网络工程与综合布线(无线网).ppt

第10讲 无线网络 在本单元中您能了解如下主要知识点 1 无线网络的概念与特点 2 无线网络通信传输媒介 3 无线网络的互连设备 4 无线网络的体系结构 5 无线局域网物理层 6 无线网络典型连接方式与实例 在计算机网络工程中 不仅要做有线的而且还要做无线的 无线网络发展的势头越来越大 本章将讨论无线网络的基础和工程的建设 10 1无线网络的概念与特点 本章将讨论 1 无线网络的概念2 无线局域网3 无线网络的发展过程4 无线网络分代 1无线网络的概念无线LAN出现于1990年 当它一出现 就有人预示着完全取消电缆和线路连接方式的时代即将来临 但是 事物的发展 并不像人们预想的那么好 无线LAN的发展较为缓慢 其主要原因有 人们认识 理解与支持的程度并没有预想的那么好 销售市场不太火爆 价格相对高 近来年 由于无线通信技术的发展 出现了移动上网 无线Internet 尤其是10M无线局域网络的推出 使无线网络出现了新的生机 无线网络采用与有线网络同样的工作方法 它们按PC 服务器 工作站 网络操作系统 无线适配器和访问点通过电缆连接建立网络 我们知道计算机局域网络是把分布在数公里范围内的不同物理位置的计算机连在一起 在网络软件的支持下可以相互通信和共享资源的网络系统 有线网络的传输媒介主要依靠电缆和光缆 构成一个计算机局域网络 有线局域网络需要布线或改线 工程量大 而且容易遭到损坏 网中的各站点位置不可移动 如果是把相距数公里到数十公里距离的远程站点连入网络时 或者是把这样距离的两个局域网相连时 或采用电话线路做传输媒介时 便出现了速率低 误码率高和线路可靠性差的问题 而且对专用路线布线施工时施工难度大 费用高 施工的过程中还会遇到预想不到的困难 在这种背景下 出现了新型计算机无线通信和无线计算机网络系统 即无线局域网络系统 无线局域网络是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网WLAN WirelessLocalAreaNetwork 计算机无线通信和计算机无线联网不是一个概念 其功能和实现技术有相当大的差异 计算机无线通信只要求两台计算机之间能传输数据即可 而计算机无线联网则进一步要求以无线方式相连的计算机之间资源共享 具有有线网络系统所支持的各种功能 计算机无线联网常见的形式是把一个计算机站点以无线方式连入一个计算机网络中 作为网络中的一个点 使之具有网上工作站所具有的同样的功能 能将网络服务中的所有服务 或者把数个 有线的 无线的 局域网连成一个区域网 无线入网的计算机具有可移动性 在一定的区域内移动而同时又随时与网络系统保持联系 应该说 计算机无线联网方式是有线联网方式的一种补充 它是在有线网的基础上发展起来的 使网上的计算机具有可移动性 能快速 方便地解决以有线方式不易实现的网络信道的连通问题 无线连网要解决二个主要问题 通信信道的实现与性能 提供像有线网络系统那样的网络服务功能 对于第一点的基本要求是 工作稳定 数据传输率高 大于1Mbps 抗干扰 误码率低 频道利用率高 具有保密性 收发的单一性 可以进行有效的数据提取 对于第二点的基本要求是 现有的网络系统应能在其中运行 即要兼容有线网络的软件 使用户能透明地操作而无需考虑网络环境 作为无线连网的系统具有如下特点 频率为工业自由辐射频率 不用专门申请 该网络支持现有各种计算需要的网络软件 建立透明式网络链路 能够完成局域网互连的高速率传输 采用扩展频谱通信技术 用无线电波通信 不用电缆 施工快速 简便 维修方便 采用宽带数据通信抗干扰性能好 低功耗 1瓦可实现 公里通信 无须改变原网络系统软件 网络软件和应用软件 无线网络适用范围有 适用工矿 企业 广域远距离连网 适合银行 保险 工商 税务 证券系统网络 用于水利 电力 铁路 油田远程网络 用于大专院校 科研院所网络 用于海关 港口 机场连网 用于高速公路 城市连网 适用于公安 消防 环境监测 军事移动通信网络 用于江 河 湖 海 海峡 山谷等复杂地形环境连网 适用于难以敷设电缆的各种地区和环境连网 网络通信协议CSMA CA带有避免冲突的载波侦听多路访问 多路冲突时随机延迟后重新接受 有关无线应用协议 标准将在后面叙述 网络的安全保密性 