計(jì)算機(jī)lan教學(xué)課件

第五章計(jì)算機(jī)LAN(-)

1.介紹IEEE802LAN標(biāo)準(zhǔn)：

2.一些常用的縮略語：

3.網(wǎng)橋：

基本工作原理：最簡(jiǎn)單的網(wǎng)橋又2個(gè)端口，復(fù)雜的網(wǎng)橋有多個(gè)

端口，它是一種在數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)連接LAN的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，它

獨(dú)立于高層設(shè)備，也稱為橋接器，它可以擴(kuò)展LAN的范圍。網(wǎng)橋從

端口接收網(wǎng)段上傳輸?shù)母鞣Nfirame,每收到一個(gè)frame,先放在緩沖區(qū)

中，若此在ame沒有差錯(cuò)，且目的地址屬于另外一個(gè)網(wǎng)段，則通過查

找站表，將接收到的frame從適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去，否則就丟棄該

frameo

站表的結(jié)構(gòu)包括站地址和端口號(hào)，這里站地址即目的地址。

優(yōu)點(diǎn)：

缺點(diǎn)：

分類：封裝式、轉(zhuǎn)發(fā)式，透明和源選徑網(wǎng)橋。

無線局域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetworks即WLAN)技術(shù)發(fā)展至今，主

要分為兩大陣營：IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)體系和歐洲郵電委員會(huì)(CEPT)制定的

HIPERLAN(HighPerformanceRadioLAN)標(biāo)準(zhǔn)體系。

IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)是由面向數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)局域園發(fā)展而來，網(wǎng)絡(luò)采用無連接

的協(xié)議,目前市場(chǎng)上的大部分產(chǎn)品都是根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的；與之對(duì)抗的

HIPERLAN—2標(biāo)準(zhǔn)是基于連接的無線局域網(wǎng)，致力于面向語音的蜂窩電話，這

個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)正在審定之中，暫時(shí)還少有產(chǎn)品上市

一.無線LAN(WLAN):

無線局域網(wǎng)絡(luò)(WirelessLocalAreaNetworks；WLAN)是相

當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻(RadioFrequency；RF)的

技術(shù)，取代傳統(tǒng)的雙絞銅線(Coaxial)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn).

因無線局域網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)需求，美國的國際電子電氣工程師學(xué)會(huì)

IEEE于1990年11月建立了802.11委員會(huì),開始制定無線局域

網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。

(一)IEEE802.il

作為全球公認(rèn)的局域網(wǎng)權(quán)威，IEEE802工作組(委員會(huì))建

立的標(biāo)準(zhǔn)在過去二十年內(nèi)在局域網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮了重要的作用。這

些協(xié)議包括了802.3Ethernet協(xié)議、802.5TokenRing協(xié)議、802.3z

100BASE-T快速以太網(wǎng)協(xié)議。在1997年，經(jīng)過了7年的工作

以后，IEEE發(fā)布了802.11協(xié)議，這也是在無線局域網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)的

第?個(gè)國際上被認(rèn)可的協(xié)議。在1999年9月，他們乂提出了

802.11b—"HighRate”協(xié)議,用來對(duì)802.11協(xié)議進(jìn)行補(bǔ)充，802.11b

在802.11的1Mbps和2Mbps速率下又增加了5.5Mbps和11Mbps

兩個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)吞吐速率。利用802.11b,移動(dòng)用戶能夠獲得同

Ethernet一樣的性能、網(wǎng)絡(luò)吞吐率、可用性。這個(gè)基于標(biāo)準(zhǔn)的技

術(shù)使得我們可以根據(jù)環(huán)境選擇合適的局域網(wǎng)技術(shù)來構(gòu)造自己的

網(wǎng)絡(luò)，滿足商業(yè)用戶和其他用戶的需求。802.11協(xié)議主要工作在

ISO協(xié)議的最低兩層上，并在物理層上進(jìn)行了一些改動(dòng).目前

IEEE802.Ha帶寬可以達(dá)到54MBpS_108MBpS,但它工作在

5GHz上。還有1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)叫802.11g,它在802.11b所使用的相同

的2.4GHz頻段上提供了最高54Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率，它主要是考

慮前期用戶的投資，這樣解決了802.11a與8021.11b不能同時(shí)使

用的問題。

以下是支持802.11b與802.11a的產(chǎn)品性能比較：

802.11a：

?工作速率：6M,9M,12M,18M,24M,36M,48M,54M,108M

?工作頻率：

?5.15-5.25GHz（低頻）

?5.25-5.35GHz（中頻）

?5.725-5.825GHz（高頻）

?工作距離：

?室外環(huán)境：

54Mbps：30.5m

6Mbps：366m

?室內(nèi)環(huán)境：

54Mbps：18.3m

6Mbps：91.4m

加密：40/64位，128位，152位WEP標(biāo)準(zhǔn)

