无线局域网基本原理及技术课件.ppt

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1、无线局域网基本原理及技,术,内容,1.,无线局域网的概念,2.,无线局域网的标准,3.,无线局域网的技术,4.,无线局域网的应用,传统有线网络,数据传输的介质：双绞线，同轴电缆，光纤，或是,别的有线介质。,无线网络,数据传输的介质：红外线，无线电微波，或是其它,无线介质。,信号在空气中传播，可以被任何人接收。,1.,无线网络的概念,无线数据网分类,无线数据网的种类,无线个人网（,WPAN,）、无线局域网（,WLAN,）、无线网桥、,无线城域网（,WMAN,）和无线广域网（,WWAN,）。,*,无线个人网,主要用于个人用户工作空间，典型距离覆盖几米，可以与计算机同步传输文件，访问,本地外围设备，

2、如打印机等。目前主要技术包括蓝牙（,Bluetooth,）和红外（,IrDA,）。,*,无线局域网,主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部，典型距离覆盖几十米至上百米。目前主,要技术为,802.11,系列。,*,无线网桥,主要用于大楼之间的联网通讯，典型距离几公里。,*,无线城域网和广域网,覆盖城域和广域环境，主要用于,Internet/email,访问，但提供的带宽比无线局域网技,术要低很多。目前典型的技术是,GRPS,和,CDMA,。,什么是,ISM,?,该频段是依据全球性国际组织美国联邦通,讯委员会,(FCC),所定义出来，适用于全球各,地来使用，无需授权使用。,ISM,工业（,Indu

3、strial,）、科学（,Scientific,）与医疗（,Medical,）,ISM,频段,1,2,3,4,6,8,10,20,30,40,60,100,GHz,1,2,3,欧,美,日,IEEE 802.11,的无线局域网标准,802.11a,802.11b,802.11g,标准确立日期,1999,9,1999,9,仍在开发,工作频段,5.150-5.350 GHz,5.470-5.850 GHz,2.400-2.483GHz 2.400-2.483GHz,频宽,580MHz,83.5MHz,83.5MHz,互不重迭,频道数量,13,（,U.S,）,19,（,Europe,）,3,3,数据速

4、率,6,，,9,，,12,，,18,，,24,，,36,，,48,，,54Mbps,1,，,2,，,5.5,，,11Mbps,6,，,9,，,12,，,18,，,24,，,36,，,48,，,54Mbps,UDP,数据吞量,30.9Mbps,7.1Mbps,16.4Mbps,无线局域网模型,IEEE 802 LAN,标准系列,PHY,MAC,OSI,层,2,OSI,层,1,IEEE 802.3,Ethernet,以太网,IEEE 802.4,Token Bus,令牌总线,IEEE 802.5,Token Ring,令牌环,IEEE 802.15,WPAN,蓝牙,IEEE 802.16,BWA,

5、宽带无线,IEEE 802.2,逻辑链路控制,(LLC),IEEE 802.11,WLAN,无线局域网,定义了介质访问控制,(MAC),和物理层的操作，包括,MAC,子层、,MAC,服务和协议以及三个物理层,infrastructure,网络,ad-hoc,网络,AP,AP,AP,有线网络,AP:Access Point,无线局域网基本构架,IBSS,?,IBSS,(Independent Basic,Service Set),?,由数个无线工作站所级组成做,点对多点运用的区域网络。,BSS,?,BSS(Basic Service,Set),?同一台,AP,及数台无线工作站,所组成的局域网,E

6、SS,?,ESS(Extended,Service Set),?一个或多个以上的,BSS,即可被定义成一,个,Extended Service,Set(ESS),，用户,可在,ESS,上漫游及存,取,BSS,系统中的任何,资料，其中,Access,Points,必须设定相同,加入网络,?,在一个基础结构网络中，如果一个新的站,点想要加入该,BSS,，则需要获取该,BSS,的,ID,、,TSF,等参数,?,两种获取参数的方法,被动扫描：站点对每一个信道进行监听，寻找,其希望加入的,BSS,的,AP,发出的信标帧,主动扫描：站点发送包含有该站希望加入的,SSID,信息的探询帧,?,发现了希望加入的

