第二講 無線局域網(wǎng)技術(shù)

1、信息傳輸系綜合接入系統(tǒng)教研室 劉向陽無線通信原理 一無線局域網(wǎng)概述二無線局域網(wǎng)的構(gòu)成三無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)四無線局域網(wǎng)的服務(wù)五802.11 MAC協(xié)議六鏈路認(rèn)證方式七小結(jié)一無線局域網(wǎng)概述二無線局域網(wǎng)的構(gòu)成三無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)四無線局域網(wǎng)的服務(wù)五802.11 MAC協(xié)議六鏈路認(rèn)證方式七小結(jié)wireless local area network，簡稱WLAN以無線電波、紅外等無線媒介來代替目前有線局域網(wǎng)中的傳輸媒介而構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)是利用無線通信技術(shù)在一定的局部范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡(luò)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它以無線多址信道作為傳輸媒介，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)LAN（LocalAreaNetwo

2、rk）的功能，能夠使用戶真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入。覆蓋范圍 一般為半徑幾十米到幾十千米左右一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述紅外 使用紅外二極管，多處反射，漫射光優(yōu)點(diǎn) 簡單，經(jīng)濟(jì)，在許多移動(dòng)設(shè)備上都存在 無需申請(qǐng) 易于屏蔽缺點(diǎn) 易受陽光、熱源的干擾 許多物體都吸收紅外線 帶寬低（115kbit/s 4Mbit/s）舉例 IrDA無線電波 通常使用無需申請(qǐng)的2.4G ISM頻段優(yōu)點(diǎn) 能夠利用WWAN和移動(dòng)電話方面的經(jīng)驗(yàn) 能夠覆蓋更大的范圍,例如無線電波可以穿透墻壁和家具缺點(diǎn) 無需申請(qǐng)的頻帶資源有限 難以屏蔽，干擾其它電子設(shè)備舉例 Wi-Fi, Bluetooth特點(diǎn)一：寬帶特點(diǎn)一：

3、寬帶滿足音視頻傳輸?shù)葷M足音視頻傳輸?shù)热找嬖鲩L的帶寬需求日益增長的帶寬需求802.11x802.11x標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)11b11b11a11a11g11g11n11n11ac11ac11ad11ad發(fā)布時(shí)間19991999200320082014.012013.01頻段（GHz）2.452.42.4或 5560速率（bps）11M54M54M600M1.73G7G2.WLAN的特點(diǎn)特點(diǎn)二：方便特點(diǎn)二：方便易于部署和使用，易于部署和使用，用戶已經(jīng)普遍接受用戶已經(jīng)普遍接受特點(diǎn)三：成熟特點(diǎn)三：成熟價(jià)格低廉、產(chǎn)業(yè)鏈成熟，價(jià)格低廉、產(chǎn)業(yè)鏈成熟，產(chǎn)品種類多樣產(chǎn)品種類多樣特點(diǎn)四：短距離特點(diǎn)四：短距離覆蓋范圍覆蓋范圍1

4、00米左右，米左右，可用于軍事區(qū)末端接入可用于軍事區(qū)末端接入典型的WLAN產(chǎn)品其它設(shè)備AP的輸出功率為100mw網(wǎng)卡輸出功率，通常只有10mw至50mw。手機(jī)的發(fā)射功率在通話時(shí)可以超過1W。無線對(duì)講機(jī)可到5 W。特點(diǎn)五：特點(diǎn)五： WLANWLAN對(duì)人體的電磁輻射是安全的對(duì)人體的電磁輻射是安全的缺點(diǎn) 通常情況下，帶寬比有線網(wǎng)絡(luò)要低得多 只有110Mbps 誤碼率通常為10-4 有線網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到10-12一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述全球無縫使用功耗低，能夠用電池供電使用LAN無需個(gè)別許可或者牌照易于每個(gè)人使用，管理簡單保護(hù)在有線網(wǎng)絡(luò)上的投資安全性：沒有人能夠讀我的數(shù)據(jù)保密：沒有人能夠搜集到用

5、戶的個(gè)人信息低輻射具有對(duì)應(yīng)用和高層協(xié)議透明特性，在需要時(shí)也可以具有位置識(shí)別功能一 無線局域網(wǎng)概述主要是針對(duì) 物理層 媒質(zhì)訪問控制層(MAC)涉及到的技術(shù)規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： 無線頻率范圍 空中接口通信協(xié)議一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述三大標(biāo)準(zhǔn) IEEE802.11x標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.11委員會(huì)制定 HIPERLAN 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì) HomeRF 美國家用射頻委員會(huì)制定一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述一 無線局域網(wǎng)概述IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn) IEEE Std 802.11a-1999 (Amendment 1) IEEE Std 802.11b-1999 (Amendment 2

