第2,3章無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

OSI七層模型1層描述標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議數(shù)據(jù)單元第一層物理層控制在某一特定媒體上的數(shù)據(jù)流傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，包括編碼和調(diào)制方法、電壓、信號(hào)持續(xù)時(shí)間和頻率。Ethernet,Bluetooth,Wi-Fi,WiMAX比特第二層數(shù)據(jù)鏈路層指定設(shè)備訪問(wèn)和共享傳輸媒體方式[即媒體訪問(wèn)控制（MediaAccessControl，MAC）]并確保物理連接可靠性[即邏輯鏈路控制（LogicalLinkControl，LLC）]的標(biāo)準(zhǔn)Ethernet:IEEE802.3Wi-Fi:IEEE802.11Bluetooth:802.15.1幀第三層網(wǎng)絡(luò)層定義網(wǎng)絡(luò)連接管理的標(biāo)準(zhǔn)，包括網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的路由、中轉(zhuǎn)及終止連接IPv4，IPv6，ARP報(bào)文第四層傳輸層確保數(shù)據(jù)傳輸可靠完成的標(biāo)準(zhǔn)，包括錯(cuò)誤恢復(fù)、數(shù)據(jù)流控制等，確認(rèn)所有數(shù)據(jù)包都已到達(dá)。TCP，UDPTPDU（傳送協(xié)議數(shù)據(jù)單元）七層結(jié)構(gòu)2層描述標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議數(shù)據(jù)單元第五層會(huì)話層管理發(fā)送和接收計(jì)算機(jī)的表示層間通信的標(biāo)準(zhǔn)，該通信由建立、管理和終止“會(huì)話”實(shí)現(xiàn)。ASAP，SMBSPDU（會(huì)話協(xié)議數(shù)據(jù)單元）第六層表示層控制數(shù)據(jù)從一種表示格式到另一種表示格式轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)SSLPPDU（表示協(xié)議數(shù)據(jù)單元）第七層應(yīng)用層定義各種應(yīng)用服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)，例如檢查資源可用性、認(rèn)證用戶等HTTP，F(xiàn)TP，SNMP，POP3，SMTPAPDU（應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元）3發(fā)送者撰寫(xiě)電子郵件接收者閱讀電子郵件郵件消息準(zhǔn)備好后通過(guò)電子郵件應(yīng)用程序發(fā)送第7層應(yīng)用層電子郵件應(yīng)用程序接收郵件消息并被接收者閱讀消息被分解為表示元素和會(huì)話元素，并被添加表示層和會(huì)話層控制報(bào)頭第6層表示層第5層會(huì)話層去除會(huì)話層和表示層的報(bào)頭，將消息整合為接收電子郵件的應(yīng)用程序的特定格式消息被分解為包，并被添加傳輸層控制報(bào)頭第4層傳輸層接收數(shù)據(jù)包，對(duì)數(shù)據(jù)包重新排序，數(shù)據(jù)整合為第5層的消息數(shù)據(jù)包＋網(wǎng)絡(luò)地址＋第3層報(bào)頭形成數(shù)據(jù)幀第3層網(wǎng)絡(luò)層去除幀頭部，將幀的有效載荷部分整合為數(shù)據(jù)包加密數(shù)據(jù)幀，添加幀控制報(bào)頭，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為MAC地址第2層數(shù)據(jù)鏈路層將比特流組成幀、解密并檢查目的地的MAC地址接入獲得物理媒體，對(duì)比特流進(jìn)行編碼并將其調(diào)制為物理層信號(hào)然后傳輸?shù)?層物理層接收的信號(hào)被不斷地解調(diào)和解碼，然后將比特流傳送到數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)際的OSI模型：一個(gè)電子郵件例子4各種組織制定了很多用于OSI模型的層的標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，在每一層都開(kāi)發(fā)了多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)要么互相競(jìng)爭(zhēng)直到一個(gè)被確定為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，要么共同存在。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)主要是由標(biāo)準(zhǔn)決定的，包括OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的標(biāo)準(zhǔn)。52.2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)2.2.1IP尋址2.2.2私有IP地址2.2.3IPv62.2.4地址解析協(xié)議2.2.5路由2.2.6網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換2.2.7端口地址轉(zhuǎn)換6發(fā)送設(shè)備IP地址：子網(wǎng)掩碼：網(wǎng)絡(luò)ID：0400011001000.01100100.00110010.0000101011111111.11111111.11111111.11110000＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿11001000.01100100.00110010.00000000本地IP地址IP地址：子網(wǎng)掩碼：網(wǎng)絡(luò)ID：4400011001000.01100100.00110010.0000111011111111.11111111.11111111.11110000__________________________________11001000.01100100.00110010.00000000遠(yuǎn)端IP地址IP地址：子網(wǎng)掩碼：網(wǎng)絡(luò)ID：8401611001000.01100100.00110010.0001001011111111.11111111.11111111.11110000__________________________________11001000.01100100.00110010.00010000表2.2本地和遠(yuǎn)端IP地址72.2.2私有IP地址1996年2月，網(wǎng)絡(luò)工作組要求對(duì)RFC1918進(jìn)行行業(yè)說(shuō)明，提議了三組所謂的私有IP地址用于無(wú)須接入Internet的網(wǎng)絡(luò)。這些私有IP地址作為保留的IP地址空間，使一些不同的組織團(tuán)體可以在他們的私有網(wǎng)絡(luò)中使用這些相同的IP地址。在這種情況下，一臺(tái)計(jì)算機(jī)只要不需要通過(guò)Internet進(jìn)行通信，就不需要擁有一個(gè)世界上獨(dú)一無(wú)二的IP地址。8類(lèi)別私有IP地址范圍的起點(diǎn)私有IP地址范圍的終點(diǎn)A55B55C55表2.3私有IP地址范圍9隨后，國(guó)際因特網(wǎng)地址分配委員會(huì)(InternetAssignedNumbersAuthority,IANA)將至55地址段保留為自動(dòng)專(zhuān)用IP地址(AutomaticPrivateIPAddress,APIPA）。