无线局域网(一).ppt

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1、2023年3月27日,1.1 引言 1.2 无线网络的发展历史 1.3 无线网络的特点 1.4 无线局域网络的主要 技术要求及问题 1.5 无线局域网络的标准化,1.1 引言 1.2 无线网络的发展历史 1.3 无线网络的特点 1.4 无线局域网络的主要 技术要求及问题 1.5 无线局域网络的标准化,2023年3月27日,1.1 引言,1.1.2 无线网络的应用 一无线解决方案 二无线应用领域 三.典型应用举例,1.1.1 无线联网的优越性 一可移动性 二低成本性 三.特殊环境应用,2023年3月27日,1.1.1 无线联网的优越性-可移动性,主要表现在以下方面：1 网内任用户在一定地域范围内

2、改变其工作地点时，随身携带他的终端或计算机到一个新的地方，不用考虑和网络的连接问题。2 用户在一定地域范围内，可以在移动体上操作他的终端或计算机，在一定速度的行进中保持与网络的连接与通信。3.整个网络需要从一个地域搬到一个新的地域时，尽管将它的全部用户终端或计算机搬到新地域内的所需位置即可，不需考虑重新结网。,2023年3月27日,1.1.1 无线联网的优越性-低成本性,主要表现在以下方面：1不需要有线介质（双绞线、同轴电缆、光纤等）。2不需要通信线路铺设中的其它辅助设施（架空线杆、地下管道、建筑物内线管和线槽等）费用。3不需要线路铺设施工（架杆、挖沟、凿洞、穿线等）费用。4不需要线路及线路设

3、施的维护费用等。,2023年3月27日,1.1.1 无线联网的优越性-特殊环境应用,主要表现在以下方面：1 在经常流动（改变工作地域）的企事业单位（如桥梁、道路建设单位和部门）或军事作战现场，使用有线联网通信显然不便。即使网络中有个别需要经常流动的用户也是如此。2 络节点间有海洋、湖泊或严重布线障碍物的场合，有线联网异常困难并导致建网投资过于重大。3 建筑物内的网络铺设难免造成对建筑物的破坏，这在一些特殊情况下也是不能轻易容许的。象在一些历史古建筑内的建网，尤其应考虑有线联网施工中对建筑物的可能破坏。,2023年3月27日,1.1.2 无线网络的应用-无线解决方案,无线个人网（WPAN）无线个

4、人网主要用于个人用户工作空间，典型 距离覆盖几米，可 以与计算机同步传输文件，访问本地外设。目前主要技术包括蓝 牙（Bluetooth）和红外（IrDA）。,无线局域网（WLAN）而无线局域网主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部，典型 距离覆盖几十米至上百米。目前主要技术为802.11系列。,无线LAN-to-LAN网桥 无线LAN-to-LAN网桥主要用于大楼之间的连网 通信，典型距离可 达几公里。许多无线网桥采用802.11b技术。,无线城域网(WMAN)和无线广域网（WWAN）无线城域网和广域网覆盖城域和广域环境，目前多采用CDPD等技术，主要用于Internet/E-mail访问，但

5、提供的带宽低很多。,2023年3月27日,1.1.2 无线网络的应用-无线应用领域,公众服务 企业内部网 校园网 地理位置较特殊的政府机构等 目前在国内，北京、上海、广州和深 圳是WLAN应用最为普及的城市。涉及到酒店、宾馆、会展中心和机场等公众场所。,2023年3月27日,1.1.2 无线网络的应用-典型应用举例,锦江饭店无线联网 锦江饭店坐落在上海市中心的淮海中路，占地3万余平方米，是一具有悠久历史的著名花园式饭店。项目主要是为了解决2001年上海APEC会议期间入住锦江饭店的各国商务客人、记者媒体和各国高官的互联网接入需要，该项目2001年10月完成。,吉林大学校园无线网络用 新吉林大学

6、是由原吉林大学、吉林工业大学、白求恩医科大学、长春科技大学、长春邮电学院五校合并后成立的，合并后共八个校区。无线校园网使用11Mb/s的传输速率，无线计算机网络通信系统全部采用以色列BreezeCOM公司的DS.11 11Mbps高速无线局域网系列产品。系统的建立实现了学校各校区间信息资源的共享，为学校各类人员提供充分的网络信息服务。,上海市电信公司天翼通无线网络服务“天翼通”业务是上海市电信公司为拥有笔记本电脑或PDA的用户提供的在家庭、公共区域及公司无线上网的新型服务项目。用户申请办理成为“天翼通”用户之后，就可以利用笔记本电脑、台式机在上海电信所布网的休闲中心、咖啡吧等公共区域上网或者与

