CH9-5ed 無線網(wǎng)絡(luò)(計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電子教案-第五版-謝希仁)

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第 5 版）第 9 章 無線網(wǎng)絡(luò)1第 9 章 無線網(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(gè)人區(qū)域網(wǎng) WPAN9.3 無線城域網(wǎng) WMAN 29.1 無線局域網(wǎng)9.1.1 無線局域網(wǎng)的組成有固定根底設(shè)施的無線局域網(wǎng)AP1AP23一個(gè)根本效勞集 BSS 包括一個(gè)基站和假設(shè)干個(gè)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(shí) ,都要通過本 BSS 的基站。 AP1AP24根本效勞集內(nèi)

2、的基站叫做接入點(diǎn) 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(shí),必須為該 AP 分配一個(gè)不超過 32 字節(jié)的效勞集標(biāo)識符 SSID 和一個(gè)信道。 5AP1AP2一個(gè)根本效勞集可以是孤立的,也可通過接入點(diǎn) AP連接到一個(gè)主干分配系統(tǒng) DS (Distribution System),然后再接入到另一個(gè)根本效勞集,構(gòu)成擴(kuò)展的效勞集ESS (Extended Service Set)。6AP1AP2ESS 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(gè)網(wǎng)橋。 7AP1

3、AP2移動站 A 從某一個(gè)根本效勞集漫游到另一個(gè)根本效勞集（到 A 的位置）,仍可保持與另一個(gè)移動站 B 進(jìn)行通信。 8與接入點(diǎn) AP 建立關(guān)聯(lián)(association)一個(gè)移動站假設(shè)要參加到一個(gè)根本效勞集 BSS,就必須先選擇一個(gè)接入點(diǎn) AP,并與此接入點(diǎn)建立關(guān)聯(lián)。建立關(guān)聯(lián)就表示這個(gè)移動站參加了選定的 AP 所屬的子網(wǎng),并和這個(gè) AP 之間創(chuàng)立了一個(gè)虛擬線路。只有關(guān)聯(lián)的 AP 才向這個(gè)移動站發(fā)送數(shù)據(jù)幀,而這個(gè)移動站也只有通過關(guān)聯(lián)的 AP 才能向其他站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀。9移動站與 AP 建立關(guān)聯(lián)的方法被動掃描,即移動站等待接收接入站周期性發(fā)出的信標(biāo)幀(beacon frame)。信標(biāo)幀中包含有假設(shè)

4、干系統(tǒng)參數(shù)（如效勞集標(biāo)識符 SSID 以及支持的速率等）。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)。10熱點(diǎn)(hot spot)現(xiàn)在許多地方,如辦公室、機(jī)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 的效勞。這樣的地點(diǎn)就叫做熱點(diǎn)。由許多熱點(diǎn)和 AP 連接起來的區(qū)域叫做熱區(qū)(hot zone)。熱點(diǎn)也就是公眾無線入網(wǎng)點(diǎn)。現(xiàn)在也出現(xiàn)了無線因特網(wǎng)效勞提供者 WISP (Wireless Internet Service Provider)這一名詞。用戶可以通

5、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)。112. 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(diǎn)目的結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)絡(luò)是沒有固定根底設(shè)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(shí)網(wǎng)絡(luò)。12移動自組網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景 在軍事領(lǐng)域中,攜帶了移動站的戰(zhàn)士可利用臨時(shí)建立的移動自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。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(jī)群。 當(dāng)出現(xiàn)自然災(zāi)害時(shí),在搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)利用移動自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行及時(shí)的通信往往很有效的, 13無線傳感器網(wǎng)絡(luò) WSN (Wirel

6、ess Sensor Network) 由大量傳感器結(jié)點(diǎn)通過無線通信技術(shù)構(gòu)成的自組網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用是進(jìn)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,但是在大局部時(shí)間必須保持低功耗,以節(jié)省電池的消耗。由于無線傳感結(jié)點(diǎn)的存儲容量受限,因此對協(xié)議棧的大小有嚴(yán)格的限制。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還對網(wǎng)絡(luò)平安性、結(jié)點(diǎn)自動配置、網(wǎng)絡(luò)動態(tài)重組等方面有一定的要求。 14傳感器結(jié)點(diǎn)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)15無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要的應(yīng)用領(lǐng)域 環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)（如洪水預(yù)報(bào)、動物棲息的監(jiān)控）；戰(zhàn)爭中對敵情的偵查和對兵力、裝備、物資等的監(jiān)控；醫(yī)療中對病房的監(jiān)測和對患者