多级保密 扩频频谱保密 级保密 网桥访问控制 无线局域网随着信息技术的发展 人们对网络通信技术的要求不断提高 希望不论在何时 何地 与何人能够进行包括数据 语音 和图象等任何内容的通信 并希望主机在网络环境中移动和漫游 无线局域网是实现移动网络的关键技术之一 随着IEEE等国际机构对于无线局域网标准的制定 市场上无线局域网产品的兼容性大大提高 极大地促进了无线局域网产品和市场的发展 众多低价位无线局域网产品的出现 使得越来越多的用户考虑使用无线局域网产品来满足应用上的需求 总的来说 无线局域网在以下几个方面有非常现实的意义 在不能使用传统布线或者是使用传统布线困难很大的地方 租用专线耗资高的地方 重复的临时建立和安排的网络环境 使用有线不方便 成本高 耗时长的地方 局域网用户需要在一定范围内进行移动通信的环境 但是 目前无线局域网在数据传输速率 传输范围 安全性等方面都还不如有线局域网 所以在应用环境中无线局域网在相当长的时间内会与有线局域网共存 对于智能建筑应用环境 特别是众多的公共场所或专业场所 如机场 车站 会议大厅 会展中心 图书馆以及大开间的办公室等地方 会越来越多地使用连接有线局域网的无线局域网 满足用户无线终端入网的需求 无线局域网最常用的标准是IEEE802 11 IEEE802 11a IEEE802 11b IEEE802 11g等几种 目前市场上的产品绝大部分均遵循IEEE802 11b标准 即数据传输速率可达5M 11Mbps IEEE802 11b标准的发布 使得无线局域网的应用和普及发展到了一个新的阶段 标准使无线局域网的用户能够自由 灵活地选择不同厂家的产品 无线局域网的主流厂商组成了一个称做无线以太网兼容性联盟 WECA 的国际性组织 WECA的任务是负责认证无线局域网产品的互操作性和兼容性 并推动无线局域网在企业和家庭的应用 继IEEE802 11b后 具有54Mbps传输速率的符合IEEE802 11a和IEEE802 11g标准的无线局域网技术及其产品正在发展中 此外 家居无线网络HomeRF2等无线局域网技术也在不断发展中 1 802 11g 802 11g于2003年6月12日IEEE大会正式定案 802 11g标准是Specification8 2Version 支持54Mbps 802 11g采用了OFDM的调制方式 所以能提供高达54Mbps的带宽 但其仍然是工作在2 4GHz且强制保留原802 11b所采用的DSSS CCK的调制方式 因此其能兼容802 11b标准 RTS CTS保护机制 802 11g的表达的 提供五倍于802 11b产品的数据通信带宽 高达54Mbps 兼容所有原来802 11b的产品 略高于802 11b的价格 提供更好的性价比从2003年底起 802 11g将成为无线局域网的主流标准 2 802 11a 802 11a与802 11b标准同时被批准 1999年 802 11a工作在5GHz 中国特别规定在5 725 5 850Ghz频段 802 11a采用了OFDM调制方式 能提供高达54Mbps的带宽 能提供13个完全不重叠的子频道 更好的抗干扰与绕障碍能力 不能直接和工作在2 4G的802 11g b的设备兼容 可以通过双频多模设备实现兼容 3 802 11b802 11b产品于2000年推出 采用DSSS技术 其技术比较简单 为了扩展传输范围 又能获得高传输率 802 11a产品在2002年推出 它采用比较复杂的正交频分复用 OFDN 技术 传输速率可达54Mbps 但传输范围较小 HomeRF和蓝牙技术两种产品已经广泛应用在家庭和小型办公室环境中 由于媒体访问控制和物理层的额外开销 实际的传输率可能只有40 左右 在传输时 由于出错而要重传又会影响传输效率 最后有效的传输率还会更低 如802 11b的实际传输速率可能只有2Mbps左右 且在信道上每个端站只能实现共享的半双工操作 4 无线局域网技术无线局域网技术有 无线个人网 WPANWirelessPersonalAreaNetwork IEEE802 15 1Bluetooth 主要用于个人信息化设备的无线网络连接 目前发展的主流技术是蓝牙 无线局域网 WLANWirelessLocalAreaNetwork