網(wǎng)絡(luò)技術(shù)CH9-6ed 無線網(wǎng)絡(luò)

1、課件制作人：謝希仁計算機網(wǎng)絡(luò)（第 6 版）第 9 章 無線網(wǎng)絡(luò)課件制作人：謝希仁第 9 章 無線網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)9.1 無線局域網(wǎng) WLAN 9.1.1 無線局域網(wǎng)的組成 9.1.2 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中的物理層 9.1.3 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 9.1.4 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 幀9.2 無線個人區(qū)域網(wǎng) WPAN9.3 無線城域網(wǎng) WMAN 課件制作人：謝希仁9.4 蜂窩移動通信網(wǎng) 9.4.1 蜂窩移動通信簡介 9.4.2 移動 IP 9.4.3 蜂窩移動通信網(wǎng)中對移動用戶 的路由選擇 9.4.4 GSM 中的切換 9.4.5 無線網(wǎng)絡(luò)對高層協(xié)議的影響9.5 展望 第

2、9 章 無線網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)（續(xù)）課件制作人：謝希仁9.1 無線局域網(wǎng)9.1.1 無線局域網(wǎng)的組成n有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)AP1AP2一個基本服務(wù)集 BSS 包括一個基站和若干個移動站，所有的站在本 BSS 以內(nèi)都可以直接通信，但在和本 BSS 以外的站通信時 ，都要通過本 BSS 的基站。 AP1AP2基本服務(wù)集內(nèi)的基站叫做接入點 AP (Access Point)其作用和網(wǎng)橋相似。AP1AP2當(dāng)網(wǎng)絡(luò)管理員安裝 AP 時，必須為該 AP 分配一個不超過 32 字節(jié)的服務(wù)集標(biāo)識符 SSID 和一個信道。 AP1AP2一個基本服務(wù)集可以是孤立的，也可通過接入點 AP連接到一個主干分配系統(tǒng) DS

3、 (Distribution System)，然后再接入到另一個基本服務(wù)集，構(gòu)成擴展的服務(wù)集ESS (Extended Service Set)。AP1AP2ESS 還可通過叫做門戶(portal)為無線用戶提供到非 802.11 無線局域網(wǎng)（例如，到有線連接的因特網(wǎng)）的接入。門戶的作用就相當(dāng)于一個網(wǎng)橋。 AP1AP2移動站 A 從某一個基本服務(wù)集漫游到另一個基本服務(wù)集（到 A 的位置），仍可保持與另一個移動站 B 進行通信。 課件制作人：謝希仁與接入點 AP 建立關(guān)聯(lián)(association)n一個移動站若要加入到一個基本服務(wù)集 BSS，就必須先選擇一個接入點 AP，并與此接入點建立關(guān)聯(lián)。n

4、建立關(guān)聯(lián)就表示這個移動站加入了選定的 AP 所屬的子網(wǎng)，并和這個 AP 之間創(chuàng)建了一個虛擬線路。n只有關(guān)聯(lián)的 AP 才向這個移動站發(fā)送數(shù)據(jù)幀，而這個移動站也只有通過關(guān)聯(lián)的 AP 才能向其他站點發(fā)送數(shù)據(jù)幀。課件制作人：謝希仁移動站與 AP 建立關(guān)聯(lián)的方法n被動掃描，即移動站等待接收接入站周期性發(fā)出的信標(biāo)幀(beacon frame)。n信標(biāo)幀中包含有若干系統(tǒng)參數(shù)（如服務(wù)集標(biāo)識符 SSID 以及支持的速率等）。n主動掃描，即移動站主動發(fā)出探測請求幀(probe request frame)，然后等待從 AP 發(fā)回的探測響應(yīng)幀(probe response frame)。課件制作人：謝希仁熱點(ho

5、t spot)n現(xiàn)在許多地方，如辦公室、機場、快餐店、旅館、購物中心等都能夠向公眾提供有償或無償接入 Wi-Fi 的服務(wù)。這樣的地點就叫做熱點。n由許多熱點和 AP 連接起來的區(qū)域叫做熱區(qū)(hot zone)。熱點也就是公眾無線入網(wǎng)點。n現(xiàn)在也出現(xiàn)了無線因特網(wǎng)服務(wù)提供者 WISP (Wireless Internet Service Provider)這一名詞。用戶可以通過無線信道接入到 WISP，然后再經(jīng)過無線信道接入到因特網(wǎng)。課件制作人：謝希仁2. 移動自組網(wǎng)絡(luò)又稱自組網(wǎng)絡(luò)(ad hoc network) 自組網(wǎng)絡(luò)AEDCBF源結(jié)點目的結(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點n自組網(wǎng)絡(luò)是沒有固定基礎(chǔ)設(shè)