7、,BSS,的,AP,后，进行认证,和其他连接工作,802.11,物理层,1.,802.11,最初定义的三个物理层包括了两个扩散频谱技术和一个红外传播规范，,无线传输的频道定义在,2.4GHz,的,ISM,波段内，这个频段，在各个国际无线管,理机构中，例如美国的,USA,，欧洲的,ETSI,和日本的,MKK,都是非注册使用频段。,2.,802.11,无线标准定义的传输速率是,1Mbps,和,2Mbps,，可以使用,FHSS(frequency,hopping spread spectrum),和,DSSS(direct sequence spread spectrum),技术，需要指出的是，,F

8、HSS,和,DHSS,技术在运行机制上是完全不同的，所以采用这,两种技术的设备没有互操作性。,3.802.11b,在无线局域网协议中最大的贡献就在于它在,802.11,协议的物理层增加了,两个新的速度：,5.5Mbps,和,11Mbps,。为了实现这个目标，,DSSS,被选作该标准的,唯一的物理层传输技术，这个决定使得,802.11b,可以和,1Mbps,和,2Mbps,的,802.11,DSSS,系统互操作。,4.802.11b,采用了动态速率调节技术，来允许用户在不同的环境下自动使用不同的连,接速度来补充环境的不利影响。在理想状态下，用户以,11M,的全速运行，然而，当,用户移出理想的,1

9、1M,速率传送的位置或者距离时，或者潜在地受到了干扰的话，这,把速度自动按序降低为,5.5Mbps,、,2Mbps,、,1Mbps,。同样，当用户回到理想环境的话，,连接速度也会以反向增加直至,11Mbps,。速率调节机制是在物理层自动实现而不会对,用户和其它上层协议产生任何影响。,802.11,物理层示意图,物,理,层,红外技术,IR PHY,跳频展频,FHSS PHY,直序展频,DSSS PHY,高速,DS HR/DS,正交频分多路技术,OFDM,For 802.11a,For 802.11b,PHY,层,MAC,层,调制技术,IEEE802.11:,DBPSK,、,DQPSK,、,FSK

10、,IEEE802.11b:,DBPSK,、,DQPSK,、,CCK,IEEE802.11a:,QAM/OFDM,IEEE802.11g:,DBPSK,、,DQPSK,、,QAM/OFDM,、,PBCC,、,CCK,什么是展频,?,扩频通信技术是一种信息传输方式，其信,号所占有的频带宽度远大于所传信息必需,的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立,的码序列来完成，用编码及调制的方法来,实现的，与所传信息数据无关；在接收端,则用同样的码进行相关同步接收、解扩及,恢复所传信息数据,?,扩频技术主要又分为频率跳频技术（,FHSS,）,及直接序列扩频技术（,DSSS,）两种方式。,跳频技术,FHSS,?,跳

11、频技术是依靠快速地转换传输的频率来实现的，每一个时间段内使用的频,率,?,和前后时间段的都不一样，所以发送者和接收者必须保持一致的跳变频率，,这,?,样才能保证接受的信号正确。,?,跳频技术可以避开许多干扰的出现，包括某些工作在特定频率下的信号，这,样,?,采用跳频后的,802.11,无线信号就只会丢失这个频率下的信息，损失不大；如,果,?,想分享带宽，也可以采用不同的调频次序来实现。,?,弱点：速度慢，只能达到,1Mbps,。,Time slot,Frequency,slot,0,1,2,3,4,5,6,7,8,Signal 1 2,7,4,5,Work 1 6,Signal 2 4,3,1

12、,7,直接序列扩频技术,DSSS,直扩技术是把使用,11,位的,chipping,Barker,序列来将数据编码并发送的技术。,发,送端通过,spreader,把,chips,（就是一串的二进制码）添加入要传输的,bit,流中，,称,为编码；然后在接受端用同样的,chips,进行解码，就可以得到原始数据了。,802.11,协议中是使用,Barker,序列号来作为这个,chips,的，规定为,10110111000,，,在编码过程，如果要传送的数据是,0,的话，数列不变；如果传送的数据是,1,的话，,数列就相反。,在相同的吞吐量下，直扩技术需要比跳频技术更多的能量；但以消耗能量为代,价，它也能达

13、到比跳频技术更高的吞吐量，,802.11b,能达到,5.5Mbps,和,11Mbps,就,就是采用,HR/DSSS,技术。,Scrambled data,Barker sequence,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,1,0,1,1,0,1,1,0,0,1,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,1,0,0,1,1,0,1,0,1,Transmitted data,802.11MAC,层,1.,802.11,的,MAC,和,802.3,协议的,MAC,非常相似，都是在一个共享媒体之上支持多个,用户共享资源，由发送者在发送数据前先进行网络的可用性。,802.3