?調(diào)制方式：OFDM,BPSK,QPSK,16QAM,64QAM

［二相移相鍵控（BPSK）,四相移相鍵控（QPSK）QAM（正交調(diào)幅），正交頻分復(fù)用（OFDM）

技術(shù)。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以O(shè)FDM為核心技術(shù)。OFDM技術(shù)實(shí)際上是多載波調(diào)制的?種。其主要思

想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制在每個(gè)子信道上進(jìn)

行傳輸。正交信號(hào)可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾。每個(gè)子

信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號(hào)間干擾。

而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的?小部分，信道均衡變得相對(duì)容易。］

802.11b：注：802.11b+速率能達(dá)至！122Mbps

?工作速率：1M,2M,5.5M,11M自適應(yīng)

?工作頻率：

?2.412-2.462GHz（美國）

?2.412-2.484GHz（日本j

?2.412-2.472GHz（歐洲/中國）

?工作距離：

?室外環(huán)境：

11Mbps：120m

5.5Mbps：170m

2Mbps：270m

1Mbps：450m

?室內(nèi)環(huán)境：

11Mbps：60m

5.5Mbps：80m

2Mbps：130m

1Mbps：200m

加密：40/64位，128位WEP標(biāo)準(zhǔn)

調(diào)制方式：CCK,DQPSK,DBPSK

差分四相移鍵控（DQPSK）差分二相移鍵控（DBPSK）補(bǔ)償編碼鍵控（CCK）

1.802.11工作方式

802.11定義了兩種類型的設(shè)備，一種是無線站，通常是通過

一臺(tái)PC機(jī)器加上一塊無線網(wǎng)絡(luò)接口卡構(gòu)成的，另一個(gè)稱為無線

接入點(diǎn)（AccessPoint,AP）,它的作用是提供無線和有線網(wǎng)絡(luò)之間

的橋接。一個(gè)無線接入點(diǎn)AP通常由一個(gè)無線輸出口和一個(gè)有線

的網(wǎng)絡(luò)接口（802.3接口）構(gòu)成，橋接軟件符合802.Id橋接協(xié)議。

接入點(diǎn)就像是無線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)無線基站，將多個(gè)無線的接入站聚

合到有線的網(wǎng)絡(luò)上。無線的終端可以是802.11PCMCIA（PERSONAL

COMPUTERMEMORYCARDINTERNATIONALASSOCIATION）卡、PCI（PeripheralComponent

Interconnect）接口、ISA接口的，USB（UniversalSerialBus,通用串行總線）

接口的，或者是在非計(jì)算機(jī)終端上的嵌入式設(shè)備（例如802.11手

機(jī)）。

[■和服務(wù)器等用的網(wǎng)卡均不支aPCMCIAMM'PCM-U"垓

碼相機(jī)等便攜設(shè)備上的一種接口規(guī)范（總線結(jié)構(gòu)）。也就是筆記本網(wǎng)卡通常都支持PCMCIA規(guī)范，而臺(tái)式

機(jī)網(wǎng)卡則不支持此規(guī)范。

PCMCIA是英文“PERSONALCOMPUTERMEMORYCARDINTERNATIONALASSOCIATION”的縮

寫，PCMCIA定義了三種不同型式的卡，它們的長寬都是85.6x54mm,只是在厚度方面有所不同。TypeI

是最早的PC卡，厚3.3mm主要用于RAM和ROM：TypeII將厚度增至5.5mm適用范圍也大大擴(kuò)展包括

了大多數(shù)的modem（調(diào)制解調(diào)器）和faxmodem（傳真調(diào)制解調(diào)器），LAN適配器和其它電氣設(shè)備：T>-peIII

則進(jìn)一步增大厚度到10.5mm這種PCk主要用于旋轉(zhuǎn)式的存儲(chǔ)設(shè)備（例如硬盤）。

PCMCIA總線分為兩類，一類為16位的PCMCIA,另一類為32位的CardBus.

CardBus是一種用于筆記本計(jì)算機(jī)的新的高性能PC卡總線接I1標(biāo)準(zhǔn)，就像廣泛地應(yīng)用在臺(tái)式計(jì)算機(jī)中

的PCI總線一樣。該總線標(biāo)準(zhǔn)與原來的PC卡標(biāo)準(zhǔn)相比，具有以下的優(yōu)勢(shì)：第一，32位數(shù)據(jù)傳輸和33MHz

操作CardBus快速以太網(wǎng)PC卡的最大吞吐量接近9（）Mbps,而16位快速以太網(wǎng)PC卡僅能達(dá)到20-30Mbps..

