无线网络技术最新进展(漫谈IEEE 802 LMSC).ppt

1、2020年8月24日星期一,北京邮电大学,1,无线网络技术最新进展,漫谈IEEE 802 LMSC,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,2,历史背景回顾,十八世纪，工业革命大型机械系统的时代。 十九世纪，蒸汽机时代。 二十世纪，信息收集、处理和分发： 建立起了遍布全球的电话网络，包括固话和移动电话； 出现了无线电广播和电视并得到大力发展； 计算机工业诞生并以超乎想象的速度在增长； 计算机网络出现并迅猛发展； 通信卫星上天；,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,3,未来展望,二十一世纪将是通信、计算机、电视等相互融合的一个多媒体时代。 方便快捷、能承载多媒体业务的无线网络技术现在已经

2、是业界关注的一大热点。 信息技术的飞速发展，使得全球更像是一个地球村，所以任何技术的良性发展，制订相应的标准显得尤为重要。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,4,通信和网络标准,通信标准： 蜂窝移动通信中1G、2G都是各个标准各自为政，导致真正的全球漫游难以实现。3G的发展，吸取了前两代移动通信的经验教训，大家都表示要得到统一的标准。但到由于各方的利益之争，现在还是有WCDMA，CDMA2000以及我们中国提出的TDSCDMA同时存在。 网络标准： 无线局域网中的WAPI之争。 无线个人区域网中的802.15.3a标准之争。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,5,关于IEEE

3、802 LMSC,IEEE是 (美国)电气(和)电子工程师协会的英文缩写，它是世界上最大的专业组织，它有一个标准化组，专门开发制订电气工程和计算机领域的标准。 IEEE 802 LAN/MAN 标准委员会（LMSC），是IEEE标准化组的一个分支，负责组织制订局域网(LAN)标准和城域网(MAN)标准。该委员会已经标准化了多种LAN，在它制订的标准中，以太网和无线局域网已经获得了巨大的成功，影响非常大。每种标准都有一个独立的工作组来专门组织制订工作。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,6,IEEE 802 LMSC委员会中处于活动状态的工作组和研究组：,802.1 局域网(LAN)的高

4、层协议工作组 802.3 以太网工作组 802.11 无线局域网(WLAN)工作组 802.15 无线个人区域网(WPAN)工作组 802.16 宽带无线接入(BWA)工作组 802.17 弹性分组环(RPR)工作组 802.18 无线电监管技术咨询组(RR-TAG) 802.19 共存技术咨询组 802.20 移动宽带无线接入 (MBWA) 工作组 802.21 媒体独立协作工作组(MIH) Link Security 链路安全,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,7,非活动的工作组和研究组,802.2 逻辑链路控制(LLC)工作组 802.4 令牌总线(Token Bus) 工作组

5、802.5 令牌环(Token Ring)工作组 802.9 同步局域网工作组 802.12 需求优先工作组,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,8,已经裁减的工作组和研究组,802.6 双队列双总线，早期的城域网工作组 802.7 关于宽带技术的技术咨询组 802.8 关于光纤技术的技术咨询组 802.10 虚拟LAN和安全工作组 802.14 有线调制解调器工作组 QOS/FC 执行委员会研究组,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,9,无线网络是热点,活动的工作组中，有四个是无线网络工作组，从中可以看出无线网络是目前业界关注的热点。它们是： 802.11 无线局域网(WLAN)

6、工作组 802.15 无线个人区域网(WPAN)工作组 802.16 固定宽带无线接入(BWA)工作组 802.20 移动宽带无线接入 (MBWA) 工作组,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,10,按距离对网络分类,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,11,IEEE 802.11（一）,IEEE 802.11是针对无线局域网（WLAN）的物理层（PHY）和数据链路层中的媒体访问控制子层（MAC）制订的标准。 PHY层有好几种版本，共用同一个版本的MAC子层。 到目前为止，已经制订出下列标准： 802.11、802.11a、802.11b、802.11d、802.11f、802.1