如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)將其TCP/IP設(shè)置為自動(dòng)從DHCP服務(wù)器獲取IP地址，但是卻不能找到DHCP服務(wù)器時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)從這個(gè)地址段選定一個(gè)私有IP地址，從而使計(jì)算機(jī)可以在私有網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信。2.2.2私有IP地址102.2.3IPv6在32位的情況下，總共有232即42.9億個(gè)IP地址是可用的?，F(xiàn)在業(yè)界正致力于IPv6(InternetProtocolVersion6)。截止到2020年世界總?cè)丝趯⑦_(dá)到100億，平均每人使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止一臺(tái)計(jì)算機(jī)，基于上面的預(yù)測(cè)，IPv6給出了128位的IP地址。IPv6具有3.41038個(gè)可用的IP地址——這意味著100億人口每人可以有3.41027個(gè)IP地址，或者說(shuō)平均地球表面每平方米有6.61023個(gè)IP地址，這為未來(lái)的發(fā)展提供了足夠的空間。112.2.4地址解析協(xié)議每個(gè)物理層的數(shù)據(jù)傳輸都是尋址接收設(shè)備網(wǎng)卡的MAC（第2層）地址，而不是其IP（第3層）地址。為了對(duì)數(shù)據(jù)包尋址，發(fā)送設(shè)備首先要找到與目的端的IP地址相對(duì)應(yīng)的MAC地址，然后用該MAC地址標(biāo)記數(shù)據(jù)包。這個(gè)工作是由地址解析協(xié)議(AddressResolutionProtocol,ARP)完成的。發(fā)送設(shè)備將請(qǐng)求某個(gè)IP地址所對(duì)應(yīng)的MAC地址的消息廣播到網(wǎng)絡(luò)上，目的端設(shè)備的TCP/IP軟件回復(fù)所請(qǐng)求的地址信息，則數(shù)據(jù)包可被尋址，接著將其傳送到發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層。在實(shí)際中，發(fā)送設(shè)備保留有與其最近通信的設(shè)備的MAC地址，所以不需要每次都廣播請(qǐng)求消息。當(dāng)需要查找MAC地址時(shí)，先在ARP列表或者緩存中查找，如果目的端的IP地址不在其中，才廣播請(qǐng)求消息。122.2.5路由路由是一種使數(shù)據(jù)包能夠找到到達(dá)目的地路徑的機(jī)制，不管目的地就是隔壁房間里的設(shè)備還是在地球的另一端。路由器將其接收到的每個(gè)數(shù)據(jù)包的目的地址與其存儲(chǔ)空間里的地址表即路由表進(jìn)行比較。如果發(fā)現(xiàn)有相匹配的，則將數(shù)據(jù)包發(fā)送到表中的相應(yīng)欄標(biāo)識(shí)的地址處，該地址可能是另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的地址，也可能是“下一跳”的路由地址，數(shù)據(jù)包沿著這個(gè)路徑到達(dá)最終的目的地。132.2.5路由如果路由器沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相匹配的地址，將再次遍歷路由表，并只查看地址的網(wǎng)絡(luò)ID部分（用前面提到的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行提?。?。如果發(fā)現(xiàn)有相匹配的，數(shù)據(jù)包就被發(fā)送到相應(yīng)的地址。如果沒(méi)有匹配，路由器將尋找一個(gè)默認(rèn)的下一跳的地址，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送到那里。作為最后的手段，如果沒(méi)有設(shè)置默認(rèn)的地址，路由器將向發(fā)送IP地址返回“主機(jī)不可達(dá)”或者“網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)”的消息。當(dāng)收到這樣的消息時(shí)，通常意味著線路中的某一個(gè)路由發(fā)生了故障。142.2.5路由當(dāng)出現(xiàn)上述故障時(shí)，發(fā)送端將生存時(shí)間(Time-To-Live,TTL)字段初始化為某一特定值，通常是64，每當(dāng)數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器，該值都會(huì)減1。當(dāng)TTL減至0時(shí)，該數(shù)據(jù)包將會(huì)被丟棄，同時(shí)，通過(guò)因特網(wǎng)控制消息協(xié)議(InternetControlMessageProtocol,ICMP)向發(fā)送端報(bào)告“超時(shí)”消息。152.2.5路由路由器工作的智能部分是建立路由表。簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)一個(gè)起始文件設(shè)置靜態(tài)路由表，但是更一般的是，路由器通過(guò)發(fā)送和接收廣播消息建立動(dòng)態(tài)路由表。這些消息可以是ICMP路由請(qǐng)求和路由廣告消息，它們可以使相鄰的路由器詢問(wèn)“誰(shuí)在那里？”并回應(yīng)“我在這兒”，或者使用更有效的路由信息協(xié)議(RouterInformationProtocol,RIP)消息，在此消息中，路由器周期性地向網(wǎng)絡(luò)廣播完整的路由表。其他的RIP和ICMP消息允許路由器尋找達(dá)到某個(gè)地址的最近的路徑，并在其他的路由器發(fā)現(xiàn)無(wú)效路由的情況下更新路由表，而且根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的可用性和流量情況定時(shí)更新路由表。162.2.6網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包到一個(gè)私有網(wǎng)絡(luò)之外的IP地址時(shí)，連接私有網(wǎng)絡(luò)和Internet的網(wǎng)關(guān)會(huì)將私有IP源地址（，見(jiàn)表2.4）替換為一個(gè)公眾IP地址（例如）。當(dāng)發(fā)送端的網(wǎng)關(guān)接收到返回的數(shù)據(jù)包時(shí)，用發(fā)送端計(jì)算機(jī)的初始私有IP地址來(lái)替換數(shù)據(jù)包的目的地地址。這個(gè)在私有網(wǎng)絡(luò)的Internet網(wǎng)關(guān)處完成的將私有IP地址轉(zhuǎn)換為公共IP地址的過(guò)程稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換。17私有IP地址公眾IP地址表2.4一個(gè)簡(jiǎn)單的靜態(tài)NAT表182.2.6網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換實(shí)際中，與路由相似，NAT也可以是靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的。在靜態(tài)NAT中，私有網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)需要訪問(wèn)Internet的計(jì)算機(jī)都分配一個(gè)在指定NAT表中的公眾IP地址。在動(dòng)態(tài)NAT中，提供一個(gè)公眾IP地址池，根據(jù)需要將其映射給私有地址。