第二講無線局域網(wǎng)技術(shù)信息傳輸系綜合接入系統(tǒng)教研室劉向陽無線通信原理無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)的構(gòu)成無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線局域網(wǎng)的服務(wù)802.11MAC協(xié)議鏈路認(rèn)證方式小結(jié)內(nèi)容無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)的構(gòu)成無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線局域網(wǎng)的服務(wù)802.11MAC協(xié)議鏈路認(rèn)證方式小結(jié)內(nèi)容wireless

local

area

network，簡(jiǎn)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（LocalAreaNetwork）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1.WLAN概念無線局域網(wǎng)概述紅外使用紅外二極管，多處反射，漫射光優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)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ＬＯＳ帶寬低（115kbit/s…4Mbit/s）舉例IrDA無線電波通常使用無需申請(qǐng)的2.4GISM頻段優(yōu)點(diǎn)能夠利用WWAN和移動(dòng)電話方面的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蚋采w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紅外傳輸與無線電傳輸?shù)谋容^特點(diǎn)一：寬帶滿足音視頻傳輸?shù)热找嬖鲩L(zhǎng)的帶寬需求WLAN

802.11x標(biāo)準(zhǔn)11b11a11g11n11ac11ad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：方便易于部署和使用，用戶已經(jīng)普遍接受特點(diǎn)三：成熟價(jià)格低廉、產(chǎn)業(yè)鏈成熟，產(chǎn)品種類多樣WLAN

特點(diǎn)四：短距離覆蓋范圍100米左右，可用于軍事區(qū)末端接入2.WLAN的特點(diǎn)2.WLAN的特點(diǎn)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5W。特點(diǎn)五：WLAN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1~10Mbps誤碼率通常為10-4有線網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到10-122.WLAN的特點(diǎn)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(jiǎn)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3.WLAN的設(shè)計(jì)目標(biāo)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4.WLAN標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)概述三大標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11x標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11委員會(huì)制定HIPERLAN歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)HomeRF美國(guó)家用射頻委員會(huì)制定4.WLAN標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)概述5.IEEE802.11x無線局域網(wǎng)概述IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)IEEEStd802.11a?-1999(Amendment1)IEEEStd802.11b?-1999(Amendment2)IEEEStd802.11b-1999/Corrigendum1-2001IEEEStd802.11d?-2001(Amendment3)IEEEStd802.11g?-2003(Amendment4)IEEEStd802.11h?-2003(Amendment5)IEEEStd802.11i?-2004(Amendment6)IEEEStd802.11j?-2004(Amendment7)IEEEStd802.11e?-2005(Amendment8)IEEEStd802.11k?-2008IEEEStd802.11r?-2008IEEEStd802.11nTM-2009IEEEStd802.11ad2013IEEEStd802.11ac20145.IEEE802.11x無線局域網(wǎng)概述802.111997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-HoppingSpreadSpectrum,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(zhǎng)介于850nm~950nm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5.IEEE802.11x無線局域網(wǎng)概述802.11b是IEEE802.11DSSS模式的一個(gè)擴(kuò)充1999年被批準(zhǔn)，又稱為Wi-Fi（