6、) IEEE Std 802.11b-1999/Corrigendum 1-2001 IEEE Std 802.11d-2001 (Amendment 3) IEEE Std 802.11g-2003 (Amendment 4) IEEE Std 802.11h-2003 (Amendment 5) IEEE Std 802.11i-2004 (Amendment 6) IEEE Std 802.11j-2004 (Amendment 7) IEEE Std 802.11e-2005 (Amendment 8) IEEE Std 802.11k-2008IEEE Std 802.11k-200

7、8 IEEE Std 802.11r-2008IEEE Std 802.11r-2008 IEEE Std 802.11nIEEE Std 802.11nTM TM -2009-2009 IEEE IEEE StdStd 802.11 ad 2013 802.11 ad 2013 IEEE IEEE StdStd 802.11 ac 2014 802.11 ac 2014一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述802.11 1997年6月推出，工作于2.4GHz的ISM頻段 物理層支持1M和2Mbps兩個(gè)速率 可采用三種傳輸技術(shù) 跳頻擴(kuò)頻（Frequency-Hopping Spread Spect

8、rum, FHSS） 數(shù)據(jù)速率為1Mb/s和2Mb/s 直接序列擴(kuò)頻（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS） 數(shù)據(jù)速率為1Mb/s和2Mb/s。 紅外線 工作在波長介于850nm950nm的紅外波段上 目的 解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶終端的無線接入問題一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述802.11b 是IEEE 802.11 DSSS模式的一個(gè)擴(kuò)充 1999 年被批準(zhǔn)，又稱為Wi-Fi（ Wireless Fidelity ）， 最普及 應(yīng)用最廣泛 物理層 采用HR/DSSS（High rate DSSS）技術(shù) 工作于2.4GHz頻段 物理層支持兩個(gè)速率

9、 5.5Mbps 11Mbps 使用補(bǔ)碼鍵控(complementary code keying，CCK)一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述802.11b 速率 速率可以在1Mbps、2Mbps 、5.5Mbps 和11Mbps之間切換 兼容性 在1Mbps、2Mbps 時(shí)與802.11兼容 安全性 采用有線等效保密協(xié)議（Wired Equivalent Privacy, WEP） 目前已被破解一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述802.11a 是802.11標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn) 物理層速率最高可達(dá)54Mbps 采用數(shù)據(jù)加密可達(dá)位的 WEP 802.11a的無線產(chǎn)品的功耗比802.11b的低 更有利于筆記

10、本和等產(chǎn)品使用 頻段無法在全球各個(gè)國家獲得批準(zhǔn)和認(rèn)可，與人造衛(wèi)星和地面站的通信頻段相同一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述802.11a 信道結(jié)構(gòu)IEEE 802.11a使用通用網(wǎng)絡(luò)信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)UNII的頻帶UNII-1頻段(5.155.25GHz)用于室內(nèi)；UNII-2頻段(5.255.35GHz)用于室內(nèi)或者室外；UNII-3頻段(5.7255.825GHz)用于室外。 編碼和調(diào)制使用正交頻分多路復(fù)用OFDM。OFDM也稱為多載波調(diào)制，在不同頻率上使用多個(gè)載波信號(hào)，在每個(gè)信道上發(fā)送若干位，類似于FDM。在OFDM中，所有的子信道被指定給單個(gè)的數(shù)據(jù)源。一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述802.

11、11g 是802.11b標(biāo)準(zhǔn)的一種高速物理層擴(kuò)展，與802.11b標(biāo)準(zhǔn)完全兼容 802.11b的設(shè)備在連接到一個(gè)802.11g的AP上時(shí)仍能工作 802.11g的設(shè)備連接到一個(gè)802.11b的AP上時(shí)也仍能工作 這兩種情況下都使用較低的802.11b的數(shù)據(jù)率。 采用和技術(shù) 工作于2.4GHz頻段，物理層速率最高可達(dá)54Mbps 缺點(diǎn) 信號(hào)覆蓋范圍遠(yuǎn)小于802.11b一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述IEEE802.11i 結(jié)合IEEE 802.1x中的用戶端口身份驗(yàn)證和設(shè)備驗(yàn)證，對(duì)WLAN MAC層進(jìn)行修改與整合,定義了嚴(yán)格的加密格式和鑒權(quán)機(jī)制，以改善WLAN的安全性。 主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容： W

12、i-Fi保護(hù)訪問(Wi-FiProtected Access：WPA)技術(shù) 強(qiáng)健安全網(wǎng)絡(luò)(RSN) Wi-Fi聯(lián)盟采用802.11i標(biāo)準(zhǔn)作為WPA的第二個(gè)版本，并于2004年初開始實(shí)行。 一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述IEEE802.11eIEEE802.11e 對(duì)MAC層協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，以支持多媒體傳輸，以支持所有WLAN無線廣播接口的服務(wù)質(zhì)量（QOS）保證機(jī)制IEEE802.11fIEEE802.11f 定義訪問節(jié)點(diǎn)之間的通信規(guī)范，支持IEEE802.11的接入點(diǎn)互操作協(xié)議（IAPP） 為一個(gè)設(shè)備從一個(gè)AP漫游到另一個(gè)AP的同時(shí)保持傳輸?shù)倪B續(xù)性提供了便利 一個(gè)AP可以起到連接兩個(gè)802.