第二，總線自主。使PC卡可以獨(dú)立于主CEU.與計(jì)算機(jī)也住間直接交換數(shù)據(jù)，這樣CPU就可以處理其它

的任務(wù)。第三，3.3V供電，低功耗。提高了電池的壽命，降低了計(jì)算機(jī)內(nèi)部的熱擴(kuò)散，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠

性。第四，后向兼容16位的PC卡。老式以太網(wǎng)和Modem設(shè)備的PC卡仍然可以插在CardBus插槽上使用。

高版本的PCMCIA卡接口一般都可以很好地兼容低版本的卡。也就是說一個(gè)TypeI插槽只可以插入一

張TypeI卡：一個(gè)TypeII插槽可以插入一張TypeII卡或一張TypeI的卡；個(gè)TypelH的插槽則除了可

以插入一張TypeIII卡外還可以插入兩張兼容的TypeI或TypeII卡。]

2.802.11物理層

在802.11最初定義的三個(gè)物理層包括了兩個(gè)擴(kuò)散頻譜技術(shù)

和一個(gè)紅外傳播規(guī)范，無線傳輸?shù)念l道定義在2.4GHz的ISM波

段內(nèi)，這個(gè)頻段，在各個(gè)國際無線管理機(jī)構(gòu)中，例如美國的USA,

歐洲的ETSI和日本的MKK都是非注冊(cè)使用頻段。這樣，使用

802.11的客戶端設(shè)備就不需要任何無線許可。擴(kuò)散頻譜技術(shù)保證

了802.11的設(shè)備在這個(gè)頻段上的可用性和可靠的吞吐量，這項(xiàng)

技術(shù)還可以保證同其他使用同一頻段的設(shè)備不互相影響。802.11

無線標(biāo)準(zhǔn)定義的傳輸速率是1Mbps和2Mbps,可以使用

FHSS（freqUenCyhoppingspreadspectrum）跳頻技術(shù)（Frequency-HoppingSpread

Spectrum；FHSS）在同步、且同時(shí)的情況下，接受兩端以特定型式的窄頻載波來傳送訊號(hào)，對(duì)于一個(gè)非特

定的接受器，F(xiàn)HSS所產(chǎn)生的跳動(dòng)訊號(hào)對(duì)它而言，也只算是脈沖噪聲。FHSS所展開的訊號(hào)可依特別設(shè)計(jì)來

規(guī)避噪聲或One-to-Many的非重復(fù)的頻道，并且這些跳頻訊號(hào)必須遵守FCC的要求，使用75個(gè)以上的跳

頻訊號(hào)、且跳頻至下一個(gè)頻率的最大時(shí)間間隔(DwellTime)為400ms。和DSSS(directsequence

Spreadspectrum)^]i支7卡直接序列展頻技術(shù)(DirectSequenceSpreadSpectrum：DSSS)是將原

來的訊號(hào)「1」或「0」，利用10個(gè)以上的chips來代表「1」或「0」位，使得原來較高功率、較窄的頻率

變成具有較寬頻的低功率頻率。而每個(gè)bit使用多少個(gè)chips稱做Spreadingchips,一個(gè)較高的Spreading

chips可以增加抗噪聲干擾。需要指出的是，F(xiàn)HSS和DHSS技術(shù)在運(yùn)行機(jī)

制上是完全不同的，所以采用這兩種技術(shù)的設(shè)備沒有互操作性。

[DSSSVSFHSS之優(yōu)劣

截至目前，若以現(xiàn)有的產(chǎn)品參數(shù)詳加比較，可以看出DSSS技術(shù)在需要最佳可靠性的應(yīng)用中具有較佳的

優(yōu)勢(shì)，而FHSS技術(shù)在需要低成本的應(yīng)用中較占優(yōu)勢(shì)。雖然我們可以在網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)內(nèi)看到各家廠商各說各話，

但真正需要注意的是廠商在DSSS和FHSS展頻技術(shù)的選擇，必須要審慎端視產(chǎn)品在市場(chǎng)的定位而定，因?yàn)?/p>

它可以解決無線局域網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力及特性，包括：抗干擾能力、使用距離范圍、頻寬大小、及傳輸資料

的大小。

?般而言，DSSS由于采用全頻帶傳送資料，速度較快，未來可開發(fā)出更高傳輸頻率的潛力也較大。DSSS

技術(shù)適用于固定環(huán)境中、或?qū)鬏斊焚|(zhì)要求較高的應(yīng)用，因此，無線廠房、無線醫(yī)院、網(wǎng)絡(luò)社區(qū)、分校連

