无线局域网基本原理及技术.ppt

1、无线局域网的基本原理和技术，内容，1。无线局域网的概念，2。无线局域网标准，3。无线局域网技术，4。无线局域网、传统有线网络数据传输介质的应用：双绞线、同轴电缆、光纤或其他有线介质。无线网络数据传输介质：红外线、无线电微波或其他无线介质。信号通过空气传播，任何人都可以接收到。1.无线网络的概念，无线数据网络的分类，无线数据网络的类型：WPAN，无线局域网，无线网桥，WMAN和WWAN。*无线个人网络主要用于个人用户的工作空间，典型距离为几米，可以与计算机同步传输文件，并访问打印机等本地外围设备。目前，主要技术包括蓝牙和红外数据采集。*无线局域网主要用于宽带家庭、建筑和公园，典型距离从几十米到几

2、百米不等。目前，主要技术是802.11系列。*无线网桥主要用于建筑物之间的网络通信，典型距离为几公里。*无线城域网和广域网覆盖城域和广域网环境，主要用于互联网/电子邮件访问，但提供的带宽远低于无线局域网。目前，典型的技术是GRPS和码分多址。什么是ISM？这个频带是由全球国际组织联邦通信委员会定义的。它可以在世界各地使用，无需授权。ISM(工业、科学和医疗)ISM频段、欧洲、美洲、日本、IEEE 802.11无线局域网标准、无线局域网模型、IEEE 802无线局域网标准系列、PHY、定义了媒体访问控制(MAC)和物理层操作，包括MAC子层、MAC服务和协议，以及三个物理层：基础设施网络、自组织

3、网络、AP、AP、AP无线局域网的基本框架IBSS(独立基本服务集)由几个无线工作站组成，形成一个点对点的区域网络一个或多个基站可以被定义为一个扩展服务集(ess)，用户可以在ESS上漫游和访问BSS系统中的任何数据，其中接入点必须设置相同的ESSID以允许漫游。在基础设施网络中，如果一个新的站点想要加入基站，它需要获取基站的参数，如标识和传输速率。获取参数有两种方法：被动扫描：站监控每个信道，寻找其想要加入的基站接入点发送的信标帧；主动扫描：站发送包含站想要加入的SSID信息的查询帧，在发现其想要加入的基站接入点后，为了认证和其他连接工作，802.11物理层和802.11中最初定义的三个物理

4、层包括两种扩频技术和一个红外传输标准。无线传输信道定义在2.4千兆赫的ISM频段。该频段未在各种国际无线监管机构注册，如美国的美国、欧洲的ETSI和日本的MKK。802.11无线标准定义的传输速率为1兆位/秒和2兆位/秒，可以使用FHSS(跳频扩频)和DSSS(直接序列扩频)技术。需要指出的是，FHSS技术和分布式哈希表技术在运行机制上是完全不同的，所以采用这两种技术的设备没有互操作性。3的最大贡献。无线局域网协议中的802.11b增加了两个新的速度：5.5兆位/秒和11兆位/秒到802.11协议的物理层。为了实现这一目标，DSSS被选为唯一的物理层传输技术的标准，这使得802.11b与802

5、.11 DSSS系统互操作在1兆位/秒和2兆位/秒。4.802.11b采用动态速率调整技术，允许用户在不同环境中自动使用不同的连接速度，以补充环境的不利影响。在理想状态下，用户以11M的全速运行。然而，当用户离开理想的传输位置或11M的距离时，或者可能受到干扰时，速度会自动依次降低到5.5兆位/秒、2兆位/秒和1兆位/秒。同样，当用户返回理想环境时，连接速度将反向增加，最高可达11兆位/秒。速率调整机制在物理层自动实现，对用户和其他上层协议没有任何影响。802.11物理层、物理层、红外技术红外PHY、跳频扩频FHSS PHY、直接序列扩频DSSS PHY、高速直扩高/直扩、正交频分复用正交频分

6、复用、802.11a、802.11b、物理层、媒体访问控制层、调制技术、IEEE802.11: DBPSK、DQPSK、FSK IEEE802.11b: DBPSK、DQPSK、CCK IEEE 802.11 a : QAM/等扩频通信技术是一种信息传输方式。频带的扩展是由一个独立的编码序列来完成的，它是通过编码和调制来实现的，与传输的信息和数据无关；在接收端，使用相同的代码同步接收、解扩和恢复发送的信息。扩频技术主要分为跳频技术(FHSS)和直接序列扩频技术(DSSS)。这两种技术起源于第二次世界大战中军队使用的通信技术，其目的是在恶劣的战争环境中保持通信信号的稳定性和保密性。跳频技术FHS

7、S，跳频技术是通过快速改变传输频率来实现的，并且每个时间段所使用的频率不同于该时间段前后的频率，所以发送方和接收方必须保持相同的跳频，这样才能保证接收到的信号是正确的。跳频技术可以避免很多干扰，包括一些工作在特定频率的信号，所以802.11无线信号在跳频后只会在该频率丢失信息，而且损失很小；如果你想共享带宽，你也可以使用不同的频率调制序列。缺点：速度慢，只有1毫秒。，信号1 2，7，4，5，工作1 6，信号2 4，3，1，7，DSSS，直接序列扩频技术，是一种使用11位码片序列编码和发送数据的技术。发送方将芯片(即一串二进制代码)添加到要通过扩展器传输的比特流中，这称为编码；然后在接收端用相同