7、公司网络实现远程沟通，实现真正有效的网络移动办公。,2023年3月27日,1.2 无线网络的发展历史,早期无线网络主要用于一些象军事、海上作业等 一些特殊场合。限制无线网发展速度的原因主要有以 下几点：1.早期的计算机庞大，一般不做移动使用；2.无线发送接收设备比较昂贵；3.无线传输技术与性能（可靠性，速率等）方面的限 制。近年来，微型机的大量普及，以及笔记本计算机，掌上机等大量便携机的出现，人们对移动体访问网络 提出迫切的要求，无线网络的研究受到空前的重视。,1.2.1 大型机联网阶段1.2.2 微型机联网阶段1.2.3 移动计算互联网 一利用蜂窝电话网访问互联网 二采用移动分组交换网访问互

8、联网 三利用无线局域网访问互联网,2023年3月27日,1.2 无线网络的发展历史,1.2.1 大型机联网阶段,二十世纪50年代到70年代，当时的计算机多是配置有大量时分终端的大型计算机。此阶段的计算机通信主要表现以下两个方面：终端用户与其主计算机的信息交换；若干大型计算机间通信以实现资源共享。此阶段的典型例子是夏威夷大学于己于1970年建成并投入运行的无线计算机网AlohaNet。,2023年3月27日,1.2.1 大型机联网阶段,AlohaNet中心GATEWAY,广域网 有线局域网 大型机/服务器,图1.1 AlohaNet 网络结构示意图,TCU是终端控制单元,PCU是可编程控制单元,

9、AlohaNet 网络的主要特点与指标如下：采用有中心的拓扑结构 设上行（各分站到中心站）和下行（从中心 站到各分站两个广播信道 上行信道407.35MHz，下行信道413.475MHz 全双工传输，数据速率9.6Kb/s 接入方法：Aloha信道接入协议,2023年3月27日,1.2 无线网络的发展历史,1.2.2 微型机联网阶段,二十世纪80年代到90年代。典型的无线联网主要有两种：无线分组交换网 自组无线局域网,2023年3月27日,1.2.2 微型机联网阶段,无线分组交换网,图1.2 微机无线联网（a）无线分组交换网结构示意图,中心站C 主计算机 地面分组交换网,中继器 移动站,202

10、3年3月27日,1.2.2 微型机联网阶段,自组无线局域网,图1.2 微机无线联网（b）自组无线无线局域网（WLAN）,可移动站(便携机),可移动站(微型机),2023年3月27日,1.2 无线网络的发展历史,1.2.3 移动计算互联网络,当前用户上INTERNET网方式绝大多数采用有线连接，具体形式有模拟电话线拨号上网、专用网（局域网）接入上网、ISDN或ADSL线路上网、其它数字专线上网等。移动计算互联网络的最终目的是能够使得人们携带着他的便携式计算机，无论走到世界哪一个地方（互联网可达到），借助无线媒体，都可以和在自己家里一样，保持与网络的联系。目前用户在移动环境下对互联网的访问是可能的

11、。实现移动计算网络，人们通过无线介质对互联网的访问方式不会是单一的，目前主要有直接利用蜂窝电话网、利用专用移动分组交换网和利用无线局域网几种可能。,2023年3月27日,1.2.3 移动计算互联网络,一利用蜂窝电话网访问互联网,图1.3 利用蜂窝移动电话交换网访问互联网,2023年3月27日,1.2.3 移动计算互联网络,二利用采用移动分组交换网访问互联网,图1.4 利用专用移动分组交换网访问互联网,2023年3月27日,三利用无线局域网访问互联网,1.2.3 移动计算互联网络,图1.5 利用无线局域网访问互联网,2023年3月27日,1.3 无线网络的特点,1.3.1 无线网络概念,无线网络

12、是利用无线电射频（Radio FrequencyRF）或红外线（InfraredIR）等无线传输媒体与技术构成的通信网络系统。无线局域网（Wireless Local Area NetworkWLAN）是利用无线媒体构成的局部区域网络。按照国际相关标准，目前的无线局域网产品的单小区（CELL）覆盖直径在几十米到二、三百米（特殊情况下加功率放大和外接天线可增大覆盖范围）。,2023年3月27日,1.3 无线网络的特点,1.3.2 无线网络传输方式,无线局域网的传输方式与其所采用的传输媒体、所选择的载频波段及所使用的调制方式有关。目前有两种无线传输媒体：无线电波传媒 红外线传媒 在无线电波传媒下的

