（通信与信息系统专业论文）wlan的qos机制的研究与改进.pdf

塞窑丝厶堂硒堂僮纶塞虫塞揸噩 中文摘要 摘要：无线局域网与传统以太网相比，具有移动灵活、易架设、易维护、抗干扰 性好、保密性强等优点，能够满足各种便携式设备的接入、计算机局域网的远程 接入，实现声音、图文以及电子邮件的高效传输，在目前的计算机和通信网络中 得到广泛的应用。视频等时延敏感业务的兴起和网络带宽资源的有限性对提供q o s 保障技术提出迫切的实际应用需求，m a c 层的信道接入技术是提供q o s 保证的重 要环节，研究无线局域网的m a c 层接入技术的q o s 机制具有重要意义。 i e e e8 0 2 1 1 系列协议是无线局域网的主流协议，该协议簇主要规定了无线局 域网的m a c 层接入技术。本文首先对i e e e8 0 2 1 l 的m a c 层接入技术进行了研 究，分析了d c f 和p c f 的实现机制，介绍了一种采用b i a n c h i 的m a r k o v 模型型 分析d c f 模式的方法，并对基于i e e e8 0 2 1 l 的q o s 机制的优缺点进行了讨论和 总结。进而本文详细介绍了i e e e8 0 2 1 l e 的m a c 层接入机制以及基于i e e e 8 0 2 ，1 1 e 的q o s 机制，并深入研究了i e e e8 0 2 1 1 和i e e e8 0 2 1 l e 在q o s 机制上的 实现差异，分析总结了e d c a 相对于d c f 的优势所在。在此基础上，本文介绍了 一种根据m a r k o v 模型分析e d c a 的方法，根据该分析过程得出吞吐量和时延等网 络性能参数与站点数以及初始竞争窗口的关系，据此提出了一种根据网络状况动 态设置c 。和c 陟，舳。值的改进方案d e d c a 方案，并通过n s 2 仿真工具对 e d c a 和d e d c a 两种方案进行了仿真模拟，对吞吐量、时延等方面的性能做了一 定的比较，验证了改进方案的优越性。 关键词：无线局域两；介质访问协议；分布式协调协能；点协调功能；混合协调 功能；增强的分布式信道接入：基于轮询的h c f 控制的信道接入 分类号：t p 3 9 3 1 7 b 塞交煎厶堂亟堂位途塞旦s ! 丛! a b s t r a c t a b s t r a c t ：t h ew l a nt e c h n o l o g yh a sb e e na d o p t e dw i d e l yi nc o m p u t e ra n d c o m m u n i c a t i o n sn e t w o r k s c o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a le t h e m e t ，w l a nh a ss o m e p r e d o m i n a n ta d v a n t a g e s i nt e r m so f m o b i l i t y , c o n s t r u c t i v i t y , m a i n t a i n a b i l i t y , a n t i - j a m m i n ga n ds e c u r i t y , w h i c hm a k e si te a s i e ra c c e s st op o r t a b l ed e v i c e sa n dl a n s a n dm o r ee f f i c i e n tt ot r a n s m i ti m a g ei n f o r m a t i o n ，v o i c em e s s a g ea n de m a i l w i t ht h e r i s eo ft i m e d e l a ys e n s i t i v i t yb u s i n e s sr e g v i d e o ) a n dt h el i m i t a t i o no fn e t w o r k b a n d w i d t hr e s o u r c e s ，t h er e q u i r e m e n to ft a k i n ga s s u r a n c eo fq o si n t oa p p l i c a t i o ni s b r o u g h to ne x i g e n t l y t h ec h a n n e l a c c e s st e c h n o l o g yi nt h em a cl a y e ri st h ec r u c i a l l i n kf o rt h ea s s u r a n c eo fq o st e c h n o l o g y s oi ti si m p o r t a n tt or e s e a r c ht h ea