短距離無線通信技術(shù)課程講義(第六七講)

1、短距離無線通信技術(shù) 主講教師：夏瑋瑋 郵箱：wwxia 手機束放映開始放映目 錄 短距離無線通信技術(shù)的基本理論 短距離無線通信技術(shù)的研究方向 短距離無線通信技術(shù)的典型應(yīng)用 藍(lán)牙（Bluetooth） 藍(lán)牙基本原理與藍(lán)牙相關(guān)的九個實驗： 數(shù)字基帶仿真、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、語音傳輸、數(shù)據(jù)傳輸、電話網(wǎng)接入、局域網(wǎng)接入、通信傳輸?shù)挠行院涂煽啃苑治?、?shù)字圖像的采集傳輸和處理 、無線多點組網(wǎng) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本原理無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實驗GSM/GPRS GSM/GPRS接入基本原理GSM/GPRS接入實驗CDMACDMA接入基本原理CDMA接入實驗基于藍(lán)牙技術(shù)的系列實

2、驗 局域網(wǎng)接入結(jié)束放映開始放映局域網(wǎng)接入應(yīng)用場景基 本 原 理回目錄一、串行通信與PPP協(xié)議1. 串行通信2. EIA-232-E接口標(biāo)準(zhǔn)3. 點對點協(xié)議PPP二、網(wǎng)絡(luò)互連與網(wǎng)際協(xié)議（IP） 1. 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備2. IP協(xié)議及其配套協(xié)議3. IP層路由選擇機制三、無線局域網(wǎng)技術(shù)1. 無線局域網(wǎng)的產(chǎn)生2. 無線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3. 藍(lán)牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)一、串行通信與PPP協(xié)議串行通信 ：在一根傳輸線上一位一位的傳送信息，所用的傳輸線少，并且可以借助現(xiàn)成的電話網(wǎng)進行信息傳送，特別適合于遠(yuǎn)距離傳輸。EIA-232-E接口標(biāo)準(zhǔn)： 美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制訂的著名的物理層標(biāo)準(zhǔn)； 由1962年制訂的RS-

3、232標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來。 DTE與DCE之間的接口標(biāo)準(zhǔn)；兩個DTE通過DCE進行通信數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（Data Terminal Equipment）：具備一定數(shù)據(jù)處理能力以及發(fā)送和接收數(shù)據(jù)能力的設(shè)備，PC機就是典型的DTE。數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCE（Data Circuit-terminating Equipment）：在DTE和傳輸線路之間提供信號變換和編碼的功能，負(fù)責(zé)建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接，撥號上網(wǎng)用的調(diào)制解調(diào)器就是最常見的DCE。兩臺計算機相距很近的時候，可以不通過DCE用電纜直接相連，需要采用虛調(diào)制解調(diào)器(串口電纜)的方法。 點對點協(xié)議PPP (Point-to-Point Pr

4、otocol) 用戶通過Modem撥號接入Internet，或是兩臺計算機通過串口電纜連接進行上層應(yīng)用間的通信，都需要數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。 目前使用最為廣泛的是PPP協(xié)議，它是在串行線路網(wǎng)際協(xié)議(SLIP)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 三個組成部分：一個將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法，即在串行鏈路上對數(shù)據(jù)報進行封裝。PPP既支持異步串行鏈路，也支持面向比特的同步串行鏈路； 一個用來建立、配置和測試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議LCP（Link Control Protocol）。通信雙方可以協(xié)商一些選項。一套用于建立和配置不同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP（Network Control Protocol）

5、。 為了在點對點連接上建立通信，每個PPP端必須首先發(fā)送LCP包以配置和檢測數(shù)據(jù)鏈接。在連接建立而且可選的選項都已經(jīng)由LCP設(shè)置完成后，PPP必須發(fā)送NCP包用以選擇和配置一個或多個網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,給主機分配一個臨時的IP地址。在每層的協(xié)議被配置完成后，就可以在鏈路上進行通信了。PPP協(xié)議的工作狀態(tài)圖鏈路控制協(xié)議LCP協(xié)議主要用于“建立”階段，負(fù)責(zé)鏈路的建立和管理。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP協(xié)議主要用于“網(wǎng)絡(luò)”階段，負(fù)責(zé)配置網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，給新接入的計算機分配一個臨時的IP地址 。 “鑒別”階段常用的協(xié)議有密碼授權(quán)協(xié)議 PAP、咨詢握手鑒別協(xié)議CHAPChallenge Handshake Authentic