7、1g、802.11h、802.11i 制订中的标准有： 802.11n,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,12,IEEE 802.11（二）,IEEE 802.11 1997年，802.11标准规定了在PHY层允许三种传输技术：红外、 FHSS和DSSS ，速率为1Mbps和2Mbps。 红外技术，使用0.85微米或者0.95微米波段。 跳频扩频（FHSS）技术，有79个频宽1MHz的信道，运行在从2.4GHz 工科医（ISM）频段。 直接序列扩频（DSSS）技术，有3个不重叠的频宽为22MHz的信道，也是运行在从2.4GHz ISM频段。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,1

8、3,IEEE 802.11（三）,IEEE 802.11b 为了提供更高速率的WLAN，IEEE 802又制订了标准802.11b，也称为高速率直接序列扩频（HR-DSSS)。 该标准可与802.11兼容，仍采用22MHz带宽的信道，工作在2.4GHz频段，速率可为1、2、5.5和11Mbps。 其中，前两种慢速率是为了与使用DSSS的802.11兼容，使用了相移调制；后两种快速率使用了Walsh/Hadamard编码。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,14,IEEE 802.11（四）,IEEE 802.11 a 采用正交频分复用（OFDM）技术，工作在5GHz处的ISM频段上，数

9、据传输速率最高可以达到54Mbps。 共使用52个子频带，其中48个用于传输数据，4个用于同步。 与802.11、802.11b不兼容。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,15,IEEE 802.11（五）,IEEE 802.11g 是802.11b的一个增强版本，是在解决了专利使用问题后于2001年11月被IEEE批准的。该标准也采用OFDM技术，工作在2.4GHz ISM频段上，可与802.11b兼容，最高数据传输速率与802.11a相同，可达54Mbps。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,16,IEEE 802.11（六）,IEEE 802.11d 是对IEEE 802

10、.11、IEEE 802.11b和IEEE 802.11a的增补。 IEEE 802.11f IEEE 802.11h,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,17,IEEE 802.11i（七）,IEEE 802.11i 802.11i是针对WLAN的安全制订的安全标准。加密协议以AES（先进加密标准）为基础，符合用于保护敏感信息的“联邦信息处理标准140-2标准”。新标准将给Wi-Fi卡添加第二层安全性，这对于企业内部的无线网络足够了，使得VPN只得退居于次要地位。 Intel说，其迅驰笔记本芯片全部符合这一标准。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,18,IEEE 802.11（

11、八）,802.11n 计划将传输速率从54Mbps增加至108Mbps以上，最高速率可达320Mbps 。采用双频工作模式（包含2.4GHz和5GHz两个工作频段），保障了与a、 b、 g标准的兼容。 物理层采用OFDM技术结合MIMO技术。 为了提升整个网络的吞吐量，对MAC层协议也进行了优化，改变数据帧结构，增加了净负载所占的比重，减少管理检错所占的字节数 ，大大提高了网络的吞吐量。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,19,IEEE 802.15（一）,什么是无线个人区域网（WPAN）？ WPAN是指对个人操作空间（POS：Personal Operation Space ）中的电

12、子设备进行无线互联而形成的无线网络。所谓POS是指，当一个人处于静止或活动状态时，在他（她）周围半径10米左右内的空间范围。 IEEE 802.15 是针对WPAN进行标准制订的工作组，要建立有关WPAN的PHY和MAC的标准，并实现和802.11协议族的融合，同时考虑经济和技术方面的可实现性，提供低功耗、低复杂性的无线互联。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,20,IEEE 802.15 （二）,已经停止活动的任务组 TG1（802.15.1）：中等速率的无线个人区域网（MR-WPAN）。 TG2（802.15.2）：共存任务组。 TG3（802.15.3）：高速率的无线个人区域网（