IEEE802 11a b g 主要用于一个局域物理区域内信息设备的无线网络连接 无线广域网 WWAN WirelessWideAreaNetwork GSM GPRS CDMA UMTS 主要用于广域范围内信息设备的无线网络连接 无线网络的发展过程无线局域网是1990年出现的 但是 作为无线局域网的研究可以追溯到20世纪70年代早期 主要的领导人物是AT T的贝尔实验室 早期的产品为频分多址 FDNA 模似蜂窝系统技术 20世纪70年代后期瑞士IBMRuschlikon实验室的Gfeller第一个提提出了无线局域网的概念 并且在北欧部暑了第一移动电话系统 语音的无线网络历史从此展开 直到1998年开始3G标准化 面向语音的历史进展如表10 2所示 无线网络分代数字蜂窝网络在北欧出现后 便掀起了移动通信的研究 并以全球移动通信系统 GSMGlobleSystemofMobilecommunications 为导向 人们习惯地把这一阶段研究称之为第一代 1G 系统 第一代系统是面向语言的模似蜂窝和无绳电话 第一代系统在下行链链路 从基站到移动台 和上行链路 从移动台到基站 中使用了两分开的频段 这种系统采用的是频分双工 FDDFrequencyDuplexing 模似 典型的在每个方向上都分配整个频段 例如AMPS TACS和NTM 900在每个方向上的频段都是25MHz 这些系统的主要工作频率是800MHz和900MHz频段 理想情况下 频段和使用地区KavehPahlavan先生给出 如表10 4所示 第一代系统通常也称为模似蜂窝系统 在这一段中还提供了移动数据业务 它只能提供单向的短信息数据 在这基础上人们就把研究的注意力放到面向语音和面向数据的研究上来 这一过程被称为第二代 2G 系统 第二代系统主要表现为4个方面 它们是 数字蜂窝移动系统 PCS 移动数据和无线局域网标准 1 数字蜂窝移动通信系统 2 2G的PCS个人通信业务PCS PersonalCommunicationsServices 是从1G的模拟无绳电话技术发展而来 它与蜂窝移动通信在技术特性上有所差别 3 移动数据业务4 WLAN讨论的问题无线局域网WLAN讨论是以什么方式向用户发送数据 对数据的速率有什么限制 频段划分的规则 802 11 802 11b 802 11a 802 11g等标准是如何定义的 组网方式 5 第3代系统第3代系统 3G 无线网络把蜂窝电话和PCS语音业务和各种分组交换数据综合在一个统一的网络中 3G的主要技术是宽带码分多址WCDMA WidebandCodeDivisionMultipleAccess 最基本的要求是可支持不同速率的应用 从384kbps的电路交换连接到宽为2Mbps 和不同的运行环境 3GSM W CDMA 和EDGE是被国际电信联盟 ITU 认可的国际移动通信 2000 IMT 2000 的3G标准 要求将语音和数据结合在一起 许多运行商开发商都认可这项技术 并选择3GSM作为过渡到3G的升级途径 在2003年9月8日 10日的北京无线网络会议中 许多厂商的技术资料都证实了这一点 作为3G 目前国内许多厂商在研究开发过程中 10 2无线网络通信传输媒介 目前 计算机无线通信传输手段有两种 无线电波 即短波或超短波 微波 光波 即激光 红外线 短波 超短波类似电台或电视台广播 采用调幅 调频或调相的载波 通信距离可达数十公里 这种通信方式早已用于计算机通信 但其速率慢 保密性差 没有通信的单一性 易受其它电台或电气设备的干扰 使之可靠性差 另外频道 频度都要专门申请 因此一般不用作为无线联网 微波 以微波收 发机作为计算机网的通信信道 因为微波的频率很高 所以能够实现数据传输高速率 受气候条件环境影响很小 它的频率范围 300GHz内 微波波段又可分为 分米波 厘米波 毫米波 还有用字母命名更细分微波各波段的 微波的波长很短 具有如下特性 直线传播 频谱宽 携带信息容量大 微波元器件受尺寸大小的影响 微波受金属物体屏蔽 但能穿越非金属物体 但耗损大 可穿透大气层 向外空传播 由于激光和红外线易受天气影响 也不具备穿透的能力 因此在无线网络中一般不用 根据前面叙述 我们可以看到无线网络通信传输媒介最有能力的是微波 以微波频段为媒介 