6、ation Protocol等。二、網(wǎng)絡(luò)互連與網(wǎng)際協(xié)議（ IP ）網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備 中繼（relay系統(tǒng)：將網(wǎng)絡(luò)互連起來使用的一些中間設(shè)備。 不同連接設(shè)備的主要區(qū)別在于它們連接面對的網(wǎng)絡(luò)層次不同。根據(jù)中繼系統(tǒng)所在的層次，有以下5種中繼系統(tǒng)：轉(zhuǎn)發(fā)器（repeater）物理層網(wǎng)橋或橋接器（bridge）數(shù)據(jù)鏈路層路由器（router）網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)橋和路由器的混合體橋路器（brouter）網(wǎng)關(guān)（gateway） 網(wǎng)絡(luò)層以上 網(wǎng)絡(luò)層在網(wǎng)絡(luò)互連中起著重要的作用，網(wǎng)絡(luò)層的主要協(xié)議是IP協(xié)議及其配套協(xié)議。網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個最主要的協(xié)議之一，用于將多個包交換網(wǎng)絡(luò)連接起來，將數(shù)據(jù)報從源地址傳送到目的

7、地址。與IP協(xié)議配套使用的還有三個協(xié)議： Internet控制報文協(xié)議 ICMP（Internet Control Message Protocol）：作用是減少分組丟失，提高發(fā)送效率。ICMP允許主機或路由器將異常情況以ICMP報的形式寫入IP數(shù)據(jù)報中，向其它主機發(fā)送。地址解析協(xié)議ARP（Address Resolution Protocol）：由IP地址獲得物理地址。反向地址解析協(xié)議RARP（Reverse Address Resolution Protocol）：由物理地址獲得IP地址。IP協(xié)議及其配套協(xié)議協(xié)議關(guān)系示意圖 IP地址與物理地址IP地址：給每一個連接在Internet上的主機

8、分配一個在全世界范圍內(nèi)唯一的32bit地址。IP地址分為五類：即A類到E類（見下圖）。常用的A類、B類、C類地址都由網(wǎng)絡(luò)號(net-id)和主機號(host-id)兩個字段構(gòu)成。D類地址是組播地址，E類地址則為以后的用途保留。 IP地址與物理地址 IP地址與物理地址的區(qū)別 TCP/IP體系中地址的轉(zhuǎn)換主機名字和IP地址間的轉(zhuǎn)換 對于較小的網(wǎng)絡(luò)，使用hosts文件。Hosts文件上存有許多主機名字到IP地址的映射，供源主機使用。 對于較大的網(wǎng)絡(luò)，使用幾個裝有域名系統(tǒng)DNS(Domain Name System)的域名服務(wù)器。DNS上面分層次放有許多主機名到IP地址轉(zhuǎn)換的映射表。當(dāng)源主機需要與目的

9、主機通信時，源主機中的名字解析軟件resolver會自動找到DNS的域名服務(wù)器來完成這種轉(zhuǎn)換。主機IP地址和物理地址間的轉(zhuǎn)換 該轉(zhuǎn)換由地址解析協(xié)議 ARP（Address Resolution Protocol）來完成。ARP：將IP地址(長度是32bit)與局域網(wǎng)的物理地址(MAC地址,長度是48bit) 一一對應(yīng)的協(xié)議。每臺主機都應(yīng)有ARP緩存來存放IP地址到物理地址的映射；ARP緩存的內(nèi)容是動態(tài)更新的，需要時自動生成，一段時間不用就被清除。IP層的路由選擇機制以目的站所在的網(wǎng)絡(luò)號選擇路由指明目的主機的路由4個A類網(wǎng)絡(luò)通過3個路由器連接在一起：回原理目錄三、無線局域網(wǎng)技術(shù)1.無線局域網(wǎng)的產(chǎn)

10、生計算機局域網(wǎng)： 將分布在數(shù)公里內(nèi)的不同物理位置的計算機設(shè)備連在一起，在網(wǎng)絡(luò)軟件的支持下可以相互通信和資源共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 只包含了最低的兩個層次，還包括對傳輸媒體和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的規(guī)格說明。 其中數(shù)據(jù)鏈路層分為媒體接入控制MAC(Medium Access Control)和邏輯鏈路控制LLC(Logical Link Control)兩個子層。局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)(IEEE 802參考模型)計算機局域網(wǎng)在通常情況下主要是有線局域網(wǎng)。 有線局域網(wǎng)的缺陷： 布線、改線工程量大； 線路容易損壞； 網(wǎng)中的各站點不可移動；這些問題給正迅速擴大的聯(lián)網(wǎng)需求造成嚴(yán)重的瓶頸阻塞，解決此最迅速和最有效的方法是采用計算機無

11、線通信和無線計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 無線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network）：是指以無線信道作傳輸媒介的計算機局域網(wǎng)，是有線網(wǎng)絡(luò)的延伸和補充。 無線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 無線接入?yún)^(qū)別于有線接入的特點之一：標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的應(yīng)用。 下面是幾種最熱門的無線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： IEEE 802.11 標(biāo)準(zhǔn)： IEEE最初制定的一個無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無線接入，業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)存取。此后又相繼推出了802.11b和802.11a兩個新標(biāo)準(zhǔn)。 HomeRF 標(biāo)準(zhǔn)： 由家庭無線聯(lián)網(wǎng)業(yè)界團體制定的標(biāo)準(zhǔn)，是專門為家庭用戶設(shè)計的。 藍(lán)牙（B