c c e s s t e c h n o l o g yi nt h ew l a nm a cl a y e r i e e e8 0 2 1l xp r o t o c o l sa r et h em a i n s t r e a mp r o t o c o l si nw l a nt e c h n o l o g i e s w h i c hm a i n l yp r e s c r i b et h ea c c e s st e c h n o l o g i e si nt h em a cl a y e r p r i m a r i l y , t h i sp a p e r w i l lm a k ear e s e a r c ho nt h ea c c e s st e c h n o l o g i e si nt h em a cl a y e ra n dd oa na n a l y s i so n t h er e a l i z a t i o nm e c h a n i s m so ft h ep c fa n dd c ft h a ti sd e e p l ya n a l y z e db a s e do n m a r k o vc h a i nm o d e lp r o p o s e db yb i a n c h ia n dt h e nm a k ead i s c u s s i o na n dc o n c l u s i o n a b o u tt h ec o n sa n dp r o so fq o sm e c h a n i s m sb a s e do ni e e e8 0 2 11 n e x t ，t h i sp a p e r w i l lm a k ead e t a i l e di n t r o d u c t i o no na c c e s sm e c h a n i s m si nt h em a c l a y e ra sw e l la s q o sm e c h a n i s m sb a s e do ni e e e8 0 2 1lea n dd oa na n a l y s i s o nt h er e a l i z a t i o n d i f f e r e n c eb e t w e e ni e e e8 0 2 1 1a n di e e e8 0 2 1 l eu s i n gq o sm e c h a n i s m sa n dt h e n d r a wac o n c l u s i o na b o u ta d v a n t a g e so fe d c ao v e rd c ef i n a l l y , i nc o n f o r m i t yt ot h e m a r k o vc h a i nm o d e lt h i sp a p e rw i l lm a k ea na n a l y s i so nr e l a t i o n s h i p sa m o n ge d c a t h r o u g h p u t ，t i m ed e l a y , t h en u m b e r so fs t a a n dt h ev a l u eo fc w , a n dh e r e b ya c c o r d i n g t od y n a m i cs e t u pa n dv a l u eo fn e t w o r ks t a t u sp r e s e n ta ni m p r o v e ds c h e m e d e d c a s c h e m e ，w h i c hi sv a l i d a t e dt h a ti ti sb e t t e rt h a ne d c ab yc o m p a r i n gt h et h r o u g h o u ta n d t i m ed e l a yw i t ht h ee m u l a t i n go f t h e s et w os c h e m e su s i n gn s 2t 0 0 1 k e y w o r d s ：w l a n ；m a c ；d c f ；p c f ；h c f ；e d c a ：h c c a c l a s s n o ：t p 3 9 3 1 7 b 塞銮通厶堂亟堂僮j 金塞 国目塞 图目录 图2 - 1b s s 结构图1 2 图2 2e s s 结构图1 3 图2 3 无线局域网基础设施网络结构1 4 图2 - 4a dh o c 网络结构1 4 图2 5m a c 帧格式1 5 图2 - 6 管理帧格式1 6 图2 7 用户接入流程1 7 图3 1d c f 工作机制1 9 图3 28 0 2 1 1 