6、施（即沒有 AP）的無線局域網(wǎng)。這種網(wǎng)絡(luò)由一些處于平等狀態(tài)的移動站之間相互通信組成的臨時網(wǎng)絡(luò)。課件制作人：謝希仁移動自組網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景 n在軍事領(lǐng)域中，攜帶了移動站的戰(zhàn)士可利用臨時建立的移動自組網(wǎng)絡(luò)進行通信。n這種組網(wǎng)方式也能夠應(yīng)用到作戰(zhàn)的地面車輛群和坦克群，以及海上的艦艇群、空中的機群。 n當(dāng)出現(xiàn)自然災(zāi)害時，在搶險救災(zāi)時利用移動自組網(wǎng)絡(luò)進行及時的通信往往很有效的， 課件制作人：謝希仁無線傳感器網(wǎng)絡(luò) WSN (Wireless Sensor Network) n由大量傳感器結(jié)點通過無線通信技術(shù)構(gòu)成的自組網(wǎng)絡(luò)。n無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用是進行各種數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸，一般并不需要很高的帶寬，但是在

7、大部分時間必須保持低功耗，以節(jié)省電池的消耗。n由于無線傳感結(jié)點的存儲容量受限，因此對協(xié)議棧的大小有嚴(yán)格的限制。n無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還對網(wǎng)絡(luò)安全性、結(jié)點自動配置、網(wǎng)絡(luò)動態(tài)重組等方面有一定的要求。 課件制作人：謝希仁傳感器結(jié)點的形狀(a)和組成(b) 存儲器CPU傳感器硬件電池?zé)o線收發(fā)器(a)(b)課件制作人：謝希仁無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要的應(yīng)用領(lǐng)域 n環(huán)境監(jiān)測與保護（如洪水預(yù)報、動物棲息的監(jiān)控）；n戰(zhàn)爭中對敵情的偵查和對兵力、裝備、物資等的監(jiān)控；n醫(yī)療中對病房的監(jiān)測和對患者的護理；n在危險的工業(yè)環(huán)境（如礦井、核電站等）中的安全監(jiān)測；n城市交通管理、建筑內(nèi)的溫度/照明/安全控制等。 課件制作人：謝希仁移動自

8、組網(wǎng)絡(luò)和移動 IP 并不相同 n移動 IP 技術(shù)使漫游的主機可以用多種方式連接到因特網(wǎng)。n移動 IP 的核心網(wǎng)絡(luò)功能仍然是基于在固定互聯(lián)網(wǎng)中一直在使用的各種路由選擇協(xié)議。n移動自組網(wǎng)絡(luò)是將移動性擴展到無線領(lǐng)域中的自治系統(tǒng)，它具有自己特定的路由選擇協(xié)議，并且可以不和因特網(wǎng)相連。 課件制作人：謝希仁幾種不同的接入n固定接入(fixed access)在作為網(wǎng)絡(luò)用戶期間，用戶設(shè)置的地理位置保持不變。n移動接入(mobility access)用戶設(shè)置能夠以車輛速度移動時進行網(wǎng)絡(luò)通信。當(dāng)發(fā)生切換時，通信仍然是連續(xù)的。n便攜接入(portable access)在受限的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積中，用戶設(shè)備能夠在以步

9、行速度移動時進行網(wǎng)絡(luò)通信，提供有限的切換能力。n游牧接入(nomadic access)用戶設(shè)備的地理位置至少在進行網(wǎng)絡(luò)通信時保持不變。如用戶設(shè)備移動了位置，則再次進行通信時可能還要尋找最佳的基站 課件制作人：謝希仁9.1.2 802.11 局域網(wǎng)的物理層n802.11 無線局域網(wǎng)可再細分為不同的類型。n現(xiàn)在最流行的無線局域網(wǎng)是 802.11b，而另外兩種（802.11a 和 802.11g）的產(chǎn)品也廣泛存在。 n802.11 的物理層有以下幾種實現(xiàn)方法：n直接序列擴頻 DSSSn正交頻分復(fù)用 OFDM n跳頻擴頻 FHSS （已很少用）n紅外線 IR （已很少用） 幾種常用的 802.11