14、,协议冲突的,检测采用,CSMA/CD,方式，而在,802.11,无线局域网协议中，采用了新的协议,CSMA/CA,(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance),2.,另一个的无线,MAC,层问题是,“,隐藏终端,”,问题。为了解决这个问题，,802.11,在,MAC,层上引入了一个新的,Send/Clear to Send(RTS/CTS),选项，间接解决了,“hidden node”,问题。由于,RTS/CTS,需要占用网络资源而增加了额外的网络负担，,一般只是在那些大数据报上采用,(,重传大数据报会耗费较大,),。,3.

15、,802.11MAC,子层提供了另两个强壮的功能，,CRC,校验,和,包分片,。,CRC,校验是指在,802.11,协议中，每一个在无线网络中传输的数据报都被附加上了校,验位，这和,Ethernet,中通过上层,TCP/IP,协议来对数据进行校验有所不同。,包分片的功能允许大的数据报在传送的时候被分成较小的部分分批传送。这项技术,大大减少了许多情况下数据报被重传的概率，从而提高了无线网络的整体性能。,4.,另外几个部分：,a.,802.11e,-,提高和管理网络的,QoS,的能力；,b.,802.11f,-,采用,IAPP,协议，可以在不同的厂商的无线局域网内,实现访问互操作，保证网络内访,问

16、点之间信息的互换。,c.,802.11i,-,增强,WLAN,的安全和鉴别机制。,无线介质访问,?,DCF,：分布式访问控制方式，类似于,IEEE,802.3,以太网的线路争用协议,?,PCF,：中心网络控制方式，一个无竞争访,问协议，适用于访问节点安装有点控制器,的网络,?,DCF,和,PCF,能够在同一个基本服务组,（,BSS,）中提供并行的可选的竞争和无竞,争访问期,IEEE 802.11,帧间隔,IEEE 802.11,帧间隔,?,为了尽量避免冲突，,IEEE 802.11,标准规定了不同的,IFS,（,InterFrame,Space,，帧间间隔），分别是,SIFS,（,Short

17、InterFrame Space,，短帧,间隔）、,PIFS,（,PCF InterFrame Space,，,PCF,帧间隔）和,DIFS,（,DCF InterFrame Space,，,DCF,帧间隔）。各种,IFS,的长短各不相同，,它们之间的关系满足：,DIFSPIFSSIFS,。,?,各种,IFS,的作用也不相同。,SIFS,是,IEEE 802.11,中规定的最小的,IFS,，,用于满足所有需要立即响应的服务，如发送,ACK,帧、,CTS,（,Clear to,Send,）帧以及主机对,PCF,机制中的轮询作出的应答帧。,PIFS,用于,PCF,机制中，无线接入点,AP,在媒体空

18、闲达到,PIFS,时间以后，获得媒,体的控制权，宣布,CFP,（,Contention Free Period,，无竞争期间）的,开始。在无竞争期间，,AP,监听到媒体空闲时间达到,PIFS,时间以后，,可以继续发送下一帧。,DIFS,用于,DCF,机制中，是发送数据帧和管理,帧时使用的时间间隔。,CSMA/CA,协议,?,以,DCF,中的数据帧发送为例，,CSMA/CA,协议的算法过程如下：,1.,发送主机监听媒体，如果媒体空闲达到,DIFS,时间，主机立即发出数,据帧。,2.,如果媒体忙，则等待媒体空闲时间达到,DIFS,以后，进入避退过程。,3.,主机根据避退算法选择一个避退时间，并设置

19、避退时间计数器。媒体,空闲时避退时间计数器做减,1,计数，媒体忙时则停止计数。,4.,在避退时间计数器减到零后，主机立即发出数据帧。,5.,发出数据帧后，如果在规定的时间内没有收到,ACK,，表明数据帧发送,失败，进入重传退避过程，回到,2,）。,6.,如果在规定的时间内收到,ACK,，表明数据帧发送成功。将退避窗口恢,复为默认值。,?,在步骤,3,中提到的避退算法由如下公式决定：,?,其中，,CW,是避退窗口大小，,random,(),是在,(0,1),之间的一个随机数，,代表小于等于,x,的最大整数，,aSlotTime,是时隙长度。,?,设,W,是避退窗口的初始值，,m,是避退级数，,m

