无线局域网基本原理及技术.ppt

1、无线LAN的基本原理和技术，内容，1 .无线LAN的概念，2 .无线LAN的标准，3 .无线LAN的技术，4 .无线LAN的应用，传统的有线网络数据传输的媒体：双绞线，同轴电缆，光纤或者其他有线媒体。 合十礼无线网路的资料传输媒体：红外线、无线话筒微波或其他合十礼无线媒体。 信号在空气中传播，任何人都可以接收。 1、无线电网络概念、无线数据网分类、无线数据网类型无线个人网(WPAN )、无线有线局域网(WLAN )、无线网桥、无线大都市网(WMAN )、无线合十礼区域网(WWAN )。 *无线个人网主要用于个人用户的工作区，典型的距离为几米，可与计算机同步传输文件，并与本地外围设备例如打印机等

2、网站数据库。 目前主要技术是蓝牙(蓝牙)和irda(irda )。 无线局域网主要用于宽带家庭、大楼内部及小区内部，典型距离为数十米至数百米。 目前，主要技术是802.11系列。*无线网桥主要用于大楼间的网络通讯，典型的是相隔数公里。*无线大都市网和广域网主要用于网际网络/邮件网站数据库，但提供的带宽远低于无线局域网技术。 现在的典型技术是GRPS和CDMA。 所谓ISM，该频带是由全局国际组织的FCC (美国美国联邦通信委员会)所定义的，在全世界范围内可用而无需许可。 ISM工业(Industrial )，科学(Scientific )和医疗(Medical) ISM乐队：欧，美，日，IEE

3、E 802.11的无线LAN标准，无线LAN模型，IEEE 802 LAN标准系列，PHY，MAC，on 定义了OSI层1媒体访问控制(MAC )和物理层的操作，MAC子层、MAC服务和连接协议三个物理层、基础结构网络、ad-hoc网络、AP、AP、 有线网络、AP: Access Point，无线LAN的基本框架、IBSS、ibss (independentbasicserviceset )是由几个无线站构成的点到多点运用的区域网络。 另外，一个或多个BSS (扩展服务集)可被定义为扩展服务集(ESS )，其中BSS、由相同AP和多个合十礼无线站组成的有线局域网、ESS、ESS Access

4、 Points必须设置相同的ESSID才能行政许可漫游。 加入网络，在基础设施网络中，如果新站点想要加入BSS，则需要被动扫描该BSS的ID、TSF等两种参数的获取方法：站点按信道截取，从寻找想要加入的BSS的AP中获取信标台信息帧该站点发送包含想要参加的服务集标识符信息的探测信息帧，发现想要参加的BSS的AP后进行身份验证和其他连接作业，802.11物理层，802.11最初定义的三个物理层包括两个扩频技术和一个红外线传播规范， 无线传输的信道被定义成2.4GHz的ISM频带，该频带是各国际无线电管理机构，例如美国的USA、欧洲的ETSI和日本的MKK是未注册使用频带。 802.11无线标准中

5、定义的传输速率为1Mbps和2Mbps，并且可以使用频率hoppingspreadspectrum (FHSS )和直接连接spreadspectrum (DSSS )技术。 请注意，由于FHSS和DHSS技术的运行反应历程完全不同，因此采用这两种技术的装置没有互操作性。 3. 802.11b在无线合十礼局域网连接协议中的最大贡献是，在802.11连接协议的物理层中增加了5.5Mbps和11Mbps两种新速度。 为实现这一目标，DSSS被选择为该标准的唯一物理层传输技术，并且使得802.11b能够与1Mbps和2Mbps的802.11 DSSS系统交互。 4. 802.11b采用动态速率调节技

6、术，允许用户自动使用不同连接速率来补偿环境影响。在理想的状态中，虽然用户在11M的全速率上运行，但是当用户在以理想的11M速度传送的位置、距离中移动时或者可能受到干扰时，速度将自动地下降至5.5Mbps、2Mbps、1Mbps。 类似地，当用户返回到理想环境时，连接速率逆方向增加到11Mbps。 速率调整机制是在物理层上自动实现而不会影响用户或其他高层连接协议。 802.11物理层的图像、物理层、红外技术IR PHY，跳频大头针FHSS PHY，直接扩展DSSS PHY，高速DS HR/DS，正交频分多路复用技术OFDM，For 802.11a，For 802.11b，PHY层，MAC层， 调