采用直序扩展频谱或跳频方式发射的传输技术 并以此技术制作了发射 接收机 遵照 802 3以太网协议 EthernetProtoclol 开发了整套的计算机无线网络产品 其通信方面的主要技术特点是 用 或2 45 微波作传输媒介 以先进的直序扩展频谱 或跳频 方式发射信号 其扩频编码 SpreadingCode 位长为 射频带宽为 与传统的无线电窄带调制发射方式不同 这是宽带调制发射 故它具有传输数据率高 可到 bps 发射功率小 只有 mW 保密性好 抗干扰能力很强 不会发生与其它无线电设备及用户互相干扰的特点 更方便的是易于多点通信 这是因为它和一般无线电通讯采用的频分式或时分式的不同 扩频调制是码分方式 很多用户可以使用相同的通信频率 只要设置不同的标识码 就可以产生不同的伪随机码来控制扩频调制 即能做到互不干扰的同时通信 其通信距离和覆盖范围视所选用的天线不同而异 定向传送可到 公里 室外的全向天线可覆盖1 5 10公里的半径范围 室内全向可覆盖最大半径 m的 平方米范围 电波能穿透几层墙或两层楼的混凝土楼板 10 3无线网络的互连设备 无线网络的互连设备 无线网卡 ClientAdapter 以太网桥接器无线局域网接入点 AccessPoint 无线宽带路由器 WirelessRouter 无线交换机网关无线E1 T1调制解调器无线集线器 hub 无线网络组网时辅助设备 10 4无线网络的体系结构 对于无线网络的IEEE802 11标准的协议体系结构现简要介绍如下 图10 4给出的是完整的IEEE802 11标准的协议实体 IEEE802的一些子标准中定义的传统简单的MAC层和物理层在IEEE802标准中细分为更多的子层 这样可以使进程的规范化更为容易 MAC层分为MAC管理子层 MAC子层主要负责访问机制的实现和分组的拆分和重组 MAC层的管理层主要负责ESS漫游管理 电源管理 还有登记过程中的关联 消去关联以及要求重新关联等等过程的管理 802 11的物理层分成三个子层 PLCP 物理层会聚协议 PMD协议 物理介质相关协议 和物理层管理层 PLCP子层主要进行载波侦听的分析和针对不同的物理层形成相应格式的分组 PMD子层用于识别相关介质传输的信号所使用的调制昨编码技术 物理层管理子层为不同的物理层进行信道选择和调谐 除此之外IEEE802 11还定义了一个站管理层 它的主要任务是协调物理层和MAC层之间的交互作用 10 5无线局域网物理层 物理层三种接口方式无线局域网的物理层共有三种接口方式它们是 跳频扩频 FHSS 子层物理层接口FHSS规范定义了物理层帧的格式 通过跳频功能和频移键控调制技术即PMD利用它们将二进制数据帧转换为适合无线电波传播的信号 通过PMD使用FHSS发送数据帧 直接序列扩频 DSSS 物理接口DSSSPLCP规范定义了物理层帧的格式 DSSSPMD解释工作站如何利用DSSS发送帧 通过PMD将二进制数据帧转换成适合无线波传播的信号 红外线 IR 物理层接口通过对PMD工作站利用红外线物理层发送帧以及PMD利用调制技术将二进制数据帧转换成适合红外线光传播的信号 物理层 PhysicalLayer 物理层与MAC层管理相连 为物理提供管理工能 1 物理层会聚过程子层 PLCPPhysicalLayerConvergenceProcedureSublayer MAC层和PLCP通过物理层服务访问点 SAP 利用原语进行通信 MAC层发出指示后 PLCP就开始准备需要传输的介质协议数据单元 MPDU PLCP也从无线介质向MAC层传递引入帧 PLCP为MPDU附加字段 字段中包含物理层发送器和接收器所需的信息 802 11标准称这个合成帧为PLCP协议数据单元 PPDU PPDU的帧结构提供了工作站之间MPDU的异步传输 因此 接收工作站的物理层必须同步每个单独的即将到来的帧 2 物理介质依赖 PMD 子层 在PLCP下 PMD支持两个工作站之间通过无线介质实现物理层实体的发送和接收 为了实现以上功能 PMD需直接面向无线介质 空气 并向帧传送提供调制和解调 PLCP和PMD之间通过原语通信 控制发送和接收工能 3 三种物理介质接口 FHSS物理介质依赖 PMD 子层接口 DSSS物理介质依赖 PMD 子层接口 和 IR物理介质依赖 PMD 