩站點直接通信。支持同一邏輯網(wǎng)段(如以太網(wǎng)內(nèi)跨小區(qū)移動并連續(xù)服務(wù)。提供電源管理、網(wǎng)絡(luò)安全管理服務(wù)。1.5 無線局域網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化1.5.2無線局域網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)近年來一直在不斷地修訂和完善中。1999年8月,IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)增加了兩項內(nèi)容,一是IEEE 802.11a,傳輸速率為6Mbps54Mbps,支持語音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)。另一種是IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn),該

25、標(biāo)準(zhǔn)可提供11Mbps 的數(shù)據(jù)速率,大約是原來IEEE標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)速度的5倍?，F(xiàn)在大多數(shù)廠商生產(chǎn)的WLAN產(chǎn)品及我國目前應(yīng)用流行的都是基于IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)。繼IEEE802.11a和IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)頒布后,IEEE又相繼成立了一系列工作組,到目前為止,制定與頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有十多個(見下表。 標(biāo)準(zhǔn)名稱頒布說明IEEE802.111997年定義了2.4GHz微波波段和紅外線物理層和MAC層規(guī)范IEEE802.11a1999年定義了5GHz微波波段物理層和MAC層規(guī)范IEEE802.11b1997年擴(kuò)展的2.4GHz微波波段物理層和MAC層規(guī)范(DSSS IEEE802.11b

26、+2002年擴(kuò)展的2.4GHz微波波段物理層和MAC層規(guī)范(PBCC IEEE802.11c2000年關(guān)于802.11網(wǎng)絡(luò)與普通以太網(wǎng)絡(luò)的互通規(guī)范IEEE802.11d2000年關(guān)于國際間漫游的規(guī)范IEEE802.11e2004年基于無線局域網(wǎng)的質(zhì)量控制規(guī)范IEEE802.11f2003年漫游過程中的無線基站內(nèi)部通信規(guī)范IEEE802.11g2003年擴(kuò)展的2.4GHz微波波段物理層和MAC層規(guī)范(OFDM IEEE802.11h2003年擴(kuò)展的5GHz微波波段物理層與MAC層規(guī)范(歐洲 IEEE802.11i2004年增強(qiáng)的無線局域網(wǎng)安全機(jī)制規(guī)范IEEE802.11j2004年擴(kuò)展的5GHz

27、微波波段物理層與MAC層規(guī)范(日本 IEEE802.11k2005年基于無線局域網(wǎng)的微波測量規(guī)范IEEE802.11m2006年基于無線局域網(wǎng)的設(shè)備維護(hù)規(guī)范IEEE802.11n2007年高吞吐量無線局域網(wǎng)物理層規(guī)范(100Mbps以上 本章結(jié)束2.1 2.4 IEEE802.3引言2.1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念及特征2.1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與分類2.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.1分層體系結(jié)構(gòu)模型2.2.2 OSI 七層網(wǎng)絡(luò)參考模式2.3 計算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)2.3.1 局域網(wǎng)絡(luò)的特點2.3.2 局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.3.3 局域網(wǎng)協(xié)議體系2.4 IEEE802.3局域網(wǎng)(總線以太網(wǎng)2.4.1 IEEE

28、802.3局域網(wǎng)的特點與網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成2.4.2 IEEE802.3局域網(wǎng)的媒體訪問控制(MAC協(xié)議2.4.3 IEEE802.3局域網(wǎng)的物理層(PHY協(xié)議2.4.4 IEEE802.3媒體訪問控制(MAC與物理(PHY層實現(xiàn)2.5 網(wǎng)絡(luò)的互連技術(shù)2.5.1 網(wǎng)絡(luò)互連的必要性與基本要求2.5.2 網(wǎng)絡(luò)互連的結(jié)構(gòu)型式2.5.3 常見互連設(shè)備及特點2.5.4 互連協(xié)議本章內(nèi)容簡介2.1 引言2.1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念及特征主機(jī)TTT主機(jī)前置計算機(jī)TTT主機(jī)主機(jī)主機(jī)IMP IMPIMP 終端終端IMP主機(jī)接口信息處理機(jī)(a 單機(jī)聯(lián)機(jī)系統(tǒng)(b 多計算機(jī)系統(tǒng)(c 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)圖2.1單機(jī)聯(lián)機(jī)系統(tǒng)、多計算機(jī)系統(tǒng)與計

29、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以信息交換與共享資源為目的,將分布在一定地理區(qū)域范圍內(nèi)、各具獨立功能的多臺計算機(jī)用通信線路相互連接而形成的系統(tǒng)。2.1 引言2.1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念及特征計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備以下特征:計算機(jī)間通信計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計算機(jī)系統(tǒng)與通信系統(tǒng)相結(jié)合構(gòu)成的新系統(tǒng)。系統(tǒng)中的若干計算機(jī)具有相對獨立性,只有實現(xiàn)這些計算機(jī)間的通信才構(gòu)成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中,計算機(jī)之間的采用串行通信方式。通信線路可以是專用線路(專門鋪設(shè)的雙絞線、同軸電纜、光纖等,也可以是租用線路(電信部門的電話線、數(shù)據(jù)線、微波及衛(wèi)星通信信道。計算機(jī)分布在不同的地理位置網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)分布在不同的地理位置,起地域范圍可大到一個城市、