7、制技术IEEE802.11: DBPSK、DQPSK、FSK IEEE802.11b: DBPSK、DQPSK、cckbiee 802.11 a 3360 QAM/OFDM IEEE 802.11 g 3360 db PSK、dqqpsk、QAM 扩频调制通讯技术是信息传输方式，其信号占有比要传送的信息所需的最小带宽大得多的带宽的带宽的扩展，与要传送的信息数据无关地用独立的代码序列进行，在以编码和调制的方法实现的接收侧用相同代码进行相关同步接收解扩复原的信息数据扩展技术主要涉及频率跳跃(frequency holder )。 这两种技术来源于二战中军队使用的通讯技术，目的是在严酷的战争环境下也

8、要维持通讯信号的稳定性和机密性。 跳频大头针技术FHSS、跳频大头针技术可以通过高速变换传输的频率来实现，因为各个时间段中使用的频率和前后的时间段不同，所以发送者和接收者必须维持一致的跳频。 跳频大头针技术可以避免包括在特定频率工作的信号在内的许多干扰作用的发生，跳频大头针后的802.11无线信号只会丢失在这个频率的信息，如果想要共享损失较少的带宽，也可以用不同的调频序列实现。 弱点：速度慢，只能达到1Mbps。、signal 1，7，4，5，work 1，6，signal 2，3，1，7，直接序列扩展技术DSSS，直接扩展技术是使用1.1二进制位的chippingBarker序列对数据进行查

9、询密码发送的技术。 发送侧通过将chips (一系列的二进制代码)附加到经由spreader传输的二进制位流中、称为编码并在接收侧用相同的chips进行解码，可以获得原始数据。 在802.11连接协议中，作为该chips使用Barker序列号，规定为10110111000，如果在编码过程中传输的数据为0，则保持数列不变，如果传输的数据为1，则数列相反。 以相同的吞吐量，直接扩展技术可以以比跳频大头针技术需要更多能量的消耗能量为代价来实现比跳频大头针技术更高的吞吐量，而802.11b可以实现5.5Mbps和11Mbps，这是HR/DSSS技术。 拆分数据，中断序列，0，1，1，0，1，1，0，0

10、，0，0，1，0，0，0，0，0，0，1，0，0，0，0，0 传输数据802.11MAC层、802.11MAC和802.3连接协议的MAC非常类似，在一个共享介质上通讯端口多个用户共享资源，以在发送者发射数据之前实现网络的可用性。 802.3连接协议冲突检测采用CSMA/CD方案，802.11无线LAN连接协议采用新的连接协议CSMA/CD (载波侦听多址接入服务协议)，2 .另一无线MMA 为了解决这个问题，802.11在MAC层引入了新的发送/清除发送(RTS/cts )选项，间接地解决了“隐藏节点”的问题。 由于RTS/CTS需要占用网络资源，增加了额外的网络负荷，通常只被那些大规模的数

11、据报纸所采用(重新发送大规模的数据报纸需要相当大的费用)。 802.11MAC子层提供了两个强大的功能： CRC校验和报文分组片。 所谓CRC检查，是指在802.11连接协议中，通过无线电网络传送的每个数据报所附加的校验和，因此与通过以太网以上位层的TCP/IP连接协议进行数据检查的不同。根据报文分组片的功能，能够在传输时将大的数据报分割为小的部分并传输。 该技术通常大大降低数据报被重传的概率，并且提高了合十礼无线网络的整体性能。 4 .其他一些部分：可采用a. 802.11e -提高和管理网络QoS的能力b.802.11f-IAPP连接协议，在不同厂家的无线局域网内实现网站数据库互操作，保证

12、网络内服务集标识符间的信息交换。 c.802.11 I-加强WLAN的保密工作和身份验证反应历程。无线介质网站数据库、DCF :分布式接入控制方案、类似于IEEE 802.3以太网的线路网络冲突连接协议PCF :中心网络中控方案、一个不网络冲突的访问协议、应用于网站数据库节点的控制器网络DCF和PCF，以及相同的基本服务组(BSS ) 为了尽可能避免冲突，按照IEEE 802.11标准，可以提供不与并行的可选网络冲突网络冲突的网站数据库时段的IEEE 802.11信息帧间隔IEEE 802.11信息帧间隔包括短帧空间(sifs )、 规定了不同的帧间空间(ifs ):PCF帧间空间(pifs