子层接口 物理层接口操作与功能物理层的三种接口操作基本相近 为了实现PLCP功能 802 11标准规范了状态机的使用 每种状态实现下面的一种功能 载波监听 判断介质的状态 传送 发送数据帧的单个字节 接收 接收数据帧的单个字节 这些功能的实现离不开物理层服务原语现对于原语作简要介绍 物理层是通过12条服务原语与MC层通信的 1 PHY DATA riquest 从MAC层向物理层传送数据的一个字节 这个原语只有在物理层发出PHY TXSTART confirm原语后 才有可能出现 2 PHY DATA indication 从物理层向MAC层传送接收到的数据的一个字节 3 PHY DATA confirm 一条物理层发向MAC层的原语 用于确认数据从MAC层传送到了物理层 4 PHY TXSTART request 从MAC层发往物理层的请求原语 请求开始一个MPDU的传送 5 PHY TXSTART confirm 从物理层发往MAC层一条原语 用于确认一个MPDU传的开始 6 PHY TXEND request 一条从MAC层发往物理层的请求原语 请求结束一个MPDU的传送 当MAC层接收MPDU的最后一条PHY DATA confirm原语后 就发布PHY TAEND request 7 PHY TXEND confirm 一条从物理层发往PAC层原语 用于确认一个MPDU传送的结束 8 PHY CCARESET request 一条从MAC层发往物理层的请求原语 用于确认信道评价状态机进行复位 9 PHY CCARESET confirm 一条物理层发往MAC层的原语 用于确认信道状态机的复位 10 PHY CCA indication 一条从物理层发往MAC层的原语 用于指明介质的状态 只有两种状态 繁忙 空闲 每当信道状态发生变化时 物理层都要发送该原语 11 PHY RXSTART indication 一个从物理层发往MAC层原语 用于指明PLCP已经收到了一个合法的开始帧定界帧定符和PLCP头 基于对头的CRC差错校验 12 PHY RXEND indication 一条从物理层发往MAC层的原语 用于确认接收状态机已经完成了一个MPDU的接收 载波监听功能物理层是通过PMD检查介质状态来执行载波监听操作的 如果工作站没有传送或接收帧 PLCP完成以下2点的监听操作 1 探测信号的到来 DetectionofIncomingSignals 工作站的PLCP持续地对介擀进行监听 介质忙时 PLCP将读取PLCP前同步码和帧头 并试图同步接收信号数据 2 信道评价 ClearChannelAssessment 信道评价操作用于测定无线介质繁忙还是空闲 如果介质空闲 PLCP将发送一条状态字段表明为空闲的PHY CCA indication原语到MAC层 而如果介质忙 PLCP将发送一条状态字段表明为忙的PHY CCA indication原语到MPC层 从而MAC层就可以决定是否发送帧 需要注意的是 在DSSS方式下 MAC层通过下面Subsequent模式中的一种进行信道评价 模式1 PMD测量介质上的能量是否超过了一个确定的水平 即能量探测 ED 极限 模式2 PMD探测介质上是否有DSSS信号 如果有 PMD就向PLCP层发送一条PMD CS 载波监听 原语 模式3 PMD探测介质上的DSSS信号是否超过了一个确定的水平 ED极限 如果超过 PMD则向PLCP层发送PMD ED和PMD CS原语 当任何一种模式发生之后 PMD将向PLCP层发达一个PMD ED原语 从而PLCP可以得到MAC层的信道评价 传送功能PLCP在接收到MAC层的PHY TXSTART request原语后便将PMD转换到传输模式 同时 MAC层将与接收到的请求发送一个字节数 0 4095 和数据率的告示 然后 PMD通过天线在20微秒内发射帧的前同步码 发送器以1Mbit s的速率发送前同步码和适配头 为接收器的接收提供特定的通用数据率 适配头的发送结束后 发送器将数据率改到适配头确定的速率 整个发送完成后 PLCP和MAC层发送一条PHY TXTEND confirm原语 关闭发送器 并将PMD电路转换到接收模式 5 接收功能如果信道评价检测到介质繁忙 