10、無線局域網(wǎng) 標(biāo)準(zhǔn) 頻段 數(shù)據(jù)速率 物理層 優(yōu)缺點802.11b 2.4 GHz 最高11 Mb/s 擴頻 最高數(shù)據(jù)率較低，價格最低， 信號傳播距離最遠，且不易受阻礙 802.11a 5 GHz 最高54 Mb/s OFDM 最高數(shù)據(jù)率較高，支持更多用戶同時上網(wǎng)， 價格最高，信號傳播距離較短，且易受阻礙802.11g 2.4 GHz 最高54 Mb/s OFDM 最高數(shù)據(jù)率較高，支持更多用戶同時上網(wǎng)， 信號傳播距離最遠，且不易受阻礙， 價格比802.11b貴802.11n 2.4 GHz 最高600 Mb/s MIMO 使用多個發(fā)射和接收天線以允許更高的數(shù)據(jù) 5 GHz OFDM 傳輸率，當(dāng)使用

11、雙倍帶寬(40 MHz)時速率可 達600 Mb/s課件制作人：謝希仁9.1.3 802.11 局域網(wǎng)的 MAC 層協(xié)議1. CSMA/CA 協(xié)議 無線局域網(wǎng)卻不能簡單地搬用 CSMA/CD 協(xié)議。這里主要有兩個原因。nCSMA/CD 協(xié)議要求一個站點在發(fā)送本站數(shù)據(jù)的同時，還必須不間斷地檢測信道，但在無線局域網(wǎng)的設(shè)備中要實現(xiàn)這種功能就花費過大。n即使我們能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞檢測的功能，并且當(dāng)我們在發(fā)送數(shù)據(jù)時檢測到信道是空閑的，在接收端仍然有可能發(fā)生碰撞。 課件制作人：謝希仁無線局域網(wǎng)的特殊問題 當(dāng) A 和 C 檢測不到無線信號時，都以為 B 是空閑的，因而都向 B 發(fā)送數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)生碰撞。這種未能檢測

12、出媒體上已存在的信號的問題叫做隱蔽站問題(hidden station problem) A 的作用范圍C 的作用范圍ABCD課件制作人：謝希仁無線局域網(wǎng)的特殊問題 B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)，而 C 又想和 D 通信。C 檢測到媒體上有信號，于是就不敢向 D 發(fā)送數(shù)據(jù)。 其實 B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)并不影響 C 向 D 發(fā)送數(shù)據(jù)這就是暴露站問題(exposed station problem) ADCB？B 的作用范圍C 的作用范圍課件制作人：謝希仁CSMA/CA 協(xié)議 n無線局域網(wǎng)不能使用 CSMA/CD，而只能使用改進的 CSMA 協(xié)議。n改進的辦法是把 CSMA 增加一個碰撞避免(Collis

13、ion Avoidance)功能。n802.11 就使用 CSMA/CA 協(xié)議。而在使用 CSMA/CA 的同時，還增加使用停止等待協(xié)議。n下面先介紹 802.11 的 MAC 層。 802.11 的 MAC 層 MAC 層無爭用服務(wù)（選用）爭用服務(wù)（必須實現(xiàn)）分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)點協(xié)調(diào)功能 PCF(Point Coordination Function)物理層MAC 層通過協(xié)調(diào)功能來確定在基本服務(wù)集 BSS 中的移動站在什么時間能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。 MAC 層無爭用服務(wù)爭用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Di

14、stributed Coordination Function)(CSMA/CA)點協(xié)調(diào)功能 PCF(Point Coordination Function)物理層DCF 子層在每一個結(jié)點使用 CSMA 機制的分布式接入算法，讓各個站通過爭用信道來獲取發(fā)送權(quán)。因此 DCF 向上提供爭用服務(wù)。 MAC 層無爭用服務(wù)爭用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)點協(xié)調(diào)功能 PCF(Point Coordination Function)物理層PCF 子層使用集中控制的接入算法把發(fā)送數(shù)據(jù)權(quán)輪流交給各個站從而避免了碰撞的產(chǎn)生 課件制