13、调制方式有两种：窄带调制方式 扩展频谱方式,2023年3月27日,1.3.2 无线网络传输方式,窄带调制方式,利用无线电波作为传输媒体，窄带调制把欲发送数据的基带数字序列经过射频调制器，将其频谱搬移到一个便于无线发射的很高的载频上。所谓窄带，是指经过调制后的信号（已调波）的占有频带的宽度相对很高的载频来说是很窄的。,窄带调制的无线局域网一般选用专用微波波段，须先提出申请，经过国家无线电管理部门的许可才能使用。,窄带调制设备一般发射信号功率（或能量）较大，会对其他系统中的同频接收设备形成干扰。,2023年3月27日,1.3.2 无线网络传输方式,扩展频谱方式,扩展频谱方式也是利用无线电波作为传输

14、媒体的一种传输信号形成方式。它是在将基带数字序列信号进行射频调制之前，先进行频谱的扩展。,扩展频谱过程一般将原基带数字序列信号的频谱扩展几倍到几十倍，经过射频调制后的发射信号的频带宽度也比窄带调制要宽得多。,扩展频谱方式可以用比窄带调制方式低得多的信号功率来发送，可在比信号还要强的噪声环境下保证信息的正确接收。,扩展频谱方式不怕同频干扰，因此可以在同一频段上靠选择不同的扩频伪随机码（详见第六章）来进行多路复用，这种多路复用称作码分多址（CDMA）。,扩展频谱方式使用无须申请许可的ISM（工业，科研，医疗设备）波段。ISM波段：902M928M 2.4G2.484G 5.725G5.850G,2

15、023年3月27日,1.3.2 无线网络传输方式,红外线方式,利用红外线作为传输媒体在家用电器遥控中很常见，作为无线局域网的一种无线传媒，它不受无线电波干扰，不受无线电管理部门限制，无需申请波段。但红外线方式具有一定方向性，对非透明物体的穿透能力差，传输距离不能太远，一般在几米到几十米。,2023年3月27日,1.3 无线网络的特点,1.3.3 无线网络拓扑结构,无线网络以无线介质为传输媒体，提供的是一种广播信道。目前无线联网在应用上有多种形式，就无线局域网的拓扑结构（是一种逻辑拓扑）而言，典型的有“无中心分布对等拓扑”和“有中心集中控制拓扑”两种。,2023年3月27日,1.3.3 无线网络

16、拓扑结构,无中心分布对等拓扑,WLAN 移动站,图1.7 无中心分布对等拓扑结构（Adhoc应用模式）,这种拓扑结构的优点是建网容易、费用较低，且抗毁性能好（一个站的故障，不影响其它站的通信）；它的缺点是采用竞争信道的机制，在网络业务量重时会导致系统性能（吞吐量、延迟等）急剧下降。因此，网内站点的数量不宜太多。,2023年3月27日,1.3.3 无线网络拓扑结构,有中心拓扑结构,WLAN 中心站(AP)有线骨干网,图1.8 有中心拓扑结构(Hubbased应用模式),中心站的主要作用一是对所有网内用户的通信要求进行控制，减小业务量过大时由于信道竞争带来的系统性能的恶化；二是为移动用户访问外部网

17、络（其它有线局域网或公共网）提供接口。此外，中心站还可对移动站的信号进行中继，扩大移动站间的通信距离。,有中心拓扑结构的主要缺点是抗毁性能较差，尽管只是中心站的故障也会导致全网通信瘫痪。,2023年3月27日,1.4无线局域网络的主要技术要求及问题,一传输可靠性传输可靠性是通信系统的一个至关重要的指标，一般有线网络（如以太网）的信道传输误码率都不超过10-9。无线局域网即使没有有线网络的良好信道环境，也应努力达到尽可能低的误码率，否则误码导致数据分组的破坏，大量的重传分组将使得网络的实际吞吐量大大降低，延迟性能急剧恶化。有关国际标准建议，无线局域网的系统分组丢失率应不超过410-5，假设系统中

18、平均分组长度为1000比特，则要求系统的传输误码率不超过410-8。,二无线电干扰无线电干扰分向内干扰与向外干扰两种。对窄带调制来说，不同的网络系统应选择不同的载波频率，这一点在向无线电管理部门申请许可时便容易做到。对采用扩频技术的系统来说，大家使用的是无须申请许可的共用ISM波段，网络产品满足有关标准。功率不超过10dB的窄带干扰一般不会影响扩频系统的正常工作。,三系统兼容性系统的兼容性及网络产品的兼容性是一个至关重要的问题。无线局域网的有关标准出台较晚，其产品的兼容性还不太好。真正实现未来全球性的移动计算网络，不仅仅要求个厂家的无线局域网产品（无线网卡、无线Hub、路由器等）全部兼容，这些