30、國家或全世界;也可小到一個工廠、學(xué)校、辦公大樓或一個辦公室。網(wǎng)絡(luò)中各計算機(jī)可相互獨立。2.1 引言2.1.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與分類一.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成IM PIMP IMP計算機(jī)計算機(jī)計算機(jī)接口信息處理機(jī)通信電纜資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)圖2.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成2.1.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與分類二.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類一.按覆蓋地域范圍劃分:廣域網(wǎng)(WAN 又稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò),通信距離一般在10公里以上。廣域網(wǎng)的覆蓋范圍可以是一個城市、國家或全世界。局域網(wǎng)(LAN 局域網(wǎng)的通信距離一般在幾十米到數(shù)公里,其覆蓋范圍可以是一個工廠、學(xué)校、辦公大樓或一個辦公室。二.按信號形式劃分:基帶網(wǎng)(Baseband Net

31、work 基帶網(wǎng)的線路傳輸信號為編碼的二進(jìn)制數(shù)字信號(如NRZ 碼、曼徹斯特碼等,稱作基帶信號。寬帶網(wǎng)(Broadband Network 寬帶網(wǎng)的線路傳輸信號為經(jīng)過數(shù)字信號調(diào)制(如振幅鍵控ASK 、頻移鍵控FSK 、相移鍵控PSK 等的高頻模擬信號。在寬帶網(wǎng)上,多路調(diào)制在不同載頻上的已調(diào)信號可以頻分復(fù)用(FDM 傳輸。三.按傳輸媒體劃分:有線網(wǎng)有線網(wǎng)按傳輸媒體可分為電纜(同軸電纜、對稱雙絞線等網(wǎng)、光纖網(wǎng)等。無線網(wǎng)無線網(wǎng)按傳輸媒體可分為無線電網(wǎng)(甚高頻、微波、衛(wèi)星通信等、紅外線網(wǎng)等。四.按轉(zhuǎn)接方式劃分:電路交換網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸之前要先通過呼叫建立連接,即確定到達(dá)目的地的完整路由。一旦建立成功,雙方獨

32、享全部線路資源。存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換(報文交換、分組交換等網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送時,不用考慮到達(dá)目的地的完整路由是不是馬上暢通可用,盡管將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)(整個報文或一個分組通過身邊的輸出線路送給鄰近的交換機(jī)(存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī),該交換機(jī)對信息進(jìn)行存儲,并在合適的時候向目的地的方向轉(zhuǎn)發(fā)。五.按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分:計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可劃分為網(wǎng)格型星型樹型環(huán)型總線型等。如圖2.3所示。 2.1.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與分類二.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(a網(wǎng)格型(b星型(c樹型(d環(huán)(Loop型(e總線型圖2.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的幾種典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)按照計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能劃分成若干層次,對應(yīng)這些層次制定一整套計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)所

33、共同遵守的規(guī)范,這就是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。層次與協(xié)議的集合就構(gòu)成了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。2.2.1分層體系結(jié)構(gòu)模型應(yīng)用層功能管理層通信管理層物理信道圖2.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次模型2.2.2 OSI 七層網(wǎng)絡(luò)參考模式2.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用數(shù)據(jù)鏈路表示會話傳輸網(wǎng)絡(luò)物理網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)傳輸會話表示應(yīng)用數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路物理物理物理通信子網(wǎng)(網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)鏈路、物理層邊界傳輸協(xié)議會話協(xié)議表示協(xié)議表示協(xié)議APDU PPDU SPDU TPDU分組幀比特圖2.5 OSI 七層網(wǎng)絡(luò)參考模式2.2.2 OSI 七層網(wǎng)絡(luò)參考模式一.物理層物理層的主要功能是在兩個(或多個數(shù)據(jù)鏈路實體間通過物理介質(zhì)提供透明的比

34、特流的傳輸。物理層協(xié)議所涉及的問題有:信號的編碼方式,即用什么樣的信號傳代比特1和0;傳輸比特流的速率;通信方式(雙工或半雙工;如何實現(xiàn)物理連接的建立和釋放;網(wǎng)絡(luò)接口的機(jī)械與電氣參數(shù)等。二.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能是保證網(wǎng)絡(luò)實體間建立數(shù)據(jù)鏈路通道,進(jìn)行無差錯的數(shù)據(jù)塊的交換。這種數(shù)據(jù)塊叫作"數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)數(shù)據(jù)單元",也就是幀。幀的裝配與識別分解。差錯檢驗與差錯恢復(fù)功能。流量控制功能、順序控制功能。存取控制功能等。三.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層的功能是在通信實體之間建立、維持及拆除網(wǎng)絡(luò)連接,傳送“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)數(shù)據(jù)單元”即數(shù)據(jù)包。網(wǎng)絡(luò)層控制通信子網(wǎng)的工作,因此又稱為通信子網(wǎng)層。網(wǎng)絡(luò)層與傳輸層的接口實際上就