WirelessFidelity），最普及應(yīng)用最廣泛物理層采用HR/DSSS（HighrateDSSS）技術(shù)工作于2.4GHz頻段物理層支持兩個(gè)速率5.5Mbps11Mbps使用補(bǔ)碼鍵控(complementarycodekeying，CCK)5.IEEE802.11x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（WiredEquivalentPrivacy,WEP）目前已被破解5.IEEE802.11x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)１５２位的WEP802.11a的無線產(chǎn)品的功耗比802.11b的低更有利于筆記本和ＰＤＡ等產(chǎn)品使用５ＧＨｚ頻段無法在全球各個(gè)國(guó)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5.IEEE802.11x無線局域網(wǎng)概述802.11a信道結(jié)構(gòu)IEEE802.11a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(5.15~5.25GHz)用于室內(nèi)；UNII-2頻段(5.25~5.35GHz)用于室內(nèi)或者室外；UNII-3頻段(5.725~5.825GHz)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。5.IEEE802.11x無線局域網(wǎng)概述802.11g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ＤＳＳＳ和ＯＦＤＭ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802.11b5.IEEE802.11x無線局域網(wǎng)概述IEEE802.11i結(jié)合IEEE802.1x中的用戶端口身份驗(yàn)證和設(shè)備驗(yàn)證，對(duì)WLANMAC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："Wi-Fi保護(hù)訪問"(Wi-FiProtectedAccess：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。5.IEEE802.11x無線局域網(wǎng)概述IEEE802.11e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IEEE802.11f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)802.11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5.IEEE802.11x無線局域網(wǎng)概述IEEE802.11h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)送功率控制特性調(diào)整功率滿足歐盟的規(guī)范要求5.IEEE802.11x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5.IEEE802.11x無線局域網(wǎng)概述802.11n5.IEEE802.11x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(gòu)）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(zhēng)議，如今已被人遺忘的各種競(jìng)爭(zhēng)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)卡，采用的是Broadcom芯片。802.11n5.IEEE802.11x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(chǎng)，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Paul

Debeasi在一份頗有爭(zhēng)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)。802.11n5.IEEE802.11x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3x3

MIMO

11n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5.IEEE802.11x無線局域網(wǎng)概述802.11ac5.IEEE802.11x無線局域網(wǎng)概述2014年1月被批準(zhǔn)，在802.11a標(biāo)準(zhǔn)之上建立起來使用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IEEE

802.11ac無線標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證802.11ac特點(diǎn)更寬的射頻帶寬(upto160

MHz)更多的mimo空間流(uptoeight)下行鏈路多用戶MIMO

(uptofourclients）高密度調(diào)制(upto

256-QAM)5.IEEE802.11x無線局域網(wǎng)概述802.11ad2013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。5.IEEE802.11x無線局域網(wǎng)概述ETSI是EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute的縮寫。HiperLAN（High

PerformanceRadioLocalAreaNetwork）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IEEE802.11a幾乎完全相同的物理層和無線ATM的MAC層支持QoS控制6.ETSIHiperLAN無線局域網(wǎng)概述6.ETSIHiperLANHiperLAN標(biāo)準(zhǔn)Hiperlan1Hiperlan2HiperAccessHiperLink描述WirelessEthernetWirelessATMWirelessLocalLoopWirelessPoint-to-Point頻率5GHz5GHz5GHz17GHz物理層速率23.5Mbps6~54Mbps~25Mbps~155Mbps無線局域網(wǎng)概述HomeRF工作組是由美國(guó)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)。7.HomeRF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)。7.HomeRF無線局域網(wǎng)概述信部無[2002]353號(hào)文件中規(guī)定了2.400~2.4835GHz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(guó)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》8.我國(guó)情況無線局域網(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HiperLAN28.我國(guó)情況無線局域網(wǎng)概述成立于1999年，當(dāng)時(shí)的名稱叫做WirelessEthernetCompatibilityAlliance(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-FiAlliance

Wi-Fi原先是無線保真的縮寫，Wi-Fi的英文全稱為“wirelessfidelity”，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9.Wi-Fi聯(lián)盟無線局域網(wǎng)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(chǎng)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802.11gWi-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

9.Wi-Fi聯(lián)盟無線局域網(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(chǎng)和倉(cāng)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)10.WLAN的應(yīng)用無線局域網(wǎng)概述作為有線的擴(kuò)充10.WLAN的應(yīng)用無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)的構(gòu)成無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線局域網(wǎng)的服務(wù)802.11MAC協(xié)議鏈路認(rèn)證方式小結(jié)內(nèi)容站（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)墓潭ㄕ景胍苿?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：2~10米/秒

1.站二、WLAN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

1.站（Station，STA）二、WLAN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)2.服務(wù)區(qū)和業(yè)務(wù)組二、WLAN的構(gòu)成無線接入點(diǎn)，access

point，簡(jiǎn)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)也可以作為普通站使用，稱為APClient3.無線接入點(diǎn)二、WLAN的構(gòu)成無線接入點(diǎn)（access

point，AP）3.無線接入點(diǎn)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、WLAN的構(gòu)成分配系統(tǒng),