192.2.7端口地址轉(zhuǎn)換如果私有網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)只有一個(gè)可以分配的公眾IP地址，或者在私有網(wǎng)絡(luò)中需要上網(wǎng)的計(jì)算機(jī)數(shù)目多于可以分配給網(wǎng)關(guān)的公共IP地址數(shù)，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。這種情況通常是一個(gè)小團(tuán)體只有一個(gè)連到ISP的Internet連接。這時(shí)，似乎私有網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)只能有一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以連到Internet中。端口地址轉(zhuǎn)換(PortAddressTranslation,PAT)可以解決這一局限，PAT可以將私有IP地址映射到單個(gè)公眾IP地址的不同端口。20網(wǎng)關(guān)內(nèi)部IP外部IP內(nèi)部IP地址外部IP地址PAT表圖2.2實(shí)際中的地址轉(zhuǎn)換21私有IP地址公眾IP地址：端口78:200178:200278:200378:2004表2.5一個(gè)簡(jiǎn)單的PAT表例子222.3數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)2.3.1邏輯鏈路控制2.3.2媒體訪問(wèn)控制2.3.3有線網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問(wèn)控制2.3.4無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問(wèn)控制232.3.1邏輯鏈路控制OSI網(wǎng)絡(luò)層邏輯鏈路控制層（LLC）媒體接入控制層（MAC）圖2.4LLC的邏輯定位和MAC服務(wù)接入點(diǎn)242.3.1邏輯鏈路控制由LLC產(chǎn)生的并傳輸?shù)組AC層的幀稱(chēng)為L(zhǎng)LC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(LLCProtocolDataUnit,LPDU)，LLC層管理源設(shè)備和目的設(shè)備的鏈路層服務(wù)接入點(diǎn)間的LLC協(xié)議數(shù)據(jù)單元的傳輸。鏈路層服務(wù)接入點(diǎn)(ServiceAccessPoint,SAP)是一個(gè)指向網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的端口或者邏輯連接點(diǎn)，如圖2.4所示。在一個(gè)支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)協(xié)議有特定的源SAP(SourceSAP,SSAP)和目的SAP(DestinationSAP,DSAP)端口。LPDU包括8位的DSAP和SSAP地址以確保LPDU被正確的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議傳送。252.3.1邏輯鏈路控制LLC層定義了無(wú)連接的和面向連接的通信服務(wù)。在面向連接的通信服務(wù)中，接收端的LLC層會(huì)追蹤接收到的LPDU。如果某個(gè)LPDU在傳送中丟失或者未被正確接收，目的地的LLC會(huì)請(qǐng)求源從上一次接收到的LPDU開(kāi)始重新傳輸。LLC將LPDU通過(guò)邏輯連接點(diǎn)向下傳輸至MAC層，該邏輯連接點(diǎn)被稱(chēng)為MAC服務(wù)接入點(diǎn)(MACServiceAccessPoint,MACSAP)，而LPDU被稱(chēng)為MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元(MACServiceDataUnit,MSDU)并成為MAC層的數(shù)據(jù)載荷。262.3.2媒體接入控制數(shù)據(jù)鏈路層的第二個(gè)子層控制設(shè)備允許訪問(wèn)物理層傳輸數(shù)據(jù)的方式和時(shí)間，這就是媒體接入控制或者M(jìn)AC層。接收設(shè)備需要能夠識(shí)別這些在網(wǎng)絡(luò)媒體中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，這是通過(guò)MAC地址實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器，無(wú)論是以太網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)還是其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的適配器，在制造時(shí)都被分配了一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的稱(chēng)為MAC地址的序列號(hào)。272.3.2媒體接入控制以太網(wǎng)地址是MAC地址最一般的形式，包含有六個(gè)字節(jié)，通常用16進(jìn)制表示，例如00-D0-59-FE-CD-38。前面三個(gè)字節(jié)是制造商的編號(hào)（上例中的00-D0-59代表Intel），剩余三個(gè)字節(jié)是該適配器獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。在WindowsNT,2000和XP系統(tǒng)中可以打開(kāi)一個(gè)DOS窗口（點(diǎn)擊“開(kāi)始”、“程序”、“附件”、“命令提示符”）然后輸入“ipconfig/all”查到MAC地址。IEEE802.11的MAC幀即MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDU)的完整結(jié)構(gòu)如圖2.5所示，MPDU的元素如表2.6所示。28幀控制持續(xù)時(shí)間／ＩＤ地址１地址２地址３序列控制地址４數(shù)據(jù)域CRC幀校驗(yàn)和長(zhǎng)度（字節(jié)）２２６６６２６０～２３１２４協(xié)議版本幀類(lèi)型幀子類(lèi)型發(fā)往DS來(lái)自DS更多分段重傳電源管理更多數(shù)據(jù)ＷＥＰ次序２２４１１１１１１１１長(zhǎng)度（字節(jié)）管理，控制，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)請(qǐng)求／響應(yīng)信標(biāo)RTS，CTS，ACK等圖2.5MAC層的幀結(jié)構(gòu)29MPDU元素描述幀控制表示協(xié)議版本(802.11a/b/g)、幀類(lèi)型（管理、控制、數(shù)據(jù)）、子幀類(lèi)型（如探測(cè)請(qǐng)求、認(rèn)證、關(guān)聯(lián)請(qǐng)求等）、分段、重試、加密等的標(biāo)記序列持續(xù)時(shí)間傳輸?shù)钠谕掷m(xù)時(shí)間。等待站點(diǎn)用來(lái)估計(jì)何時(shí)媒體會(huì)再度空閑地址1到地址4目的地地址、源地址以及在分布式系統(tǒng)中可選擇的發(fā)往地址和來(lái)自地址序列標(biāo)識(shí)幀的分段和副本的序號(hào)數(shù)據(jù)域作為MSDU向下傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有效載荷幀校驗(yàn)序列能夠檢測(cè)傳輸錯(cuò)誤的CRC-32循環(huán)校驗(yàn)表2.6802.11MPDU的幀結(jié)構(gòu)元素302.3.3有線網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問(wèn)控制