7、的護(hù)理；在危險(xiǎn)的工業(yè)環(huán)境（如礦井、核電站等）中的平安監(jiān)測；城市交通管理、建筑內(nèi)的溫度/照明/平安控制等。 16移動自組網(wǎng)絡(luò)和移動 IP 并不相同 移動 IP 技術(shù)使漫游的主機(jī)可以用多種方式連接到因特網(wǎng)。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。移動自組網(wǎng)絡(luò)是將移動性擴(kuò)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。 17幾種不同的接入固定接入(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。移動接入(mobility access)用戶設(shè)置能夠以車輛速度移動時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。當(dāng)發(fā)生切換時(shí),通信仍然是連

8、續(xù)的。便攜接入(portable access)在受限的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積中,用戶設(shè)備能夠在以步行速度移動時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信,提供有限的切換能力。游牧接入(nomadic access)用戶設(shè)備的地理位置至少在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)保持不變。如用戶設(shè)備移動了位置,則再次進(jìn)行通信時(shí)可能還要尋找最正確的基站 189.1.2 802.11 局域網(wǎng)的物理層802.11 無線局域網(wǎng)可再細(xì)分為不同的類型?，F(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。 802.11 的物理層有以下幾種實(shí)現(xiàn)方法：直接序列擴(kuò)頻 DSSS正交頻分復(fù)用 OFDM 跳頻擴(kuò)頻 FHSS （已

9、很少用）紅外線 IR （已很少用） 19幾種常用的 802.11 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(diǎn)802.11b2.4 GHz最高為11 Mb/sHR-DSSS最高數(shù)據(jù)率較低，價(jià)格最低，信號傳播距離最遠(yuǎn)，且不易受阻礙 802.11a5 GHz最高為54 Mb/sOFDM最高數(shù)據(jù)率較高，支持更多用戶同時(shí)上網(wǎng)，價(jià)格最高，信號傳播距離較短，且易受阻礙802.11g2.4 GHz最高為54 Mb/sOFDM最高數(shù)據(jù)率較高，支持更多用戶同時(shí)上網(wǎng)，信號傳播距離最遠(yuǎn)，且不易受阻礙，價(jià)格比 802.11b貴209.1.3 802.11 局域網(wǎng)的 MAC 層協(xié)議1. CSMA/CA 協(xié)議 無線局域網(wǎng)卻不

10、能簡單地搬用 CSMA/CD 協(xié)議。這里主要有兩個(gè)原因。CSMA/CD 協(xié)議要求一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送本站數(shù)據(jù)的同時(shí),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(shí)現(xiàn)這種功能就花費(fèi)過大。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(shí)檢測到信道是空閑的,在接收端仍然有可能發(fā)生碰撞。 21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(shí),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ABCD22無線局域網(wǎng)的特殊問題 B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù),而 C

11、 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(shí) 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23CSMA/CA 協(xié)議 無線局域網(wǎng)不能使用 CSMA/CD,而只能使用改進(jìn)的 CSMA 協(xié)議。改進(jìn)的方法是把 CSMA 增加一個(gè)碰撞防止(Collision Avoidance)功能。802.11 就使用 CSMA/CA 協(xié)議。而在使用 CSMA/CA 的同時(shí),還增加使用停止等待協(xié)議。下面先介紹 802.11 的 MAC 層。 24802.11 的 MAC 層

12、 MAC 層無爭用效勞（選用）爭用效勞（必須實(shí)現(xiàn)）分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 PCF(Point Coordination Function)物理層MAC 層通過協(xié)調(diào)功能來確定在根本效勞集 BSS 中的移動站在什么時(shí)間能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。 25MAC 層無爭用效勞爭用效勞分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 PCF(Point Coordination Function)物理層DCF 子層在每一個(gè)結(jié)點(diǎn)使用 CSMA 機(jī)制

13、的分布式接入算法,讓各個(gè)站通過爭用信道來獲取發(fā)送權(quán)。因此 DCF 向上提供爭用效勞。 26MAC 層無爭用效勞爭用效勞分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)點(diǎn)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(gè)站從而防止了碰撞的產(chǎn)生 27幀間間隔 IFS 所有的站在完成發(fā)送后,必須再等待一段很短的時(shí)間（繼續(xù)監(jiān)聽）才能發(fā)送下一幀。這段時(shí)間的通稱是幀間間隔 IFS (InterFrame Space)。幀間間隔長度取決于該站欲發(fā)送的幀的類型。高