12、luetooth）標(biāo)準(zhǔn) 藍(lán)牙技術(shù)是一種無線個人聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。作為一種開放性的標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙可以提供在短距離內(nèi)的數(shù)字語音和數(shù)據(jù)的傳輸，可以支持在移動設(shè)備和桌面設(shè)備之間的點對點或者點對多點的應(yīng)用。 下表對 它們做了簡要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較 ： 802.11b802.11aHomeRFBluetooth應(yīng)用范圍商用及公共場所商用及公共場所家庭個人、家庭工作頻率(Hz)2.4 G5 G2.4 G2.4 G擴頻方式直接序列擴頻(DSSS)正交頻分復(fù)用(OFDM)跳頻擴頻(FHSS)跳頻擴頻(FHSS)承載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)、語音、圖像數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)、語音最大數(shù)據(jù)傳輸速率11Mbps25Mbps（傳輸層）2Mbps721kb

13、ps最大通信距離室外300m室內(nèi)100m同左50m10m，100m增加功率幾種無線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較藍(lán)牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)2個主要組成部分： 局域網(wǎng)接入點LAP（LAN Access Point）提供接入局域網(wǎng)的服務(wù)（例如以太網(wǎng)，令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)，等等）；提供PPP服務(wù)器的功能，在RFCOMM協(xié)議的基礎(chǔ)上使用PPP連接，RFCOMM承載PPP數(shù)據(jù)報并提供對這些數(shù)據(jù)流的控制。數(shù)據(jù)終端DT（Data Terminal）使用LAP提供的服務(wù)，典型的設(shè)備是筆記本電腦；作為PPP客戶端，建立對LAP的PPP連接，以獲得對LAN的訪問。 場景1：為單個數(shù)據(jù)終端提供接入服務(wù) 單個數(shù)據(jù)終端通過LAP以無線方式接入局域網(wǎng)

14、中。一旦連接建立，數(shù)據(jù)終端就好像通過撥號網(wǎng)絡(luò)接入局域網(wǎng)，可以訪問局域網(wǎng)中提供的所有服務(wù)。典型的3個應(yīng)用場景： 場景2：為多個數(shù)據(jù)終端提供接入服務(wù) 多個數(shù)據(jù)終端通過LAP同時以無線方式接入到局域網(wǎng)中。一旦連接建立，它們就像通過撥號接入一樣來訪問局域網(wǎng)中所提供的各種服務(wù)； 另外通過LAP，數(shù)據(jù)終端之間也可以相互通信。場景3：PC到PC的連接 兩臺PC之間建立一條鏈路，一臺PC充當(dāng)LAP，另一臺則充當(dāng)數(shù)據(jù)終端。這種情況就象通常的PC之間通過直接電纜連接一樣。 在本實驗中，數(shù)據(jù)終端與接入點都是PC機，采用第一個應(yīng)用場景。 LAN接入點利用藍(lán)牙的RFCOMM協(xié)議層提供的串口，在其上疊加PPP協(xié)議和TCP

15、/IP等網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。PPP網(wǎng)絡(luò)將IP包從PPP層放入，并送入相應(yīng)的局域網(wǎng)中。藍(lán)牙LAP設(shè)備作為PPP服務(wù)器，提供無線接入局域網(wǎng)的服務(wù)。 藍(lán)牙局域網(wǎng)接入應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：藍(lán)牙局域網(wǎng)接入應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖有關(guān)說明：藍(lán)牙的基本核心協(xié)議BCP（Basic Core Protocols組件包括藍(lán)牙核心協(xié)議和管理實體MEManagement Entity 。藍(lán)牙的核心協(xié)議有：基帶協(xié)議 BP（Baseband Protocol)、鏈路管理協(xié)議LMP(Link Manager Protocol)、邏輯鏈路控制及適配協(xié)議L2CAP(Logical Link Control Application Protoco

16、l)、射頻通信協(xié)議RFCOMM (Radio Frequecncy Communication)等。Internet協(xié)議IP ( Internet Protocol ) 用于將多個包交換網(wǎng)絡(luò)連接起來，將數(shù)據(jù)報從源地址傳送到目的地址。傳輸控制協(xié)議TCP ( Transmission Control Protocol ) 和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP (User Datagram Protocol)是TCP/IP協(xié)議中的兩個傳輸層協(xié)議，它們使用IP路由功能把數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的地，從而為應(yīng)用程序及應(yīng)用層協(xié)議(包括HTTP、SMTP、SNMP、FTP和Telnet ) 提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。藍(lán)牙局域網(wǎng)接入的工作流程：