DistributionSystem，簡(jiǎn)稱DS用來連接不同ＢＳＡ，形成一個(gè)擴(kuò)展業(yè)務(wù)區(qū)（ExtendedServiceArea,ESA），ESA中的所有主機(jī)組成一個(gè)擴(kuò)展業(yè)務(wù)組（ExtendedServiceSet,ESS）分配系統(tǒng)媒體（distributionsystemmedium，DSM）DS中連接不同BSA的通信信道無線分配系統(tǒng)（Wirelessdistributionsystem,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4.分配系統(tǒng)二、WLAN的構(gòu)成4.分配系統(tǒng)DS通過入口（portal）與骨干網(wǎng)相連二、WLAN的構(gòu)成無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)的構(gòu)成無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線局域網(wǎng)的服務(wù)802.11MAC協(xié)議鏈路認(rèn)證方式小結(jié)內(nèi)容從物理拓?fù)浞謫螀^(qū)網(wǎng)（singlecellnetwork,SCN）單個(gè)BSS構(gòu)成多區(qū)網(wǎng)（multiplecellnetwork，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)式從控制方式有中心集中控制式無中心分布式1.分類三、WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)獨(dú)立的ＢＳＳ（IBSS）任意站之間可以任意通信而無需ＡＰ轉(zhuǎn)發(fā)各站點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)公用信道適合小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)(AdHocNetwork)2.分布式對(duì)等拓?fù)淙?、WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.分布式對(duì)等拓?fù)淅佑梢唤M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、WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)至少需要一個(gè)APAP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)：物理層和路由的實(shí)現(xiàn)均比較簡(jiǎn)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3.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)BSS拓?fù)淙?、WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)BSS拓?fù)淅泳哂袩o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、WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)BSS拓?fù)浠A(chǔ)結(jié)構(gòu)BSS工作模式示例三、WLAN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，范圍可達(dá)數(shù)公里ＡＰ還可以確定一個(gè)ＢＳＡ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)ESSID4.ＥＳＳ網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙?、WLAN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ＩＰ層的移動(dòng)4.ＥＳＳ網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙?、WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示例4.ＥＳＳ網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙?、WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中繼（relay）或橋接（bridging）型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬蓚€(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（SingleHop）網(wǎng)絡(luò)中間只通過一級(jí)無線互聯(lián)設(shè)備多跳（multiplehop）網(wǎng)絡(luò)中間需要通過多級(jí)無線設(shè)備互聯(lián)5.其它結(jié)構(gòu)三、WLAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完整的802.11體系無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)的構(gòu)成無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線局域網(wǎng)的服務(wù)802.11MAC協(xié)議鏈路認(rèn)證方式小結(jié)內(nèi)容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)間同步四、WLAN的服務(wù)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（authentication）解除認(rèn)證（deauthentication）數(shù)據(jù)保密（Dataconfidentiality）MSDU傳遞DFS(dynamicfrequencyselection)TPC（transmitpowercontrol）HigherLayertimesynchronization（QoSfacilityonly）QoStrafficscheduling(QoSfacilityonly)四、WLAN的服務(wù)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)（reassociation）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)度四、WLAN的服務(wù)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)。四、WLAN的服務(wù)服務(wù)之間的關(guān)系四、WLAN的服務(wù)無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)的構(gòu)成無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線局域網(wǎng)的服務(wù)802.11MAC協(xié)議鏈路認(rèn)證方式小結(jié)內(nèi)容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)分組分片和重組五、IEEE

802.11的mac層保證數(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，ClearToSend,清除發(fā)送五、IEEE

802.11的mac層接入控制分布式協(xié)調(diào)功能（Distributed

Coordination

Function，DCF）采用競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)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)五、IEEE

802.11的mac層MAC體系結(jié)構(gòu)五、IEEE

802.11的mac層enhanceddistributedchannelaccessEDCAIEEE802.11的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)五、IEEE

802.11的mac層邏輯鏈路控制（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(jìng)爭(zhēng)的服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)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（InterFrameSpace,IFS）IFS的長(zhǎng)短代表了接入無線信道的優(yōu)先級(jí)共有5種IFS來提供訪問無線媒介的優(yōu)先級(jí)分類SIFS：ShortIFS,最短的IFSPIFS：PCF