14、優(yōu)先級幀需要等待的時(shí)間較短,因此可優(yōu)先獲得發(fā)送權(quán)。假設(shè)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)生碰撞的時(shí)機(jī)。 28三種幀間間隔 時(shí)間SIFSPIFSDIFS媒體空閑 發(fā)送第 1 幀SIFSPIFS時(shí)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(shí)間有幀要發(fā)送源站時(shí)間目的站ACKSIFS 其他站有幀要發(fā)送SIFS,即短(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(gè)站應(yīng)當(dāng)能夠在這段時(shí)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

15、MAC 幀分片后的數(shù)據(jù)幀,以及所有答復(fù) AP 探詢的幀和在 PCF 方式中接入點(diǎn) AP 發(fā)送出的任何幀。29三種幀間間隔 時(shí)間SIFSPIFSDIFS媒體空閑 發(fā)送第 1 幀SIFSPIFS時(shí)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(shí)間有幀要發(fā)送源站時(shí)間目的站ACKSIFS 其他站有幀要發(fā)送PIFS,即點(diǎn)協(xié)調(diào)功能幀間間隔,它比 SIFS 長,是為了在開始使用 PCF 方式時(shí)（在 PCF 方式下使用,沒有爭用）優(yōu)先獲得接入到媒體中。PIFS 的長度是 SIFS 加一個(gè)時(shí)隙(slot)長度。 時(shí)隙的長度是這樣確定的：在一個(gè)根本效勞集 BSS 內(nèi)當(dāng)某個(gè)站在一個(gè)時(shí)隙開始時(shí)接入到媒

16、體時(shí),那么在下一個(gè)時(shí)隙開始時(shí),其他站就都能檢測出信道已轉(zhuǎn)變?yōu)槊B(tài)。 30三種幀間間隔 時(shí)間SIFSPIFSDIFS媒體空閑 發(fā)送第 1 幀SIFSPIFS時(shí)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(shí)間有幀要發(fā)送源站時(shí)間目的站ACKSIFS 其他站有幀要發(fā)送DIFS,即分布協(xié)調(diào)功能幀間間隔（最長的 IFS）,在 DCF 方式中用來發(fā)送數(shù)據(jù)幀和管理幀。DIFS 的長度比 PIFS 再增加一個(gè)時(shí)隙長度。 31CSMA/CA 協(xié)議的原理 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(jìn)行物理層的載波監(jiān)聽。通過收到的相對信號強(qiáng)度是否超過一定的門限數(shù)值就可

17、判定是否有其他的移動站在信道上發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)源站發(fā)送它的第一個(gè) MAC 幀時(shí),假設(shè)檢測到信道空閑,則在等待一段時(shí)間 DIFS 后就可發(fā)送。 32為什么信道空閑還要再等待 這是考慮到可能有其他的站有高優(yōu)先級的幀要發(fā)送。如有,就要讓高優(yōu)先級幀先發(fā)送。 33假定沒有高優(yōu)先級幀要發(fā)送 源站發(fā)送了自己的數(shù)據(jù)幀。目的站假設(shè)正確收到此幀,則經(jīng)過時(shí)間間隔 SIFS 后,向源站發(fā)送確認(rèn)幀 ACK。假設(shè)源站在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有收到確認(rèn)幀 ACK（由重傳計(jì)時(shí)器控制這段時(shí)間）,就必須重傳此幀,直到收到確認(rèn)為止,或者經(jīng)過假設(shè)干次的重傳失敗后放棄發(fā)送。 34虛擬載波監(jiān)聽 虛擬載波監(jiān)聽(Virtual Carrier Sense

18、)的機(jī)制是讓源站將它要占用信道的時(shí)間（包括目的站發(fā)回確認(rèn)幀所需的時(shí)間）通知給所有其他站,以便使其他所有站在這一段時(shí)間都停止發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣就大大減少了碰撞的時(shí)機(jī)。 “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)。35虛擬載波監(jiān)聽的效果 這種效果好似是其他站都監(jiān)聽了信道。所謂“源站的通知就是源站在其 MAC 幀首部中的第二個(gè)字段“持續(xù)時(shí)間中填入了在本幀結(jié)束后還要占用信道多少時(shí)間（以微秒為單位）,包括目的站發(fā)送確認(rèn)幀所需的時(shí)間。 36網(wǎng)絡(luò)分配向量 當(dāng)一個(gè)站檢測到正在信道中傳送的 MAC 幀首部的“持續(xù)時(shí)間字段時(shí),就調(diào)整自己的網(wǎng)絡(luò)分配向量 NAV (Networ