20、,1,m,max,，,m,max,是最大避退级数，则,退避窗口由下式决定：,退避窗口,?,?,aSlotTime,random,CW,*,(),*,?,退避时间,?,?,x,1,1,2,*,1,nax,m,m,m,W,CW,?,?,?,?,ACK,确认机制,?,在,DCF,机制中，为了增强,CSMA/CA,算法对异步数据业务传输的,可靠性，,IEEE 802.11,协议建议在,CSMA/CA,算法基础上采用,ACK,确认机制。,?,在上图中可以看出，在源主机成功发送数据帧以后，经过,SIFS,时,间，目的主机发回一个,ACK,帧。这里要注意的是,ACK,帧在发送前,没有监听信道的状态。如果源主

21、机没有收到,ACK,消息，就表明数,据帧发送出错，必需重新发送。,DCF,基本接入机制的改进,DCF,基本接入机制的改进,?,源主机在发送数据以前先发送,RTS,帧，发送规则和数据帧一样，在监,听信道空闲,DIFS,时间以后传输。,RTS,帧中说明将要发送的数据帧的长,度。目的主机收到,RTS,帧以后，只需监听信道空闲,SIFS,时间就发回,CTS,帧，,CTS,帧中也包括了源主机想发送的数据的长度（由,RTS,帧中,复制到,CTS,帧中）。如果,CTS,帧没有收到，表明发送出错，必需重发,RTS,帧。在,RTS/CTS,帧交换成功以后，经过,SIFS,时间，源主机就可,以发送数据帧，后续操作

22、和基本的接入方法一样。其基本过程上图所,示，在该图中我们忽略了无线信号由源主机传播到目的主机的时延。,?,在,RTS,和,CTS,帧包含一个,duration,字段，其指明了源和目的主机为传,输数据将要占用信道的时间长度。其它所有的主机都可以用这个信息,来设置其,MAC,参数,NAV,（,Network Allocation Vector,，网络分配矢,量），以确定信道将要被占用的时间。,NAV,的值随着时间的流逝不断,减少，在,NAV,值减到零之前，主机不会发起数据传输。这种用,NAV,值,来判断信道忙,/,闲状态的方法叫做虚拟载波检测（,Virtual Carrier,Sense,）机制。

23、,PCF,（,Point Coordination Function,）,?,在这种工作模式下，置于访问节点的中心,控制器控制来自工作站的帧的传送。所有,工作站均服从中心控制器的控制。,?,在无竞争期开始，中心控制器首先获得介,质的控制权，并遵循,PIFS,对介质进行访问,?,中心控制节点向某个特定的工作站发送,CF,轮询帧，授权该工作站可以向任何目的端,发送一个帧。,?,中心控制器发送,CF,结束帧来确定无竞争期,的结束,移动,Adhoc,网络的路由协,议,什么是移动,Adhoc,网络,?,MANETs,（,Mobile Adhoc NETworks,）网,络是一个由移动节点或终端组成的自治

24、系,统，这些节点之间装备有无线收发装置，,其天线设备可以是全向天线也可以是点到,点的定向天线。,?,在任何时刻，由于节点的地理位置、收发,装置的覆盖范围、传输功率电平和邻信道,干扰的不同，组成一个随机多跳的无线网,络拓扑结构。,?,这种拓扑结构由于节点的移动和发送和接,MANETs,的特点,?,自组织性,：,MANETs,可以在任何时刻任何,地点构建，而不需要现有移动通信网络环,境下常用的基站等网络基础设施的支持，,形成一个自治无线通信网络。,?,分布式控制：,Ad hoc,网络中所有的网络行,为包括拓扑结构的发现和消息的传递都必,须由节点自己来完成，也就是说，路由功,能必须集成到移动节点中，

25、不存在类似基,站的集中网络中心控制点，因而是一种分,布式控制网络。,MANETs,的特点（续）,?,终端资源受限：通常,Ad hoc,网络的终端都,是依靠蓄电池等可耗尽能源供电的手持设,备，其,CPU,处理能力和可用内存都受到严,格的限制，因而在网络协议设计是必须考,虑如何节省信令开销和能源消耗。,?,节点的通信距离受限：由于终端的能源受,限导致发射功率的减小，因而网络中的其,他节点并不一定可以收到某节点发出的信,号。,?,安全保密性差：由于,Ad hoc,网络的自组性,MANETs,面临的问题,?,信道接入协议,Ad hoc,网络的无线信道是一个共享的广播信道，但它不是一跳共享的。,因为当一