IFS，點(diǎn)協(xié)調(diào)功能IFS，一個(gè)中間長(zhǎng)度的IFS。在發(fā)布輪詢時(shí)，被中央控制器用于PCF模式DIFS：DCFIFS，最長(zhǎng)的IFS。用于非同步幀的接入競(jìng)爭(zhēng)。AIFS：arbitrationinterframespace(usedbytheQoS facility)EIFS：extendedinterframespace五、IEEE

802.11的mac層五、IEEE

802.11的mac層IFS間關(guān)系舉例DCF是IEEE802.11MAC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(jìng)爭(zhēng)信道利用CSMA/CA（carriersensemultipleaccess

withcollisionavoidance，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)DCF五、IEEE

802.11的mac層DCF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ＲＴＳ、ＣＴＳ和ＤＡＴＡ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碼五、IEEE

802.11的mac層五、IEEE

802.11的mac層DCF的接入控制邏輯DCF基本接入方式五、IEEE

802.11的mac層五、IEEE

802.11的mac層退避過程每個(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NetworkAllocationVector,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。五、IEEE

802.11的mac層五、IEEE

802.11的mac層隨機(jī)退避時(shí)間的計(jì)算競(jìng)爭(zhēng)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()×aSlotTimeRandom()：aCWmin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RTS/CTS傳遞分片的MSDU五、IEEE

802.11的mac層PCF超級(jí)幀的構(gòu)造五、IEEE

802.11的mac層PCF(可選)媒體忙DCF長(zhǎng)度可變超級(jí)幀（名義長(zhǎng)度固定）無競(jìng)爭(zhēng)期競(jìng)爭(zhēng)期PCF(可選)DCF長(zhǎng)度可變超級(jí)幀（名義長(zhǎng)度固定）無競(jìng)爭(zhēng)期競(jìng)爭(zhēng)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)五、IEEE

802.11的mac層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０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３類控制幀：6種子類型數(shù)據(jù)幀：8種子類型管理幀：11種子類型五、IEEE

802.11的mac層MAC幀的幀控制域控制幀的類型６種子類型五、IEEE

802.11的mac層類型值類型描述子類型值子類型描述0l控制1010節(jié)能輪詢01控制1011請(qǐng)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(jìng)爭(zhēng)(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１１種子類型五、IEEE

802.11的mac層類型值類型描述子類型值子類型描述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種子類型五、IEEE

802.11的mac層類型值類型描述子類型值子類型描述10數(shù)據(jù)0000數(shù)據(jù)10數(shù)據(jù)0001數(shù)據(jù)+CF確認(rèn)10數(shù)據(jù)0010數(shù)據(jù)+CF輪詢10數(shù)據(jù)0011數(shù)據(jù)+CF確認(rèn)＋CF輪詢10數(shù)據(jù)0100空功能(無數(shù)據(jù))10數(shù)據(jù)0101CF確認(rèn)(無數(shù)據(jù))10數(shù)據(jù)0110CF輪詢(無數(shù)據(jù))10數(shù)據(jù)0111CF確認(rèn)+CF輪詢(無數(shù)據(jù))MAC幀的幀控制域發(fā)到ＤＳ在發(fā)往ＤＳ的幀中，此位為１來自ＤＳ在來自ＤＳ的幀中，此位為１ＭＦ

如果此分片后還有其它分片,則此位為1RT如果是前一個(gè)幀的重發(fā),則置為1PM如果發(fā)送站處于休眠狀態(tài)則置１ＭＤ指出站點(diǎn)有額外數(shù)據(jù)要發(fā)送Ｗ如果選用ＷＥＰ協(xié)議，則置為１Ｏ在使用嚴(yán)格順序服務(wù)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中置為１五、IEEE

802.11的mac層隱藏終端問題（Hidden

Terminal

Problem）產(chǎn)生沖突浪費(fèi)資源五、IEEE

802.11的mac層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五、IEEE

802.11的mac層ABCDC與D的通信難以實(shí)現(xiàn)