《IEEE无线LAN》PPT课件

1,IEEE802.11无线LAN,无线LANs:不拘范围(经常是移动的)联网形态IEEE802.11标准:MAC协议无需注册的频率范围(US):900Mhz,2.4Ghz,基本服务集(BSS)包括:无线主机接入点(AP),基站由BSS组成分配系统(DS)用门桥（portal）接入有线网,2,自组网络（AdHocNetworks）,自组网络:IEEE802.11站点可以不使用AP动态地组成网络应用:在会议室、汽车中举行“膝上型”会议与个人使用的电子设备进行互联战场上,3,无线局域网中的隐蔽站问题,隐蔽站:A,C两个站点不能互相“听见”障碍物,信号衰减在B站点发生冲突802.11MAC的设计目标:避免可能在B站发生的冲突CSMA/CA:带有冲突避免（CollisionAvoidance）策略的CSMA,4,802.11MAC层:CSMA/CA,802.11CSMA:发送方-如果检测到信道闲置了DISF秒.然后传输整个帧(无冲突检测)-如果检测到信道忙然后进行二进制避退（binarybakeoff）802.11CSMA接收方:如果接收OK等待SIFS后返回ACK,5,IEEE802.11MAC协议,802.11CSMA协议:其他方NAV:网络分配向量（NetworkAllocationVector）802.11帧具有传输时间字段其他站点(听见有传输时)必须推迟若干NAV时间单位再对信道进行访问,6,冲突避免:RTS-CTS交换,CSMA/CA:进行显式的信道预留发送方:发送简短的RTS:requesttosend接收方:使用简短的CTS:cleartosend回应CTS为发送方预留了信道,并通知了其他(可能是隐蔽的)站点避免了隐蔽站点的冲突,7,冲突避免:RTS-CTS交换,由于RTS/CTS比较短:发送时间短，发生冲突的可能小最终的结果同冲突检测基本一致IEEE802.11允许:CSMACSMA/CA:信道预留从AP进行轮询,8,点对点的数据链路协议（DLC）,一方发,一方收,一条链路:比广播信道简单的多无需介质访问控制不必进行MAC寻址e.g.,拨号链路,ISDN线路等常见的点对点DLC协议:SLIP(SerialLineInternetProtocol)(p89)PPP(point-to-point协议)SDLC:SynchronousDataLinkControl(SNA的面向比特的数据链路规程)HDLC:Highleveldatalinkcontrol(ISO高级数据链路控制),9,PPP设计要求RFC1557,分组成帧:将网络层的分组封装入数据链路层的帧同时可以承载任意网络协议的网络层数据(不仅仅是IP)提供向上分用的能力位流透明:在数据字段中，必须能携带任意组合的位流错误检测(无需校正)网络层地址协商:端点间可以学习/配置对方的网络地址,10,PPP无需做的工作,无错误校正/恢复无流量控制允许失序递交无需支持多点链路(e.g.,轮询),出错恢复、流量控制、分组重新排序都被赶到更高层去解决了!,11,PPP数据帧,Flag:定界符(成帧)Address:没用(只有一种选择)Control:没用;将来可能会用作多点控制字段Protocol:本帧传递数据的上层协议(eg,PPP-LCP,IP,IPCP,etc),12,PPP数据帧,info:所携带的上层数据check:CRC进行错误检测,13,字节填充（ByteStuffing）,“数据透明”要求:数据字段必须可以包括帧的flag字段的固定字节Q:如何判断这个到底是数据还是flag?发送方:在每个数据字节后加入一个额外的接收方:在连续收到两个01111110时:丢弃第一个字节,继续数据接收单个01111110:flag字节,14,字节填充,flag字型出现在发送数据中,flag字型加上填充字节在传输数据中,15,PPP数据控制协议,在交换网络层数据之前,数据链路的对等双方必须配置PPP链路(最大帧长度,认证等)学习/配置网络(p92)就IP而言:携带IP控制协议(IPCP)报文(protocolfield:8021)给出比要配置/学习的IP地址,16,ATM技术,1980s/1990sstandard标准用于高速(155Mb/sto622Mb/s以上)BroadbandIntegratedServiceDigitalNetwork（B-ISDN）体系结构目标:集成的,端对端的voice,video,data传输满足voice,video传输的timing/QoS要求(针对Internetbest-effort模型)“下一代”电话系统:技术之根基植于telephoneworld分组交换(固定长度分组,称为“cells-信元”)使用虚电路,17,ATM体系结构,adaptationlayer（适配层）:仅存于ATM网络的边缘上数据分段/装配（datasegmentation/reassembly）基本等同于InternettransportlayerATM层:“网络”层信源交换,路由选择物理层,18,ATM:网络层或链路层?,理想（Vision）:端对端的传输:“ATM从桌面到桌面”ATM的确是网络技术现实（Reality）:用来连接IP主干路由器“IPoverATM”ATM作为交换链路,连接IP路由器,19,ATM适配层(AAL),ATMAdaptationLayer(AAL):夹在中间，用来对其上层(IPorATM本身的应用程序)和其下层（ATM层）进行“适配”AAL仅出现在端接系统,而交换机中是不存在的AAL层的数据段(首部/尾部字段,数据)被分割后放入多个ATM信元类比:TCP的数据段可分入多个IP分组,20,ATM适配层(AAL)续,不同版本的AAL层,取决于ATM的服务类别:AAL1:用于CBR(ConstantBitRate，恒定传输速率)服务,e.g.线路交换模拟（circuitemulation）AAL2:用于VBR(VariableBitRate，可变传输速率)服务,e.g.,MPEGvideoAAL5:用于UBR,数据传输(eg,IP分组),AALPDU,ATMcell,Userdata,21,AAL5-SimpleAndEfficientAL(SEAL)简单有效的适配层,AAL5:开销低，可用来传输IP分组4字节的CRCPAD用来保证数据负荷（payload）为48字节的整倍数大个的AAL5数据单元被分入多个48-byteATMcells,22,ATM层,服务:将信元通过ATM网络进行传输如同IP网络层但其提供的服务与IP网络层大不相同,NetworkArchitectureInternetATMATMATMATM,ServiceModelbesteffortCBRVBRABRUBR,Bandwidthnoneconstantrateguaranteedrateguaranteedminimumnone,Lossnoyesyesnono,Ordernoyesyesyesyes,Timingnoyesyesnono,Congestionfeedbackno(inferredvialoss)nocongestionnocongestionyesno,Guarantees?,23,ATM层:虚电路,VC传输:信元的传输是通过VC完成的在数据传输之前需要建立连接，完后断开每个分组携带VC定义符(而不是信宿的ID)为传输路径每个正在通信的连接上所有交换结点维持“状态”链路,交换资源(带宽,缓存)可以被分配给VC:以获取线路交换类似的性能永久型虚电路(PVCs)长期持续的连接典型:在IP路由器之间的“永久性”路由交换型虚电路(SVC):在每次通信的基础上动态设置,24,ATM虚电路,ATMVC的优点:连接时QoS的性能承诺可以映射到VC上(带宽,延迟,延迟抖动-delayjitter)ATMVC的缺点:对数据报的支持效率不高（不合算）每个信源/信宿对间的PVC需要N*2连接SVC由于需要呼叫建立（callsetup）等待,因此处理生存期短的连接开销较大,25,ATM层:ATMcell（信元）,5字节ATM信元首部48字节的有效负荷（payload）Why?:较小的payload-对数字化语音来说，创建信元的延迟较小些介乎于32和64之间(折衷!),Cellheader,Cellformat,26,ATM信元首部,VCI:virtualchannelID（虚通道标志）在通过网络的各段链路时会变化PT:Payloadtype（负荷类型）(e.g.RMcellvs.datacell)CLP:CellLossPrioritybit(信元丢失优先位)CLP=1意味着低优先级信元,如果拥塞可先丢弃HEC:HeaderErrorChecksum（首部错误校验）cyclicredundancycheck（CRC）,27,ATM物理层,两片(子层)形式的物理层:TransmissionConvergenceSublayer(TCS)-传输汇聚子层:在ATM层和PMD子层间进行适配PhysicalMediumDependent（物理媒体相关子层）:取决于使用的物理介质传输汇聚子层（TCS）功能:首部校验和计算:8位CRC信源圈定对于“非结构化的”PMD子层,在没有数据传输时须传输空闲信元，进行速率适配,28,ATM物理层,物理媒体相关(PMD)子层SONET/SDH:传输帧结构(类似集装箱运输);位同步;带宽分割(TDM);若干种速率:OC1=51.84Mb/s;OC3=155.52Mb/s;OC12=622.08Mb/sT1/T3（北美标准）:传输帧结构(沿袭于传统的电话体系技术):1.5Mb/s45Mb/s无结构的（unstructured）:仅用信元(忙/闲),29,IP-Over-ATM,传统的IP3个“网络”(e.g.,LAN网段)MAC(802.3)和IP地址,IPoverATM用ATM网络替代传统“网络”(e.g.,LAN网段)ATM地址,IP地址,ATMnetwork,EthernetLANs,EthernetLANs,30,IP-Over-ATM,业务:IP分组放入ATMAAL5PDU从IP地址映射到ATM地址就像IP地址映射到802.3MAC地址!,ATMnetwork,EthernetLANs,31,在IP-over-ATM网络中的分组旅程,在信源主机:IP层(使用ARP)寻求IP信宿地址到ATM地址之间的映射将分组送入AAL5AAL5把数据段封装入信元，再传递给ATM层ATM网络:沿VC将信元送到信宿在信宿主机:AAL5将信元重新装配成原始分组如果CRCOK,分组将传递给IP层,32,ATM网络的ARP（地址解析协议）,ATM网络需要信宿的ATM地址就像以太网需要信宿的以太网地址IP/ATM之间的地址转换通过ATMARP(AddressResolutionProtocol)进行ATM网络中的ARP服务器对所有连接的设备广播ATMARP的转换请求主机可以在服务器上注册其ATM地址以免去查找之烦,33,X.25和帧中继（FrameRelay）,类似ATM:广域网络技术面向虚电路根植于telephonyworld可以传输IP分组从这个视角，可以把其看成IP协议的链路层,34,X.25,X.25为每个用户在信源和信宿之间建立VC连接在通信路径上按步跳进行控制(校验，可靠性，拥塞控制)在每个步跳之间使用LAP-B协议进行错误控制(具有重发功能)采用了HDLC协议的变体按步跳使用信用证（credits）进行流量控制在中间结点发生的拥塞回传回通道上的前个结点最后通过背压方式（backpressure）传回信源,35,IPvs.X.25,X.25:可以做到可靠的、按序的端对端的传递“智能在网络中（intelligenceinthenetwork）”IP:只能完成不可靠的,可能失序的端对端传递“智能在端系统中(intelligenceintheendpoints)”IPoverX.25(p148)X.25也可以作为IP的数据链路层,36,帧中继（FrameRelay）,设计于1980s末,广泛应用于1990s,是在信道技术进步的现实基础上对X.25的改进Framerelay服务:无错误控制进行端对端的拥塞控制,37,帧中继(续),设计用来对公司用户的LANs进行互联一般为永久性VCs:把两个路由器间的数据流通过这样的“管道”连接起来交换VCs:通过拨号连接，类似ATM公司用户从公共的FrameRelay网络租用FR服务(eg,Sprint,ATT，中国电信),38,帧中继(续),Flag位,01111110,界定帧address:10位VCID字段3拥塞控制位FECN:forwardexplicitcongestionnotification(帧在前向通道上遭遇拥塞)BECN:congestiononreversepathDE:discardeligibility（丢弃资质）,39,帧中继VC速率控制(p153),CommittedInformationRate(CIR)-承诺信息速率定义,“承诺的”每个VC的速率在VC建立的协商过程中确定用