13、11局域網(wǎng)的橋接功能 致力于解決來自多個(gè)廠商的接入點(diǎn)之間的互操作能力問題一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述IEEE802.11hIEEE802.11h 用于802.11a的頻譜管理技術(shù)規(guī)范 處理頻譜和功率管理問題 目的是讓802.11a產(chǎn)品與歐盟制定的管理規(guī)范兼容 利用動(dòng)態(tài)信道選擇機(jī)制動(dòng)態(tài)信道選擇機(jī)制確保頻帶中受限制的部分不被選中 在歐盟，5GHz頻帶的一部分用于軍事用衛(wèi)星通信 利用發(fā)送功率控制特性發(fā)送功率控制特性調(diào)整功率滿足歐盟的規(guī)范要求一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述802.11k 定義了無線資源測(cè)量（radio resource measurement）,增強(qiáng)了其功能， 為高層提供了無

14、線資源測(cè)量機(jī)制 定義了便于無線和移動(dòng)局域網(wǎng)管理和維護(hù)所需的信息一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述802.11n一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述2002年9月IEEE高吞吐量研究組成立，專門探討提升WLAN速度的可行性。2003年9月IEEE成立802.11n任務(wù)組，負(fù)責(zé)創(chuàng)設(shè)100+MbpsWLAN標(biāo)準(zhǔn)。2004年10月貝爾金（Belkin）公司發(fā)布“前11n”接入點(diǎn)，采用了Airgo網(wǎng)絡(luò)（后被高通收購）研制的首個(gè)商用MIMO芯片組。2005年7月11n草案1獲通過，引發(fā)激烈爭議，如今已被人遺忘的各種競爭性技術(shù)開始拉選票。2006年7月戴爾為其最新推出的筆記本電腦發(fā)布了草案-11nWi-Fi網(wǎng)

15、卡，采用的是Broadcom芯片。802.11n一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述2006年8月Wi-Fi聯(lián)盟調(diào)整了其正式標(biāo)準(zhǔn)不出不測(cè)試WLAN設(shè)備的立場，開始進(jìn)行測(cè)試。2007年3月草案2獲通過。2007年5月在Interop展會(huì)上，Colubris、Trapeze和Ruckus無線等公司發(fā)布了企業(yè)級(jí)11n網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，最終獲得Wi-Fi聯(lián)盟的認(rèn)證。2007年6月Wi-Fi聯(lián)盟發(fā)布了11n互操作性測(cè)試及認(rèn)證程序。2007年9月Burton集團(tuán)分析師PaulDebeasi在一份頗有爭議的報(bào)告中提出了802.11n是否意味著“接入以太網(wǎng)終結(jié)”的觀點(diǎn)。思科也發(fā)布了它的首款11n接入點(diǎn)。802.11n一

16、一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述2007年11月首個(gè)大規(guī)模11n網(wǎng)絡(luò)在莫里斯威爾州立大學(xué)部署2008年1月萬勝發(fā)布3x3MIMO11n芯片組，可提供450Mbps速率。2008年9月IEEE成立了兩個(gè)千兆無線任務(wù)組，一個(gè)研究6GHz頻段，另一個(gè)研究60GHz頻段。2009年9月11日IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)終于批準(zhǔn)通過802.11n成為正式標(biāo)準(zhǔn)。802.11n 增強(qiáng)項(xiàng)目 多天線，智能天線 改變信號(hào)編碼模式 增強(qiáng)抗干擾能力 在一個(gè)地區(qū)更為一致的覆蓋 采用MIMO+OFDM 性能指標(biāo) 提供最高600Mbps的連接速度 支持最多四條高清視頻流、音頻流和數(shù)據(jù)流的同時(shí)播放和傳輸一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概

17、述802.11ac一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述20142014年年1 1月月被批準(zhǔn)，被批準(zhǔn)，在在802.11a802.11a標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)之上建立準(zhǔn)之上建立起來起來 使用802.11a的5GHz頻段。每個(gè)通道的工作頻寬提升到80MHz甚至是160MHz，最終理論傳輸速度將達(dá)到1Gbps。向后兼容802.11全系列現(xiàn)有和即將發(fā)布的所有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，包括即將發(fā)布的802.11s無線網(wǎng)狀架構(gòu)以及802.11u等。安全性方面，它將完全遵循802.11i安全標(biāo)準(zhǔn)的所有內(nèi)容。2013年6月20日，WiFi聯(lián)盟宣布正式發(fā)布IEEE802.11ac無線標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證802.11ac 特點(diǎn) 更寬的射頻帶寬 (up to