載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)(CSMA/CD)

其他的有線網(wǎng)絡(luò)MAC方法31

載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)(CSMA/CD)在以太網(wǎng)的MAC層中，用于控制設(shè)備傳輸?shù)淖畛Ｓ梅椒ㄊ禽d波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection,CSMA/CD)，如圖2.6所示。當(dāng)設(shè)備采用這種控制方法傳輸數(shù)據(jù)幀到網(wǎng)絡(luò)時(shí)，首先檢查物理媒體（載波偵聽(tīng)）以確定是否有其他設(shè)備正在傳輸。如果檢測(cè)到其他正在傳輸?shù)脑O(shè)備，就等待直到其傳輸結(jié)束。一旦載波空閑，則開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)其他傳輸。32設(shè)備A設(shè)備B嘗試發(fā)送設(shè)備C嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)分組媒體忙媒體忙媒體忙數(shù)據(jù)分組數(shù)據(jù)分組媒體空閑媒體空閑媒體空閑沖突沖突時(shí)隙圖2.6以太網(wǎng)CSMA/CD時(shí)序33

載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)(CSMA/CD)如果設(shè)備監(jiān)聽(tīng)到有其他設(shè)備同時(shí)也在傳輸（沖突檢測(cè)），則停止傳輸并發(fā)送一個(gè)短的擁塞信號(hào)以告訴其他設(shè)備沖突產(chǎn)生。于是每個(gè)想要發(fā)送的設(shè)備都計(jì)算一個(gè)隨機(jī)退避時(shí)間，該退避時(shí)間介于0到tmax之間，當(dāng)退避時(shí)間結(jié)束后再次嘗試傳輸。那個(gè)恰巧等待了最短時(shí)間的設(shè)備將會(huì)被準(zhǔn)許訪問(wèn)媒體，而其余設(shè)備將監(jiān)聽(tīng)該傳輸并回到載波監(jiān)聽(tīng)模式。媒體工作繁忙會(huì)導(dǎo)致設(shè)備不斷地遭遇沖突。當(dāng)沖突發(fā)生時(shí)，tmax會(huì)在每次新的嘗試時(shí)加倍，直到10次加倍，如果在16次嘗試后發(fā)送仍然是失敗的，設(shè)備將報(bào)告“過(guò)多沖突錯(cuò)誤”。34