26、个结点发送报文时，只有在它覆盖范围内的结点（称为邻居）,才能够收到，而覆盖范围外的结点则感知不到任何通信的存在。,这恰,恰也是,Ad hoc,网络的优势所在，发送结点覆盖范围外的结点不受发送,结点的影响，它们也可以同时发送报文。我们称,Ad hoc,网络的共享信,道为多跳共享广播信道。多跳共享广播信道带来的直接影响就是报文,冲突与结点所处的位置相关。即会产生“隐藏终端”和“暴露终端”,的问题。,?,路由的问题,Ad hoc,网络中的结点不仅可以自由移动，还可以随时开机和关机。这,将造成网络拓扑的动态变化。考虑到,Ad hoc,网络的多跳特性，结点要,有报文转发功能，这要求结点实现相应的路由协议

27、。传统的基于因特,网的路由协议是为相对稳定的网络拓扑而设计的，它们无法满足快速,变化拓扑网络的需要。因此，路由协议也成了,Ad hoc,网络的研究热点。,MANETs,面临的问题（续）,?,安全问题,Ad hoc,网络面临的安全性威胁来自无线信道和网络。无线信道容易被,窃听和干扰。此外，无中心和自组织的网络组织形式不仅容易遭受冒,充、欺骗等形式的攻击，还对网络的安全体系结构提出了新的要求。,需要研究适用于,Ad hoc,网络的安全体系结构和用户认证、加密等安全,技术。目前，针对,Ad hoc,网络安全的问题已开展了一些研究，但还没,有较完善的解决方案。,?,电源问题,作为移动终端的,Ad ho

28、c,网络结点一般采用电池供电，这与普通的网络,设备使用电源线供电有着显著的差异。为了延长电池的使用时间，在,设计网络协议时，要尽量节约电池的电能。这可以通过功率控制和在,适当的时候关闭发射机来实现,?,协议设计,Ad hoc,网络使用无线通信技术。与有线信道相比，带宽窄，信道质量,差。这对协议的设计提出了新的要求。为了节约有限的带宽，,Ad hoc,网络协议设计的原则是要尽量减少结点间交互的信息量。此外，由于,无线信道的衰落、结点移动等因素会造成报文冲突和丢失，这将严重,影响,TCP,的性能。因此，在,Ad hoc,网络中要对,TCP,的传输层服务进行,改进，以满足数据传输的需要。,MANET

29、s,的隐藏终端问题,?,“隐藏终端”（,Hidden Station,）是指在接收者的通信范围内而,在发送者通信范围外的终端。,?,隐藏终端问题包括隐发送终端问题和隐接收终端问题。如图,1,所,示，当节点,A,向,B,发送数据时，,C,不知道,A,的发送，如果,C,向,B,发送,数据就会产生碰撞，,C,成了隐发送终端。,RTS-CTS,握手信号可以,解决这一问题，即每次发送数据之前通信双方先使用,RTS,、,CTS,控制报文进行握手。,MANETs,的暴露终端问题,?,暴露终端是指在发送者的通信范围之内而在接收者通信范围之外,的终端。暴露终端因听到发送者的发送而延迟发送，但因为它在,接收者的通

30、信范围之外，它的发送并不会造成冲突，因而引入了,不必要的延迟。,?,如下图所示，当,B,向,A,发送报文时，,C,成了暴露终端。如果采用握,手机制，当,B,向,A,发送数据时，,C,听到,B,发送的,RTS,但听不到,A,发送,的,CTS,，,C,就知道自己是暴露终端。,常规路由协议在,MANETs,中的问题,1.,Ad hoc,网络中主机间的无线信道可能存在单向信道。常规路由协议,设计中常常没有考虑这个问题或者必须以双向链路作为工作的前提，,由此它们计算出来的路由可能不能准确反映,Ad hoc,网络的拓扑结构，,也没有利用单向信道的特性。,2.,无线信道的广播特性使得常规路由的网络选路过程中