17、DT通過某個應(yīng)用程序發(fā)現(xiàn)附近的LAP；DT向LAP請求建立基帶物理鏈路，設(shè)備間進行藍(lán)牙基帶鑒權(quán)過程，并在所建鏈路上進行加密傳輸；DT發(fā)起PPP/RFCOMM/L2CAP的建鏈過程；通過適當(dāng)?shù)腜PP協(xié)商機制，LAP和DT將被分配各自的IP地址；DT和LAP通過IP數(shù)據(jù)流進行網(wǎng)絡(luò)通信 通信完畢后，DT和LAP都可以主動拆除PPP鏈路，中止通信 。藍(lán)牙局域網(wǎng)接入應(yīng)用模型（LAN Access Profile）：LAP參數(shù)配置參數(shù)包括：基本接入?yún)?shù)過程支持（LAP）被發(fā)現(xiàn)模式不可發(fā)現(xiàn)模式O可選受限可發(fā)現(xiàn)模式X 不可選常可發(fā)現(xiàn)模式M 必選可連接模式不可連接模式O可連接模式M配對模式不可配對模式O可配對模

18、式M 附加配置參數(shù)最大用戶數(shù)： 不同產(chǎn)品的性能和資源不同，通常限制了它所能同時支持的最大用戶數(shù)。LAP的管理員要選擇適當(dāng)?shù)挠脩魯?shù)。 單用戶模式：最大用戶數(shù)為1。這種模式下LAP和DT都可以作為Master。多用戶模式：最大用戶數(shù)大于1。這種模式下LAP必須作為微微網(wǎng)的Master。安全參數(shù)配置：藍(lán)牙的基帶PIN code(可以是一字節(jié)全零的缺省碼）或者link key(鏈路密鑰 )；PPP鑒權(quán)參數(shù) （如：網(wǎng)絡(luò)用戶名/密碼，取決于PPP的身份驗證協(xié)議 ）。 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置：預(yù)留的IP緩沖池；缺省客戶端網(wǎng)絡(luò)配置（如子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)和DNS Server等 ）；PPP參數(shù)(如是否進行PPP的身份驗證、是

19、否進行PPP壓縮等) 。 SDP數(shù)據(jù)庫 為使DT可以發(fā)現(xiàn)LAP上的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，LAP必須預(yù)先配置好相應(yīng)的SDP記錄，并把它們寫入LAP上的SDP服務(wù)器中。 這些記錄包括：服務(wù)類別，所用的藍(lán)牙協(xié)議代碼和相關(guān)參數(shù)，藍(lán)牙應(yīng)用模型模型代碼、版本號，服務(wù)名稱等等。 用戶層相關(guān)操作初始化LAP服務(wù)啟動LAP服務(wù)建立LAN連接通常由DT發(fā)起建立LAN連接的請求，過程如下：DT選擇適當(dāng)?shù)腖AP及其提供的PPP/RFCOMM服務(wù) ；藍(lán)牙鑒權(quán) （需要提供PIN或者鏈路密鑰 ）PPP身份驗證（可選）啟動PPP的應(yīng)用程序，嘗試與選定的LAP/服務(wù)進行連接LAN連接丟失拆除LAN連接 PPP相關(guān)操作初始化PPP關(guān)閉P

20、PP建立PPP連接鏈路控制協(xié)議LCPLink Control Protol；拆除PPP連接IP控制協(xié)議IPCPInternet Protocol Control Protocol；LCP；RFCOMM；PPP鑒權(quán)協(xié)議可選咨詢握手鑒別協(xié)議CHAP等等。 ME的相關(guān)操作藍(lán)牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)設(shè)計方案主機-藍(lán)牙模塊的雙模塊方案其結(jié)構(gòu)如圖所示：主機：高層驅(qū)動(Higher Layer Driver) 主機控制器接口HCI驅(qū)動(Host Controller Interface Driver) 物理總線驅(qū)動(Physical Bus Driver) 藍(lán)牙模塊：射頻基帶HCI和物理總線接口分別介紹：高層驅(qū)動：

21、在主機端運行藍(lán)牙協(xié)議棧、上層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。其中：主機端的藍(lán)牙協(xié)議棧包括RFCOMM、L2CAP、SDP和管理實體ME； 它們通過HCI驅(qū)動提供的HCI接口對藍(lán)牙模塊進行訪問控制； HCI接口是藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)中為主機和藍(lán)牙基帶定義的標(biāo)準(zhǔn)通信接口，保證不同藍(lán)牙模塊之間的兼容性和互通性。HCI驅(qū)動：為上層驅(qū)動程序提供HCI接口。主機與藍(lán)牙模塊之間的交互信息經(jīng)過HCI驅(qū)動實現(xiàn)的接口，在下面的物理總線上傳輸。物理總線驅(qū)動：把需要傳輸?shù)腍CI數(shù)據(jù)流放到適當(dāng)?shù)奈锢砜偩€上，實現(xiàn)主機與藍(lán)牙模塊的交互。可能的總線方式有：UART、USB、PCMCIA等。藍(lán)牙模塊：以HCI接口的形式通過物理總線對主機的各種請