15、作人：謝希仁幀間間隔 IFS n所有的站在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時間（繼續(xù)監(jiān)聽）才能發(fā)送下一幀。這段時間的通稱是幀間間隔 IFS (InterFrame Space)。n幀間間隔長度取決于該站欲發(fā)送的幀的類型。高優(yōu)先級幀需要等待的時間較短，因此可優(yōu)先獲得發(fā)送權(quán)。n若低優(yōu)先級幀還沒來得及發(fā)送而其他站的高優(yōu)先級幀已發(fā)送到媒體，則媒體變?yōu)槊B(tài)因而低優(yōu)先級幀就只能再推遲發(fā)送了。這樣就減少了發(fā)生碰撞的機會。 ACK三種幀間間隔 時間DIFS媒體空閑 SIFS時間NAV（媒體忙）DIFS爭用窗口發(fā)送下一 幀推遲接入等待重試時間有幀要發(fā)送源站時間目的站ACKSIFS 其他站有幀要發(fā)送SIFS，即短

16、(Short)幀間間隔，是最短的幀間間隔，用來分隔開屬于一次對話的各幀。一個站應(yīng)當(dāng)能夠在這段時間內(nèi)從發(fā)送方式切換到接收方式。使用 SIFS 的幀類型有：ACK 幀、CTS 幀、由過長的 MAC 幀分片后的數(shù)據(jù)幀，以及所有回答 AP 探詢的幀和在 PCF 方式中接入點 AP 發(fā)送出的任何幀。發(fā)送第 1 幀課件制作人：謝希仁CSMA/CA 協(xié)議的原理 n欲發(fā)送數(shù)據(jù)的站先檢測信道。在 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了在物理層的空中接口進行物理層的載波監(jiān)聽。n通過收到的相對信號強度是否超過一定的門限數(shù)值就可判定是否有其他的移動站在信道上發(fā)送數(shù)據(jù)。n當(dāng)源站發(fā)送它的第一個 MAC 幀時，若檢測到信道空閑，則在等

17、待一段時間 DIFS 后就可發(fā)送。 課件制作人：謝希仁為什么信道空閑還要再等待 n這是考慮到可能有其他的站有高優(yōu)先級的幀要發(fā)送。n如有，就要讓高優(yōu)先級幀先發(fā)送。 課件制作人：謝希仁假定沒有高優(yōu)先級幀要發(fā)送 n源站發(fā)送了自己的數(shù)據(jù)幀。n目的站若正確收到此幀，則經(jīng)過時間間隔 SIFS 后，向源站發(fā)送確認(rèn)幀 ACK。n若源站在規(guī)定時間內(nèi)沒有收到確認(rèn)幀 ACK（由重傳計時器控制這段時間），就必須重傳此幀，直到收到確認(rèn)為止，或者經(jīng)過若干次的重傳失敗后放棄發(fā)送。 課件制作人：謝希仁虛擬載波監(jiān)聽 n虛擬載波監(jiān)聽(Virtual Carrier Sense)的機制是讓源站將它要占用信道的時間（包括目的站發(fā)回確

18、認(rèn)幀所需的時間）通知給所有其他站，以便使其他所有站在這一段時間都停止發(fā)送數(shù)據(jù)。n這樣就大大減少了碰撞的機會。 n“虛擬載波監(jiān)聽”是表示其他站并沒有監(jiān)聽信道，而是由于其他站收到了“源站的通知”才不發(fā)送數(shù)據(jù)。課件制作人：謝希仁虛擬載波監(jiān)聽的效果 n這種效果好像是其他站都監(jiān)聽了信道。n所謂“源站的通知”就是源站在其 MAC 幀首部中的第二個字段“持續(xù)時間”中填入了在本幀結(jié)束后還要占用信道多少時間（以微秒為單位），包括目的站發(fā)送確認(rèn)幀所需的時間。 課件制作人：謝希仁網(wǎng)絡(luò)分配向量 n當(dāng)一個站檢測到正在信道中傳送的 MAC 幀首部的“持續(xù)時間”字段時，就調(diào)整自己的網(wǎng)絡(luò)分配向量 NAV (Network A