網(wǎng)等應(yīng)用，大都采用DSSS無線技術(shù)產(chǎn)品。FHSS則大都使用于需快速移動(dòng)的端點(diǎn)，如行動(dòng)電話在無線傳輸

技術(shù)部分即是采用FHSS技術(shù)；且因FHSS傳輸范圍較小，所以往往在相同的傳輸環(huán)境下，所需要的FHSS技

術(shù)設(shè)備要比DSSS技術(shù)設(shè)備多，在整體價(jià)格上，可能也會(huì)比較高。以目前企業(yè)需求來說，高速移動(dòng)端點(diǎn)應(yīng)用

較少，而大多較注重傳輸速率、及傳輸?shù)姆€(wěn)定性，所以未來無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品發(fā)展應(yīng)會(huì)以DSSS技術(shù)為主流。、

ISMdndustrialScientificMedical)Band,此頻段(2.4~2.4835GHz)主要是開放給工業(yè),科學(xué)、醫(yī)

學(xué)，三個(gè)主要機(jī)構(gòu)使用，該頻段是依據(jù)美國聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)所定義出來，屬于FreeLicense,并沒

有所謂使用授權(quán)的限制。

展頻技術(shù)主要又分為「跳頻技術(shù)」及「宜接序列」兩種方式。而此兩種技術(shù)是在第二次世界大戰(zhàn)中軍

隊(duì)所使用的技術(shù)，其目的是希望在惡劣的戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境中，依然能保持通信信號(hào)的穩(wěn)定性及保密性。對(duì)于??個(gè)

非特定的接受器，SpreadSpectrum所產(chǎn)生的跳動(dòng)訊號(hào)對(duì)它而言，只算是脈沖噪聲。因此對(duì)整體而言是一種

較具安全性的通訊技術(shù)。

跳頻技術(shù)(Frequency-HoppingSpreadSpectrum；FHSS)在同步、且同時(shí)的情況下，接受兩端以特定型

式的窄頻載波來傳送訊號(hào)，對(duì)于一個(gè)非特定的接受器，F(xiàn)HSS所產(chǎn)生的跳動(dòng)訊號(hào)對(duì)它而言，只算是脈沖噪聲。

FHSS所展開的訊號(hào)可依特別設(shè)計(jì)來規(guī)避噪聲或One-to-Many的非重復(fù)的頻道，并息這些跳頻訊號(hào)必須遵守

FCC的要求，使用75個(gè)以上的跳頻訊號(hào)、且跳頻至下一個(gè)頻率的最大時(shí)間間隔(DwellTime)為400ms。

直接序列展頻技術(shù)(DirectSequenceSpreadSpectrum：DSSS)是將原來的訊號(hào)「1」或「0」，利用10個(gè)

以上的chips來代表「1」或「0J位，使得原來較高功率、較窄的頻率變成具有較寬頻的低功率頻率。而

每個(gè)bit使用多少個(gè)Chips稱做Spreadingchips,―?個(gè)較高的Spreadingchips可以增加抗噪聲干擾。]

IEEE802.11b有兩種工作模式：Ad-hoc和

Infra—structure模式。IEEE標(biāo)準(zhǔn)以獨(dú)立的基本服務(wù)集(IBSS)

來定義Ad-hoc模式工作的客戶端集合，以基本服務(wù)集(BSS)

定義以Infrastructure模式工作的客戶端集合。在

Ad-hoc模式中，客戶端不能直接和網(wǎng)絡(luò)外其他的客戶端通信。

Ad-hoc模式的設(shè)計(jì)目的是使在同一個(gè)頻譜覆蓋范圍內(nèi)的客戶間

能夠互相通信。如果一個(gè)Ad—hoc網(wǎng)絡(luò)模式中的客戶想要和該

網(wǎng)絡(luò)外的客戶通信，則該網(wǎng)絡(luò)中必須有?個(gè)客戶做網(wǎng)關(guān)并執(zhí)行路

由功能。而在Infrastructure模式中，每一個(gè)客戶將其

通信報(bào)文發(fā)向AP.AP轉(zhuǎn)發(fā)所有的通信報(bào)文。這些報(bào)文可以是

發(fā)往以太網(wǎng)的，也可以是發(fā)往無線網(wǎng)絡(luò)的。這是一種整合以太網(wǎng)

和無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的應(yīng)用模式。無線訪問節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)頻段管理及漫游

等指揮工作。一個(gè)AP最多可連接1024個(gè)站點(diǎn)。

Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的對(duì)等式移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，沒有有線基

礎(chǔ)設(shè)施的支持，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)均由移動(dòng)主機(jī)構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)中不存在

無線AP,通過多張無線網(wǎng)卡自由的組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信。在Ad-Hoc