22、求提供服務(wù)。 LAP的軟件設(shè)計思想：LAP基于PPP/RFCOMM，利用藍(lán)牙的串口替代功能，對PPP協(xié)議進行承載，進而對異步傳輸網(wǎng)絡(luò)模型提供底層通信支持。 實現(xiàn)一個LAP的主要步驟：實現(xiàn)藍(lán)牙模塊的工作電路，搭建硬件平臺，提供與PC的通信接口；將藍(lán)牙協(xié)議棧移植到內(nèi)核模式，以驅(qū)動的方式提供底層無線通信服務(wù)；編寫串口仿真驅(qū)動程序，為操作系統(tǒng)提供無線的仿真串口接口；根據(jù)藍(lán)牙技術(shù)的特點，編寫相關(guān)的設(shè)備管理程序和LAP管理配置程序，和操作系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序協(xié)調(diào)工作，提供藍(lán)牙LAP的各項服務(wù)。LAP的軟件層次結(jié)構(gòu)實 驗 環(huán) 境每2臺PC為一組。硬件：SEMIT TTP6601 兩塊；USB連接線兩根。軟

23、件：服務(wù)器端（AP）：TTP局域網(wǎng)接入實驗 服務(wù)器版軟件客戶機端（DT）：TTP局域網(wǎng)接入實驗 客戶機版軟件OS：Windows 2000以上顯示設(shè)置：Windows標(biāo)準(zhǔn)字體分辨率：1024768。實 驗 內(nèi) 容利用串口電纜進行有線接入（選做）藍(lán)牙無線接入驗證地址解析協(xié)議ARP和路由選擇的過程通過直接電纜連接，在Win2K環(huán)境下進行局域網(wǎng)接入實驗。連接電纜；參數(shù)配置：在服務(wù)器端指定的串口上配置撥入服務(wù)器：配置串口參數(shù)（波特率、流控參數(shù)等）；配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（PPP用戶鑒權(quán)，TCP/IP屬性）；在客戶端指定的串口上配置直接連接：配置串口參數(shù)（波特率、流控參數(shù)等）；配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（PPP用戶鑒權(quán)，TCP

24、/IP屬性）。通過Windows直接電纜連接，進行各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。觀察并分析有線終端設(shè)備接入Internet的過程中，通信協(xié)議的主要工作流程。利用操作系統(tǒng)提供的命令驗證地址解析協(xié)議ARP和路由選擇的工作過程，理解終端接入局域網(wǎng)時網(wǎng)絡(luò)層路由的作用。 以藍(lán)牙為無線平臺，在Win2K環(huán)境下進行局域網(wǎng)接入實驗。服務(wù)器端和數(shù)據(jù)終端的實驗操作：服務(wù)器端(AP)安裝硬件設(shè)備及藍(lán)牙總線驅(qū)動 枚舉串口設(shè)備，安裝虛擬串口驅(qū)動 在虛擬串口上配置撥入服務(wù) 進入實驗程序 向SDP注冊串口服務(wù)記錄客戶端(DT)安裝硬件設(shè)備及藍(lán)牙總線驅(qū)動 枚舉串口設(shè)備，安裝虛擬串口驅(qū)動 建立基于虛擬串口的直接連接 進入實驗程序 查詢設(shè)備 與

25、本組中的AP建立連接（ACL和RFCOMM） 撥號連接上AP，訪問網(wǎng)絡(luò)資源利用操作系統(tǒng)提供的命令，在藍(lán)牙無線接入平臺上，驗證地址解析協(xié)議ARP和路由選擇的過程，理解終端接入局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層是如何實現(xiàn)的。在AP上運行ipconfig /all （顯示所有網(wǎng)絡(luò)接口信息）記下以太網(wǎng)接口和PPP接口的物理地址在AP上運行route print （顯示本機路由表）說明路由表中各項的含義在AP上運行arp a （顯示本機ARP緩存）在局域網(wǎng)中的另一臺主機上運行arp a對結(jié)果進行分析實 例 說 明服務(wù)器端配置“傳入的連接”服務(wù)器端“傳入的連接”網(wǎng)絡(luò)屬性服務(wù)器端實驗軟件界面客戶端“直接連接”網(wǎng)絡(luò)部分配置客戶端