19、llocation Vector)。nNAV 指出了必須經(jīng)過多少時間才能完成數(shù)據(jù)幀的這次傳輸，才能使信道轉(zhuǎn)入到空閑狀態(tài)。 課件制作人：謝希仁爭用窗口 n信道從忙態(tài)變?yōu)榭臻e時，任何一個站要發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，不僅都必須等待一個 DIFS 的間隔，而且還要進入爭用窗口，并計算隨機退避時間以便再次重新試圖接入到信道。n在信道從忙態(tài)轉(zhuǎn)為空閑時，各站就要執(zhí)行退避算法。這樣做就減少了發(fā)生碰撞的概率。n802.11 使用二進制指數(shù)退避算法。 圖例 凍結(jié)剩余的退避時間幀幀幀幀幀DIFSDIFSDIFSDIFS爭用窗口爭用窗口爭用窗口爭用窗口退避退避退避退避ABCDEttttt凍結(jié)凍結(jié)凍結(jié)凍結(jié)凍結(jié)802.11 的退避

20、機制課件制作人：謝希仁二進制指數(shù)退避算法 n第 i 次退避就在 22 + i 個時隙中隨機地選擇一個，即： 第 I 次退避是在時隙 0, 1, , 22 + i 1 中隨機地選擇一個。 。n第 1 次退避是在 8 個時隙（而不是 2 個）中隨機選擇一個。n第 2 次退避是在 16 個時隙（而不是 4 個）中隨機選擇一個。 課件制作人：謝希仁退避計時器(backoff timer)n站點每經(jīng)歷一個時隙的時間就檢測一次信道。這可能發(fā)生兩種情況。n若檢測到信道空閑，退避計時器就繼續(xù)倒計時。n若檢測到信道忙，就凍結(jié)退避計時器的剩余時間，重新等待信道變?yōu)榭臻e并再經(jīng)過時間DIFS 后，從剩余時間開始繼續(xù)倒

21、計時。如果退避計時器的時間減小到零時，就開始發(fā)送整個數(shù)據(jù)幀。 課件制作人：謝希仁退避算法的使用情況 n僅在下面的情況下才不使用退避算法：檢測到信道是空閑的，并且這個數(shù)據(jù)幀是要發(fā)送的第一個數(shù)據(jù)幀。n除此以外的所有情況，都必須使用退避算法。即：n在發(fā)送第一個幀之前檢測到信道處于忙態(tài)。n在每一次的重傳后。n在每一次的成功發(fā)送后。 課件制作人：謝希仁2. 對信道進行預(yù)約 tDIFSRTSSIFStNAV推遲接入源站t目的站ACK 其他站CTS數(shù)據(jù)幀SIFSSIFSt課件制作人：謝希仁9.1.4 802.11 局域網(wǎng)的 MAC 幀n802.11 幀共有三種類型，即控制幀、數(shù)據(jù)幀和管理幀。n下面是數(shù)據(jù)幀的

22、主要字段。 字節(jié) 2 2 6 6 6 2 6 0 2312 4幀控制持續(xù)期地址 1地址 2地址 3序號控制地址 4幀主體FCS協(xié)議版本類型子類型去往AP來自AP更多分片重試功率管理更多數(shù)據(jù)WEP 順序位 2 2 4 1 1 1 1 1 1 1 1MAC 首部MAC尾部課件制作人：謝希仁802.11 數(shù)據(jù)幀的三大部分 nMAC 首部，共 30 字節(jié)。幀的復(fù)雜性都在幀的首部。n幀主體，也就是幀的數(shù)據(jù)部分，不超過2312 字節(jié)。這個數(shù)值比以太網(wǎng)的最大長度長很多。不過 802.11 幀的長度通常都是小于 1500 字節(jié)。n幀檢驗序列 FCS 是尾部，共 4 字節(jié) 課件制作人：謝希仁1. 關(guān)于 802.

23、11 數(shù)據(jù)幀的地址n802.11 數(shù)據(jù)幀最特殊的地方就是有四個地址字段。地址 4 用于自組網(wǎng)絡(luò)。我們在這里只討論前三種地址。 去往 AP來自 AP地址 1地址 2地址 3地址 401目的地址AP 地址源地址10AP 地址源地址目的地址課件制作人：謝希仁AP1BSS1AB去往 AP = 1來自 AP = 0去往 AP = 0來自 AP = 1因特網(wǎng)RBSS2AP2C012站點 A 向 B 發(fā)送數(shù)據(jù)幀但數(shù)據(jù)幀必須經(jīng)過 AP 轉(zhuǎn)發(fā)課件制作人：謝希仁序號控制字段、持續(xù)期字段和幀控制字段 n序號控制字段占 16 位，其中序號子字段占 12 位，分片子字段占 4 位。n持續(xù)期字段占 16 位。n幀控制字段