18、160MHz) 更多的mimo空間流(up to eight) 下行鏈路多用戶MIMO(up to four clients） 高密度調(diào)制(up to256-QAM)一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述802.11ad 2013年1月15日，IEEE正式批準(zhǔn) 超快速，短距離的新一代無線傳輸標(biāo)準(zhǔn) 室內(nèi)覆蓋，小于5米，信號(hào)不能穿墻 用于實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部無線高清音視頻信號(hào)的傳輸。 為家庭多媒體應(yīng)用帶來更完備的高清視頻解決方案。 工作在60GHz頻段。 支持近7Gbps的吞吐量。一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述ETSI 是 European Telecommunications Standards Ins

19、titute的縮寫。HiperLAN（High Performance Radio Local Area Network）是成功的歐洲產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以無線ATM為基礎(chǔ)的面向連接業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)。主要標(biāo)準(zhǔn) HiperLAN1 提供高速、低復(fù)雜度的WLAN連接 高斯最小頻移鍵控（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying，GMSK） 早期標(biāo)準(zhǔn)，沒有任何實(shí)際產(chǎn)品 HiperLAN2 提供了與IEEE 802.11a幾乎完全相同的物理層和無線ATM的MAC層 支持QoS控制一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述HiperLAN標(biāo)準(zhǔn)Hiperlan 1Hiperlan2HiperAc

20、cessHiperLink描述Wireless EthernetWireless ATMWireless Local LoopWireless Point-to-Point頻率5GHz5GHz5GHz17GHz物理層速率23.5Mbps654Mbps25Mbps155Mbps一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述HomeRF工作組 是由美國家用射頻委員會(huì)于1997年成立的 主要工作任務(wù) 為家庭用戶建立具有互操作性的話音和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)2001年8月推出HomeRF2.0版 集成了語音和數(shù)據(jù)傳送技術(shù) 工作頻段在10GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到10Mbps 在WLAN的安全性方面主要考慮訪問控制和加密技術(shù)。

21、一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述HomeRF是針對(duì)現(xiàn)有無線通信標(biāo)準(zhǔn)的綜合和改進(jìn) 當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，采用IEEE802.11規(guī)范中的相關(guān)傳輸協(xié)議； 進(jìn)行語音通信時(shí)，則采用數(shù)字增強(qiáng)型無繩通信標(biāo)準(zhǔn)。一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述信部無2002353號(hào)文件中規(guī)定了2.4002.4835GHz頻段的無線發(fā)射設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo)2003年12月1日起，WLAN兩個(gè)強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)開始實(shí)施 無線局域網(wǎng)媒體訪問(MAC)和物理（PHY）層規(guī)范 無線局域網(wǎng)媒體訪問(MAC)和物理（PHY）層規(guī)范：2.4GHz頻段較高速率物理層擴(kuò)展規(guī)范 一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述工業(yè)和信息化部正在制定WLAN的行業(yè)配套

22、標(biāo)準(zhǔn) 公眾無線局域網(wǎng)總體技術(shù)要求 公眾無線局域網(wǎng)設(shè)備測(cè)試規(guī)范 該標(biāo)準(zhǔn)涉及的技術(shù)體制包括 IEEE802.11X系列 HiperLAN2一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述成立于1999年，當(dāng)時(shí)的名稱叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) 致力解決符合802.11標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品的生產(chǎn)和設(shè)備兼容性問題2002年10月，正式改名為Wi-Fi AllianceWi-Fi 原先是無線保真的縮寫，Wi-Fi 的英文全稱為“wireless fidelity”， 在無線局域網(wǎng)的范疇是指“無線相容性認(rèn)證” 實(shí)質(zhì)上是一種商業(yè)認(rèn)證一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)

23、概述Wi-Fi聯(lián)盟的作用 在無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的采納和市場化推進(jìn)中，Wi-Fi聯(lián)盟(論壇)起到了主導(dǎo)作用。 建立了用于驗(yàn)證802.11b產(chǎn)品互操作能力的一套測(cè)試程序。 2004年起，驗(yàn)證的802.11b產(chǎn)品使用名稱是Wi-Fi。 Wi-Fi認(rèn)證已擴(kuò)展到802.11g Wi-Fi針對(duì)802.11a產(chǎn)品開發(fā)了一個(gè)認(rèn)證過程，稱為Wi-Fi5 一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述室內(nèi)應(yīng)用 家庭或小型辦公室 大型辦公室、企事業(yè)單位 車間、商場和倉庫等室外應(yīng)用 園區(qū)網(wǎng) 校園網(wǎng) 醫(yī)院網(wǎng) 社區(qū)網(wǎng)臨時(shí)組網(wǎng)和難以布線的地方 災(zāi)難恢復(fù) 短時(shí)間的商務(wù)系統(tǒng)和大型會(huì)議軍事、公安等專用網(wǎng)一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述作為有線