基本接入方式的帧时序图2 0 图3 38 0 2 1 lr t s c t s 接入方式的帧时序图2 0 图3 _ 4d c f 退避过程的m a r k o v 模型2 l 图3 5p c f 的工作机制2 3 图4 1 传统i e e e8 0 2 1 1d c f 模式与i e e e8 0 2 1 l e e d c a 模式的区别2 8 图4 2e d c a 接入方式2 9 图5 一la c k 类数据包退避过程的m a r k o v 链模型3 3 图5 2 信道连续两次繁忙之间的时隙分类示意图3 6 图5 3 空闲时隙数状态变化的m a r k o v 链模型3 7 图5 4 吞吐量与站点数之间的关系4 0 图5 5 a c 3 、- t k 务的吞吐量与初始竞争窗口长度的关系4 l 图5 - 6 时延与站点数的关系4 1 图5 7 改进算法流程图4 5 图5 8n s 2 仿真流程图4 6 图5 - 9 仿真模型中m a c 层架构4 7 图5 1 0 仿真环境网络拓扑图4 8 图5 - iie d c a 与d e d c a 方式语音流吞吐量对比4 9 图5 1 2e d c a 与d e d c a 方式视频流吞吐量对比5 0 图5 1 3e d c a 与d e d c a 方式b e s t e f f o r t 数据流吞吐量对比5 0 图5 1 4e d c a 方式下语音流的延迟5 l 图5 一1 5e d c a 方式下语音流的延迟5 l 图5 1 6e d c a 方式下视频流的延迟5 2 图5 1 7d e d c a 方式下视频流的延迟5 2 e 立交通叁堂驱堂僮i 金塞 国目建 图5 1 8e d c a 方式下b e s t - e f f o r t 数据流的延迟5 3 图5 1 9d e d c a 方式下b e s t e f f o r t 数掘流的延迟5 3 图5 2 0 语音流d e d c a 和e d c a 方式的时延均值计算5 4 图5 2 l 视频流d e d c a 和e d c a 方式的时延均值计算5 5 图5 2 2b e s t e f f o r t 数据流d e d c a 和e d c a 方式的时延均值计算5 5 e 塞交适左堂蘧堂僮i 金室 缉丝透 a c a c a i f s a p b s s c f p c p c w d c f d e d c a d i f s e d c a e s s h c h c c a h c f l l c m s d u p c f p f p i f s q a p q o s q s t a r f r t p 缩略语 a c c e s sc o n t r o l a c c e s sc a t e g o r y a r b i t r a r yi n t e r f r a m es p a c e a c c e s sp o i n t b a s i cs e r v i c es e t c o n t e n t i o nf r e ep e r i o d c o n t e n t i o np e r i o d c o n t e n t i o nw i n d o w d i s t r i b u t e dc o o r d i n a t i o nf u n c t i o n d y n a m i c e n h a n c e dd i s t r i b u t e dc h a n n e l a c c e s s d c fi n t e r f r a r n es p a c e e n h a n c e dd i s t r i b u t e dc h a n n e la c c e s s e x t e n ds e r v i c es e t h y b r i dc o o r d i n a t o r h c fc o n t r o l l e dc h a n n e la c c e s s h y b r i dc o o r d i n a t i o nf u n c t i o n 1 2 g i e a ll i n kc o n t r o l m a cs e r v i c ed a t au l l i t p o i n tc o o r d i n a t i o nf u n c t i o n p e r s i s t e n c ef a c t o r p c fi n t e r f r a m es p a c e q o s c a p a b l ea p q u a l i t yo f s e r v i c e q o s c a p a b l es t a r a d i of r e q u e n c y r e a lt i m et r a n s p o r tp r o t o c o l 无线控制器 接入类型 仲裁帧间隔 无线接入点 