无线网络技术原理与应用第三部分 无线局域网的实现1.ppt
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(1)起源和发展 IEEE WLAN标准的发展始于20世纪80年代后期,即1985年FCC为非授权用户开放了3个ISM无线频段之后,而WLAN标准发展的重要里程碑却是1997年IEEE 802.11标准的批准和发布。IEEE 802.11标准最初规定的数据速率是1 Mbps和2 Mbps,随后几年对标准做了改进,改进版本在IEEE 802.11后加字母后缀,如IEEE 802.11a, b和g等。 IEEE 802.11a、b于1999年7月正式批准。IEEE 802.11b提供的数据速率上升到11 Mbps,成为第一个在Wi-Fi标志下将产品推向市场的标准。2003年6月IEEE 802.11g规范正式批准,物理层速率提高到54 Mbps,并提高了与IEEE 802.11b设备在2.4 GHz ISM频段共用的能力。 IEEE 802.11标准家族 (2)IEEE802.11WLAN主要特性综述 IEEE 802.11标准覆盖了无线局域网的物理层和MAC层。如图6.1所示,数据链路层(OSI第2层)中的上层部分为IEEE 802.2标准规范的逻辑链路控制层(LLC),也用于以太网(IEEE 802.3)中,LLC为网络层和高层协议提供链路。 IEEE 802.11网络组成 在IEEE 802.11标准中,WLAN基于单元结构,每个单元被称为基本业务区(BSS),在一个接入点的控制下。当多个基站工作在同一个BSS时,表明这些基站使用相同的RF信道发送和接收、使用共用的BSSID(BSS Identity)、同样的数据速率、同步于共用的定时器。这些BSS参数包含在信标帧中,定期由站点或接入点广播。 IEEE 802.11标准定义了BSS的两种工作模式,Ad hoc模式和固定结构模式。 Ad hoc模式:当两个或两个以上的IEEE 802.11站点不依靠接入点或有线网络而直接相互通信,则形成Ad hoc网络。这种工作模式也叫对等模式,允许一组具有无线功能的计算机之间迅速建立起无线连接用于数据共享 。 在Ad hoc模式中的基本业务区称为独立基本业务区(Independent Basic Service Set, IBSS),在同一IBSS下所有的站点广播相同的信标帧,使用随机生成的BSSID。 固定结构模式 :当站点与接入点通信而不是站点之间直接通信时,则构成固定结构模式。家庭WLAN,有一个接入点及多个通过以太网集线器或交换机连接的有线设备,就是一个固定结构模式BSS的例子,如图下图所示。在BSS内站点间通信通过接入点实现,即使两个站点位于相同的单元中。 对比 在单元内这种双倍的通信(先从发送站点到接入点,再从接入点到目的站点)在简单的网络中似乎是没有必要的,但是使用BSS而不是IBSS的优点,是当接收站处于待机模式、临时不在通信范围内以及被切断时,接入点可以缓存数据。在固定结构模式中接入点还可以承担广播信标帧的任务。 可以将接入点连接到分布式系统。分布式系统通常是有线网络,接入点也可以作为连接到其他无线网络单元的无线网桥。在这种情况下,含有一个接入点的单元即为一个BSS,在一个局域网中的两个或多个这样的单元构成了扩展业务区(ESS)。 在ESS中,接入点(AP)利用分布式系统将数据从一个BSS传送到另一个BSS,也可以在服务不中断的情况下把站点从一个AP移动到另一个AP。而网络外部的传输和路由协议感觉不到这种移动,即设备路由的快速变化,在IEEE 802.11框架内ESS对站点提供的这种移动性对网络外部是透明的。 在IEEE 802.11k之前,IEEE 802.11网络的移动性仅限于一个ESS内的BSS之间的站点移动,称为BSS迁移。IEEE 802.11k支持ESS之间的站点漫游,见6.4.3节,当感知到某个站点超出覆盖范围时,接入点发出位置报告来确定站点可以连接的可选接入点,以使服务不间断。 (1)无线媒体接入 无线网络中多个发射站点的共享媒体接入的实现比有线网络复杂,这是因为无线网络站点无法检测到自己的发射和其他站点发射的冲突,因为无线电收发信机不能在既发射又接收同时还监听其他站点的发射。 在有线网络中网络接口能够通过感知载波来检测冲突,例如在以太网中,在发送数据时如果检测到冲突则停止发送。这就是载波监听/冲突检测(CSMA/CD)的媒体接入机制。 IEEE 802.11标准定义了一些MAC层协调功能来调节多个站点的媒体接入。媒体接入方法可以是基于竞争的,如强制性的IEEE 802.11分布式协调功能(Distributed Coordination Function, DCF),所有的站点竞争接入媒体;也可以是无竞争的,如可选择的点协调功能(Point Coordination Function, PCF),站点
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