同时有合法的即将到来帧的前同步码 则PLCP就开始监视该帧的适配头 当PMD监听到的信号能量超过85dBm 它就认为介质忙 如果PLCP测定适配头是无误的 它将向MAC层发送一条PHY RXSTART indication原语 通知一个帧的到来 随同这个原语一起发送的 还有帧适配头的一些信息 如 字节数 数据率等 PLCP根据PSDU PLCP服务数据单元 适配头字段长度 LengthWordfield 的值 来设置字节计数器 计数器跟踪接收到的帧的数目 使PLCP知道帧什么时间结束 PLCP在接收数据的过程中 通过PHY DAT indication信息向MAC层发送PSDU的字节 接收到最后一个字节后 它向MAC层发送一条PHY RXEND indication原语 声明帧的结束 跳频扩频 FHSS 物理接口建立无线局域网络时 物理介质接口一般有三种 跳频扩频 FHSS 直接序列扩频 DSSS 和 红外线 IR 物理层的接口选择取决于实际应用的要求 跳频扩频的特性FHSS有以下特性 成本最低 能量耗废量低 最强的抗信号干扰能力 单物理层数据传输率具有最小的电压 多物理层具有最大的集成能力 发送范围小于DSSS 但大于IR FHSS物理介质接口子层PMD在PLCP下层实现PPDU的真正地发送和接收 为了完成这一服务 PMD直接与无线介质 空气 接口 并为帧的传送提供FHSS调制和解调 FHSS物理介质对接口的依赖是很强的 其过程主要是依靠下述三点的原理和操作 图10 6列出了PLCP和PMD之间通信的原语 这些原语使PLCP指挥PMD何时发送数据 改变信道 从PMD接收数据等 FHSSPMD服务原语共有9条 它们是 PMD DATA request 从PLCP发往PMD的请求 请求传送一个1或0数据位 本原语通知PMD调制并在介质上发送这个数据位 PMD DATA indicate PMD通过执行这个原语向PLCP传送数据位 传送的值为1或0 PMD TXRX request PLCP利用这个请求 将PMD设置为发送或接收模式 传送的值为发送或接收 PMD PA RAMP request 从PLCP发往PMD请求原语 用于启用发送器功能放大器的上升送或接收 PMD ANTSEL request PLCP发送该原语来为PMD选择天线 发送的值是一个1 N之的数字 N是PMD所能支持的天线总数 对于发送操作而言 该请求选择一个天线 而对于接收操作而言 PLCP可以选择天线组进行分集接收 PMD TXPWRLVLrequest 发自PLCP请求 用于指明PMD的发送功率级别 其值为1级 2级一直到8级 分别对应于管理信息库 MIB 中的功率级别 PMD FRCQ request 从PLCP发往PMD的原语 用于指定发送频率 发送的值为信道标识 ID PMD RSSI indicate PMD使用该原语向PLCP返回持续的接收器介质信号强度指示 PLCP利用这个原语实现信道评价功能 其信号强度值可从0 最弱 到15 最强 PMD PWRMGMT request 一条从PLCP发向PMD的原语 用于将无线电收发机设置为节能的睡眠或待机模式 发送的值为on 正常工作模式 或off 待机或睡眠模式 2 物理子层管理实体原语物理子层管理实体 有4条原语 用以实现对管理信息库 MIB 的访问 它们是 1 PLME GET request 请求某个MIB属性的值 2 PLME GET confirm 为应答一个PLME GET request而返回相应的MIB属性的值 3 PLME SET request 请求某个MIB属性设置为一个特定的值 4 MLME SET Confirm 返回PLME SET request的状态 3 FHSSPMD操作PMD将二进制的PPDU转换成适合发送的无线电信号 而FHSSPMD是通过跳频功能和频移键调控技术实现上述的转换 下面我们就来看看FHSSPMD是怎样进行的 跳频功能在讨论跳频功能时 首先了解一下国际上对跳频频带的分布 802 11标准定义了一系列分布在2 4GHzISM InclstrialScientificandMedicine 的工业 科学与医学频带的信道 信道的个数与地理位置有关 北美洲和大多数欧洲国家的信道数为79 而日本的信道数是23 