基本服务子集 非竞争周期 竞争周期 竞争窗口 分布式协调功能 动态增强分布式信道接 入 分布协调功能帧间间隔 增强的分布式信道接入 扩展服务集 混合协调器 基于轮询的h c f 控制的 信道接入 混合协调功能 逻辑链路控制 m a c 业务数据单元 点协调功能 持续因子 点协调功能帧间间隔 具有1 e e e 8 0 2 1 l eq o s 功 能的a p 服务质量 具有i e e e 8 0 2 1l eq o s 功 能的s 1 a 射频 实时传输协议 b 塞套道厶堂亟堂位i 金塞 缠略亟 r t s c t s s i f s s t a t c t b t t t x o p w l a n r e q u e s tt os e n d c l e a rt os e n d s h o f ti n t e r v a lf r a m es p a c e s t a t i o n t r a f f i cc a t e g o r y t a r g e tb e a c o nt r a n s m i s s i o n t i m e t r a n s m i s s i o no p p o r t u n i t y w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k 请求发送清除发送 短帧日j 日j 隔 无线终端 业务分类 目标信标发送间隔时问 发送机会 无线局域网 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：胁立 签字日期：如1 年炒习日 新j 肛 签字日期：扩函声，1 月7 日 j e 塞銮墟厶堂亟堂僮i 金塞独剑挂庄噎 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名。锄幂l 签字日期：工。唧年脏月7 f 1 6 1 致谢 本文是在我的导师郭字春副教授的精心指导下完成的，论文从构思、组织到 成文凝结着导师的大量心血。在这里我首先要衷心感谢郭宇春老师两年多来的培 养、关心与教育。在读硕士学位的两年半时间里，在学术上给了我悉心的指导， 为我创造了良好的工作环境和和自由的学习氛围，使我顺利完成从课程学习到科 学研究的转变，她严谨求实的治学态度、深厚的学术造诣、勤奋的工作作风、高 度的责任感、工f 直无私的品格和崇高的思想境界，深深感染了我，让我受益匪浅。 我所取得的每一点成绩和进步都离不开郭字春老师的教诲和点拨。 在这两年半的学习生活中，陈常嘉老师和胡师舜老师悉心指导我们完成了实 验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向陈常 嘉老师和胡师舜老师表示衷心的谢意。 在实验室工作及撰写论文期间，关学攀等同学对我论文中的研究工作给予了 热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 深深的感谢我的父母，多年来任劳任怨，哺育我成人，他们的理解和支持使 我能够在学校专心完成我的学业，衷心祝福他们永远幸福、健康。 最后，感谢在百忙之中为我评阅论文的专家、学者、老师，感谢所有关心， 支持和帮助过我的人! b 塞交蝗厶堂亟竺僮盈塞 度 序 本课题研究的出发点是结合目的无线局域网的发展现状与m a c 层技术所存 在的问题，针对无线局域网的q o s 保证机制需求提出设计一套基于e d c a 的动态 无线局域网接入竞争窗口设置机制。本论文就是在学习、研究、开发和总结的基 础上完成的。 论文首先从总体上介绍了无线局域网的发展现状，描述了目前常用的无线局 域网标准。接着有针对性的介绍了无线局域网的基本网络元素以及大致的网络拓 扑结构分类，并简单介绍了局域网的帧格式及用户接入流程。 论文第三部分深入研究i e e e8 0 2 1 1 的m a c 层接入技术及其在此基础上实现 的q o s 保证技术。详细阐述了d c f 和p c f 的工作机制，并结合m a r k o v 模型分析 得出结论系统的饱和吞吐量与竞争站点数”、有效负载长度e p 1 、采用的竞 争机制( 基本接入方式或r t s c t s 机制) 、初始竞争窗口长度( ) 、最大退避阶 数( m ) 等参数有关。 论文第四部分介绍i e e e8 0 2 1 l e 的m a c 层接入技术e d c a 和h c c a 接 入模式。分析了e d c a 和h c c a 的实现原理，并深入研究了e d c a 与d c f 的差 异。 第五部分是论文的重点，该部分首先介绍了e d c a 模式的m a r k o v 链模型，根 据模型分析了e d c a 模式下影响吞吐量和时延的主要因素，并分析了协议中e d c a 模式和前人研究成果的缺陷，提出了一种d e d c a 方式，即改变c 。和c 彬。值 得静态设置方式，根据网络的负载情况以及冲突发生的概率来动态计算c 纾和 c 。