24、的擴(kuò)充一一 無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述一無線局域網(wǎng)概述二二無線局域網(wǎng)的構(gòu)成無線局域網(wǎng)的構(gòu)成三無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)四無線局域網(wǎng)的服務(wù)五802.11 MAC協(xié)議六鏈路認(rèn)證方式七小結(jié)站（Station，STA） 也稱主機(jī)（host）或終端（terminal），是連接在局域網(wǎng)中的設(shè)備，而網(wǎng)絡(luò)就是進(jìn)行站間數(shù)據(jù)傳輸?shù)?固定站 半移動(dòng)站 移動(dòng)站 也稱為移動(dòng)主機(jī)（mobile host，MH）或移動(dòng)終端（mobile terminal，MT） 移動(dòng)速率：210米/秒二、二、 WLAN的構(gòu)成的構(gòu)成站（Station，STA） 包括三部分 終端用戶設(shè)備 無線網(wǎng)絡(luò)接口 網(wǎng)絡(luò)軟件網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議二、二、 W

25、LAN的構(gòu)成的構(gòu)成服務(wù)區(qū)域（Service Area，SA） 無線局域網(wǎng)所能覆蓋的范圍基本服務(wù)區(qū)（Basic Service Area，BSA） 移動(dòng)站的無線收發(fā)信機(jī)及地理環(huán)境所確定的通信覆蓋區(qū)域基本業(yè)務(wù)組（Basic Service Set，BSS） 在BSA內(nèi)，彼此之間相互聯(lián)系、相互通信的一組主機(jī)二、二、 WLAN的構(gòu)成的構(gòu)成無線接入點(diǎn)，access point，簡稱AP 處于BSA的中心，固定不動(dòng) 主要功能 完成其它非AP的站對(duì)分配系統(tǒng)的接入訪問 統(tǒng)一BSS中不同站間的通信聯(lián)絡(luò) 作為無線網(wǎng)絡(luò)與分配系統(tǒng)的橋接點(diǎn) 作為BSS的控制中心完成對(duì)其他非AP的站的控制和管理 無線接入點(diǎn)也可以作為普通

26、站使用，稱為AP Client二、二、 WLAN的構(gòu)成的構(gòu)成無線接入點(diǎn)（access point，AP）AP所覆蓋的區(qū)域稱為小區(qū)（Cell）每個(gè)接入點(diǎn)的覆蓋半徑約為100mAP二、二、 WLAN的構(gòu)成的構(gòu)成分配系統(tǒng), Distribution System，簡稱DS 用來連接不同，形成一個(gè)擴(kuò)展業(yè)務(wù)區(qū)（Extended Service Area, ESA），ESA中的所有主機(jī)組成一個(gè)擴(kuò)展業(yè)務(wù)組（Extended Service Set, ESS） 分配系統(tǒng)媒體（distribution system medium，DSM） DS中連接不同BSA的通信信道 無線分配系統(tǒng)（Wireless dist

27、ribution system, WDS）可以通過AP間的無線信道實(shí)現(xiàn)不同BSS的連接。 DS 通過入口（portal）與骨干網(wǎng)相連二、二、 WLAN的構(gòu)成的構(gòu)成DS 通過入口（portal）與骨干網(wǎng)相連二、二、 WLAN的構(gòu)成的構(gòu)成一無線局域網(wǎng)概述二無線局域網(wǎng)的構(gòu)成三三無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)四無線局域網(wǎng)的服務(wù)五802.11 MAC協(xié)議六鏈路認(rèn)證方式七小結(jié)從物理拓?fù)浞?單區(qū)網(wǎng)（single cell network, SCN） 單個(gè)BSS構(gòu)成 多區(qū)網(wǎng)（multiple cell network，MCN） 多個(gè)BSS通過DS互聯(lián)構(gòu)成從邏輯上分 對(duì)等網(wǎng) 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)式從控制方式 有中

28、心集中控制式 無中心分布式三、三、 WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn) 獨(dú)立的（IBSS） 任意站之間可以任意通信而無需轉(zhuǎn)發(fā) 各站點(diǎn)競爭公用信道適合小規(guī)模網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)簡單，組網(wǎng)迅速，使用方便，抗毀性強(qiáng) 是一種典型的、以自發(fā)方式構(gòu)成的單區(qū)網(wǎng)該工作模式被稱作自組織網(wǎng)絡(luò)(Ad Hoc Network)三、三、 WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)例子 由一組有無線接口卡的計(jì)算以相同的計(jì)算機(jī)名、ESSID和密碼等對(duì)等的方式相互直接連接IBSS工作模式三、三、 WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)至少需要一個(gè)AP AP是BSS的中心控制站，網(wǎng)中的站在該中心站的控制下與其他站進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍或通信距離由AP確定優(yōu)點(diǎn)：