網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)兩個(gè)移動(dòng)主機(jī)在彼此的通信覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，它們可以

直接通信。但是由于移動(dòng)主機(jī)的通信覆蓋范圍有限，如果兩個(gè)相

距較遠(yuǎn)的主機(jī)要進(jìn)行通信，則需要通過它們之間的移動(dòng)主機(jī)的轉(zhuǎn)

發(fā)才能實(shí)現(xiàn)。因此在Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)同時(shí)還是路由器，擔(dān)

負(fù)著尋找路由和轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的工作。在Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)主機(jī)

的通信范圍有限，因此路由一般都由多跳組成，數(shù)據(jù)通過多個(gè)主

機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)才能到達(dá)目的地。故Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)也被稱為多跳無線網(wǎng)

絡(luò)。

集中控制式模式網(wǎng)絡(luò)，是一種整合有線與無線局域網(wǎng)架構(gòu)

的應(yīng)用模式。在這種模式中，無線網(wǎng)卡與無線AP進(jìn)行無線連接,

再通過無線AP與有線網(wǎng)絡(luò)建立連接。實(shí)際上Infrastructure模式

網(wǎng)絡(luò)還可以分為兩種模式，一種是無線路由器+無線網(wǎng)卡建立連

接的模式；一種是無線AP與無線網(wǎng)卡建立連接的模式。

基本服務(wù)集BSS(BasicServiceSet)是IEEES02.11b局

域網(wǎng)的基本構(gòu)成單元，基本服務(wù)集中可以包含多個(gè)STA(STA就是

Station,WLAN的基本連接單位。是一個(gè)最基礎(chǔ)的包含802.11的MAC和PHY層功能的設(shè)備實(shí)體。WLAN

中的任何設(shè)備，都將首先表現(xiàn)為一個(gè)STA,其次，由其邏輯功能的不同，再附加上AP等服務(wù)屬性。所以

我們所見到的wlan筆記本，臺(tái)式機(jī)，AP,無線網(wǎng)橋，掌上電腦…都是一個(gè)STA)。BSS基本服

務(wù)集都有一個(gè)覆蓋范圍。在該覆蓋范圍內(nèi)基本服務(wù)集的成員STA

可以保持相互通信，每個(gè)BSS有?個(gè)基本服務(wù)集識(shí)別碼

BSSIDo獨(dú)立的基本服務(wù)集IBSS(lnd即endentBSS)

是最基本的IEEE802.11b局域網(wǎng)類型，一個(gè)最小的

IEEE802.11b局域網(wǎng)可以僅僅包含兩個(gè)STAo在這種模式下，

STA能夠直接通信。因?yàn)檫@種類型的IEEES02.11b局域網(wǎng)通

常在需要的時(shí)候才安排，所以這種網(wǎng)絡(luò)工作模式通常被稱為ad

hoc(拉丁語，可譯為“自組網(wǎng)”)模式。站點(diǎn)(STA)與基本服務(wù)集

(BSS)之間的相互關(guān)系是動(dòng)態(tài)的，STA可以自由地開機(jī)、關(guān)機(jī)、

進(jìn)入或離開BSS覆蓋范圍。DSS(DistributionSystem

Service),用于連接多個(gè)BSS。由于物理層覆蓋范圍的限制決

定了所能支持的STA與STA之間的直接通信距離。為了解決這

個(gè)問題，引入DS(引stributionSystem),它可以把多個(gè)BSS

構(gòu)成一個(gè)擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。AP是AccessPoint簡(jiǎn)稱，一般翻

譯為“無線訪問節(jié)點(diǎn)”或“橋接器”。主要在媒介訪問控制層MAC

中扮演無線工作站及有線局域網(wǎng)絡(luò)的橋

梁。ESS(ExtendedServiceSet),DS和多個(gè)BSS允

許IEEE802.11構(gòu)成一個(gè)任意大小利復(fù)雜的無線網(wǎng)絡(luò)。

IEEE802.11b把這種網(wǎng)絡(luò)稱為擴(kuò)展服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)。同樣，ESS也

有一個(gè)標(biāo)識(shí)的名稱，即ESSIDo一個(gè)STA在ESS中可能處于任

何物理位置，而在同一ESS之間的BSS信號(hào)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)，它

的工作是透明的，系統(tǒng)不會(huì)發(fā)覺你從BSSa移動(dòng)至IJ了BSSb(例如

從22樓到24樓)。

圖1：兩種工作模式：infrastructure和AdHoc

3.802.11b的增強(qiáng)物理層

802.11b在無線局域網(wǎng)協(xié)議中最大的貢獻(xiàn)就在于它在802.11

協(xié)議的物理層增加了兩個(gè)新的速度：5.5Mbps和11Mbpso為了

實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，DSSS被選作該標(biāo)準(zhǔn)的唯一的物理層傳輸技術(shù)，