的值，并且通过n s 2 仿真验证了改进机制相对于e d c a 模式的优越性。 最后，对论文进行了总结，并提出进一步研究的方向。 北立交堑厶堂亟堂位途塞 缝论 1 绪论 随着i n t e m e t 的飞速发展，计算机通信网络逐渐从传统的布线网络发展到了无 线网络。无线局域网w l a n ( w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ) ，作为无线网络技 术之一，是传统固定局域网和无线通信技术的结合。它是一种能支持较高速率( 大 于1 m b p s ) 、采用微蜂窝、微微蜂窝结构的自主管理计算机局部网络；其本质的特 点是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来，而是采用射频( r a d i of r e q u e n c y r f ) 技术，利用无线电或者红外线作为传输媒介，其移动终端可以通过无线接入 点( a p ) 来实现对i n t e m e t 的访问。 由于无线局域网，具有移动性高、保密性强、抗干扰性好、架设与维护容易 等特点得到了迅速的发展，并逐渐在变动频繁、成长快速、突发性以及不方便铺 设网络的情况下，成为最佳的选择方案，广泛应用于接入组织网络信息系统、难 于布线的环境、频繁变化的环境、专门工程或高峰时间所需的暂时局域网、流动 工作者或家庭办公用户需要得到信息的区域等领域。 1 1w l a n 发展趋势及相关标准 目前的无线局域网技术有很多，主要包括i e e e8 0 2 1 1 协议簇”、蓝牙 ( b l u e t o o t h ) 技术、欧洲的h i p e r l a n 标准和h o m e r f 等。 1 1 1i e e e8 0 2 1l x 系列标准 在计算机网络结构中，逻辑链路控制层( l l c ) 及其之上的应用层对不同的物 理层的要求可以是相同的，也可以是不同的，因此，w l a n 标准主要针对物理层 和媒质访问控制层m a c 的内容，涉及所使用的无线频率范围、空中接口通信协议 等技术规范与技术标准。 塞交道厶堂亟堂焦论窒缱：l 金 图1 - 1 物理层相关标准 f i g 1 - 1s t a n d a r d so f p h y s i c a ll a y e r 图1 - 2 m a c 层相荚标准 f i g 1 - 2s t a n d a r d so f m a cl a y e r ( 1 ) i e e e8 0 2 1 1 标准 1 9 9 0 年，i e e e8 0 2 标准化委员会成立i e e e8 0 2 1 1w l a n 标准工作组。i e e e 8 0 2 1 1 标准( 又名w i f i ) 在1 9 9 7 年6 月由局域网以及计算机方面的专家审定通 过，该标准定义物理层和m a c 层规范。物理层定义了数据传输的信号特征和调制， 定义了两个射频( r f ) 传输方法和一个红外线传输方法。r f 采用跳频扩频( f h s s ) 和直接序列扩频( d s s s ) 技术，工作在2 4 2 4 8 3 5 g h z 频段。其中，f i - i s s 采用 2 4 电平g f s k 调制技术，支持1 m b i t s 数据速率，共有2 2 组调频图案，包括7 9 信道；d s s s 采用b p s k 和d q p s k 调制技术，支持1 m b i t s 和2 m b i t s 的数据速率。 红外传输方法则工作在8 5 0 9 5 0 n m 段，峰值功率为2 w ，支持数据速率为1 m b i t s 和2 m b i t s 。 8 0 2 1 1 是i e e e 最初制定的一个w l a n 标准，主要用于解决办公室局域网和 校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据访问，速率最高只能达 2 j e 塞交通塞堂亟竺鱼途塞绪j 金 到2 m b i t s 。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，所以8 0 2 1 1 标准 很快被8 0 2 1 l b 所取代。 ( 2 ) i e e e8 0 2 1 l b 杯准 1 9 9 9 年9 月8 0 2 1 l b 被正式批准。该标准规定w l a n 工作在2 4 2 4 8 3 5 g h z 频段，数据传输速率达到l l m b i f f s ，传输距离控制在5 0 1 5 0 英尺。该标准是对 8 0 2 1 l 的一个补充，采用补偿编码键控( c c k ：c o m p l e m e n t a r yc o d ek e y i n g ) 调制 方式，采用点对点模式和基本模式两种运作模式，在数据传输速率方面可以根据 实际情况在1 1 m b i t s 、5 5 m b i t s 、2 m b i t s 和1 m b i t s 的不同速率间自动切换，它改 变了w l a n 设计状况，扩大了w l a n 的应用领域。 