其他的有線網(wǎng)絡(luò)MAC方法另外一種由IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)定義的有線網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問(wèn)控制的常見(jiàn)形式，是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間按照預(yù)先定義好的順序傳遞一個(gè)電子“令牌”。這個(gè)令牌與接力比賽中的接力棒類(lèi)似，只有拿到了令牌的設(shè)備才可以進(jìn)行發(fā)送。當(dāng)設(shè)備不需要通過(guò)媒體發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，立刻將令牌按順序傳給下一個(gè)設(shè)備。設(shè)備只能在一段特定的時(shí)間內(nèi)擁有令牌并發(fā)送數(shù)據(jù)，然后必須按順序?qū)⒘钆苽鹘o下一個(gè)設(shè)備。352.3.4無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問(wèn)控制只有物理層的收發(fā)機(jī)允許設(shè)備在發(fā)送期間同時(shí)監(jiān)聽(tīng)媒體，CSMA/CD的沖突檢測(cè)才可實(shí)現(xiàn)。這在有線網(wǎng)絡(luò)中是可行的，因?yàn)闆_突產(chǎn)生的無(wú)效電壓可以被檢測(cè)到。但是對(duì)于無(wú)線電收發(fā)機(jī)來(lái)說(shuō)是不可行的，因?yàn)樵谙嗤臅r(shí)間里發(fā)射的信號(hào)會(huì)使接收過(guò)載。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，如IEEE802.11，沖突檢測(cè)是不實(shí)現(xiàn)的，這時(shí)要用到CSMA/CD的一種變形即CSMA/CA，其中的CA(CollisionAvoidance)代表沖突避免。362.3.4無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問(wèn)控制除了發(fā)送設(shè)備不能檢測(cè)沖突外，CSMA/CA與CSMA/CD有一些相似點(diǎn)。設(shè)備在發(fā)送前監(jiān)聽(tīng)媒體，如果媒體忙則等待。發(fā)送幀的持續(xù)時(shí)間字段（參見(jiàn)表2.6）使等待設(shè)備可以預(yù)測(cè)媒體忙的時(shí)間。一旦媒體被監(jiān)聽(tīng)到是空閑的，等待設(shè)備則計(jì)算一個(gè)稱(chēng)為競(jìng)爭(zhēng)周期的隨機(jī)時(shí)間周期，并在競(jìng)爭(zhēng)周期結(jié)束后嘗試發(fā)送。這與CSMA/CD中的退避是類(lèi)似的，不同的是，CSMA/CA中發(fā)送站等待其他站發(fā)送幀的結(jié)束來(lái)避免設(shè)備間的沖突，而不是檢測(cè)到?jīng)_突后再恢復(fù)。37第3章無(wú)線網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)3.1有線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的回顧3.2無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.3WLAN設(shè)備3.4WPAN設(shè)備3.5WMAN設(shè)備3.6第一部分總結(jié)383.1有線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的回顧39圖3.1點(diǎn)到點(diǎn)、總線形和環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線和環(huán)形拓?fù)涠家子谑艿絾吸c(diǎn)錯(cuò)誤的影響，單個(gè)連接故障會(huì)使總線形網(wǎng)絡(luò)的部分節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)隔斷，或者使環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的所有通信中斷。40圖3.2星形和樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)41圖3.3實(shí)際星形網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)源集線器第一臺(tái)PC第二臺(tái)PC打印機(jī)無(wú)源集線器掃描儀42圖3.4實(shí)際星形網(wǎng)絡(luò)中的交換式集線器交換式集線器第一臺(tái)PC第二臺(tái)PC打印機(jī)掃描儀433.2無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.2.1點(diǎn)到點(diǎn)連接3.2.2無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.2.3無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)443.2.1點(diǎn)到點(diǎn)連接與有線網(wǎng)絡(luò)相比，圖3.1所示的簡(jiǎn)單點(diǎn)到點(diǎn)連接在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中更為常見(jiàn)，在很多無(wú)線情況都會(huì)見(jiàn)到，例如，端到端(P2P,Peer-to-Peer)或者ad-hocWi-Fi連接無(wú)線MAN回程裝置LAN無(wú)線網(wǎng)橋藍(lán)牙IrDA453.2.2無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)星形拓?fù)涞闹行墓?jié)點(diǎn)，可以是WiMAX基站、Wi-Fi接入點(diǎn)、藍(lán)牙主設(shè)備或者ZigBeePAN協(xié)調(diào)器，如圖3.5所示，其作用類(lèi)似于有線網(wǎng)絡(luò)中的集線器。圖3.5無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)46無(wú)線媒體本質(zhì)上的不同意味著，交換式和非交換式集線器的差別對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的控制節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)并沒(méi)有太大影響，因?yàn)椴](méi)有相應(yīng)的無(wú)線媒體能夠替代連接到每個(gè)設(shè)備的單獨(dú)纜線。無(wú)線LAN交換機(jī)或控制器是一種有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用來(lái)將數(shù)據(jù)交換到接入點(diǎn)(AccessPoint,AP)，接入點(diǎn)負(fù)責(zé)為每個(gè)數(shù)據(jù)包尋址目的站，如圖3.6所示。接入點(diǎn)交換機(jī)圖3.6使用無(wú)線接入點(diǎn)交換的樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)47扇區(qū)天線交換式集線器圖3.7可交換星形無(wú)線MAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)483.2.3無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，也稱(chēng)為移動(dòng)adhoc網(wǎng)絡(luò)(MANET)，是局域網(wǎng)或者城域網(wǎng)的一種，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是移動(dòng)的，而且可以直接與相鄰節(jié)點(diǎn)通信而不需要中心控制設(shè)備。由于節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，因此無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不斷變化，如圖3.8所示。數(shù)據(jù)包從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)直至目的地的過(guò)程稱(chēng)為“跳”。49Internet存在點(diǎn)接入點(diǎn)網(wǎng)狀路由器網(wǎng)狀設(shè)備有線連接網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)到點(diǎn)連接設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的連接圖3.8無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)50除了有效收集和更新路由信息外，無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)還面臨其他的技術(shù)挑戰(zhàn)：無(wú)線鏈路的可靠性——數(shù)據(jù)包的錯(cuò)誤率在集線器的一跳內(nèi)還可容忍，但星形網(wǎng)絡(luò)配置會(huì)將其迅速擴(kuò)展到多跳上，從而限制了網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)能夠擴(kuò)大和保持有效性的規(guī)模。無(wú)縫漫游——大多數(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)都不要求移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的無(wú)縫連接和再連接，但是IEEE802.11工作組TGr和TGs卻對(duì)此提出了要求。安全性——如何在一個(gè)沒(méi)有穩(wěn)定的基礎(chǔ)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行用戶認(rèn)證？513.2.3無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)3.3WLAN設(shè)備3.3.1無(wú)線網(wǎng)卡3.3.2接入點(diǎn)3.3.3無(wú)線LAN交換機(jī)或控制器3.3.4WLAN陣列3.3.5其他WLAN硬件3.3.6WLAN天線523.3.1無(wú)線網(wǎng)卡裝有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口卡（NetworkInterfaceCard,NIC，簡(jiǎn)稱(chēng)網(wǎng)卡）的PDA、筆記本電腦或臺(tái)式電腦可作為無(wú)線站點(diǎn)，可以與對(duì)等網(wǎng)中的其他站點(diǎn)或者接入點(diǎn)進(jìn)行通信。