31、产生许多冗余,路由。,Ad hoc,网络中的一个主机通常能覆盖周围多个主机，有线环,境下的常规路由协议会在各个主机之间转发数据时产生过多的冗余,路由。,3.,常规路由协议在选路过程中，需要路由器定期发送路由更新消息，,而路由器之间是通过交换路由消息进行邻节点检测的，这将消耗大,量的网络带宽，对有限的无线信道带宽带来更多的压力。,4.,常规路由协议周期性的路由更新报文会消耗大量的主机能源。,MANETs,路由协议的分类,?,Ad hoc,网络路由协议可以分为,Table-Driven,Routing,和,On-Demand Routing,两种路由协,议。,?,Table-Driven Rout

32、ing,路由协议通过连续地,检测链路质量，时刻维护准确的网络拓扑,和路由信息。其优点是发送报文时可以立,即得到正确的路由，缺点是开销太大。,?,而,on-Demand Routing,，并不时刻维护准确,的路由信息，仅当需要时才查找路由。其,优点是降低了路由维护的开销。缺点是查,找路由会引入较大的时延。,AODV,协议,?,AODV,（,Ad hoc On Demand Distance,Vector Routing,）是基于距离矢量算法的一,种路由协议，它只在必要时请求路由，而,且不要求节点维持当前通信中不使用的路,由，也就是说，只要通信连接的节点之间,有可用路由，,AODV,不起任何作用。

33、,?,AODV,中的两个重要协议规程是路由发现和,路由维护,AODV,协议,路由发现,?,当网络节点要发送数据时，如果没有到达目的节点的路由，就要采用,路由发现规程来寻找路由。路由发现规程广播一个,RREQ,（,Route,Request,，路由请求），给它所有的邻节点，并等待,RREP,（,Route,Reply,，路由应答）。,?,RREQ,包含了,source_addr,和,broadcast_id,，用来唯一标志这个,RREQ,。,每当一个节点发送了一个新的,RREQ,，,broadcast_id,就会增加。每个,收到,RREQ,的节点都回记录,source_addr,和,broadc

34、ast_id,，并以此来判,断是否是重复的,RREQ,。,?,如果一个中间节点接收到一个新的,RREQ,消息，但是它既不是目的节,点又没有到目的节点的可达路由时，必须重新广播该,RREQ,消息，并,将,RREQ,中的,hop_cnt,加,1,。广播的同时还要通过在它的路由表中建立,一个到源节点的临时路由表项。这样做的目的是跟踪到达源节点的路,由，为发送,RREP,消息提供返回路由。,?,若路由请求消息到达目的节点或者一个可以直接到达该目的节点的中,间节点时，该节点产生一个路由应答消息并以单播的方式发送回请求,路由消息的源节点，路由应答消息到达源节点后就建立了新路由。,AODV,协议,路由发现,

35、?,RREQ,最终会到达包含有到达目的节点的路由的节点。当,RREQ,到达,这种节点以后，就对,RREQ,中的,dest_sequence_#,和节点本身所维护,着的目的序列号进行比较。如果自己的目的序列号小于,RREQ,的目的,序列号，节点就会继续向其邻居广播这个,RREQ,。如果自己的目的序,列号大于或者等于,RREQ,的目的序列号，并且在此之前还没有处理过,由（,source_addr,，,broadcast_id,）唯一标志的,RREQ,，节点就会向原,来把这个,RREQ,广播给它的节点单播一个,RREP,。,?,在,RREP,返回源节点时，路径上经过的节点都会将上级节点记录下来，,并

36、且更新这条路由有关,timeout,信息，记录最新的目的序列号。,?,路径上的中继节点会转发收到的第一个,RREP,。当收到更多的,RREP,的时候，如果新的,RREP,的目的序列号大于节点所保存的目的序列号，,或者两者的目的序列号相等，但是新的,RREP,所记录的,hop_count,比,原来的小，节点就会转发新的,RREP,，并更新自己的有关信息。否则，,节点会丢弃这个,RREP,。,AODV,协议,路由维护,?,当一个节点检测到其邻节点的路由不再有,效时，触发路由修复规程。路由修复规程,删除路由表中的无效路由项，发送一个链,路失败消息，通知正在使用该路由的邻节,点该路由也不可用。,?,当