這個(gè)決定使得802.11b可以和1Mbps和2M的802.11bpsDSSS

系統(tǒng)互操作。最初802.11的DSSS標(biāo)準(zhǔn)使用11位的chipping-

Barker序列來將數(shù)據(jù)編碼并發(fā)送，每一個(gè)11位的chipping代表

一個(gè)一位的數(shù)字信號(hào)1或者0,這個(gè)序列被轉(zhuǎn)化成波形(稱為一個(gè)

Symbol),然后在空氣中傳播。這些Symbol以IMSps(每秒1M

的symbols)的速度進(jìn)行傳送，傳送的機(jī)制稱為BPSK(BinaryPhase

ShiftingKeying),在2Mbps的傳送速率中，使用了一種更加復(fù)

雜的傳送方式稱為QPSK(QuandraturePhaseShiftingKeying),

QPSK中的數(shù)據(jù)傳輸率是BPSK的兩倍，以此提高了無線傳輸?shù)?/p>

帶寬。

在802.11b標(biāo)準(zhǔn)中，一一種更先進(jìn)的編碼技術(shù)被采用了，在這

個(gè)編碼技術(shù)中，拋棄了原有的11位Barker序列技術(shù)，而采用了

CCK(ComplementaryCodeKeying)技術(shù)，它的核心編碼中有一個(gè)

64個(gè)8位編碼組成的集合，在這個(gè)集合中的數(shù)據(jù)有特殊的數(shù)學(xué)

特性使得他們能夠在經(jīng)過干擾或者由于反射造成的多方接受問

題后還能夠被正確地互相區(qū)分。5.5Mbps使用CCK串來攜帶4

位的數(shù)字信息，而11Mbps的速率使用CCK串來攜帶8位的數(shù)

字信息。兩個(gè)速率的傳送都利用QPSK作為調(diào)制的手段，不過信

號(hào)的調(diào)制速率為L375MSps。這也是802.11b獲得高速的機(jī)理。

表1中列舉了這些數(shù)據(jù)。

為了支持在有噪音的環(huán)境下能夠獲得較好的傳輸速率，

802.11b采用了動(dòng)態(tài)速率調(diào)節(jié)技術(shù)，來允許用戶在不同的環(huán)境下

自動(dòng)使用不同的連接速度來補(bǔ)充環(huán)境的不利影響。在理想狀態(tài)

下，用戶以11M的全速運(yùn)行，然而，當(dāng)用戶移出理想的11M速

率傳送的位置或者距離時(shí)，或者潛在地受到了干擾的話，這把速

度自動(dòng)按序降低為5.5Mbps2Mbps、1Mbps。同樣，當(dāng)用戶回

到理想環(huán)境的話，連接速度也會(huì)以反向增加直至11Mbpso速率

調(diào)節(jié)機(jī)制是在物理層自動(dòng)實(shí)現(xiàn)而不會(huì)對(duì)用戶和其它上層協(xié)議產(chǎn)

生任何影響。

數(shù)據(jù)傳送率編碼長度調(diào)制方式波串速率位數(shù)/波串

1Mbps11(BS串)BPSK1MSps1

2Mbps11(BS串)QPSK1MSps2

5.5Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps4

11Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps8

表1：802.11b數(shù)據(jù)傳送速率規(guī)范

4.802.11數(shù)據(jù)鏈路層

802.11的MAC和802.3協(xié)議的MAC非常相似，都是在一

個(gè)共享媒體之上支持多個(gè)用戶共享資源，由發(fā)送者在發(fā)送數(shù)據(jù)前

先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的可用性。在802.3協(xié)議中，是由一種稱為

CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)

的協(xié)議來完成調(diào)節(jié)，而在802.11無線局域網(wǎng)協(xié)議中，沖突的檢

測(cè)存在一定的問題，這個(gè)問題稱為"Near/Far"現(xiàn)象[

]0鑒于這個(gè)差異，在802.11中對(duì)CSMA/CD進(jìn)行了一些

調(diào)整，采用了新的協(xié)議CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccess

withCollisionAvoidance)或者DCF(DistributedCoordination

Function)o一方面，載波偵聽----查看介質(zhì)是否空閑，第1次避

免沖突；另一方面，避免沖撞一通過隨機(jī)的時(shí)間等待,使信號(hào)