29、物理層和路由的實(shí)現(xiàn)均比較簡單 可控性好，AP可以方便地對(duì)BSS內(nèi)的所有站點(diǎn)進(jìn)行管理 為接入骨干網(wǎng)或DS提供了一個(gè)邏輯接入點(diǎn)，可伸縮性（Scalability）大不足： 抗毀性差，如果一個(gè)AP遭到破壞，則整個(gè)BSS就會(huì)癱瘓 AP的復(fù)雜度高，實(shí)現(xiàn)成本也高三、三、 WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)例子 具有無線接口卡的無線終端以無線接入點(diǎn)AP為中心，通過無線網(wǎng)橋AB、無線接入網(wǎng)關(guān)AG、無線接入控制器AC和無線接入服務(wù)器AS等將無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接起來三、三、 WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)BSS工作模式示例三、三、 WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ESS是多個(gè)BSA通過DS聯(lián)結(jié)形成的一個(gè)擴(kuò)展區(qū)域

30、，范圍可達(dá)數(shù)公里還可以確定一個(gè)的位置每個(gè)BSS都被分配一個(gè)標(biāo)識(shí)號(hào)BSSID每個(gè)ESS也被分配一個(gè)標(biāo)識(shí)號(hào)ESSID三、三、 WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越區(qū)切換（handover或handoff） 一個(gè)站從一個(gè)BSA移動(dòng)到另一個(gè)BSA，也叫散步（walking） 鏈路層的移動(dòng)漫游（Roaming） 一個(gè)站從一個(gè)ESA移動(dòng)到另一個(gè)ESA 網(wǎng)絡(luò)層或?qū)拥囊苿?dòng)三、三、 WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示例三、三、 WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中繼（relay）或橋接（bridging）型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段通過無線中繼器、無線網(wǎng)橋或無線路由器等無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來 單跳（Single Hop）網(wǎng)絡(luò)

31、 中間只通過一級(jí)無線互聯(lián)設(shè)備 多跳（multiple hop）網(wǎng)絡(luò) 中間需要通過多級(jí)無線設(shè)備互聯(lián)三、三、 WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完整的802.11體系一無線局域網(wǎng)概述二無線局域網(wǎng)的構(gòu)成三無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)四四無線局域網(wǎng)的服務(wù)無線局域網(wǎng)的服務(wù)五802.11 MAC協(xié)議六鏈路認(rèn)證方式七小結(jié)802.11定義了許多服務(wù) 6種服務(wù) 支持STA之間的MSDU傳遞 3種服務(wù) 控制WLAN的接入和提供保密性 2種服務(wù) 提供頻譜管理 1種服務(wù) 提供QoS保障 1種服務(wù) 提供高層時(shí)間同步1.STA服務(wù)（SS） 由STA提供的服務(wù)被稱為STA服務(wù)，它存在于每個(gè)STA和AP中。SS包括： 認(rèn)證（authent

32、ication） 解除認(rèn)證（deauthentication） 數(shù)據(jù)保密（Data confidentiality） MSDU傳遞 DFS(dynamic frequency selection) TPC（transmit power control） Higher Layer time synchronization（QoS facility only） QoS traffic scheduling (QoS facility only)2.分配系統(tǒng)服務(wù)（DSS） 由DS提供的服務(wù)被稱為分配系統(tǒng)服務(wù)。在WLAN中，DSS通常由AP提供。包括： 聯(lián)結(jié)（association） 重新聯(lián)結(jié)（rea

33、ssociation） 解除聯(lián)結(jié)（disassociation） 分配（distribution）STA使用的主要服務(wù) 集成（integration） QoS流量調(diào)度3.服務(wù)之間的關(guān)系 對(duì)于通過無線媒介進(jìn)行直接通信的STA均有認(rèn)證狀態(tài)(值為未被認(rèn)證和已認(rèn)證)和聯(lián)結(jié)狀態(tài)(值為未聯(lián)結(jié)和已聯(lián)結(jié))兩個(gè)狀態(tài)變量。這兩個(gè)變量為每個(gè)遠(yuǎn)端STA建立了三種本地狀態(tài)： 狀態(tài)1：初始啟動(dòng)狀態(tài)，未認(rèn)證，未聯(lián)結(jié)； 狀態(tài)2：已認(rèn)證，未聯(lián)結(jié)； 狀態(tài)3：已認(rèn)證，已聯(lián)結(jié)。3.服務(wù)之間的關(guān)系 一無線局域網(wǎng)概述二無線局域網(wǎng)的構(gòu)成三無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)四無線局域網(wǎng)的服務(wù)五五802.11 MAC802.11 MAC協(xié)議協(xié)議六鏈路認(rèn)證方