19、k Allocation Vector)。NAV 指出了必須經(jīng)過多少時(shí)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)。 37爭用窗口 信道從忙態(tài)變?yōu)榭臻e時(shí),任何一個(gè)站要發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí),不僅都必須等待一個(gè) DIFS 的間隔,而且還要進(jìn)入爭用窗口,并計(jì)算隨機(jī)退避時(shí)間以便再次重新試圖接入到信道。在信道從忙態(tài)轉(zhuǎn)為空閑時(shí),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。802.11 使用二進(jìn)制指數(shù)退避算法。 38圖例 凍結(jié)剩余的退避時(shí)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 的退避機(jī)制39二進(jìn)

20、制指數(shù)退避算法 第 i 次退避就在 22 + i 個(gè)時(shí)隙中隨機(jī)地選擇一個(gè),即： 第 I 次退避是在時(shí)隙 0, 1, , 22 + i 1 中隨機(jī)地選擇一個(gè)。 。第 1 次退避是在 8 個(gè)時(shí)隙（而不是 2 個(gè)）中隨機(jī)選擇一個(gè)。第 2 次退避是在 16 個(gè)時(shí)隙（而不是 4 個(gè)）中隨機(jī)選擇一個(gè)。 40退避計(jì)時(shí)器(backoff timer)站點(diǎn)每經(jīng)歷一個(gè)時(shí)隙的時(shí)間就檢測一次信道。這可能發(fā)生兩種情況。假設(shè)檢測到信道空閑,退避計(jì)時(shí)器就繼續(xù)倒計(jì)時(shí)。假設(shè)檢測到信道忙,就凍結(jié)退避計(jì)時(shí)器的剩余時(shí)間,重新等待信道變?yōu)榭臻e并再經(jīng)過時(shí)間DIFS 后,從剩余時(shí)間開始繼續(xù)倒計(jì)時(shí)。如果退避計(jì)時(shí)器的時(shí)間減小到零時(shí),就開始發(fā)送

21、整個(gè)數(shù)據(jù)幀。 41退避算法的使用情況 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(gè)數(shù)據(jù)幀是要發(fā)送的第一個(gè)數(shù)據(jù)幀。除此以外的所有情況,都必須使用退避算法。即：在發(fā)送第一個(gè)幀之前檢測到信道處于忙態(tài)。在每一次的重傳后。在每一次的成功發(fā)送后。 42A 的作用范圍B 的作用范圍2. 對信道進(jìn)行預(yù)約 802.11 允許要發(fā)送數(shù)據(jù)的站對信道進(jìn)行預(yù)約。 ACBDERTSRTS源站 A 在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前先發(fā)送一個(gè)短的控制幀,叫做請求發(fā)送 RTS (Request To Send),它包括源地址、目的地址和這次通信（包括相應(yīng)確實(shí)認(rèn)幀）所需的持續(xù)時(shí)間。 43A 的作用范圍B 的作用范圍2. 對信道

22、進(jìn)行預(yù)約 802.11 允許要發(fā)送數(shù)據(jù)的站對信道進(jìn)行預(yù)約。 CTSACBDECTS假設(shè)媒體空閑,則目的站 B 就發(fā)送一個(gè)響應(yīng)控制幀,叫做允許發(fā)送 CTS (Clear To Send),它包括這次通信所需的持續(xù)時(shí)間（從 RTS 幀中將此持續(xù)時(shí)間復(fù)制到 CTS 幀中）。 A 收到 CTS 幀后就可發(fā)送其數(shù)據(jù)幀。 44RTS 和 CTS 幀以及數(shù)據(jù)幀和ACK 幀的傳輸時(shí)間關(guān)系 時(shí)間DIFSRTSSIFS時(shí)間NAV（RTS）DIFS爭用窗口推遲接入源站時(shí)間目的站ACK 其他站CTSSIFSSIFS數(shù)據(jù)NAV（CTS）NAV（數(shù)據(jù)）459.1.4 802.11 局域網(wǎng)的 MAC 幀802.11 幀共有

23、三種類型,即控制幀、數(shù)據(jù)幀和管理幀。下面是數(shù)據(jù)幀的主要字段。 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)議版本類型子類型到DS從DS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46802.11 數(shù)據(jù)幀的三大局部 MAC 首部,共 30 字節(jié)。幀的復(fù)雜性都在幀的首部。幀主體,也就是幀的數(shù)據(jù)局部,不超過2312 字節(jié)。這個(gè)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)。幀檢驗(yàn)序列 FCS 是尾部,共 4 字節(jié) 471. 關(guān)于 802.

