无线LAN技术和标准.ppt

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1、无线 LAN 技术和标准802.11,无线 LAN 应用,无线LAN是一种利用无线传输媒体的网络。能满足对于移动性、重定位性、自组网以及覆盖难以布线的位置等需求。无线LAN仍很少使用，其理由包括高价、低速、对安全的考虑和许可的需求。无线应用LAN 扩展交叉建筑物的互联移动接入 自组织网络,LAN 扩展,无线LAN一般被连接到有线LAN上有线LAN它是骨干支持服务器和工作站 无线 LAN一般使用一个无线接口的控制模块(CM)，CM一般包括网桥或路由器控制功能，以将无线LAN与骨干网相连它包括几类轮询或令牌传递模式的访问控制逻辑，以管理由端系统传来的访问,Multiple-cell Wireles

2、s LAN,交叉建筑物的互联,互连邻近建筑的有线 LANs和无线LANs.有线 或无线 LANs点到点的无线链路连接的设备一般为网桥或路由器,游动接入,游动接入在LAN集线器和笔记本电脑等带天线的移动终端间提供了一条无线链路应用场合:从个人的便携式计算机发送数据至办公室的服务器校园内的无线接入,自组织网络,为满足某种急需而临时搭建的点到点网络（无中央服务器）举例:临时会议，战争局域通信,无线LAN 最重要的需求,(吞吐量)Throughput(节点数)Number of nodes连接到主干网Connection to backbone LAN服务区域Service aream电池功率的消耗，

3、无通信时采用睡眠模式传输的鲁棒性和安全性，(防止干扰和窃听)配置的网络操作：当一个区域存在多个无线LAN的操作，要能允许对特殊的LAN做授权访问和非授权访问。无许可操作无线MAC协议能满足越区切换/漫游动态配置：允许动态的和自动的添加、删除、重定位终端系统。,无线 LAN 技术产品分类,根据所用的传输技术分类：红外LANs（Infrared(IR)LANs）：红外线不能穿透不透光的墙，所以它的单个蜂窝区被限制在单个房间。扩频局域网(Spread spectrum LANs)：它利用扩频技术，在ISM波段上运行，因此不需要FCC许可。窄带微波：这些LAN在微波频率上运行，但并不使用扩频，这些产品

4、一部分在需要FCC许可的频率上运行，而其它产品使用一个非许可的ISM波段。,1、红外LAN,光谱红外领域的光无线通信是很常见的，被用于远程控制设备，最近已转向用红外技术构建无线LAN.在无线LAN中，两个竞争的传输媒体是使用扩频或窄带传输的微波无线电和红外线。红外线提供了大量明显优于微波无线电方式的优点。,红外LAN的优点,红外线提供了大量明显优于微波无线电方式的优点。红外线的频谱实际上是无限的。可能获得极高的数据速率红外线频谱不做规定设备廉价和简单能被白色或淡色物体反射，获得对整个房间的覆盖无法穿透墙壁或不透明物体更容易避免窃听不同房间互相无干扰.,红外LAN的缺点,室内环境有阳光和室内发出

5、的集中红外背景辐射，这些周围的辐射在红外接收器中表现为噪声。高功率的发射器但对眼睛有伤害，高能量消耗,红外线(IR)数据传输技术,直束红外(IR)：传输信号能被集中和瞄准(几公里 110M,一般用于交叉建筑物的互联)全向：涉及一个基站，它在所有其他站点视线中，通常安装在天花板上，起到多端口中继器的作用。收发机对准天花板基站发送一个定向束，基站广播一个全向信号！分散（Diffused）：所有IR发射器聚焦，并对准一点-扩散反射天花板。如B,2、扩频LAN,利用多蜂窝区布置(Figure 13.2)，在同一波段，相邻蜂窝区利用不同的中心频率来避免干扰。在一个给定的蜂窝区中，拓扑结构或是点对点，或是