8 0 2 1 i b 已成为当前主流的w l a n 标准，被多数厂商所采用，所推出的产品 广泛应用于办公室、家庭、宾馆、车站、机场等众多场合。 ( 3 ) i e e e8 0 2 1 1 a 标准 1 9 9 9 年，8 0 2 1 l a 标准制定完成，该标准规定w l a n 工作频段在5 1 5 0 5 3 5 0 g h z 和5 7 2 5 5 8 5 0 g h z ，数据传输速率达到5 4 m b i t s ，传输距离控制在l o 1 0 0 m 。该标准也是8 0 2 1 1 的一个补充，扩充了标准的物理层，采用正交频分复用 ( o f d m ) 的独特扩频技术和q f s k 调制方式，可提供2 5 m b i t s 的无线a t m 接口 和1 0 m b i t s 的以太网无线帧结构接口，支持多种业务如话音、数据和图像等，一 个扇区可以接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。 8 0 2 1 l a 标准是8 0 2 1 l b 的后续标准，其设计初衷是取代8 0 2 1 1 b 标准。然而， 2 4 g h z 频带属于工业、教育、医疗等专用频段，是公开的，不需要执照；而工作 于5 1 5 0 5 8 5 0 g h z 频带需要申请与审批。因此，目前部分公司仍没有表示对 8 0 2 1 1 a 标准的支持。 ( 4 ) i e e e8 0 2 1 1g 标准 目前，i e e e 推出最新版本8 0 2 1 l g 认证标准，该标准提出拥有8 0 2 1 l a 的传输 速率，安全性较8 0 2 1 l b 好，采用两种调制方式，含8 0 2 1 la 中采用的o f d m 与 8 0 2 1 l b 中采用的c c k ，做到与8 0 2 1 1 a 和8 0 2 1 1 b 兼容。 虽然8 0 2 1 l a 较适用于企业，但w l a n 运营商为了兼顾现有8 0 2 1 i b 的设备投 资，选用8 0 2 1 l g 的可能性极大。对于w l a n 设备制造商，选择哪一种标准进行 投入研发，目前并没有唯一的答案。如果w l a n 设备制造商能推出既支持8 0 2 1 l g 标准产品又兼容8 0 2 1 l b ，8 0 2 1 l a 标准的w l a n 产品是再好不过的了。 表1 - 18 0 2 1 1 1 l a l l b l l g 标准的比较 t a b 1 - 1c o m p a r i s o nw i t h8 0 2 1 l ，8 0 2 1 l a ，8 0 2 1 l ba n d8 0 2 1 l g 8 0 2 1 18 0 2 1 1 b8 0 2 1 1 a 8 0 2 1 1 2 l 发布时间 1 9 9 71 9 9 9 1 9 9 92 0 0 3 l 合法频宽 8 3 5 m h z8 3 5 m h z3 2 5 m h z8 3 5 m h z 韭鏖窑迪厶堂亟土堂位论塞绪途 8 舵1 l8 0 2 1 1 b8 0 2 1 1 a 8 0 2 1 1 r 5 15 0 - - 5 3 5 0 g h z 频率范围2 4 0 0 - - 2 4 8 3 g h z2 4 0 肚2 4 8 3 g h z2 4 0 0 - - 2 4 8 3 g h z 5 7 2 5 5 8 5 0 g h z 6 ，9 ，1 2 ，1 8 ，2 4 ，6 ，9 ，1 2 ，1 8 ，2 4 ， 物理发送速率 1 , 2 m b p s1 ，2 ，5 5 ，l1m b p s 3 6 ，4 8 ，5 4m b p s3 6 , 4 8 ，5 4m b p $ 非重叠信道 331 23 理论上u d p 的 最大吞吐量1 , 7 m b p s7 1 m b p s3 0 9 m b p s3 0 9 m b p s f 1 5 0 0 b y t e s ) 理论上t c p i p 的吞吐量 1 6 m b p s 5 9 m b p s2 4 4 m b p s2 4 4 m b p s ( 1 5 0 0 b y t e s ) ( 5 ) i e e e8 0 2 1 l i 标准 8 0 2 1 l i 标准结合8 0 2 i x 中的用户端口身份验证和设备验证，对w l a n 的m a c 层进行修改与整合，定义了严格的加密格式和鉴权机制，以改善w l a n 的安全性。 i e e e8 0 2 1 l i 新修订标准主要包括两项内容：w i f i 保护访问技术( w p a ：w i f i p r o t e c t e d a c c e s s ) 和强健安全网络r s n 技术。