24、共分為 11 個子字段。n協(xié)議版本字段現(xiàn)在是 0。n類型字段和子類型字段用來區(qū)分幀的功能。n更多分片字段置為 1 時表明這個幀屬于一個幀的多個分片之一。n有線等效保密字段 WEP 占 1 位。若 WEP = 1，就表明采用了 WEP 加密算法。 課件制作人：謝希仁分片的發(fā)送舉例 ttt源站目的站 其他站RTSCTS分片 0ACK0分片 1ACK1分片 2ACK2SIFSNAV (RTS)NAV (CTS)長的幀劃分為許多分片NAV (分片0)NAV (ACK0)NAV (ACK1)NAV (分片1)課件制作人：謝希仁9.2 無線個人區(qū)域網(wǎng) WPAN (Wireless Personal Are

25、a Network) n在個人工作地方把屬于個人使用的電子設(shè)備用無線技術(shù)連接起來自組網(wǎng)絡(luò)，不需要使用接入點 AP。n整個網(wǎng)絡(luò)的范圍大約在 10 m 左右。n無線個人區(qū)域網(wǎng) WPAN 和個人區(qū)域網(wǎng) PAN (Personal Area Network)并不完全等同，因為 PAN 不一定都是使用無線連接的。 課件制作人：謝希仁WPAN 和 WLAN 并不一樣。 nWPAN 是以個人為中心來使用的無線人個區(qū)域網(wǎng)，它實際上就是一個低功率、小范圍、低速率和低價格的電纜替代技術(shù)。WPAN 都工作在 2.4 GHz 的 ISM 頻段。 n但 WLAN 卻是同時為許多用戶服務(wù)的無線局域網(wǎng)，它是一個大功率、中等

26、范圍、高速率的局域網(wǎng)。 課件制作人：謝希仁1. 藍牙系統(tǒng)(Bluetooth)n最早使用的 WPAN 是 1994 年愛立信公司推出的藍牙系統(tǒng)，其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.15.1 。n藍牙的數(shù)據(jù)率為 720 kb/s，通信范圍在 10 米左右。n藍牙使用 TDM 方式和擴頻跳頻 FHSS 技術(shù)組成不用基站的皮可網(wǎng)(piconet)。課件制作人：謝希仁皮可網(wǎng)(piconet)nPiconet 直譯就是“微微網(wǎng)”，表示這種無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積非常小。n每一個皮可網(wǎng)有一個主設(shè)備(Master)和最多7個工作的從設(shè)備(Slave)。n通過共享主設(shè)備或從設(shè)備，可以把多個皮可網(wǎng)鏈接起來，形成一個范圍更大的

27、擴散網(wǎng)(scatternet)。n這種主從工作方式的個人區(qū)域網(wǎng)實現(xiàn)起來價格就會比較便宜。 課件制作人：謝希仁藍牙系統(tǒng)中的皮可網(wǎng)和擴散網(wǎng) MMSSPSSSSSP皮可網(wǎng) 2擴散網(wǎng)皮可網(wǎng) 1M 主設(shè)備S 從設(shè)備P 擱置的設(shè)備課件制作人：謝希仁2. 低速 WPAN n低速 WPAN 主要用于工業(yè)監(jiān)控組網(wǎng)、辦公自動化與控制等領(lǐng)域，其速率是 2 250 kb/s。n低速 WPAN 的標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.15.4。最近新修訂的標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.15.4-2006。n低速 WPAN 中最重要的就是 ZigBee。nZigBee 技術(shù)主要用于各種電子設(shè)備（固定的、便攜的或移動的）之間的無線通信，其

28、主要特點是通信距離短（10 80 m），傳輸數(shù)據(jù)速率低，并且成本低廉。 課件制作人：謝希仁ZigBee 的特點n功耗非常低。在工作時，信號的收發(fā)時間很短；而在非工作時，ZigBee 結(jié)點處于休眠狀態(tài)，非常省電。對于某些工作時間和總時間之比小于 1% 的情況，電池的壽命甚至可以超過10 年。n網(wǎng)絡(luò)容量大。一個 ZigBee 的網(wǎng)絡(luò)最多包括有255 個結(jié)點，其中一個是主設(shè)備，其余則是從設(shè)備。若是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，整個網(wǎng)絡(luò)最多可以支持超過 64000 個結(jié)點。 課件制作人：謝希仁ZigBee 的標(biāo)準(zhǔn)n在 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。n所有 ZigBee 產(chǎn)品也是 802.15.4