26、實驗軟件界面PPP連接成功后，服務(wù)器端“傳入的連接”狀態(tài)AP上運行 ipconfig/all 的結(jié)果AP上的路由表AP上的ARP緩存 服務(wù)器端配置“傳入的連接” 服務(wù)器端“傳入的連接”網(wǎng)絡(luò)屬性服務(wù)器端實驗軟件界面客戶端“直接連接”網(wǎng)絡(luò)部分配置 客戶端實驗軟件界面 PPP連接成功后，服務(wù)器端“傳入的連接”狀態(tài) AP上運行 ipconfig /all 的結(jié)果 AP上的路由表AP上的ARP緩存局域網(wǎng)內(nèi)另一臺主機（）上的ARP緩存串行通信及其標(biāo)準(zhǔn)：EIA-232-E接口標(biāo)準(zhǔn)PPP協(xié)議：組成部分和工作過程網(wǎng)際協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)互連無線局域網(wǎng)WLAN無線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)構(gòu)成：局域網(wǎng)接入點LAP和數(shù)

27、據(jù)終端DT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：藍(lán)牙的核心協(xié)議應(yīng)用模型：參數(shù)配置，用戶層和管理實體的相關(guān)操作設(shè)計方案：主機藍(lán)牙雙模塊的結(jié)構(gòu)實 驗 知 識 點思 考 題實驗步驟3中，充當(dāng)AP的計算機上，執(zhí)行route print命令后輸出的結(jié)果中各項是何含義？實驗步驟3中，在局域網(wǎng)上另一臺主機的arp緩存里，AP以太網(wǎng)接口、AP的PPP網(wǎng)絡(luò)接口、客戶PPP網(wǎng)絡(luò)接口的IP對應(yīng)的MAC地址為什么是一樣的？結(jié)合實驗原理部分的介紹和觀察到的結(jié)果，說明從該臺主機向客戶機（數(shù)據(jù)終端）發(fā)送IP報的流程。 局域網(wǎng)接入實驗 本實驗系統(tǒng)的軟件分為服務(wù)器和客戶兩個版本，可輔助用戶建立客戶端到服務(wù)器間的藍(lán)牙連接，并利用Windows操作系統(tǒng)的路由

28、和撥號網(wǎng)絡(luò)功能，建立PPP連接，實現(xiàn)局域網(wǎng)的無線接入。系統(tǒng)需求硬件需求 （本實驗使用專門的硬件，請勿將其他實驗設(shè)備用于本實驗！ ）：PC機 ； 內(nèi)存=128MB； 屏幕分辨率= 800*600（推薦1024*768）USB接口；10MB硬盤空間； 實驗設(shè)備 TTP6601，USB連接線；操作系統(tǒng)需求：Windows2000 Professional注意事項由于本實驗需實驗專門的驅(qū)動程序，因此務(wù)必在更新驅(qū)動程序（USB驅(qū)動和虛擬串口驅(qū)動）并重新啟動后，再進行實驗！安裝步驟安裝實驗軟件：1. 將實驗光盤放入光驅(qū)后，安裝服務(wù)器版軟件請執(zhí)行光盤上Server 文件夾中的Setup.exe，安裝客戶版軟

29、件請執(zhí)行光盤上Client文件夾中的Setup.exe；2. 軟件的默認(rèn)安裝目錄是：:Program FilesSEMITTTP局域網(wǎng)接入實驗（客戶版/服務(wù)器版），安裝過程中可根據(jù)實際需要更改。安裝驅(qū)動程序（驅(qū)動程序安裝的詳細(xì)說明見光盤上“驅(qū)動安裝指南.html”文件）：1. 安裝USB驅(qū)動程序?qū)?601插在USB接口上，如果以前從未安裝過6601的驅(qū)動，WINDOWS會自動彈出“安裝新硬件向?qū)А贝翱?，點擊“下一步”；選擇“搜索適合我的設(shè)備的驅(qū)動程序（推薦）”，點擊“下一步”；在“可選的搜索位置”單選“指定一個位置”，點擊“下一步”；在“瀏覽”中選擇本實驗軟件的安裝目錄“Driver”目錄中，

30、打開btbus.inf；WINDOWS會查找到驅(qū)動程序“SEMIT Lan Access”，點擊下一步；彈出“需要SEMIT Lan Access Installation Disk上的文件 btbus.sys ”，在“瀏覽”中選擇和上面btbus.inf同一個目錄，打開btbus.sys；USB的驅(qū)動程序安裝完畢。如果以前安裝過6601的其它驅(qū)動程序，在“設(shè)備管理器”中展開“通用串行總線控制器”，右鍵點擊“SEMIT *”，選擇“屬性”，點擊“驅(qū)動程序標(biāo)簽”中的“更新驅(qū)動程序”。其它操作同上。2.安裝虛擬串口驅(qū)動程序USB驅(qū)動安裝完成后，運行軟件安裝目錄中的sbtinit.exe程序，系統(tǒng)報