6、hub.在集线器拓扑结构中，hub一般安装在天花板上，连接到骨干有线LAN上。集线器也可控制无线站点接入集线器也可对移动站做自动的越区切换。根据hub感觉到信号的衰减自动切换到最邻近hub,扩频LAN波段,使用不需经过FCC许可的波段在美国，已预拨出三个微波波段用于未经许可的扩频使用，频率越高，潜在的带宽越高：915M波段（902909MHz）:已有大量的设备运行在其上。如：无绳电话、无线麦克风等2.4G波段(2.4G2.4835GHz)：微波炉5.8G波段(5.725GHz 5.825GHz)：竞争很少！,窄带微波 LANs,使用微波无线电频率波段做信号传输，并且窄带带宽相当窄，宽度仅够容纳

7、信号。主要用于话音、数据、视频传输。许可的微波波段：目前所有的窄带微波LAN产品都是使用许可的微波波段。非许可的微波波段,许可的微波波段,在特定的区域内使用许可的窄带RF可以避免系统间的潜在干扰。许可在FCC控制下，每个地理区域的半径为28KM，能容纳5个许可。其中每个许可覆盖2个频率。窄带机制：相邻区使用不重叠的频率波段，在18GHz的波段中拥有600个许可。在美国有摩托罗拉公司控制频段，确保不重叠相互干扰，数据经过加密避免窃听。,非许可的微波波段,in 1995，RadioLAN 成为第一个使用非许可的窄带微波波段ISM频谱引入窄带无线LAN的厂家。使用无限制的 ISM 频谱低功耗(0.5

8、 watts or less)5.8-GHz 波段，10 Mbps范围 50 m to 100 m,Wi-Fi和IEEE802.11无线 LAN 标准,Protocol Layers,协议体系结构,物理层:IEEE802的最低层与OSI最低层相对应,它的主要功能如下:信号的编码和解码前导位生成与去除(为同步所需)位的传输与接收包括了对传输媒体和拓扑的规范.对于某些802.11标准,物理层被进一步划分为几个子层.定义了两个子层:物理层收敛规程物理媒体依赖子层,协议体系结构,MAC层的主要功能:传输时，将数据集中到一个带有地址和检错域的Frame.接收时，分拆Frame,并执行地址识别和检错控制对

9、LAN传输媒体的接入LLC层的主要功能:向更高层提供接口与及执行流控制和差错控制LLC层与MAC层分开的理由:在数据链路层，未发现对一个共享接入媒体的接入进行管理所要求的逻辑。对同样的LLC可提供几个MAC选项MAC层负责检错和丢弃所有出错Frame,LLC层选择性地跟踪已成功收到的Frame.,MAC Frame 格式,MAC层接收LLC发出的数据块，并负责执行与媒体接入相关的功能和负责发送数据。MAC层处理的数据单元是Frame.它的域包括如下：MAC 控制Contains Mac protocol information目的 MAC 地址Destination physical atta

10、chment point源 MAC 地址Source physical attachment pointCRC校验位Cyclic redundancy check,逻辑链路控制LLC,LLC与其他链路层很相似，在不需要中间交换节点的情况下，LLC涉及在两个站点间链路层PDU的传送。但LLC有两个特征：它必须支持链路的多接入、共享媒体特性。MAC层减少链路接入的一些细节。,逻辑链路控制LLC服务,无确认的无连接服务不提供流控制和差错控制数据发送没有保证连接模式的服务在两个交换数据的用户间建立一条逻辑连接提供流控制和差错控制确认的无连接服务前两个服务的折中提供需确认的数据报不建立前面的逻辑连接,I