34、式七小結(jié)主要功能 信道分配 協(xié)議數(shù)據(jù)單元尋址 組幀 糾檢錯(cuò) 分組分片和重組保證數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)年P(guān)鍵措施使用幀交換協(xié)議RTS/CTS交互 RTS，Request-To-Send，請(qǐng)求發(fā)送 CTS，Clear To Send,清除發(fā)送接入控制分布式協(xié)調(diào)功能（Distributed Coordination Function，DCF） 采用競爭接入信道中心點(diǎn)協(xié)調(diào)功能（Point Coordination Function，PCF ） 基于優(yōu)先級(jí)的無競爭訪問 通過訪問接入點(diǎn)協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)收發(fā) 通過輪詢方式查詢當(dāng)前哪些節(jié)點(diǎn)有發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求 在適當(dāng)時(shí)候給與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送權(quán)MAC 體系結(jié)構(gòu)enhanced distri

35、buted channel access EDCA IEEE 802.11的協(xié)議體系結(jié)構(gòu) 邏輯鏈路控制（LLC）分布協(xié)調(diào)功能(DCF)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能(PCF)2.4GHz調(diào)頻擴(kuò)頻1Mb/s2Mb/s2.4GHz直序擴(kuò)頻1Mb/s2Mb/s5GHzOFDM6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s紅外1Mb/s2Mb/s2.4GHz直序擴(kuò)頻5.5Mb/s11Mb/sMAC層無競爭的服務(wù)競爭服務(wù)802.11802.11a802.11bEDCAHCCA有優(yōu)先級(jí)的 QoS 服務(wù)參數(shù)QoS服務(wù)物理層幀間間隔（InterFrame Space, IFS） IFS的長短代表了接入無線信道的優(yōu)先級(jí) 共有5

36、種IFS來提供訪問無線媒介的優(yōu)先級(jí) 分類 SIFS：Short IFS,最短的IFS PIFS：PCF IFS，點(diǎn)協(xié)調(diào)功能IFS，一個(gè)中間長度的IFS。在發(fā)布輪詢時(shí)，被中央控制器用于PCF模式 DIFS ： DCF IFS，最長的IFS。用于非同步幀的接入競爭。 AIFS： arbitration interframe space (used by the QoS facility) EIFS： extended interframe spaceIFS間關(guān)系舉例DCF 是IEEE 802.11 MAC的基本接入方式 每當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送MPDU時(shí)，都需要重新競爭信道 利用CSMA/CA（ carr

37、ier sense multiple access with collision avoidance，帶沖突避免的載波偵聽多重訪問）機(jī)制和隨機(jī)退避等待時(shí)間算法實(shí)現(xiàn)無線信道的共享 對(duì)單向通信都采用立即主動(dòng)確認(rèn)機(jī)制（ACK幀） 所有的STA都應(yīng)該實(shí)現(xiàn)DCFDCF 媒體狀態(tài)確定方式 物理載波偵聽 通過檢測(cè)來自其他節(jié)點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度來判斷信道的忙閑程度 虛擬載波偵聽 節(jié)點(diǎn)通過將MPDU的持續(xù)時(shí)間放到、和幀的頭部來實(shí)現(xiàn) MPDU指從MAC層傳到物理層的一個(gè)完整的數(shù)據(jù)單元，包含頭部、凈荷和32bit的CRC碼DCF的接入控制邏輯信道空閑？依舊空閑？競爭獲勝, 發(fā)送數(shù)據(jù)幀依舊空閑？等待直到信道空閑NNYNYY等

38、待DIFS等待DIFS按指數(shù)率確定退避時(shí)間,繼續(xù)等待節(jié)點(diǎn)欲發(fā)送數(shù)據(jù)幀DCF基本接入方式退避過程每個(gè)STA維護(hù)一個(gè)退避時(shí)間計(jì)數(shù)器如果在一個(gè)后退時(shí)隙（slot）中信道空閑，則后退時(shí)間減小一個(gè)aSlotTime;否則，退避過程掛起網(wǎng)絡(luò)分配矢量 Network Allocation Vector, NAV 被每個(gè)STA維護(hù)的時(shí)期指示器，在該期間STA將發(fā)送數(shù)據(jù) 表示目前發(fā)送完成需要的時(shí)間 在發(fā)送某一幀數(shù)據(jù)之前，先更新處于接收狀態(tài)的STA的NAV，可以實(shí)現(xiàn)一種保護(hù)機(jī)制。隨機(jī)退避時(shí)間的計(jì)算競爭窗口隨指數(shù)增加的例子隨機(jī)退避時(shí)間的計(jì)算 退避時(shí)間= Random() aSlotTime Random() ：aC