w p a 技术的首要任务是在老式设备 中插入安全孔，通常是通过固件或驱动程序升级来完成，采用临时密钥完整性协 议( t k i p ；t e m p o r a lk e yi n t e g r i t yp r o t o c 0 1 ) 及运算法则，以提高有线等效保密( w e p ： w i r e de q u i v a l e n tp r i v a c y ) 密钥的安全性强度。t k i p 像w e p 一样也是基于r c 4 加 密，但创建密钥的方法有所不同，它能提供快速更新密钥的功能，解决了w e p 所 存在的脆弱性等缺陷。r s n 以8 0 2 1 x 协议和可扩展身份验证协议e a p 为依据，采 用高级加密标准a e s ，在接入点和移动设备之| 日j 使用动态身份验证和加密运算法 则，以实施更强大的加密和信息完整性检查。w i f i 联盟计划采用8 0 2 1 1 i 标准作 为w p a 的第二个版本，并于2 0 0 4 年初开始实行。 8 0 2 1 l i 标准在w l a n 网络建设中相当重要，数据的安全性是w l a n 设备制 造商和w l a n 网络运营商应该首先考虑的问题。只有用户数据的安全性得到了保 证，w l a n 产品才会有强大的市场。 ( 6 ) i e e e8 0 2 1 1 其他标准 8 0 2 1l d ：r e g u l a t o r yd o m a i n s ，定义域管理。 8 0 2 1 1 e 对w l a nm a c 层协议提出改进， 无线广播接口的q o s 保证机制。 8 0 2 11f i a p p ( i n t e r - a c c e s sp o i n tp r o t o c 0 1 ) ， 点之间的通信。 以支持多媒体传输及所有w l a n 接入点内部协议，定义了访问节 8 0 2 1 l h ：用于8 0 2 1 l a 的频谱管理技术。5 g h z 频率可能关键的功耗管理，并 研究8 0 2 1 l a 与h i p e r l a n 2 之问的一致性，集中关注动态频率选择( d y n a m i c f r e q u e n c ys e l e c t i o n ) 和传输功率控制( t r a n s m i tp o w e rc o n t r 0 1 ) 。 8 0 2 1 1 n ：标准具有高达6 0 0m b p s 的速率，是下一代的无线网络技术，可提 4 i e 塞銮道太堂亟堂僮途塞绪论 供支持对带宽最为敏感的应用所需的速率、范围和可靠性。结合了多种技术，其 中包括s p a t i a l m u l t i p l e x i n g m i m o ( m u l t i i n ，m u l t i o u t ) ( 空间多路复用多入多出) 2 0m h z 和4 0 m h z 信道和双频带( 2 4 g h z 和5 g h z ) ，以便形成很高的速率，同时 又能与以前的i e e e8 0 2 1 l b g 设备通信。但8 0 2 1 l n 成本比较昂贵，所以长期内 8 0 2 1 l a 、8 0 2 1 l g 与8 0 2 1 l n 将共存，不会被1 i n 取代。 8 0 2 1 lr ：该标准被设计用于加快无线l a n 中接入点或蜂窝之间的切换速度。 协议改善了移动的客户端设备在接入点之间运动时的切换过程，允许一个无线客 户机在实现切换之前，就建立起与新接入点之间安全且具备q o s 的状态，这会将 连接损失和通话中断减到最小。 8 0 2 1 1 s ：无线网状网协议，是w i f i 技术的进一步延伸它通过将无线路由器 或交换机之间组网，从而进一步减少布线和提供更大范围的无线上网服务。 1 1 2 蓝牙技术 b l u e t o o t h 是一种低带宽、短距离、低功耗的数据传送技术，用于p d a 、手机、 笔记本电脑等设备。2 0 0 1 年4 月i e e e 的p a n ( p e r s o n a l a r e a n e t w o r k ) 即8 0 2 1 5 工作组最新提出一项议案，使b l u e t o o t h 和8 0 2 1 i b 可以同时工作。 1 1 3 h i p e r l a n 无线局域网标准 h i p e r l a n t 2 1 是由欧洲电信标准化协会( e t s i ) 的宽带无线电接入网络小组 ( b r a n ) 在1 9 9 2 年提出的欧洲无线局域网标准，工作频段为5 g h z 及1 7 g h z 。 目前已推出h i p e r l a n l 和h i p e r l a n 2 。 h i p e r l a n l 采用g m s k ( g a u s s i a nm i n i m u ms h i i tk e y i n g ) 调制，最高传输速 率为2 3 5 m b p s 。它推出时，数据速率较低，与当时技术上比较成熟的i e e e8 0 2 1 l b 相比，无明显优势，所以没有被人们重视。 