11、EEE 802.11 体系结构,IEEE 802.11专门致力于无线LAN，它拥有开发MAC协议和物理媒体规范的许可权。IEEE802.11工作组不断发布了扩展的标准列表。802.11,802.11a 802.11n为保证基于同样的802.11标准的产品能相互操作，WI-FI联盟（无线以太兼容性联盟）于1999年成立，它建立了用于验证802.11b产品互操作能力的一套测试程序。后来WI-FI联盟对802.11其他的产品也开发了认证。,IEEE 802.11 体系结构,无线LAN的最小构成块是基本服务集(BBS)，它由一些执行相同MAC协议和竞争接入相同共享无线媒体的站点组成。一个BBS要么是孤

12、立的，要么通过一个接入点(Acess Point,AP)与骨干分布式(DS)相连。AP起到网桥的功能。骨干分布式(DS)可以是一个交换机、有线网、无线网。下图解释了802.11工作组所开发的模型。,IEEE 802.11 体系结构,IEEE 802.11 体系结构,图显示最简单的配置，每个站点都属于同一单独的基本服务集(BBS)。站点其实可以参与的BBS不止一个。更进一步，一个站点与一个BBS之间的联系是动态的，站点可能关闭、进入区域或移出区域。一个扩展服务集(ESS)由经过一个分布式系统互联的两个或多个BBS组成。可以被看作为一个单独的逻辑LAN.接入点AP除了作为站点的功能外，还通过提供D

13、S服务提供对DS的接入。入口：实现IEEE802.11与有线LAN集成,IEEE 802.11 服务,基本服务：包括在AP的实现扩展服务：分布式系统的专用设备的实现DS中的报文分发（分发和集成）与关联相关的服务：为满足(无变动、BSS变动、ESS变动)三种需求，提供关联、重关联、中断关联的服务3个控制IEEE802.11的LAN接入和机密性的服务：认证、取消认证、保密,IEEE 802.11媒体接入控制,IEEE 802.11 MAC 层覆盖了三个功能区:可靠的数据传送接入控制安全,IEEE 802.11可靠的数据传送,MAC层处理错误比高层处理错误更有效两Frame交换协议Source st

14、ation transmits dataDestination responds with acknowledgment(ACK)If source doesnt receive ACK,it retransmits frame四Frame交换协议Source issues request to send(RTS)Destination responds with clear to send(CTS)Source transmits dataDestination responds with ACK,IEEE 802.11接入控制,两种：集中接入控制 与 分布式接入控制(主要的)802.11的

15、最终成果-分布式基础无线MAC算法（DFWMAC算法），包括两个方面分布协调功能DCF，在MAC较低子层实现。DCF采用一个竞争算法为所有通信提供接入。普通的非同步通信直接使用DCF。使用载波监听机制决定节点发送，但不包括冲突检测功能，因为对于无线网，其不实用。算法思想如下：点协调功能PCF：PCF是在DCF之上实现的替代接入方式，采用轮询的方式获得接入。是一个集中的MAC算法。被用于提供自由竞争服务。,IEEE 802.11接入控制,DCF子层的CSMA算法,DCF子层的CSMA算法,简化后的分布协调功能DCF算法思想CSMA机制,IEEE 802.11 MAC Frame 格式,控制Fra

16、me类型,节能轮询：由任意节点发给AP(接入)的站点，它的主要目的是在站点处于节能模式时，请求AP发送为该节点缓存Frame.请求发送Frame:四次交换的第一frame清除发送Frame:四次交换的第二frame确认(Acknowledgment)frame宣告自由竞争结束的Frame确认自由竞争结束的Frame,管理Frame,连接请求连接响应其它一些管理Frame,802.11物理层,IEEE 802.11物理层分四个阶段发布。初始的IEEE 802.11物理层包括三个物理层规范：直接系列扩频Operating in 2.4 GHz ISM bandData rates of 1 and 2 Mbps跳频扩频Operating in 2.4 GHz ISM bandData rates of 1 and 2 Mbps红外线1 and 2 MbpsWavelength between 850 and 950 nm,802.11物理层,IEEE 802.11aIEEE 802.11bIEEE 802.11g等,