37、源节点在传输过程中移动了，它就会重,新发起一次路由发现过程。,?,当某个中继节点发现下一个节点不可达时，,本节点就会发送一个主动生成的,RREP,，该,RREP,的目的序列大于原来所维护着的目的,序列号（一般时增加,1,），,hop count,为,。,DSR,路由协议,?,DSR,（,Dynamic Source Routing,）允许网,络节点动态多跳路由，其最重要的特点是,利用了源路由。也就是说，发送方的数据,包头的源路由项中包含它必须要经过的所,有节点的完整地址列表。,?,DSR,不使用周期性的路由广播消息，所有,操作都是按需进行的，因而可以有效的减,少网络带宽的开销和主机的电源消耗，

38、并,可以有效的避免网络中大面积的路由更新。,?,DSR,协议包含路由发现和路由维护两个重,DSR,路由发现过程,?,源节点广播带有路由请求选项的数据包来,寻找路由。每一个中间节点接收到该数据,包后搜寻其路由缓冲区看是否有到达目的,节点的路由信息，如果没有找到合适的路,由，则要转发该路由请求数据包，同时将,自己的地址写入源路由项中。,?,到达目的节点或者和目的节点之间有可达,路由的节点时才停止转发路由请求数据包。,此时接收到路由请求数据包的节点发送一,个带有路由应答选项的数据包到请求路由,DSR,路由发现过程,?,为了防止路由请求消息在网络中不停传播,所造成的巨大开销，,DSR,为每个路由请求,

39、消息提供一个,TTL,（,Time to Live,，生存时,间）值，中间节点重复接收到的路由请求,消息或者,TTL,值已经为零的路由请求消息都,要丢弃。,?,为了减少路由发现规程调用的次数，每个,节点都要缓存所有路由。,?,每个节点都可以通过路由发现规程、探测,路由应答消息和数据包中的源路由以及侦,DSR,路由维护过程,?,数据包在传输的过程中，如果网络的拓扑,结构发生变化而不能使用原先的路由转发,数据包时需要启动路由维护规程。,?,这种情况的发生可能是因为源路由项中的,某个节点移出了其他节点的覆盖范围，或,者是关闭电源使得该路由不可用。,?,当路由维护规程检测到正在使用的路由有,问题时发送

40、一个错误报文给源节点，通知,源节点停止使用该路由。,?,发现路由失效的节点除了发送错误报告外,还有查找其缓冲区看是否有缓存的备用路,蓝牙技术（,BlueTooth,）,什么是蓝牙,?,蓝牙（,Bluetooth,）是一种短距离的无线数,据与语音通信的开放性全球规范。,蓝牙技术能为个人和商业的移动设备的无线连,接带来一次革命，它不需要电缆，能通过短距,离的无线链路使得用户将多种设备方便快速连,接起来进行无缝的语音和数据通信。,蓝牙区别于其它无线技术的一个典型特征是它,能基于各设备各自的功能提供“联合使用模,型”。,通过数据访问点,DAP,，蓝牙还可将个人网络连,接到有线的基础设施上。,蓝牙技术的

41、特点,?,蓝牙使用国际上无需授权的,2.4Ghz,的,ISM,频段。,?,蓝牙设备之间可互相探查，进行连接形成,Ad-hoc,自组网，而不需人为,设置。,每个设备都是对等的，具有相同的硬件和软件配置，并以,48,位的设备地,址,BD_ADDR,来区别。,主单元发起并控制连接，从单元被暂时分配一个,3,位的活跃成员地址,AM_ADDR,以减少通信过程中的信息流量。,?,一个主单元和一个或多个从单元组成自组网,微微网（,piconet,），,一个微微网最多只可以有,7,个从单元。多个微微网结合形成了散射网,（,scatternet,）。,?,为了避免,ISM,频带的干扰，蓝牙采用了多种技术,自动重

42、传应答（,ARQ,）,循环冗余校验”（,CRC,）,前向纠错（,FEC,）,时分双工和分组交换技术。,跳频技术,蓝牙技术的特点,?,传输距离为,10m,?,采用,FHSS,，,1600hops/sec,，支持,720kbps,的最大数据速率,?,蓝牙基带技术支持两种连接方式：,面向连接,(SCO),方式：主要用于话音传输；,无连接,(ACL),方式：主要用于分组数据传输。,蓝牙协议栈,蓝牙无线,基带,LMP,L2CAP,主控制器接口,音频,RFCOMM,PPP,IP,UDP,TCP,WAP,WAE,BOEX,vCard/vCal,AT,命令集,TCS BIN,SDP,蓝牙网络通信过程,?,蓝牙