圖3.9各種各樣的無(wú)線NIC［Belkin公司和D-link（歐洲）公司以及l(fā)inksys（Cisco子公司）提供］533.3.2接入點(diǎn)接入點(diǎn)(AP)是無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)的中心設(shè)備，可以是集線器，用來(lái)與網(wǎng)絡(luò)中的其他站點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信。接入點(diǎn)通常也與有線網(wǎng)絡(luò)相連，作為有線和無(wú)線設(shè)備之間的網(wǎng)橋。圖3.10第一代無(wú)線接入點(diǎn)［Belkin公司和D-link（歐洲）公司以及l(fā)inksys（Cisco子公司）提供］543.3.2接入點(diǎn)第一代接入點(diǎn)被稱(chēng)為“胖”接入點(diǎn)，在每個(gè)單元內(nèi)提供了全范圍的處理和控制功能，包括：安全特性，比如認(rèn)證和加密支持基于列表或者過(guò)濾器的訪問(wèn)控制簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SimpleNetworkManagementProtocol,SNMP)配置能力55特性描述Internet網(wǎng)關(guān)支持許多功能，如路由、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換、為客戶站提供動(dòng)態(tài)IP地址的動(dòng)態(tài)主機(jī)分配協(xié)議(DynamicHostConfigurationProtocol,DHCP)服務(wù)器、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)(VirtualPrivateNetwork,VPN)等交換式集線器可以包含多個(gè)有線以太網(wǎng)端口，為一些以太網(wǎng)設(shè)備提供交換式集線器功能無(wú)線網(wǎng)橋或中繼器接入點(diǎn)可以作為中繼站來(lái)擴(kuò)展另一個(gè)接入點(diǎn)的工作范圍，或者作為兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)橋網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器接有外部存儲(chǔ)器的Internet硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或端口，為無(wú)線站點(diǎn)提供集中的文件存儲(chǔ)或備份表3.1接入點(diǎn)可選功能563.3.3無(wú)線LAN交換機(jī)或控制器在大規(guī)模無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，例如擁有幾十甚至幾百個(gè)接入點(diǎn)的集團(tuán)環(huán)境中，需要對(duì)每個(gè)接入點(diǎn)單獨(dú)配置，這就使WLAN的管理非常復(fù)雜。WLAN交換機(jī)簡(jiǎn)化了大型WLAN的配置和管理。WLAN交換機(jī)（也稱(chēng)為WLAN控制器或接入路由器）是一種網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備，該設(shè)備設(shè)計(jì)用來(lái)代表依賴型或者“瘦”接入點(diǎn)執(zhí)行各種功能，圖3.11所示。57接入點(diǎn)交換機(jī)接入點(diǎn)圖3.11采用無(wú)線交換機(jī)的WLAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)58優(yōu)點(diǎn)描述低成本“瘦”接入點(diǎn)經(jīng)過(guò)優(yōu)化，只高效地完成無(wú)線通信功能，降低了最初的硬件成本以及未來(lái)的維護(hù)和升級(jí)成本簡(jiǎn)化的接入點(diǎn)管理接入點(diǎn)配置，包括安全功能都采用集中式，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)改善漫游性能比傳統(tǒng)接入點(diǎn)的漫游切換速度要快得多，改善了語(yǔ)音服務(wù)性能簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)升級(jí)集中式的命令和控制能力使得為適應(yīng)WLAN標(biāo)準(zhǔn)而對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的升級(jí)變得更加簡(jiǎn)單，因?yàn)樯?jí)只需在交換層次上進(jìn)行，而不是在每個(gè)接入點(diǎn)上表3.2“瘦”接入點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)59特性描述布局規(guī)劃自動(dòng)站點(diǎn)測(cè)量工具，允許導(dǎo)入組網(wǎng)規(guī)劃和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，用來(lái)確定最佳接入點(diǎn)位置RF管理分析收到的來(lái)自所有接入點(diǎn)的管理幀，調(diào)整一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)的發(fā)射功率或信道設(shè)置來(lái)診斷并自動(dòng)糾正與RF信號(hào)相關(guān)的問(wèn)題自動(dòng)配置無(wú)線交換機(jī)通過(guò)為每個(gè)接入點(diǎn)確定最佳的RF信道和發(fā)射功率設(shè)置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配置負(fù)載平衡通過(guò)多個(gè)接入點(diǎn)的用戶間的自動(dòng)負(fù)載平衡來(lái)最大化網(wǎng)絡(luò)容量基于策略的接入控制接入策略可以基于接入點(diǎn)分組和客戶端列表，指定哪些接入點(diǎn)或組或特殊的客戶站點(diǎn)允許接入指令檢測(cè)通過(guò)連續(xù)掃描或者預(yù)定的站點(diǎn)勘探，檢測(cè)和定位惡意接入點(diǎn)、未認(rèn)證的用戶或adhoc網(wǎng)絡(luò)表3.3無(wú)線LAN交換機(jī)特性603.3.3無(wú)線LAN交換機(jī)或控制器IETF規(guī)范描述了LWAPP協(xié)議的如下目標(biāo)：減少接入點(diǎn)執(zhí)行的協(xié)議代碼數(shù)量從而可以有效地利用接入點(diǎn)的計(jì)算能力，是通過(guò)將接入點(diǎn)的計(jì)算能力用在無(wú)線通信而不是橋接、轉(zhuǎn)發(fā)或者其他功能上實(shí)現(xiàn)的。采用集中式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算能力執(zhí)行WLAN的橋接、轉(zhuǎn)發(fā)、認(rèn)證、加密和策略執(zhí)行功能。提供一個(gè)在集線器設(shè)備和接入點(diǎn)之間傳輸幀的通用封裝和傳輸機(jī)制，保證多廠商產(chǎn)品的通用性并使得LWAPP可以應(yīng)用于未來(lái)的其他訪問(wèn)協(xié)議中。61LWAPP功能描述接入點(diǎn)設(shè)備的發(fā)現(xiàn)及信息交換接入點(diǎn)發(fā)送“發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求”幀，所有接收到的接入路由器響應(yīng)“發(fā)現(xiàn)應(yīng)答”幀。接入點(diǎn)選擇一個(gè)響應(yīng)的接入路由并通過(guò)交換“加入請(qǐng)求”和“加入應(yīng)答”幀與其發(fā)生關(guān)聯(lián)接入點(diǎn)驗(yàn)證、配置、規(guī)定和軟件控制關(guān)聯(lián)后，接入路由為接入點(diǎn)提供一些規(guī)定，包括服務(wù)設(shè)置標(biāo)識(shí)符(ServiceSetIdentifier,SSID)、安全參數(shù)、工作信道和數(shù)據(jù)速率。接入路由器還可以配置MAC操作參數(shù)（例如幀的嘗試發(fā)送次數(shù)）、發(fā)送功率、直接序列擴(kuò)頻(DirectSequenceSpreadSpectrum,DSSS)或OFDM參數(shù)和接入點(diǎn)的天線配置。在規(guī)定和配置后，接入點(diǎn)就可以進(jìn)行工作了數(shù)據(jù)和管理幀的封裝、分段和格式LWAPP為接入點(diǎn)和接入路由間的傳輸封裝數(shù)據(jù)和管理幀。如果封裝的數(shù)據(jù)或管理幀超過(guò)了接入點(diǎn)和接入路由之間支持的最大傳輸單元(MaximumTransmissionUnit,MTU)，將對(duì)幀進(jìn)行分段和重組接入點(diǎn)和關(guān)聯(lián)設(shè)備間的通信控制與管理LWAPP使接入路由向其接入點(diǎn)請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)報(bào)告，包括與接入點(diǎn)和其關(guān)聯(lián)設(shè)備的通信有關(guān)的數(shù)據(jù)（例如重試次數(shù)和RTS/ACK失敗次數(shù)）表3.4LWAPP功能623.3.4WLAN陣列單個(gè)接入點(diǎn)陣列包含一個(gè)WLAN控制器，同時(shí)有4、8或者16個(gè)接入點(diǎn)。這些接入點(diǎn)可能同時(shí)具有IEEE802.11a及IEEE802.11b/g無(wú)線接口。比較典型的例子是使用4個(gè)接入點(diǎn)進(jìn)行IEEE802.11b/g覆蓋，其相鄰天線間隔為90o、扇區(qū)為180o，或者使用12個(gè)接入點(diǎn)進(jìn)行IEEE802.11a覆蓋，其相鄰天線間隔為30o、扇區(qū)為60o，如圖3.12所示。6312扇區(qū)天線組合波束圖譜每個(gè)天線波束寬度為60°相鄰天線的偏置為30°4扇區(qū)天線組合波束圖譜每個(gè)天線波束寬度為180°相鄰天線的偏置為90°圖3.1216扇區(qū)接入點(diǎn)陣列天線配置643.3.4WLAN陣列這種具有16個(gè)接入點(diǎn)、工作在IEEE802.11b/g網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，每個(gè)接入點(diǎn)的最高數(shù)據(jù)速率為54Mbps，可提供總的WLAN傳輸能力為864Mbps。扇區(qū)天線提高了增益，也意味著接入點(diǎn)陣列的工作范圍比采用全向天線的單個(gè)接入點(diǎn)的工作范圍加倍或者增加很多。為了在更大的工作區(qū)域得到更高的傳輸能力，可以使用由兩級(jí)WLAN控制器控制的多接入點(diǎn)陣列，將生成一個(gè)樹(shù)狀拓?fù)?，如圖3.13所示，該WLAN的總傳輸能力可達(dá)幾個(gè)Gb。65介入點(diǎn)交換機(jī)接入點(diǎn)陣列客戶站接入點(diǎn)陣列覆蓋區(qū)域；12×802.11g+4×802.11a信道圖3.13使用接入點(diǎn)陣列的WLAN樹(shù)狀拓?fù)?63.3.5其他WLAN硬件