19、产品构成的无线网络还要和现有的有线网络兼容。,四数据传输速率无线局域网络须具备支持高速率突发数据业务并尽可能地支持一些同步或时限业务的能力。由于其信道质量比大多数有线信道差得多，早期的相关建议认为无线局域网络的数据传输速率应在1Mb/s以上。随着技术的进步，目前市场上已经淘汰了2Mb/s以下的无线局域网络产品，流行产品速率是11Mb/s，许多厂家正在向更高速率（50Mb/s）产品进军。,五网络安全与通信保密无线网络存在比有线网络更大的安全隐患。由于使用无线媒体，室内的应用其信号不可避免的会泄露到室外。入侵者使用相同的网卡，只要知道网络的访问口令，不用接线就可轻松登录网络，达到窃取网络系统资源或

20、截获信息的目的。目前无线局域网的安全方案由物理层、链路层和网络层三层均可提供支持。链路层的安全实现方案有IEEE 802.11的安全协议WEP(Wired Equivalent Privacy)和ANSI/IEEE Std 802.10 Interoperable LAN/MAN Security。网络层的安全实现方案如利用IPSec协议。,六对移动计算网络的支持无线局域网须支持移动计算网络。包括的主要功能有：小区内站点移动，同小区内站点可直接或通过AP通信不同小区站点可通过AP及主干网进行通信当某站漫游越区时，被切入新的小区，但仍和在原区一样保持与外界联系 小区中站点可通过主干网站的路由器和

21、公共网互访。,七节能管理无线网络中的移动站（设在移动体上的计算机）以电池提供工作电源。无线网络从技术上应具备节能管理功能，除了要主动频繁地访问网络时移动站处在正常工作状态外，应具有睡眠或半睡眠模式以节省电源。处在睡眠或半睡眠模式下的站当有信息到来时能够被系统唤醒。,八小型化与低价格小型化是无线网络设备的移动性所希望和要求的，而低价格则是任何产品都一致追求的目标。近年来随着半导体电路的集成度不断提高和砷化镓技术的日益成熟，许多国家具备了生产小型化、低价格无线网络产品的能力。,2023年3月27日,1.5 无线局域网络的标准化,1.5.1无线局域网络的电波法规,美国联邦通信委员会（FCC）于198

22、5年宣布开放了902MHz、2.4GHz和5.8GHz三个ISM波段,允许在低辐射功率条件下无申请许可便可使用这些波段。欧洲无线电委员会（ERC）于1991年发布了建议用于无线局域网的一组波段，其中包括2.4GHz、5.8GHz、24GHz、60.1GHz等ISM波段。日本邮政省电波系统开发中心(RCR)于1993年公布了采用扩频技术的中速无线局域网的2.4GHz ISM波段电波规范。1997年电气和电子工程师协会(IEEE)由世界范围内众多的局域网以及计算机专家审定通过了IEEE 802.11的无线局域网标准。标准规定无线局域网在2.4GHz波段上进行操作，这一波段被全球无线电法规定义为实际

23、意义的扩频使用波段。,2023年3月27日,1.5 无线局域网络的标准化,1.5.2无线局域网络的协议标准,和其它有线局域网的协议标准一样，IEEE 802.11标准称为IEEE 无线局域网（WLAN）介质访问控制和物理层规范。由无线网卡和接入点（AP）提供标准的功能。,IEEE 802.11标准的典型特征包括：支持异步和时限业务。满足802.1、802.2及802.10规范的功能条件。适应1Mb/s和2Mb/s的数据传输速率。分组丢失率不大于410-5的传输可靠性。支持多点（包括广播）传送服务。提供登录、认证与网络管理服务。支持象银行、商店、医院之类的室内应用和象校园、停车场 之类的室外应用

24、。支持同小区两站点直接通信。支持同一逻辑网段（如以太网）内跨小区移动并连续服务。提供电源管理、网络安全管理服务。,2023年3月27日,1.5 无线局域网络的标准化,1.5.2无线局域网络的协议标准,无线局域网的标准近年来一直在不断地修订和完善中。1999年8月，IEEE 802.11标准增加了两项内容，一是IEEE 802.11a，传输速率为6Mbps54Mbps，支持语音、数据、图像业务。另一种是IEEE 802.11b标准，该标准可提供11Mbps的数据速率，大约是原来IEEE标准无线局域网速度的5倍。现在大多数厂商生产的WLAN产品及我国目前应用流行的都是基于IEEE 802.11b标准。继IEEE 802.11a和IEEE 802.11b标准颁布后，IEEE又相继成立：802.11d工作组-当前标准无法提供服务的802.11WLAN设备开发。802.11f工作组：开发内部接入点协议，主要针对目前不同厂家制造的接入点之间禁止漫游的限制问题。802.11g工作组：研究在2.4GHz无线频谱内推进更高的数据传输率。802.11h工作组：为IEEE80.211a标准开发欧洲使用的频谱和功率管理扩充。,2023年3月27日,本章结束,