无线局域网讲义

无线局域网无线局域网概述无线局域网的协议无线局域网标准无线局域网安全无线局域网概述无线局域网的概念无线局域网的发展历史无线局域网的优点无线局域网的市场和应用第2页无线局域网的概念无线局域网的概念：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第3页无线局域网的发展历史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2002年，中国开放了5.8GHz的ISM频段第4页无线局域网的发展历史无线局域网标准的制定：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等第5页无线局域网概述无线局域网的优点：移动性低成本用于物理布线困难的地方缩短布线时间长期费用节省高可靠性工作效率第6页无线局域网络概述无线局域网的市场和应用：点对点无线数据传输室内无线局域网络无线网络与普通网络对接建筑物网络连接，远距离无线桥接灾难性恢复及临时性连接第7页无线局域网络概述无线局域网的市场和应用：企业应用交通运输零售行业医疗行业教育行业……第8页无线局域网的市场和应用无线局域网在电信运营商的应用：2001年，中国网通开通“无限伴侣”服务中国电信“天翼通”服务中国移动“随e行”服务中国联通“CDMA2000-1X+WLAN”服务第9页无线局域网的市场和应用无线局域网在电信运营商的应用：技术要求：对多种认证方式的支持对多种用户终端的接入方式的支持一键上网，自动切换基于接入点(AP)的用户隔离对热点地区的多种计费方式提供支持功能导入业务控制机制支持用户的漫游安全的数据业务接入第10页无线局域网的市场和应用无线局域网与移动蜂窝网络的融合：无线局域网价格低廉、组网灵活、支持高速无线数据接入移动蜂窝覆盖范围广移动通信和互联网已成为当今信息产业的两大支柱WLAN与移动蜂窝网络的融合将为用户提供更快捷，更灵活的移动数据业务第11页无线局域网的市场和应用GPRS/UMTS+WLAN业务：第12页无线局域网的市场和应用WLAN与3G的融合：第13页CNUTRANWLANInternetCNUTRANWLAN方式1：WLAN被包围在UTRAN覆盖内方式2：WLAN进行热点覆盖CN：核心网UTRAN：全球陆地无线接入网络WLAN：无线局域网无线局域网的市场和应用GSM、UMTS与WLAN的对比：第14页蓝牙GSMUMTS(WCDMA)WLAN免费频谱流动使用业务和网络虚拟集成频谱资源收费高速移动PUSH业务无缝业务级网络集成支持QoS无论何地城市热点地区桌面/个人空间n*10（移动台）n*100（PDA）n*1000（笔记本）覆盖范围典型用户速率（Kbps）无线局域网的市场和应用CDMA2000-1X+WLAN业务：第15页无线局域网无线局域网概述无线局域网的协议无线局域网标准无线局域网安全第17页无线局域网的协议无线局域网的协议WLAN体系结构MAC协议第18页WLAN的体系结构局域网的体系结构：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第19页WLAN的体系结构IEEE802协议体系:802.2802.10802.3,4,5,6,9,10,11,12,14,15,16,17802.1LLCMACPHY802.7BroadBand802.8FiberOptic第20页WLAN的体系结构WLAN参考体系结构:MAC层物理层IEEE802.2IEEE802.10MACDSSS红外线FHSS802.11第21页WLAN的体系结构WLAN协议体系：IEEE802.11a：扩充了无线局域网的物理层，规定使用5GHz频带和正交频分复用（OFDM）技术，传输速率范围为6～54MbpsIEEE802.11b：是IEEE802.11标准物理层的另一个扩充，规定采用2.4GHzISM频带，调制方法采用补偿编码键控(CCK)IEEE802.11c：在原有标准的基础上增强MAC层，以实现802.11标准的网桥操作IEEE802.11d：802.11b使用其它频率的版本，以适应一些不能使用2.4GHz频段的国家第22页WLAN的体系结构WLAN协议体系：IEEE802.11e：增强了WLAN的QoS功能IEEE802.11f：接入点内部协议（Inter-AccessPointProtocol），该标准目的是改善802.11协议的切换机制，使用户能够在不同的交换分区间（无线信道）或者在接入设备间漫游IEEE802.11g：第三个物理层传输标准，运行于2.4GHz，使用了OFDM技术，最高传输速率54MbpsIEEE802.11h：增强5GHz波段的802.11MAC规范及802.11a高速物理层规范第23页WLAN的体系结构WLAN协议体系：IEEE802.11i：增强了WLAN的安全和鉴别机制，主要是克服802.11在安全性方面存在的不足IEEE802.11j：使802.11a和HiperLAN2网络能够互通IEEE802.11n：新的高速无线局域网标准第24页无线局域网的协议WLAN的LLC协议：LLC为网络层提供的