24、11 數(shù)據(jù)幀的地址802.11 數(shù)據(jù)幀最特殊的地方就是有四個(gè)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。 到 DS從 DS地址 1地址 2地址 3地址 401目的地址AP 地址源地址11AP 地址源地址目的地址4849序號控制字段、持續(xù)期字段和幀控制字段 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。持續(xù)期字段占 16 位。幀控制字段共分為 11 個(gè)子字段。協(xié)議版本字段現(xiàn)在是 0。類型字段和子類型字段用來區(qū)分幀的功能。更多分片字段置為 1 時(shí)說明這個(gè)幀屬于一個(gè)幀的多個(gè)分片之一。有線等效保密字段 WEP 占 1 位。假設(shè) WEP = 1,就說明采用

25、了 WEP 加密算法。 50分片的發(fā)送舉例 ttt源站目的站 其他站RTSCTS分片 1ACK分片 2ACK分片 3ACKSIFSNAV (RTS)NAV (CTS)長的幀劃分為許多分片519.2 無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng) WPAN (Wireless Personal Area Network) 在個(gè)人工作地方把屬于個(gè)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(diǎn) AP。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的范圍大約在 10 m 左右。無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng) WPAN 和個(gè)人區(qū)域網(wǎng) PAN (Personal Area Network)并不完全等同,因?yàn)?PAN 不一定都是使用無線連接的。 52WPAN 和 WLAN 并不

26、一樣。 WPAN 是以個(gè)人為中心來使用的無線人個(gè)區(qū)域網(wǎng),它實(shí)際上就是一個(gè)低功率、小范圍、低速率和低價(jià)格的電纜替代技術(shù)。WPAN 都工作在 2.4 GHz 的 ISM 頻段。 但 WLAN 卻是同時(shí)為許多用戶效勞的無線局域網(wǎng),它是一個(gè)大功率、中等范圍、高速率的局域網(wǎng)。 531. 藍(lán)牙系統(tǒng)(Bluetooth)最早使用的 WPAN 是 1994 年愛立信公司推出的藍(lán)牙系統(tǒng),其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.15.1 。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)率為 720 kb/s,通信范圍在 10 米左右。藍(lán)牙使用 TDM 方式和擴(kuò)頻跳頻 FHSS 技術(shù)組成不用基站的皮可網(wǎng)(piconet)。54皮可網(wǎng)(piconet)Picone

27、t 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。每一個(gè)皮可網(wǎng)有一個(gè)主設(shè)備(Master)和最多7個(gè)工作的從設(shè)備(Slave)。通過共享主設(shè)備或從設(shè)備,可以把多個(gè)皮可網(wǎng)鏈接起來,形成一個(gè)范圍更大的擴(kuò)散網(wǎng)(scatternet)。這種主從工作方式的個(gè)人區(qū)域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)起來價(jià)格就會比較廉價(jià)。 55藍(lán)牙系統(tǒng)中的皮可網(wǎng)和擴(kuò)散網(wǎng) MMSSPSSSSSP皮可網(wǎng) 2擴(kuò)散網(wǎng)皮可網(wǎng) 1M主設(shè)備S從設(shè)備P擱置的設(shè)備562. 低速 WPAN 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。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

28、 802.15.4-2006。低速 WPAN 中最重要的就是 ZigBee。ZigBee 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,其主要特點(diǎn)是通信距離短（10 80 m）,傳輸數(shù)據(jù)速率低,并且本錢低廉。 57ZigBee 的特點(diǎn)功耗非常低。在工作時(shí),信號的收發(fā)時(shí)間很短；而在非工作時(shí),ZigBee 結(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài),非常省電。對于某些工作時(shí)間和總時(shí)間之比小于 1% 的情況,電池的壽命甚至可以超過10 年。網(wǎng)絡(luò)容量大。一個(gè) ZigBee 的網(wǎng)絡(luò)最多包括有255 個(gè)結(jié)點(diǎn),其中一個(gè)是主設(shè)備,其余則是從設(shè)備。假設(shè)是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以支持超過 64000 個(gè)結(jié)點(diǎn)。

29、58ZigBee 的標(biāo)準(zhǔn)在 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)根底上開展而來的。所有 ZigBee 產(chǎn)品也是 802.15.4 產(chǎn)品。IEEE 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。59ZigBee 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60ZigBee 的組網(wǎng)方式可采用星形和網(wǎng)狀拓?fù)?或兩者的組合 FFDFFDFFDFFDFFDRFD端設(shè)備路由器FFDFFD協(xié)調(diào)器有一個(gè)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(diǎn)。 613. 高速 WPAN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,