29、 產(chǎn)品。nIEEE 802.15.4 只是定義了 ZigBee 協(xié)議棧的最低的兩層（物理層和 MAC 層），而上面的兩層（網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層）則是由 ZigBee 聯(lián)盟定義的。課件制作人：謝希仁ZigBee 的協(xié)議棧 物理層MAC 層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層IEEE 802.15.4 定義ZigBee 聯(lián)盟定義ZigBee協(xié)議棧課件制作人：謝希仁ZigBee 的組網(wǎng)方式可采用星形和網(wǎng)狀拓?fù)洌騼烧叩慕M合 FFDFFDFFDFFDFFDRFD端設(shè)備路由器FFDFFD協(xié)調(diào)器有一個全功能設(shè)備 FFD 充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器。ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中數(shù)量最多的端設(shè)備是精簡功能設(shè)備 RFD 結(jié)點。 課件制作人：謝希仁3. 高速

30、WPANn高速 WPAN 用于在便攜式多媒體裝置之間傳送數(shù)據(jù)，支持11 55 Mb/s 的數(shù)據(jù)率，標(biāo)準(zhǔn)是 802.15.3， 。nIEEE 802.15.3a 工作組還提出了更高數(shù)據(jù)率的物理層標(biāo)準(zhǔn)的超高速 WPAN，它使用超寬帶 UWB 技術(shù)。nUWB 技術(shù)工作在 3.1 10.6 GHz 微波頻段，有非常高的信道帶寬。超寬帶信號的帶寬應(yīng)超過信號中心頻率的 25% 以上，或信號的絕對帶寬超過 500 MHz。n超寬帶技術(shù)使用了瞬間高速脈沖，可支持 100 400 Mb/s 的數(shù)據(jù)率，可用于小范圍內(nèi)高速傳送圖像或 DVD 質(zhì)量的多媒體視頻文件。 課件制作人：謝希仁9.3 無線城域網(wǎng) WMAN(W

31、ireless Metropolitan Area Network) n2002 年 4 月通過了 802.16 無線城域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。歐洲的 ETSI 也制訂類似的無線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) HiperMAN。nWMAN 可提供“最后一英里”的寬帶無線接入（固定的、移動的和便攜的）。n在許多情況下，無線城域網(wǎng)可用來代替現(xiàn)有的有線寬帶接入，因此它有時又稱為無線本地環(huán)路。 課件制作人：謝希仁WiMAXWorldwide Interoperability for Microwave Access nWiMAX 常用來表示無線城域網(wǎng) WMAN，這與Wi-Fi 常用來表示無線局域網(wǎng) WLAN 相似。nIEEE 的 8

32、02.16 工作組是無線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制訂者，而 WiMAX 論壇則是 802.16 技術(shù)的推動者。n兩個正式標(biāo)準(zhǔn)n802.16d（它的正式名字是 802.16-2004），是固定寬帶無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)（2 66 GHz頻段）。n802.16 的增強版本，即 802.16e，是支持移動性的寬帶無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)（2 6 GHz頻段），它向下兼容 802.16-2004。 課件制作人：謝希仁802.16 無線城域網(wǎng)服務(wù)范圍的示意圖 ISPU N I V E R S I T YU N I V E R S I T Y802.11 WLAN802.11 熱點802.11 WLAN802.16802.

33、16802.16 基站802.16因特網(wǎng)802.16 基站802.16802.16電信網(wǎng)課件制作人：謝希仁9.4 蜂窩移動通信網(wǎng)9.4.1 蜂窩無線通信技術(shù)簡介 n第一代（1G）蜂窩無線通信是為話音通信設(shè)計的模擬 FDM 系統(tǒng)。n第二代（2G）蜂窩無線通信提供低速數(shù)字通信（短信服務(wù)），其代表性體制就是最流行的 GSM 系統(tǒng)。n2.5G 技術(shù)是從 2G 向第三代（3G）過渡的銜接性技術(shù)，如 GPRS 和 EDGE 等。n3G 移動通信和計算機網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系非常密切，它使用 IP 的體系結(jié)構(gòu)和混合的交換機制（電路交換和分組交換），能夠提供移動寬帶多媒體業(yè)務(wù)（話音、數(shù)據(jù)、視頻等，可收發(fā)電子郵件，瀏覽網(wǎng)頁，進行視頻會議等），如 CDMA2000，WCDMA 和