31、告發(fā)現(xiàn)新硬件：選擇“搜索適合我的設(shè)備的驅(qū)動程序（推薦）”，點擊“下一步”；在“可選的搜索位置”單選“指定一個位置”，點擊“下一步”；在“瀏覽”中選擇本實驗軟件的安裝目錄“Driver”目錄中，打開serbt.inf；WINDOWS會查找到驅(qū)動程序“SEU 藍(lán)牙通訊端口”，點擊下一步；彈出“需要SEU藍(lán)牙通訊端口上的文件 serbt.sys ”，在“瀏覽”中選擇和上面serbt.inf同一個目錄下的serbt.sys；完成后在Semit LanAccess設(shè)備下可以看到一個子設(shè)備 藍(lán)牙通訊端口（COM？）。驅(qū)動安裝完成后，請重新啟動計算機。基于藍(lán)牙技術(shù)的系列實驗 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束放映開始放映數(shù)據(jù)傳輸

32、的流程協(xié)議一協(xié)議二協(xié)議一協(xié)議二返回 基 本 原 理分層次的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)邏輯鏈路與物理鏈路面向連接和面向無連接的服務(wù)自環(huán)、廣播和組播數(shù)據(jù)鏈路層表示會話層 網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次概念：規(guī)定各層如何操作的原則和規(guī)程稱為協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 ：語法、語義、同步 比較有影響的網(wǎng)絡(luò)體系標(biāo)準(zhǔn)：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA（System Network Architecture），開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM（Open System Interconnection Reference Model），TCP/IP協(xié)議族分層次的體系結(jié)構(gòu)1. 分層次的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 應(yīng)用層：直接為用戶的應(yīng)用進程提供服務(wù)，來完成一些為進行語義上

33、有意義的信息交換所必須的功能。 運輸層：傳送“報文”，根據(jù)下面通信子網(wǎng)的特性最佳地利用網(wǎng)絡(luò)資源，為上一層進行通信的兩個進程之間提供一個可靠的端到端服務(wù)（負(fù)責(zé)主機中兩個進程的通信）。 網(wǎng)絡(luò)層：選擇合適的路由，使發(fā)端的運輸層所傳下來的分組能夠正確地按照目的地址找到目的終端，并交付給目的終端的運輸層尋址（負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)中不同主機的通信）。 數(shù)據(jù)鏈路層：在兩個相鄰節(jié)點間的線路上無差錯地傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)（差錯控制，流量控制）。 物理層：物理層的任務(wù)就是透明（經(jīng)實際電路傳送后的比特流沒有發(fā)生變化）地傳送比特流。計算機網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)在各層之間的傳遞過程 在對等層次上傳送的數(shù)據(jù)，其單位稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)

34、單元PDU（Protocol Data Unit）。 層與層之間交換的數(shù)據(jù)單位為服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU（Service Data Unit）。 多個PDU可以合成一個SDU，多個SDU也可以合成一個PDU。上層使用下層所提供的服務(wù)必須與下層交換一些命令，這些命令稱為服務(wù)原語。在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實體進行交互（即交換信息）的地方，成為服務(wù)訪問點SAP（Service Access Point）。 協(xié)議層相鄰層間關(guān)系 會話層 (APP,Session) 應(yīng)用程序數(shù)據(jù)鏈路層（MAC,LLC) 動態(tài)鏈接庫硬件模塊 為了突出協(xié)議的上下層次，實驗設(shè)計了兩個協(xié)議層來模擬數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C制和流程： 會話層封裝了上層

35、的數(shù)據(jù)，使下層向上看起來傳送的都是同樣的數(shù)據(jù)包，并且提供了一個典型但是比較簡單的數(shù)據(jù)交換機制，也就是會話協(xié)議。 數(shù)據(jù)鏈路層把一條有可能出差錯的實際鏈路，轉(zhuǎn)變?yōu)樯蠈酉蛳驴雌饋聿怀霾铄e的鏈路。 數(shù)據(jù)傳輸實驗的協(xié)議層次2. 邏輯鏈路與物理鏈路服務(wù)訪問點及信道復(fù)用 會話層會話層 主機A 主機B傳輸媒質(zhì)應(yīng)用I 應(yīng)用J應(yīng)用X 應(yīng)用YSAP1 SAP2SAP1 SAP2數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層物理層邏輯鏈路：在物理鏈路上加上通信規(guī)程來控制數(shù)據(jù)的傳輸。服務(wù)訪問點SAP：一個邏輯接口。數(shù)據(jù)傳輸時需要兩種地址：物理地址（標(biāo)識主機，MAC層傳輸） SAP地址 （標(biāo)識服務(wù)，LLC層傳輸）在一條建立好的物理鏈路上可以