8、的芯片解码，得到原始数据。在802.11协议中，巴克序列号被用作该芯片，该协议被指定为10110111000。在编码过程中，如果要传输的数据为0，则序列不会改变；如果传输的数据是1，则顺序相反。在相同的吞吐量下，DSSS技术比跳频技术需要更多的能量。然而，以能耗为代价，它可以实现比跳频技术更高的吞吐量，802.11b可以达到5.5兆位/秒和11兆位/秒，这意味着采用了HR/DSSS技术。加扰数据，巴克序列，0，1，1，1，0，1，1，0，0，1，0，1，1，0，1，1，0，0，1，1，1，1，0，1，1，0，0，0，0，1，0，1，0，0，0，0，1，1，传输数据，802.11的媒体访问控制层

9、，802.11的媒体访问控制层和802.11的媒体访问控制层它们都支持多个用户在一个共享介质上共享资源，发送方在发送数据之前要确保网络的可用性。802.3协议冲突由CSMA/光盘检测，而在802.11无线局域网协议中，采用了一种新的协议CSMA/卡(载波侦听多路访问和冲突避免)。2.另一个无线媒体访问控制层的问题是“隐藏终端”。为了解决这个问题，802.11在媒体访问控制层引入了一个新的发送/清除发送选项，间接解决了“隐藏节点”的问题。因为RTS/CTS需要占用网络资源，这增加了额外的网络负担，所以它通常只用于那些大数据报(重传大数据报将花费很多)。802.11MAC子层提供了另外两个强大的功

10、能：循环冗余校验和数据包分段。循环冗余校验是指在802.11协议中，无线网络中传输的每个数据报都附加一个校验位，这与以太网中的上层协议不同。数据包分段功能允许将大数据报分成更小的部分进行批量传输。这种技术在许多情况下大大降低了数据报重传的概率，从而提高了无线网络的整体性能。4。其他部分：A.802.11e改善和管理网络服务质量的能力；b . 802.11 f-c . 802.11 I-增强无线局域网安全和认证机制。无线媒体接入，DCF:分布式接入控制模式，PCF:类似于IEEE 802.3以太网的中央网络控制模式，一种无竞争接入协议，适用于接入节点配备有一些控制器的网络。DCF和PCF可以在相

11、同的基本服务组(BSS)中提供并行的可选争用和无争用访问周期，其帧间隔为802.11。IEEE 802.11帧间隔。为了尽可能避免冲突，IEEE 802.11标准规定了不同的SIFS(短帧间空间)、PIFS(PCF帧间空间)和DIFS(DCF帧间空间)。各种国际单项体育联合会的长度不同，它们之间的关系满足：国际单项体育联合会。各种综合融资战略的功能也不同。SIFS是IEEE 802.11中规定的最小综合服务框架，用于满足所有需要立即响应的服务，例如发送确认帧、清除发送帧以及主机对PCF机制中的轮询做出的响应帧。PIFS用于PCF机制。在媒体空闲PIFS时间后，无线接入点接入点获得对媒体的控制，

12、并宣布CFP(无争用期)开始。在无争用期间，接入点可以在监控到媒体空闲时间达到PIFS时间后继续发送下一帧。DIFS用于DCF机制，这是发送数据帧和管理帧时使用的时间间隔。CSMA/认证中心协议，以DCF中的数据帧传输为例，CSMA/认证中心协议的算法过程如下：发送主机监控媒体，如果媒体空闲DIFS时间，主机立即发送数据帧。如果媒体忙，请等待媒体空闲时间到达DIFS，然后进入撤退过程。主机根据回退算法选择回退时间，并设置回退时间计数器。当介质空闲时，退避时间计数器递减1，当介质繁忙时，它停止计数。退避时间计数器减为零后，主机立即发送一个数据帧。在发送数据帧之后，如果在指定时间内没有接收到确认，

13、则表示数据帧未能发送，并且进入重传退避过程，并且过程返回到2)。如果在指定时间内收到确认，则表明数据帧已成功发送。将补偿窗口恢复为默认值。步骤3中提到的回退算法由以下公式确定：其中，CW是回退窗口大小，random()是介于(0，1)之间的随机数，表示小于或等于x的最大整数，aSlotTime是时隙长度。假设w是回避窗口的初始值，m是回避系列，m1、mmax和mmax是最大回避系列，则回避窗口由以下公式确定：在CSMA/CA协议的算法中，如果是第一次进入回避过程，则回避窗口CW和回避基数为默认值。如果是重传避免过程，则避免窗口CW采用的值是通过上述公式计算的新值，直到它达到最大值。连续波值呈指

14、数增长。在DCF机制中，为了提高异步数据业务传输的CSMA/认证中心算法的可靠性，IEEE 802.11协议建议采用基于CSMA/认证中心算法的确认机制。从上图可以看出，在源主机成功发送数据帧之后，目的主机在SIFS时间之后发回一个确认帧。这里，应当注意，确认帧在发送之前不监控信道状态。如果源主机没有收到确认消息，则表明数据帧发送不正确，必须再次发送。DCF基本接入机制的改进，DCF基本接入机制的改进，源主机在发送数据之前发送RTS帧，发送规则与数据帧相同，在监听信道空闲DIFS时间后发送。要传输的数据帧的长度在RTS帧中说明。目的主机接收到实时传输系统帧后，只需监听信道的空闲SIFS时间，然后发回实时传输系统帧。CTS帧还包括源主机想要发送的数据长度(从RTS帧复制到CTS帧)。如果没有接收到该帧，则表明传输中有错误，需要重新发送该帧。RTS/CTS帧交换成功后，源主机可以在SIFS时间后发送数据帧，后续操作与基本接入方式相同。基本过程如上图所示，其中我们忽略了从源主机传播到目的主机的无线信号的延迟。RTS和CTS帧包含一个持续时间字段，该字段指示源主机和目的主机将占用信道进行数据传输的时间长度。所有其他主机都可以使用此信息来设置它们的媒体访问控制参数网络分配向量，以确定信道将被占用的时间。导航值随着时间的推移而减小，直到导航值减小到零，主机才开