43、设备没有建立连接的时，处于睡眠状态,待机模式,（,Standby,）。这种模式下，它将每,1.28s,或,2.56s,醒过来一次，选择,一个信道侦听发送给它的信息。,?,由一个设备发起连接，这个设备以后就成为微微网的主单元。,发起连接时，主单元可能并不知道其余设备的存在以及它们的地址。这,时主单元需要先执行查询（,Inquiry,）操作。,?,有了其它各设备的地址，就可进行寻呼（,Page,），真正建立起连接。,?,连接完成后，就可通信进行数据传输。,通信时，主单元和从单元交替进行收和发。主单元根据从单元的数据流,量来决定从单元何时收发。,如果从单元暂时不需收发数据，它就切换入保持模式（,Ho

44、ld,）直到主单,元下次发信息给它，在这期间主单元定期给它发送信息以使得从单元对,跳频信道同步，其余时间它不需要侦听信道。,?,数据传输完成后，可使用断连（,Detach,）命令来结束连接，这样，单,元又回到待机模式。,连接状态转移图,没有连接的,待机状态,连接进行,中状态,活跃,状态,低能耗,状态,释放,成员地址,保持,成员地址,查询,(,不知,道地址时,),寻呼,(,知道,地址时,),建立,连接,停靠,保持,嗅探,待机,传输,数据,断,开,连,接,蓝牙设备连接状态下的三种低能耗模式,?,嗅探（,Sniff,）模式,该模式下从单元收发信息的周期变长，主,单元只在指定的时隙才能发送信息。,?,

45、保持（,Hold,）模式,该模式下从单元只有内部时钟在运行，但,一旦切换出该模式，从单元能立即开始收,发信息。处于该模式时，从单元可以参加,别的微微网，所以可用来连接几个微微网。,?,停靠（,Park,）模式,当从单元不参与通信，但仍想保持和跳频,蓝牙技术的优缺点,?,蓝牙技术的优点,可以消除不同数字装置之间的界限。当蓝牙设,备在,10,米之内并满足一定要求时，它们就能快,速建立可靠的无线联系。,消除千头万绪的电缆线。,使用国际上无需授权的,ISM,频段，可以在全世,界范围内建立一个统一的标准，使蓝牙设备在,全世界通用。,“自组网”,“,即连即用”,。,采用跳频技术，具有扩频通信的优点，抗干扰

46、,能力强。,GPRS,概述,GPRS,概述,?,GPRS,：,General Packet Radio Service,?,GPRS,架构在现有的,GSM,系统上，是,GSM,网络提供的无线点对点分组交换服务。,?,GSRS,使用的物理无线信道与,GSM,完全相,同，但是定义了新的逻辑,GPRS,无线信道。,?,GPRS,可提供以下两类服务：点,-,点（,PTP,）,服务和点,-,多点（,PTM,）服务。,?,GPRS,的标准化工作分,3,个阶段。目前的标,准是,1999,年底完成的,GPRS Phase2,。,GPRS,的系统结构,A,D,Gb,Gn/Gp,Um,GPRS/GSM,访问网,G

47、SM,核心网,GPRS,网络,IP,主干网,数据网络,（,IP,）,语音网络,（,ISDN,）,PDN,Gi,GPRS,网络结构,?,GPRS,网络是基于现有的,GSM,网络来实现,的。,?,在现有的,GSM,网络中需要增加一些节点,GGSN,（,Gateway GPRS Supporting Node,，,网关,GPRS,支持节点）,SGSN,（,Serving GSN,，服务,GPRS,支持节点）。,SGSN,的主要作用是记录移动台的当前位置信,息，并且在移动台和,GGSN,之间完成移动分组,数据的发送和接收。,GGSN,主要是起网关作用，它可以和多种不同,GPRS,协议栈,GPRS,的传输过程,?,从移动台到公用数据网,当移动台产生了一个,PDU,，这个,PDU,经过,SNDC,层处理，称为,SNDC,数据单元。,然后经过,LLC,层处理为,LLC,帧,通过空中接口送到,GSM,网络中移动台所处的,SGSN,SGSN,把数据送到,GGSN,GGSN,把收到的消息进行解装处理，转换为可,在公用数据网中传送的格式，最终送给公用数,据网的用户。,?,从公用数据网到移动台,