36、：建立多條服務(wù)訪問點之間的邏輯連接；實現(xiàn)兩個主機多對應(yīng)用之間互不干擾的數(shù)據(jù)傳輸。需要注意：一個應(yīng)用可同時使用多個服務(wù)訪問點；一個服務(wù)訪問點在一個時間只能為一個應(yīng)用服務(wù)。3. 面向連接和面向無連接的服務(wù) 面向連接的服務(wù)（ 虛電路服務(wù) ）： 數(shù)據(jù)交換前必須建立連接，數(shù)據(jù)交換結(jié)束需終止該連接； 在傳送數(shù)據(jù)時是按序傳送的； 每次通信都要經(jīng)過連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放三個階段； 適合于在一定的期間內(nèi)向同一目的地發(fā)送許多報文的情況 。 面向無連接的服務(wù)（數(shù)據(jù)報服務(wù)）： 不需要建立連接，不需要確認(rèn)； 不能防止報文的丟失，重復(fù)和無序； 適合于傳送很長的數(shù)據(jù)文件，可用于點對點通信、廣播和多播。 面向連接時，應(yīng)

37、用之間有邏輯信道連接，發(fā)出的每個數(shù)據(jù)包都需要有響應(yīng)； 面向無連接時，應(yīng)用之間沒有邏輯信道連接，發(fā)出的每個數(shù)據(jù)包也不需要有響應(yīng)； 在表示會話層中，同樣存在面向連接和面向無連接的兩種服務(wù)； 實驗中所使用的會話層協(xié)議精簡自藍(lán)牙協(xié)議中的OBEX (Object Exchange Protocol)協(xié)議，它不支持面向無連接的服務(wù)； 面向連接的服務(wù)中，不同類型的應(yīng)用（比如聊天和文件傳輸）之間可以建立數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接，但會話層可能無法建立連接。4. 自環(huán)、廣播和組播 自環(huán)、廣播和組播都是目的地址特殊的數(shù)據(jù)傳輸方式。（1）自環(huán) 自環(huán)指數(shù)據(jù)發(fā)往本機應(yīng)用。 多數(shù)數(shù)據(jù)鏈路層都支持自環(huán)接口（Loopback In

38、terface）以允許在同一臺主機上的兩個應(yīng)用進行通信。 一個自環(huán)接口的IP數(shù)據(jù)報不能出現(xiàn)在任何的網(wǎng)絡(luò)之上。 自環(huán)的MAC數(shù)據(jù)包不會出現(xiàn)在實際的物理鏈路上，而是直接交給本機數(shù)據(jù)鏈路層的接收模塊處理。 在實驗中，用一個16位的無符號整數(shù)句柄標(biāo)識一個物理鏈路 ，該句柄對應(yīng)著一個物理連接兩端的物理地址。實驗指定了兩個特殊的句柄：Loopback （0 x0000）：指向本機的自環(huán)鏈路；BroadCast（0 x00FF）：廣播到網(wǎng)絡(luò)的每臺主機。（2）廣播和組播 廣播和組播是一種目的地址不唯一的，不要求響應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸方式。 廣播的MAC數(shù)據(jù)包給所有與本機建立物理連接的主機發(fā)送一份，同時也向本機發(fā)送一份

39、。 組播：一個節(jié)點向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的某些特定的設(shè)備傳送數(shù)據(jù)。 一臺計算機也是一個網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)只是一個邏輯上的概念。 廣播與組播的兩個層次： 廣播和組播既可以是面對物理鏈路層面上對網(wǎng)絡(luò)上不同主機，也可以是面對邏輯鏈路層面上相同或不同主機中的不同應(yīng)用。5. 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層：邏輯鏈路控制（LLC），媒體訪問控制（MAC） 實驗中的數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)：流量控制和差錯控制，信道復(fù)用以及鏈路管理。數(shù)據(jù)鏈路層LLC PDU和MAC幀 數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)的流量控制采取連續(xù)ARQ和滑動發(fā)送窗口的機制。 動畫演示，設(shè)： 發(fā)送序號用3比特編碼（發(fā)送窗口長度取值限定在17內(nèi) ） 發(fā)送窗口的大小為4（在未收到對方確認(rèn)信息情況下，發(fā)端可以發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的最大數(shù)目為4 ） 接受窗口為1 接受窗口為2 接受窗口為4 如果收到了拒絕幀或等待超過了限定時間，則需要重發(fā)前N個數(shù)據(jù)幀，N由接收端返回的拒絕幀和發(fā)送端的滑動窗口決定。7. 表示會話層 會話層：使應(yīng)用建立和維持會話，并能使會話獲得同步。 表示層：為異種機通信提供一種公共語言，以便能進行互操作。 數(shù)據(jù)傳輸實驗設(shè)計的表示會話層精簡于無線通信中常用的對象交