服务:未确认无连接服务面向连接的服务确认无连接服务第25页无线局域网的协议MAC协议：MAC协议的分类典型的MAC协议:ALOHA协议CSMA协议CSMA/CD协议WLAN的CSMA/CA协议第26页MAC协议MAC协议的分类：固定分配类MAC协议随机竞争类MAC协议按需分配类MAC协议第27页MAC协议典型的MAC协议--ALOHA协议：ALOHA一种最简单的随机竞争类多址接入协议ALOHA协议的工作机制：当任一站有帧进入要求发送时，该站不管信道是否忙碌，立即将该帧送入信道发送出去，收到对方认可后认为发送成功发送站检测出自己发送的帧与其它站发出的帧碰撞后，则发送站独立地延迟一个随机时间后再把该帧发送出去A1A2TtB1B2tTB1tA2(a)开始分组完毕？碰撞分组发送？延时(b)成功否是否是第28页MAC协议典型的MAC协议--时隙ALOHA协议：时隙ALOHA是纯ALOHA协议的改进时隙ALOHA协议的工作机制：把信道传输时间按帧长T为单位分成一个一个的时间段，并把每帧的发送时刻限制在每个时间段的起始时刻A1A2tB1B2tB2tA2(a)开始分组完毕踫撞？按时隙发送分组延时(b)成功否是否是B2A2第29页MAC协议典型的MAC协议--CSMA协议：CSMA一种最简单的随机竞争类多址接入协议每站发送前先检测信道状态，是否发送根据信道的状态来决定分为两类：非持续型CSMA持续型CSMA第30页MAC协议典型的MAC协议--CSMA协议：非持续型CSMA协议是CSMA协议的一个类型非持续型CSMA协议的工作机制：第一步：帧到达发送缓冲器，等待发送第二步：检测信道，如果信道空闲，则发送帧；如信道忙碌，则选择随机时延，开始延时第三步：延时结束后，开始第二步第31页MAC协议典型的MAC协议--CSMA协议：持续型CSMA协议是CSMA协议的另一个类型持续型CSMA协议的工作机制：当信道忙碌时，持续型CSMA将持续监测信道，直至信道空闲持续型CSMA协议的分类：1-持续型CSMAp-持续型CSMA第32页MAC协议典型的MAC协议--CSMA协议：1-持续型CSMA协议是持续型CSMA协议的一个类型1-持续型CSMA协议的工作机制：第一步：帧到达发送缓冲器，等待发送第二步：监测信道，如果信道空闲，则发送帧，然后返回第一步；如果信道忙碌，则重新开始第二步第33页MAC协议典型的MAC协议--CSMA协议：p-持续型CSMA协议是持续型CSMA协议的另一个类型p-持续型CSMA协议的工作机制：第一步：帧到达发送缓冲器，等待发送第二步：监测信道，如果信道忙碌，则重新开始第二步；如果信道空闲，在[0，1]区间内选择一个随机数ξ，若ξ≤p，则发送帧，然后返回第一步；否则暂停监测信道，并开始延时τ第三步：延时结束后，转至第二步第34页MAC协议典型的MAC协议--CSMA/CD协议：1－持续型CSMA协议的基础上增加了碰撞检测功能CSMA/CD协议的工作机制：发送帧时，仍持续监测信道，一旦发现信道上发生了碰撞，则立即中止该帧的发送帧发送结束后，再持续2τ的时间继续检监测信道，如监测不到碰撞，可确认该帧已发送成功第35页WLAN的MAC协议WLAN的MAC协议：CSMA/CA协议RTS/CTS信包重整第36页WLAN的MAC协议探询脉冲CSMA/CA协议：接入延迟竞争窗口下一帧DIFS第37页WLAN的MAC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，都不能发送出去第38页WLAN的MAC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第39页WLAN的MAC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第40页WLAN的MAC协议信包重整：把较大的数据分组分段为多个较小片段每个片段都使用一个ACK消息来进行确认每个片段和ACK消息之间都有一个SIFS增加数据传递的可靠性片段0SIFSACK0SIFS片段1SIFSACK0SIFS片段2SIFSACK0无线局域网无线局域网概述无线局域网的协议无线局域网标准无线局域网安全第42页无线局域网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IEEE802.11n标准第43页无线局域网标准IEEE802.11标准IEEE802.11逻辑结构IEEE802.11拓扑结构IEEE802.11服务IEEE802.11空中接口物理层MAC子层MAC管理子层第44页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：红外线第45页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）第46页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BSS第47页IEEE802.11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