无线接入网

无线接入技术接入网的概念无线局域网无线城域网接入网的概念公用电信网络习惯上被划分为三个部分长途网：长途端局以上部分中继网：长途端局与市局或市局之间的部分用户接入网：端局与用户之间的部分接入网的概念现在更倾向于划分为二个部分核心网(CN，CoreNetwork)：长途网和中继网放在一起接入网(AN，AccessNetwork)：端局与用户之间的部分用户驻地网用户驻地网接入网接入网核心网UNISNISNIUNI：用户网络接口SNI：业务节点接口接入网的概念接入网VS核心网环境、业务量密度，以及技术手段等均有很大的差别。用户线路在地理上星罗棋布，建设投资比核心网的大得多传送内容上图像等高速数据与语音低速数据并存方式上固定或移动各有需求体制种类繁多“最后一公里”，是信息高速公路中难度最高、耗资最大的一部分，是信息基础建设的“瓶颈”微波卫星蜂窝移动集群无线通信无线接入网光纤同轴混合网(HFC)甚高速数字用户环路(VDSL)非对称数字用户环路(ADSL)高速数字用户环路(HDSL)铜缆接入网光纤到办公室(FTTO)光纤到用户(FTTH)光纤到大楼(FTTB)光纤到路边(FTTC)光纤接入网有线接入网接入网接入网的概念无线接入技术接入网的概念无线局域网无线城域网无线局域网概述无线局域网的概念：无线网络，也就是利用无线电波而非线缆来实现与计算机设备位置无关的网络数据传送的系统无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，简称为WLAN）是无线网络领域的一种重要的分支从广义上讲，凡是采用无线传输媒体的计算机局域网都可称为无线局域网无线局域网概述无线局域网的发展历史：1985年，FCC开放了ISM频段而把无线局域网向着商业化发展1996年，中国开放了2.4GHz的ISM频段1997年6月26日，IEEE802.11标准制定完成1999年，IEEE802.11工作组又批准了802.11的两个分支：802.11a和802.11b历经十几年的发展，802.11家族已经从最初的802.11发展到了目前802.11a、802.11b、……、802.11i等无线局域网的协议局域网的体系结构：OSI的物理层OSI的数据链路层逻辑链路控制层（LLC层）媒体访问控制层（MAC层）高层LLCMAC物理层高层LLCMAC物理层链路层链路层介质无线局域网的协议IEEE802协议体系802.2802.10802.3,4,5,6,9,10,11,12,14,15,16,17802.1LLCMACPHY802.7BroadBand802.8FiberOptic无线局域网的协议WLAN参考体系结构:MAC层物理层IEEE802.2IEEE802.10MACDSSS红外线FHSS802.11无线局域网的协议WLAN的MAC协议：CSMA/CA协议RTS/CTS信包重整无线局域网的协议探询脉冲CSMA/CA协议：接入延迟竞争窗口下一帧DIFS无线局域网的协议RTS/CTS：用于解决无线局域网中的隐藏终端问题RTS(请求发送)CTS(清除发送)BACA发送到BC不能检测到，也开始往B发送数据信息碰撞，都不能发送出去无线局域网的协议RTS/CTS：站点发送RTS到接入点接入点收到RTS后，发送CTS站点发送数据到接入点接入点正确接收信息后，返回ACK到站点ABRTS:A要发送给B500字节CTS:好A,可以发送,其他人停止发送Data:500字节数据发送完毕ACK:B接收正确，返回一个ACK确认。C无线局域网的协议信包重整：信包越大，传输错误需要重传的耗费越大考虑到需要完成快速的包重发，无线网络应该比有线网络传送更小的包，以提高抗干扰能力小包的缺点是当包中的数据位没有被破坏的情况下，对于发送同样的信息，大量的小包比发送几个大包需要更大的代价无线局域网的标准无线局域网标准:IEEE802.11标准IEEE802.11b标准IEEE802.11a标准IEEE802.11g标准IEEE802.11标准IEEE802.11逻辑结构：802.2802.11MACFHSSDSSSIRFHSS：跳频扩展频谱DSSS：直接序列扩展频谱IR：红外线IEEE802.11标准IEEE802.11拓扑结构：自组网（AdHocnetwork）无线网络中没有接入点（AP）IEEE802.11标准IEEE802.11拓扑结构：IBSS：(IndependentBaseServiceSet，独立基本服务集）没有连到有线网络的BSSIEEE802.11标准IEEE802.11拓扑结构：BSS：(BaseServiceSet）一个或者多个工作站（STA）唯一接入点（AP）STA-a1STA-b1STA-a2STA-b2AP-aAP-bSTA-b3STA-b4信道（频率范围）#1BSS1信道（频率范围）#3BSS2IEEE802.11标准IEEE802.11拓扑结构：ESS（ExtendedServiceSet）由DS(分布式系统)和多个BSS组成的分布结构工作站可在多个BSS中漫游,工作站从一个BSS移动到另外一个BSS（在同一个ESS中）的过程对LLC是透明的STA-1STA-1STA-1AP-aAP-b信道（频率范围）#1BSS1信道（频率范围）#3BSS2DSIEEE802.11标准IEEE802.11空中接口：工作频段：2.4GHzISM频段双工方式：时分双工（TDD）多址方式：CSMA/CA带宽：直接序列扩频(DSSS)：22MHz跳频扩频(FHSS)：1MHzIEEE802.11标准物理层：物理层管理（PhysicalLayerManagement）物理层汇聚子层（PHYconvergenceprocedure，PLCP）物理介质依赖（PhysicalMediumDependent，PMD）子层PMD子层MAC层PLCP子层物理层IEEE802.11标准物理层功能：载波侦听发送接收IEEE802.11标准跳频扩频物理层：跳频功能。