39、Wmin和aCWmax之間的隨機(jī)整數(shù) aCWmax=22+i-1,其中i是節(jié)點(diǎn)連續(xù)嘗試發(fā)送一個(gè)MPDU的次數(shù) aSlotTime：時(shí)隙的大小 與具體硬件實(shí)現(xiàn)有關(guān)，包括 發(fā)射啟動(dòng)時(shí)間 介質(zhì)傳播時(shí)間 檢測(cè)信道花費(fèi)的時(shí)間利用利用RTS/CTS RTS/CTS 傳遞分片的傳遞分片的MSDUMSDUPCF超級(jí)幀的構(gòu)造PCF(可選)媒體忙DCF長度可變超級(jí)幀（名義長度固定）無競爭期競爭期PCF(可選)DCF長度可變超級(jí)幀（名義長度固定）無競爭期競爭期PCF延時(shí)透明的實(shí)際超級(jí)幀時(shí)期MAC幀 幀控制（frame control，F(xiàn)C），指出幀的類型，并提供控制信息 D/I（duration/ID），作為持續(xù)域

40、使用時(shí)，指出信道為一個(gè)MAC幀的成功傳輸所分配的時(shí)間。作為控制域使用時(shí)，包含一個(gè)關(guān)聯(lián)或連接標(biāo)識(shí)符 順序控制（Sequence control），包括2個(gè)子域 用于計(jì)算分片和重組的4位分片號(hào) 用于計(jì)算發(fā)送站點(diǎn)和接受站點(diǎn)之間幀發(fā)送數(shù)量的12位序列號(hào)MAC幀的幀控制域 結(jié)構(gòu) 協(xié)議版本：802.11的版本號(hào)，當(dāng)前版本號(hào)是 類型：表示幀是控制幀、管理幀還是數(shù)據(jù)幀 子類型：進(jìn)一步標(biāo)識(shí)幀的功能，共分類 控制幀：6種子類型 數(shù)據(jù)幀：8種子類型 管理幀：11種子類型MAC幀的幀控制域 控制幀的類型 種子類型類型值類型值類型描述類型描述子類型值子類型值子類型描述子類型描述0l控制1010節(jié)能輪詢01控制1011請(qǐng)

41、求發(fā)送01控制1100清除發(fā)送01控制1101確認(rèn)01控制1110無競爭(contention-free，CF)結(jié)束01控制1111CF結(jié)束+CF確認(rèn)MAC幀的幀控制域 管理幀的類型 種子類型類型值類型值類型描述類型描述子類型值子類型值子類型描述子類型描述00管理0000連接請(qǐng)求00管理0001連接響應(yīng)00管理0010重連請(qǐng)求00管理0011重連響應(yīng)00管理0100偵測(cè)請(qǐng)求00管理0101偵測(cè)響應(yīng)00管理1000信號(hào)燈00管理1001宣布通信指示報(bào)文00管理1010拆除連接00管理1011認(rèn)證00管理1100取消認(rèn)證MAC幀的幀控制域 數(shù)據(jù)幀的類型 8種子類型類型值類型值類型描述類型描述子類型

42、值子類型值子類型描述子類型描述10數(shù)據(jù)0000數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)10數(shù)據(jù)0001數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)+CF+CF確認(rèn)確認(rèn)10數(shù)據(jù)0010數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)+CF+CF輪詢輪詢10數(shù)據(jù)0011數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)+CF+CF確認(rèn)確認(rèn)CFCF輪詢輪詢10數(shù)據(jù)0100空功能空功能( (無數(shù)據(jù)無數(shù)據(jù)) )10數(shù)據(jù)0101CFCF確認(rèn)確認(rèn)( (無數(shù)據(jù)無數(shù)據(jù)) )10數(shù)據(jù)0110CFCF輪詢輪詢( (無數(shù)據(jù)無數(shù)據(jù)) )10數(shù)據(jù)0111CFCF確認(rèn)確認(rèn)+CF+CF輪詢輪詢( (無數(shù)據(jù)無數(shù)據(jù)) )MAC幀的幀控制域 發(fā)到 在發(fā)往的幀中，此位為 來自 在來自的幀中，此位為 如果此分片后還有其它分片,則此位為1 RT 如果是前一個(gè)幀的重發(fā),則置為1 PM 如果發(fā)送站處于休眠狀態(tài)則置 指出站點(diǎn)有額外數(shù)據(jù)要發(fā)送 如果選用協(xié)議，則置為 在使用嚴(yán)格順序服務(wù)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中置為隱藏終端問題（Hidden Terminal Problem） 產(chǎn)生沖突 浪費(fèi)資源ABC沖突偵聽到信道空閑，發(fā)送信息偵聽到信道空閑，發(fā)送信息暴露終端問題（Exposed Terminal Problem） 不能充分利用信道 降低信道吞吐量ABCDC與D的通信難以實(shí)