無(wú)線網(wǎng)橋

無(wú)線打印服務(wù)器67無(wú)線網(wǎng)橋許多制造商生產(chǎn)了能夠提供點(diǎn)到點(diǎn)WLAN或者WMAN連接的無(wú)線橋接設(shè)備，這些設(shè)備具有適合戶外使用的保護(hù)封裝，如圖3.14所示。圖3.14戶外無(wú)線網(wǎng)橋［D-Link（歐洲）公司及Linksys（Cisco子公司）提供］68

無(wú)線打印服務(wù)器無(wú)線打印服務(wù)器使家庭或者辦公室內(nèi)的一組用戶之間可以靈活地共享打印機(jī)，而打印機(jī)不必宿主于某臺(tái)計(jì)算機(jī)或連接到有線網(wǎng)絡(luò)。圖3.15無(wú)線打印服務(wù)器［Belkin公司、D-Link（歐洲）公司及Linksys（Cisco子公司）提供］693.3.6WLAN天線

傳統(tǒng)的固定增益天線

智能天線703.3.6WLAN天線71天線的概念

把從導(dǎo)線上傳下來(lái)的電信號(hào)做為無(wú)線電波發(fā)射到空間…...

收集無(wú)線電波并產(chǎn)生電信號(hào)天線的分類(lèi) ☆按用途分：通信天線、電視天線、雷達(dá)天線等。 ☆按工作頻段分：短波天線、超短波天線、微波天線等 ☆按方向性分：全向天線、定向天線等 ☆按外形分：線狀天線、面狀天線等3.3.6WLAN天線72

傳統(tǒng)的固定增益天線工作在2.4GHzISM頻段（IndustrialScientificMedicalBand，工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)用頻段）的IEEE802.11b及802.11g網(wǎng)絡(luò)的天線有許多種覆蓋類(lèi)型。在特定應(yīng)用場(chǎng)合下，選擇天線的關(guān)鍵因素是天線增益（用dBi表示）和波束角（用度表示）。最常見(jiàn)的WLAN天線是全向天線。全向天線是所有的NIC以及大多數(shù)接入點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)天線，其增益為0～7dBi，波束角垂直于天線軸方向，為全向360o。73圖3.16WLAN天線類(lèi)型［D-Link（歐洲）公司提供］室外全向天線高增益八木天線室內(nèi)定向平面天線室外全向天線74天線類(lèi)型子類(lèi)型波束寬度(o)增益(dBi)全向天線3600～15貼片天線/平面天線15～708～20扇區(qū)天線1808～151209～20909～206010～17定向天線八木天線10～308～20拋物面反射天線5～2514～30

表3.52.4GHz無(wú)線LAN典型參數(shù)75

智能天線使用上述傳統(tǒng)天線類(lèi)型的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)吞吐量是有限的，因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)中同一時(shí)間只能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)利用傳輸媒體傳輸數(shù)據(jù)包（其他的所謂多址接入技術(shù)將在4.3節(jié)中討論）。智能天線允許多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，從而克服了這一限制。有兩種類(lèi)型的智能天線：交換波束與自適應(yīng)陣列。交換波束天線由一組天線元構(gòu)成，天線元預(yù)先定義成含有一個(gè)窄的主瓣和一些小旁瓣的波束圖，如圖3.17所示。波束之間的交換意味著在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)方向上選擇了一個(gè)提供最佳增益的陣列元，或者是選擇了一個(gè)對(duì)干擾源具有最小增益的陣列元。76目標(biāo)站方向發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)換到波束6給目標(biāo)站方向提供最大的增益圖3.17六元交換波束陣列波束圖77