沖突發(fā)生的概率減到最小，當(dāng)介質(zhì)被偵聽到空閑時(shí)，優(yōu)先發(fā)送。

不僅如此，為了系統(tǒng)更加穩(wěn)固，802.11還提供了帶確認(rèn)幀ACK

的CSMA/CA。在一旦遭受其他噪聲干擾，或者由于偵聽失敗時(shí),

信號(hào)沖突就有可能發(fā)生，而這種工作于MAC層的ACK此時(shí)能

夠提供快速的恢復(fù)能力。CSMA/CA利用ACK信號(hào)來避免沖突

的發(fā)生，也就是說，只有當(dāng)客戶端收到網(wǎng)絡(luò)上返回的ACK信號(hào)

后才確認(rèn)送出的數(shù)據(jù)已經(jīng)正確到達(dá)目的。CSMA/CA通過這種方

式來提供無線的共享訪問，這種顯式的ACK機(jī)制在處理無線問

題時(shí)非常有效。然而不管是對(duì)于802.11還是802.3來說，這種方

式都增加了額外的負(fù)擔(dān)，所以802.11網(wǎng)絡(luò)和類似的Ethernet網(wǎng)比

較總是在性能上稍遜一籌。CSMA/CD通過電纜中電壓的變化來檢測(cè)，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)

生碰撞時(shí)，電纜中的電壓就會(huì)隨著發(fā)生變化;而CSMA/CA采用能量檢測(cè)(ED)、載波檢測(cè)(CS)

和能量載波混合檢測(cè)三種檢測(cè)信道空閑的方式。

CSMA/CD：帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問，發(fā)送包的同時(shí)可以檢測(cè)到信道上有無沖突；

CSMA/CA：帶有沖突避免的載波偵聽多路訪問，發(fā)送包的同時(shí)不能檢測(cè)到信道上有無沖突，只能盡量‘避

免’；

1.兩者的傳輸介質(zhì)不同,CSMA/CD用于總線以太，而CSMA/CA則用于無線局域網(wǎng)802.11b：

2.檢測(cè)方式不同,CSMA/CD通過電纜中電壓的變化來檢測(cè)，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞時(shí)，電纜中的電壓就會(huì)隨著發(fā)

生變化；而CSMA/CA采用能量檢測(cè)(ED)、載波檢測(cè)(CS)和能量載波混合檢測(cè)三種檢測(cè)信道空閑的方式；

3.WLAN中，對(duì)某個(gè)節(jié)點(diǎn)來說，其剛剛發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度要遠(yuǎn)高于來自其他節(jié)點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度，也就是說它自

己的信號(hào)會(huì)把其他的信號(hào)給覆蓋掉；

4.本節(jié)點(diǎn)處有沖突并不意味著在接收節(jié)點(diǎn)處就有沖突；

綜上，在WLAN中實(shí)現(xiàn)CSMA/CD是比較困難的。

?個(gè)站點(diǎn)等到檢測(cè)到無線媒介空閑的時(shí)候才開始發(fā)送信號(hào)。與以太網(wǎng)不同，站點(diǎn)不能總是檢測(cè)到?jīng)_突，因

此這個(gè)協(xié)議規(guī)定接收站要發(fā)送一個(gè)收到通知。

當(dāng)這個(gè)站點(diǎn)檢測(cè)到無線媒介空閑時(shí)，它將在“競(jìng)爭(zhēng)窗'參數(shù)規(guī)定的范圍內(nèi)產(chǎn)生個(gè)隨機(jī)的數(shù)字。然后，

這個(gè)站點(diǎn)開始從這個(gè)隨機(jī)數(shù)字向下計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到零的時(shí)候，如果這個(gè)媒介仍然是空閑的，這個(gè)站點(diǎn)

就開始發(fā)送信號(hào)。

另一個(gè)的無線MAC層問題是"hiddennode"問題。兩個(gè)相反

的工作站利用一個(gè)中心接入點(diǎn)進(jìn)行連接，這兩個(gè)工作站都能夠"

聽"到中心接入點(diǎn)的存在，而互相之間則可能由于障礙或者距離

原因無法感知到對(duì)方的存在。為了解決這個(gè)問題，802.11在MAC

層上引入了一個(gè)新的Send/CleartoSend(RTS/CTS)選項(xiàng)，當(dāng)這個(gè)

選項(xiàng)打開后，一個(gè)發(fā)送工作站傳送一個(gè)RTS信號(hào)，隨后等待訪

間接入點(diǎn)回送RTS信號(hào)，由于所有的網(wǎng)絡(luò)中的工作站能夠"聽"

到訪問接入點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)，所以CTS能夠讓他們停止傳送數(shù)據(jù),

這樣發(fā)送端就可以發(fā)送數(shù)據(jù)和接受ACK信號(hào)而不會(huì)造成數(shù)據(jù)的

沖突，這就間接解決了"hiddennode"問題。由于RTS/CTS需要占

用網(wǎng)絡(luò)資源而增加了額外的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，一般只是在那些大數(shù)據(jù)報(bào)