信道跨越一定的频带 频带也与地理位置有关 北美洲和大多数欧洲国家的符合802 11标准的工作站使用从2 402到2 408GHz之间的频带 而日本的工作站却使用2 473到2 495GHz之间的频带 每个信道宽1MHz 所以美国的信道2 第一个信道 的中心操作频道是2 402GHE 信道3是2 403GHz 依次类推 基于FHSS的PMD通过在信道之间跳跃的方式来发送PPDU 当跳频序列在AP上设置完成后 工作站会自动与跳频序列同步 802 11标准定义一个特殊的跳频序列 它为北美洲和大多数欧洲国家指定了78个序列 其作用是序列之间避免了长时间的相互干扰 安装无线局域网时 需要选择跳频组和跳频序列 802 11标准定义了三个独立的跳频组 set 称为set1 set2和set3 每组都包含多个互不干扰的跳频序列 跳频组和跳序列选择是任意的 实际上 可以直接使用商家提供的默认设置 选好跳频组后 接下来就要从这个跳频组中选择一个跳频序列 产品供应商应符合802 11规范的号码来代表特定的跳频序列 跳速是可调的 但是PMD必须以最小的跳速跳动 不同的国家对最小跳速有不同的规定 在美国 FHSS的最小跳速是每秒2 5跳 另外 北美洲和大多数欧洲国家的最小跳距是6MHz HHSS频率调制功能FHSSPMD以1Mbit s的速度发送二进制数据 每一种速度对应不同的调制方式 PMD对1Mbit s的数据流采用二级Gaussian频移键控 GFSK 调制方法 GFSK的思想是通过改变载频的率来表示不同的二进制符号 直序扩频 DSSS 物理接口直接序列扩频 DSSS 是物理层的一种接口 它与跳频扩频相比 具有 成本最高 能量消耗最大 接收口的数据率最高 和跳频扩频相比 它的多物理层集成能力最低 其可支持的不同地理位置无线电小区的个数最小 所以限制了可提供的信道数 其发送距离比跳频扩频和红外线物理层都大 它的通信方式采用的是不覆盖脉冲 数据码速率是11Mbps 占用的带宽大概为26MHz ISM的2 4GHz频段分成11个相互覆盖的频道 每二个信道之间的中心频带间隔是5MHz DSSSPMD服务用语 DSSS是在PLCP和PMD通过原语中进行通信 实现PLCP调度PMD发送数据 改变信道 从PLCP接收数据等功能 它使用的原语有 1 PMD DATA request 从PLCP发往PMD的请求发送一个数据符号的原语 如果以1Mbit s发送 该请求发送的符号的值为1或0的数据位 而以2Mbit s发送则为任一2位数据组合 该原语必须在真正的发送数据的PMD DATA request原语之前发送到PLCP 2 PMD DATA indicate PMD通过执行该原语发送符号到PLCP 和PMD DATA request原语对应 如果以1Mbit s接收 发送符号的值为1或0数据位 而以2Mbit s接收则为任一2位数据组合 3 PMD TXSTART request PLCP向PMD发送该原语 启动真正的PPDU的发送 4 PMD TXEND request PLCP向PMD发送该原语 用于终止一个PPDU的发送 5 PMD ANTSEL request PLCP向PMD发送该原语 用于选择PMD将使用的天线 6 PMD ANTSEL indicate 这个原语指出物理层使用哪种方式无线接收最后的PPDU 7 PMD TXPWRLVL request 来自PLCP的请求确定PMD的发送级别 其值为级别1 级别2 一直到级别8 分别对应于MIB中相应的功率级别 8 PMD RATE request PLCP发送该原语到PMD 用于确定PPDU中的MPDU部分发送的数据率 1Mbit s或2Mbit s 这个数据率仅仅适用于发送速率 PMD一般可以任何可能的数据率接收数据 9 PMD RATE indicate 当PMD检测PLCP前同步码中的信号 Signaling 字段时 向PLCP发送该原语 用于确定被接收帧的数据率 1Mbit s或2Mbit s 10 PMD RSSI indicate PMD在接收状态利用这一原语向PLCP返回一个持续的接收器信号强度指示 RSSI PLCP是为信道评价功能使用该原语的 RSSI的值有256级 由一个8位的数据字表示 11 PMD