2 0 0 0 年，h i p e r l a n 2 标准制定完成，其最高数据速率能达到5 4 m b i t s ， h i p e r l a n 2 标准详细定义了w l a n 的检测功能和转换信令，用以支持许多无线网 络、并支持动态频率选择( d f s ) 、无线信元转换、链路自适应、多束天线和功率 控制等。该标准在w l a n 性能、安全性、o o s 等方面也给出了一些定义。 h i p e r l a n l 对应8 0 2 1 l b ，h i p e r l a n 2 与8 0 2 1 1 a 具有相同的物理层，它们可 以采用相同的部件。另外，h i p e r l a n 2 强调与3 g 整合。h i p e r l a n 2 标准也是目前 较完善的w l a n 协议，支持h i p e r l a n 2 标准的厂商主要集中在欧洲地区。 e 塞交道左堂殛堂僮i 金童 绪论 1 1 4h o m e r f h o m e r f 工作组是由美国家用射频委员会领导，于1 9 9 7 年成立的，其主要工 作任务是为家庭用户建立具有互操作性的话音和数据通信网。它于2 0 0 1 年8 月推 出h o m e r f 2 0 版，h o m e r f 2 0 集成了语音和数掘传送技术，工作频段在1 0 g h z ， 数据传输速率达到1 0 m b i t s ，在w l a n 的安全性方面主要考虑访问控制和加密技 术。 h o m e r f 是针对现有无线通信标准的综合和改进：当进行数据通信时，采用 i e e e8 0 2 1 1 规范中的t c p 口传输协议；在进行语音通信时，则采用数字增强型无 绳通信( d e c t ：d i g i t a le n h a n c e dc o r d l e s st e l e c o m m u n i c a t i o n ) 标准。 除了i e e e8 0 2 1 l 委员会、欧洲电信标准化协会和美国家用射频委员会之外， 无线局域网联盟( w l a n a ：w i r e l e s sl a b a s s o c i a t i o n ) 在w l a n 的技术支持和实 施方面也做了大量工作。w l a n a 是由w l a n 厂商建立的非赢利性组织，由3 c o m 、 a i r o n e t 、思科、i n t e r s i l 、朗讯、诺基亚、以及s y m b o l 等厂商组成，其主要工作 是验证不同厂商的同类产品兼容性，提供w l a n 市场推广和产品使用方面的培训 等。 1 1 5 中国w l a n 规范 中华人民共和国信息产业部正在制定w l a n 的行业配套标准，包括：公众 无线局域网总体技术要求和公众无线局域网设备测试规范。该标准涉及的技 术体制包括8 0 2 1 i x 系列和h i p e r l a n 2 。信息产业部通信计量中心承担了相关标准 的制定工作，并联合设备制造商和国内运营商进行了大量的试验。同时，信息产 业部通信计量中心和深圳市中兴通讯股份有限公司等联合建成了w l a n 的试验平 台，对w l a n 系统设备的各项性能指标、兼容性和安全可靠性等方面进行全方位 的测评。 此外，由信息产业部科技司批准成立的中国宽带无线p 标准工作组 ( w w w c h i n a b w i p s o r g ) 在移动无线坤接入、m 的移动性、移动i p 的安全性、移 动业务等方面进行标准化工作。2 0 0 3 年5 月，国家首批颁布了由中国宽带无线 i p 标准工作组负责起草的w l a n 两项国家标准：信息技术系统日j 远程通信和信 息交换局域网和城域网特定要求第l l 部分：无线局域网媒体访问m a c 和物理p h y 层规范、信息技术系统问远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第1 1 部 分：无线局域网媒体访问层m a c 和物理层( p h y ) 规范：2 4 g h z 频段较高速物 理层扩展舰范。这两项国家标准所采用的依据是i s o ，i e c 88 0 2 1 1 和i s o i e c 8 6 b 瘟銮遵厶堂亟堂僮i 金塞 绪论 8 0 2 1 1 b ，这两项国家杯准的发布，将规范w l a n 产品在我国的应用。 随着网络增值业务的发展，w l a n 除了以上的标准之外，将还会有一些关于 w l a n 应用层方面的标准出台。 w l a n 具有广泛的发展前景。w l a n 的标准一问世，中国电信集团公司就准 备根据现有的网络运行情况应用w l a n ，提出了中国电信无线以太网接入技术 要求，规划w l a n 在中国电信市场的应用：随后，中国移动通信集团公司结合 现有的移动技术，先后制定了中国移动w l a n 业务总体技术要求、中国移 动w l a n 业务接口规范、中国移动w l a n 业务业务规范等。这表明，在我 国，w l a n 技术将得到广泛应用，并呈现出迅速崛起的趋势，将催生出许多新的 发展商机。 1 1 6 其他w l a n 相关组织