上采用（重傳大數(shù)據(jù)報(bào)會(huì)耗費(fèi)較大）。

最后，802.11MAC子層提供了另兩個(gè)強(qiáng)壯的功能，CRC校

驗(yàn)和包分片。在802.11協(xié)議中，每一個(gè)在無線網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)

據(jù)報(bào)都被附加上了校驗(yàn)位以保證它在傳送的時(shí)候沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤，

這和Ethernet中通過上層TCP/IP協(xié)議來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)有所不

同。包分片的功能允許大的數(shù)據(jù)報(bào)在傳送的時(shí)候被分成較小的部

分分批傳送。這在網(wǎng)絡(luò)十分擁擠或者存在干擾的情況下（大數(shù)據(jù)

報(bào)在這種環(huán)境下傳送非常容易遭到破壞）是一個(gè)非常有用的特

性。這項(xiàng)技術(shù)大大減少了許多情況下數(shù)據(jù)報(bào)被重傳的概率，從而

提高了無線網(wǎng)絡(luò)的整體性能。MAC子層負(fù)責(zé)將收到的被分片的

大數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行重新組裝，對(duì)于上層協(xié)議這個(gè)分片的過程是完全透

明的。

5.漫游

802.11的MAC子層負(fù)責(zé)解決客戶端工作站利訪問接入點(diǎn)之

間的連接。當(dāng)一個(gè)802.11客戶端進(jìn)入一個(gè)或者多個(gè)接入點(diǎn)的覆

蓋范圍時(shí)，它會(huì)根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱以及包錯(cuò)誤率來自動(dòng)選擇一個(gè)接

入點(diǎn)來進(jìn)行連接，一旦被一個(gè)接入點(diǎn)接受，客戶端就會(huì)將發(fā)送接

受信號(hào)的頻道切換為接入點(diǎn)的頻段。這種重新協(xié)商通常發(fā)生在無

線工作站移出了它原連接的接入點(diǎn)的服務(wù)范圍，信號(hào)衰減后。其

他的情況還發(fā)生在建筑物造成的信號(hào)的變化或者僅僅由于原有

接入點(diǎn)中的擁塞。在擁塞的情況下，這種重新協(xié)商實(shí)現(xiàn)“負(fù)載平

衡"的功能，它將能夠使得整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的利用率達(dá)到最高。

蜂耳H部海淋

圖2:接入點(diǎn)的漫游服務(wù)

（二）幾種無線通信標(biāo)準(zhǔn)比較

目前，無線局域網(wǎng)仍處于眾多標(biāo)準(zhǔn)共存時(shí)期。在美國和歐

洲I,形成了兒個(gè)互不相讓的高速無線標(biāo)準(zhǔn)：美國IEEE創(chuàng)建的高

速無線標(biāo)準(zhǔn)802.11（包括802.11a和802.11b）,HomeRF標(biāo)準(zhǔn)和

Bluetootho802.11b標(biāo)準(zhǔn)的最高數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率能達(dá)到11Mbps,規(guī)

定采用2.4GHz頻帶，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)目前在北美非常流行；另外一種

高速無線標(biāo)準(zhǔn)802.11a,其數(shù)據(jù)傳輸速率為54Mbps,規(guī)定采用

5GHz頻帶，比當(dāng)前的802.11b技術(shù)快近5倍。

現(xiàn)在，沒有人能夠解決無線互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題，主要是

因?yàn)樾袠I(yè)發(fā)展太快而標(biāo)準(zhǔn)跟不上。下面就對(duì)這兒種標(biāo)準(zhǔn)做一個(gè)比

較：

802.11bHomeRFBluetooth

傳

輸

速11Mbps1,2,10Mbps30—400Kbps

度

應(yīng)

用

辦公區(qū)和校園局

范家庭辦公室，私人住宅和庭院的網(wǎng)絡(luò)

域網(wǎng)

圍

筆記本電腦，

筆記本電腦，桌面PC,

終

modem,電

端桌面PC,筆記本電腦，蜂窩式

類電話，掌上電腦，尋

型話，移動(dòng)設(shè)備和

掌上電腦和呼機(jī)和轎車

因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

接

入

方接入方式多樣化點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或每節(jié)點(diǎn)多種設(shè)備的接入

式

覆

蓋

50—300英尺150英尺30英尺

范

典

傳

輸

頻

次發(fā)射

協(xié)直接順

射頻譜

窄帶發(fā)

射頻譜

跳頻發(fā)

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網(wǎng)絡(luò)

無線

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網(wǎng)絡(luò)

有線

（三）

絡(luò)

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絡(luò)

有線網(wǎng)

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