SQ indicate 这个可选原语提供一个基于DSSSPN 伪噪音 码的信号质量 SQ 信号质量的值是256级中的某一级 由一个8位数据字表示 12 PMD CS indicatet PMD向PLCP发送该原语 指出正在对一个数据信号进行解调 也是用信号通知一个合法的802 11直接序列扩频PPDU的接收 13 PMD ED indicate 这是可选原语用于指出某个PMD RSSI indication 给定的能量值超出了预定极限 存放在MIB的Aed Threshold参数中 当PMD ED Indicatet原语值为 enabled 时 表示PMD RSSI Indication的值超过了极限 为了 disabled 时 表示PMD RSSI Indication的值在极限以下 该原语为检测非802 11直接序列扩频信号的存在提供了一条途径 因为这些信号会超过预定义极限 14 PMD ED request PLCP使用这条原语设置能量检测极限 可以检测的最小信号 15 PMD CCA indicate 一条从PMD发向PLCP的原语 用于指示基于CCA算法的射频 BF 能量探测 DSSSPMD操作DSSSPMD操作负责将PPDU的二进制数表示形式换成适合发送的无线电信号 DSSS物理层将要发送的信息用为噪音 Pseudo NoisePN 码扩展到一个很宽的频带上去 信号被扩展后 其表现形式就如同噪音一样 扩展的频带越宽 信号的功率就越低 甚至扩展到功率比噪音极限还低 但同时又不损失任何信息 红外线 IR Infrared物理接口红外线 IR 是物理层的一种接口 它具有 成本最低 对RF RadioFrequency无线频率 干扰的容忍度最高 相对扩频无线电系统 红外线的传播距离最短 抗窃听能力最强 多工作在有顶蓬的地方 主要是在户内 顶蓬作为红外线信号的反射点 在全世界范围内都没有频率限制 IEEE802 11标准推荐技术 使用时它的光波长规定在850mm 950mm之间 10 6无线网络典型连接方式与实例 无线连接解决方案概述户外无线连接主要有三种形式 1 点对点连接 2 多点之间的连接 异频多点连接 同频多点连接 3 中继连接 跨越障碍物的连接 长距离连接 对以上三种形式结合示意图图10 6 图10 7 图10 8进行简要说明 RG COR当需要连接的两个有线局域网之间有障碍物遮挡而不可视时 可以考虑增加第三点连接方案予以解决 在水平或垂直方向寻找一个能同时看到A网和B网的位置设置一个中继点 使A网和B网能通过中继点建立连接 设置中继点的目的只是为了饶过障碍物 户外无线连接的综述户外无线连接每个点所应采用的设备 户外无线路由器 中心无线路由器RG COR 远端无线路由器RG ROR 定向或全向天线 增益量根据实际距离而定 馈线 馈线长度根据实际情况定 建议不长于8米 转接线避雷器 避感应雷 功率放大器 根据实际距离而定 建议实际距离超过5公里 额外费用天线的架设 避雷装置 工程附件 接头 防水胶带 固定等以及安装调试费用 其他不可预知的 802 11AP AP10M无线联网方案1 目的与要求根据用户要求 将总局和十个分支局域网采用无线联网方式互联 建立数据链路 带宽为10Mbps 2 环境描述总局局域网位于中心 十个分支局域网都与接入中心点可视 具体距离如图8 7所示 图10 12总局和十个分支局域网采用无线联网方案1 如图10 12所示 每个分支局域网各用一台无线网桥 WavePOINTII 10M 通过馈线连接到高增益定向天线上 总局有五台10M无线网桥PLUS WavePOINTIIPLUS 10M 每台通过两根馈线分别连接到两台高增益定向天线上 按照相应链路 分支网上的网桥与中心点上的网桥PLUS上的相应定向天线两两相对 共形成十个独享10M无线链路 无线网桥 10M 和无线网桥PLUS 10M 上有一个RJ45双绞线接口 可连接到相应本地网的HUB端口或路由器出口上 2 无线网桥PLUS WavePOINTIIPLUS 10M 即在无线网桥 WavePOINTII 10M 多插一块10M的无线网卡 WaveLAN PCMCIA 这样 就能形成两个无线链路 每个链路带宽10Mbps 3 设备清单 无线网桥 WavePOINTII 10M