智能天線交換波束天線最簡(jiǎn)單的形式是分集接收天線對(duì)，通常用在WLAN的接入點(diǎn)來(lái)降低室內(nèi)環(huán)境中的多徑效應(yīng)。接收機(jī)檢測(cè)出兩個(gè)天線中哪個(gè)天線的信號(hào)更強(qiáng)，切換至該天線。自適應(yīng)的波束或者波束成型天線由一個(gè)陣列內(nèi)的兩個(gè)或者多個(gè)天線元組成，由波束成型算法為每個(gè)天線元所發(fā)送的或接收的信號(hào)分配特定的增益和相位偏移，結(jié)果得到一個(gè)可調(diào)整的方向性圖，該圖可以用來(lái)將波束的主瓣引導(dǎo)到期望的最大增益方向上。圖3.18給出了產(chǎn)生同相波束的兩天線間的相移。78在期望方向上的相干干涉兩個(gè)天線信號(hào)之間的相位偏移圖3.18產(chǎn)生同相波束的兩天線間的相移79

智能天線自適應(yīng)波束天線可以將波束圖集中于某個(gè)特定的節(jié)點(diǎn)，也可以在干擾源的方向上放置“空”或者零增益點(diǎn)。由于每個(gè)陣列元的增益和相位偏移都在實(shí)時(shí)軟件控制下，天線可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整波束圖來(lái)補(bǔ)償多徑、其他干擾源及噪聲的影響，如圖3.19所示。80元線陣列元累加放大器幅度相位控制自適應(yīng)控制算法接收機(jī)圖3.19自適應(yīng)波束天線81自適應(yīng)波束陣列MIMO無(wú)線通信目標(biāo)將傳播集中在單個(gè)期望的空間方向上，以便能夠允許多址接入，降低干擾或者增加傳輸范圍利用多徑傳播增加數(shù)據(jù)容量，采用通過(guò)多個(gè)空間信道復(fù)用數(shù)據(jù)流的方式天線配置接收端及/或發(fā)射端有兩個(gè)或者多個(gè)天線元，接收端和發(fā)射端天線獨(dú)立配置一般是2×2或4×4（發(fā)射端×接收端），接收端及發(fā)射端通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理算法連接空間分集接收端和發(fā)射端之間集中使用單個(gè)空間信道多個(gè)空間信道，利用多徑傳播數(shù)據(jù)復(fù)用對(duì)所有發(fā)射天線進(jìn)行單個(gè)比特流編碼數(shù)據(jù)流通過(guò)空間信道復(fù)用信號(hào)處理為每個(gè)天線進(jìn)行簡(jiǎn)單的相位和增益調(diào)整使用復(fù)雜的處理技術(shù)來(lái)對(duì)通過(guò)多個(gè)空間信道的信號(hào)進(jìn)行解碼應(yīng)用舉例第三代WLAN接入點(diǎn)，見(jiàn)3.3.4節(jié)IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)的物理層，見(jiàn)6.6.4節(jié)表3.6自適應(yīng)波束陣列與MIMO無(wú)線通信的比較823.4WPAN設(shè)備3.4.1WPAN硬件設(shè)備3.4.2WPAN天線833.4.1WPAN硬件設(shè)備

藍(lán)牙設(shè)備ZigBee設(shè)備84

藍(lán)牙設(shè)備藍(lán)牙設(shè)備主要特性移動(dòng)電話與藍(lán)牙無(wú)線耳麥的交互；與PDA或者PC連接用以傳輸或者備份文件；與其他藍(lán)牙設(shè)備交換合同（商務(wù)卡）、日歷表、照片等PDA與PC連接用來(lái)傳輸或者備份文件；通過(guò)藍(lán)牙接入點(diǎn)訪問(wèn)Internet；與其他藍(lán)牙設(shè)備交換合同（商務(wù)卡）、日歷表、照片等耳機(jī)或耳麥無(wú)須手持的移動(dòng)電話；來(lái)自于PC,TV,MP3播放器或高保真(hi-fi)的音頻數(shù)據(jù)流等音頻收發(fā)器從PC或者h(yuǎn)i-fi系統(tǒng)傳至藍(lán)牙耳機(jī)的音頻數(shù)據(jù)流接入點(diǎn)將LAN擴(kuò)展到包括可以使用藍(lán)牙的設(shè)備；為藍(lán)牙設(shè)備提供Internet連接藍(lán)牙適配器使筆記本電腦或PDA等很多設(shè)備可以使用藍(lán)牙；WLANNIC，有很多可用形式，最流行的是USB軟件狗(Dongle)；為任何RS-232串口設(shè)備提供即插即用串口適配器打印機(jī)適配器打印來(lái)自于藍(lán)牙設(shè)備的文件或圖片PC輸入設(shè)備為PC的鍵盤(pán)、鼠標(biāo)提供無(wú)線連接GPS接收機(jī)為安裝了指定的導(dǎo)航軟件的藍(lán)牙設(shè)備提供衛(wèi)星導(dǎo)航能力撥號(hào)適配器為PC和撥號(hào)調(diào)制解調(diào)器之間提供無(wú)線連接表3.7藍(lán)牙設(shè)備及其特性85圖3.20各種各樣的藍(lán)牙設(shè)備86ZigBee設(shè)備ZigBee設(shè)備主要特性PC輸入設(shè)備為PC鼠標(biāo)或鍵盤(pán)提供無(wú)線連接自動(dòng)化設(shè)備用于家庭以及工業(yè)自動(dòng)化功能的無(wú)線控制設(shè)備，例如加熱、照明、安全無(wú)線遙控取代現(xiàn)有用于電視等設(shè)備的紅外遙控器，消除了視距和對(duì)準(zhǔn)的限制傳感器調(diào)制解調(diào)器為現(xiàn)有的家庭或者工業(yè)自動(dòng)化環(huán)形傳感器提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，能夠控制ZigBee終