13、)、difs (DCF帧间空间、dcfframespace )。 各IFS的长度各不相同，它们的关系满足DIFSPIFSSIFS。 IFS的作用也不同。 SIFS是IEEE 802.11中规定的最小IFS，满足ACK信息帧的发送、清除对发送(cts )信息帧、男公关响应PCF反应历程的轮询的信息帧等需要立即响应的所有服务。 在PCF反应历程中使用PIFS，当媒体空闲达到PIFS时间后，无线访问接入点AP获得媒体控制权，并公布了无网络冲突时段(CFP )的开始。 在没有网络冲突时，在AP监听到媒体空闲时间达到PIFS时间之后，AP可以继续发送下一信息帧。 DIFS被用于DCF机制，并且是用于发送

14、数据信息帧和管理信息帧的时间间隔。 以在CSMA/CA连接协议和DCF上数据信息帧传输为例，CSMA/CA连接协议的算法被男公关监听媒体，且一旦媒体的空闲达到DIFS时间，男公关就立即发出数据信息帧。 如果媒体很忙，则等待媒体的空闲时间达到DIFS，然后进入退避过程。 男公关根据退避算法选择退避时间，设定退避时间计数器。 如果介质空闲，退出时间计数器将减少1，如果介质忙，则停止计数。 在退避时间计数器变为零后，男公关立即发出数据信息帧。 在发送了数据信息帧之后，如果在规定的时间内没有接收到ACK，则表示数据信息帧的发送失败，并返回到重发保存处理(2)。 当在预定时间内接收到ACK时，指示数据信

15、息帧的发送成功。 将退避窗口恢复为差动奥尔特值。 然后，在步骤3中描述的退避算法由下式来确定。 这里，CW是保存窗口大小，random ()是(0，1 )间的随机数，表示x以下的最大整数，aSlotTime是时隙长度。 设w为退避窗的初始值、m为退避级数、m1、mmax、mmax为最大退避级数时，退避窗为CSMA/CA连接协议的算法，初次进入退避过程时，退避窗CW和退避基数采用差动奥尔特值。 如果重传退避过程，退避窗口CW将采用在上面公式中计算的新值，直到达到最大值为止。 CW值呈指数增加。 对于退避窗口、ACK确认反应历程和DCF反应历程，IEEE 802.11连接协议根据CSMA/CA算法

16、提出了采用ACK确认反应历程，以提高CSMA/CA算法对异步数据业务传送的可靠性。 如从上面的图可见，在源男公关成功发送数据信息帧之后，当经过SIFS时间时，目的地男公关返回ACK信息帧。 注意，ACK信息帧处于在传输之前没有监听信道的状态。 在源男公关没有接收到ACK消息的情况下，指示数据信息帧的发送错误，需要重发。DCF基本网站数据库机制的改进、DCF基本网站数据库机制的改进、源男公关在传输数据之前发送RTS信息帧，并且发送规则与数据信息帧一样，在监听信道空闲DIFS时间之后传输。 RTS信息帧中描述有要发送的数据信息帧的长度。在目的男公关接收到RTS信息帧之后，仅监听信道的空闲SIFS时

17、间就返回CTS信息帧，其中CTS信息帧还包括要由源男公关发送的数据的长度(从RTS信息帧复制到CTS信息帧)。 如果未接收到CTS信息帧，则将指示发射错误且应重发RTS信息帧。 在成功交换RTS/CTS信息帧之后，在一段SIFS时间后，源男公关便能够发射数据信息帧，后续动作与基本网站数据库相同。 虽然其基本过程在图中示出，但是该图忽略了无线信号从源男公关传播到目的地男公关的延迟。 RTS和CTS信息帧可以包括duration字段，该duration字段指示为了发送数据而由源和目的地男公关占用的信道的时间量。 所有其它男公关可使用该信息来设置其MAC参数nav (网络分配向量)确定占据信道的时间。 NAV的值随时间的推移而减少，在NAV的值为零之前，男公关不开始数据传输。 使用该NAV值判断通道的繁忙/空闲状态的方法称为虚拟载