总信道数为78个，每个信道的带宽1MHz，最小跳距6MHz，最小跳频速率为2.5跳/秒GFSK调制(1Mbps)和4GFSK调制(2Mbps)IEEE802.11标准跳频扩频物理层：跳频组和跳频序列0123457273747576772.402-2.479GHz组1组3组2IEEE802.11标准直接序列扩频物理层：采用11位Barker码扩频，扩频码为：+1，-1，+1，+1，-1，+1，+1，+1，-1，-1，-1最小处理增益：111Mbps速率时采用DBPSK调制2Mbps速率时采用DQPSK调制IEEE802.11标准直接序列扩频物理层：2.4GHz频段的14个信道带宽：22MHz信道间隔：5MHz信道编号频率GHz北美欧洲西班牙法国信道编号频率GHz北美欧洲西班牙法国日本12.412√√82.447√√22.417√√92.452√√32.422√√102.457√√√√42.427√√112.462√√√√52.432√√122.467√√62.437√√132.472√72.442√√142.484√IEEE802.11标准红外线物理层：采用DF/IR方式工作波长：850-950nm最大发射功率为2W，平均值为150mW或250mWIEEE802.11标准MAC层：三种访问机制分布式协调功能（DCF）RTS/CTS机制点协调功能（PCF）IEEE802.11标准MAC层差错控制机制：是IEEE802.11独有的，以太网MAC层不具备采用自动反馈重发(ARQ)IEEE802.11标准RTS/CTS机制：解决“隐藏终端”问题需要占用网络资源而增加了额外的网络负担RTSCTS帧0ACK0帧1ACK1源目的SIFSRTS/CTS开销Overhead=RTS+CTS+2SIFSIEEE802.11标准点协调功能（PCF）：一种无冲突的介质访问提供了QoS的可能突发PCF突发PCF突发DCF长度可变长度可变CFP周期CFP周期竞争空闲期DIFSPIFSNAVNAVNAVIEEE802.11标准MAC管理子层：登记越区切换功率管理安全认证加密IEEE802.11标准登记：AP准定期(100ms)地进行发送信标帧，用来建立定时同步功能（TSF）根据信标帧测量接收信号强度，还用来识别AP，网络等等如果STA想同一个AP建立关联，首先必须给AP发送一个关联请求帧，AP同意后发送一个关联响应帧作为回答IEEE802.11标准越区切换：AP-aAP-b1.强信号2.弱信号，准备开始切换搜索3.探测请求4.探测响应5.选择最强响应的AP6.重关联请求7.重关联响应8.IAPP指示与前一个AP的重关联IEEE802.11标准功率管理：规定了两种电源利用模式：CAM（ContinuousAwareMode，唤醒模式）和PSPM（PowerSavePollingMode，节电模式）利用TSF（时间同步帧），所有的STA在同一时间里被唤醒以监听信标，随信标一起发送的有一个业务指示表（TIM）介质上的信息量介质忙实际的信标时间期望的信标时间IEEE802.11标准认证：开放系统认证（OpenSystemAuthentication）共享密钥认证（SharedKeyAuthentication）IEEE802.11标准加密CRC算法+完整性检查值(ICV)明文明文加ICV密钥IV+密文伪随机数生成逐位异或初始化向量无线局域网标准IEEE802.11b标准：在802.11协议的物理层增加了两个新的速度：5.5Mbps和11Mbps802.11b的基本结构、特性和服务都在802.11标准中进行了定义物理层改动：采用了CCK或PBCC调制IEEE802.11b标准空中接口：工作频段：2.4GHzISM频段带宽：22MHz双工方式：时分双工(TDD)多址方式：CSMA/CAIEEE802.11b标准多速率支持速率编码长度调制方式符号速率位数/符号1Mbps11DBPSK1MSps12Mbps11DQPSK1MSps25.5Mbps8(CCK)DQPSK1.375MSps411Mbps8(CCK)DQPSK1.375MSps8无线局域网标准IEEE802.11a标准:工作频段：5GHzUNII频段带宽：20MHz双工方式：时分双工(TDD)多址方式：CSMA/CA无线局域网标准IEEE802.11a标准:速率高采用OFDM技术传输距离短MAC层和IEEE802.11相同多速率支持：6，9，12，18，24，36，48或54MbpsIEEE802.11a标准物理层：可使用的信道频带信道编号中心频率GHz频带信道编号中心频率GHzU-NII低频段5.15-5.25365.180U-NII中频段5.25-5.35605.300405.200645.320445.220U-NII高频段5.725-5.8251495.745485.2401535.765U-NII中频段5.25-5.35525.2601575.785565.2801615.805无线局域网标准IEEE802.11g标准：兼容IEEE802.11b的产品提供高速率有两种模式PBCCCCK-OFDM接入网接入网的概念无线局域网无线城域网WiMAX概述WiFi的缺点：移动性差覆盖范围小支持的用户少QoS弱WiMAX概述WiMAX优点：使用频段适应面更广（2～66G）具有更好的伸缩性运营商可以灵活的分配信道；可支持上千个用户WiFi是固定的，只能支持几十个用户WiMAX的QoS和安全性能好频谱效率也高。小区覆盖远远大于WiFiWiMAX概述WiFi&WiMAXTechnologyWi-Fi(802.11b)Wi-Fi(802.11a/g)WiMAXStandardIEEE8