13、HR-WPAN）。 TG4（802.15.4）：低速率、极低功耗的无线个人区域网（LR-WPAN）,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,21,IEEE 802.15 （三）,活动状态的任务组和研究组： TG1a （802.15 .1a）：是15.1的修订版，基于蓝牙v1.2 。 TG3a （802.15 .3a）：比15.3更高速率WPAN的PHY。 TG3b （802.15 .3b）：WPAN 15.3的维护。 PC 公开委员会。 TG4a （802.15 .4a） ：更低速率WPAN的PHY。 TG4b （802.15 .4b） ：对 WPAN15.4的修订和增强。 TG5 （802

14、.15 .5） ： 使用mm波的网格网络WPAN。 SG3c 研究组,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,22,IEEE 802.15 （四）,TG1(802.15.1) 中等速率无线个人区域网（MR-WPAN）任务组。 蓝牙(bluetooth 1.1)的修改版。 工作在2.4GHz的ISM频段。 使用FHSS技术，在79个宽度为1MHz的子频带上进行每秒钟1600次的跳频。 最高速率可达1Mbps。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,23,IEEE 802.15 （五）,TG2（802.15.2） 共存任务组，主要解决WPAN和WLAN的共存。 已经通过的标准802.15.2

15、，针对802.11b和802.15.1给出了三种协作机制和五种非协作机制。 三种协作机制是交替无线媒体访问（AWMA）、包传输仲裁（PTA）和确定性干扰去除； 五种非协作机制分别是自适应干扰去除、自适应包选择、ACL链路中包的规划、SCO链路中包的规划以及自适应跳频（AFH）。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,24,IEEE 802.15 （六）,TG3(802.15.3) 高速率的无线个人区域网（HR-WPAN）任务组。 工作在2.4GHz的ISM频段，单载波系统。 支持五种数据速率，分别为11、22、33、44和55Mbps，编码调制方式分别对应QPSK8状态TCM、DQPSK、

16、16QAM8状态TCM、32QAM8状态TCM和64QAM8状态TCM。 提供支持多媒体数据类型所需的QoS能力。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,25,IEEE 802.15 （七）,TG4(802.15.4) 低速率、极低功耗的无线个人区域网（LR-WPAN）任务组。 建立在ZigBee技术之上 ，耗电少， 采用2.4GHz频段，欧洲同时采用了868MHz的ISM频段，美国则同时采用了915MHz的ISM频段； 采用直接序列扩频（DSSS）； 原始数据速率为2Kbps200Kbps； 范围约为10cm10m，最大到100m；,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,26,IEE

17、E 802.15（八）,TG1a （802.15 .1a） 蓝牙SIG已经批准了1.2版本的蓝牙规范，TG1a的目的是跟踪SIG的改变并升级标准802.15.1。 TG1a的草案将会与BT1.2版本规范中所做的改变对应，但将保留标准802.15.1中包含的特定信息。 形成草案的整个文本将由TG1a作出。 BT1.2和TG1a之间的任何矛盾由TG1a解决。 BT1.2中的任何错误和语言不清楚的地方将由TG1a和SIG共同解决，然后适当地修改文档。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,27,IEEE 802.15（九）,TG3a （802.15 .3a） 目标是10m左右的范围内数据传输速率

18、达到110Mbps，4m左右范围内达到200Mbps，1m左右范围内达到480Mbps 。 采用超宽带（UWB）技术 。 FCC规定工作频带为3.110.6GHz频段内 ； DSSS UWB技术，源信号对极窄脉冲进行直接调制； MBOA UWB技术，采用TFIOFDM技术。,2020年8月24日星期一,北京邮电大学,28,IEEE 802.15（十）：,TG4a （802.15 .4a） 目标是制订一个有极低功耗、成本和复杂性，并且可精确定位的LRWPAN标准。 PHY层采用以窄脉冲为信号载体的UWB技术； 数据速率为10Kbps量级； 网络规模最大可达1M个节点； 可在高噪声和密集多径环境中运行； 单芯片设备，批量供货时价格在1美元