《IEEE无线LAN》ppt课件

1、IEEE 802.11 无线无线 LANo无线无线 LANs: 不拘范围不拘范围 (经常是挪动的经常是挪动的) 联网形状联网形状oIEEE 802.11 规范规范:oMAC 协议协议o无需注册的频率范围无需注册的频率范围(US): 900Mhz, 2.4Ghz根本效力集根本效力集 (BSS) 包括包括:无线主机无线主机接入点接入点 (AP),基站基站由由BSS组成分配系统组成分配系统 (DS)用门桥用门桥portal接入有线网接入有线网自组网络自组网络Ad Hoc Networkso自组网络自组网络: IEEE 802.11 站点可以不运用站点可以不运用AP动态地组动态地组成网络成网络o运用运

2、用:o在会议室、汽车中举行在会议室、汽车中举行“膝上型膝上型 会议会议o与个人运用的电子设备进展互联与个人运用的电子设备进展互联o战场上战场上 无线局域网中的隐蔽站问题无线局域网中的隐蔽站问题o隐蔽站隐蔽站: A, C两个站点不能相互两个站点不能相互“听见听见o妨碍物妨碍物, 信号衰减信号衰减o在在B站点发生冲突站点发生冲突 o802.11MAC的设计目的的设计目的: 防止能够在防止能够在B站发生的冲突站发生的冲突oCSMA/CA: 带有冲突防止带有冲突防止Collision Avoidance战略的战略的CSMA 802.11 MAC层层: CSMA/CA802.11 CSMA: 发送方发送

3、方- 假设检测到信道闲置了假设检测到信道闲置了DISF 秒秒. 然后传输整个帧然后传输整个帧 (无冲突无冲突检测检测)-假设检测到信道忙假设检测到信道忙 然后然后 进展二进制避退进展二进制避退binary bakeoff802.11 CSMA 接纳方接纳方:假设接纳假设接纳 OK 等待等待 SIFS后前往后前往ACKIEEE 802.11 MAC 协议协议802.11 CSMA 协议协议: 其他方其他方NAV: 网络分配向量网络分配向量Network Allocation Vector802.11 帧具有传输时间字段帧具有传输时间字段其他站点其他站点(听见有传输时听见有传输时) 必需必需推迟假

4、设干推迟假设干 NAV时间单位再时间单位再对信道进展访问对信道进展访问冲突防止冲突防止: RTS-CTS 交换交换oCSMA/CA: 进展显式的信进展显式的信道预留道预留o发送方发送方: 发送简短的发送简短的 RTS: request to sendo接纳方接纳方: 运用简短的运用简短的 CTS: clear to send回应回应oCTS 为发送方预留了信道为发送方预留了信道, 并通知了其他并通知了其他 (能够是隐蔽能够是隐蔽的的) 站点站点o防止了隐蔽站点的冲突防止了隐蔽站点的冲突 冲突防止冲突防止: RTS-CTS 交换交换o由于由于RTS / CTS比较短比较短:o发送时间短，发生冲突

5、的能够发送时间短，发生冲突的能够小小o最终的结果同冲突检测根本一最终的结果同冲突检测根本一致致oIEEE 802.11 允许允许:oCSMAoCSMA/CA: 信道预留信道预留o从从AP进展轮询进展轮询点对点的数据链路协议点对点的数据链路协议DLCo一方发一方发,一方收一方收,一条链路一条链路:比广播信道简单的多比广播信道简单的多o无需介质访问控制无需介质访问控制o不用进展不用进展MAC寻址寻址oe.g., 拨号链路拨号链路, ISDN 线路等线路等o常见的点对点常见的点对点DLC协议协议:oSLIP (Serial Line Internet Protocol)(p89)oPPP (poin

6、t-to-point 协议协议)oSDLC: Synchronous Data Link Control (SNA的面的面向比特的数据链路规程向比特的数据链路规程)oHDLC: High level data link control (ISO高级数据高级数据链路控制链路控制)PPP 设计要求设计要求 RFC 1557o分组成帧分组成帧: 将网络层的分组封装入数据链路层将网络层的分组封装入数据链路层的帧的帧 o同时可以承载恣意网络协议的网络层数据同时可以承载恣意网络协议的网络层数据 (不不仅仅是仅仅是 IP)o提供向上分用的才干提供向上分用的才干o位流透明位流透明: 在数据字段中，必需能携带恣

7、意组在数据字段中，必需能携带恣意组合的位流合的位流o错误检测错误检测 (无需校正无需校正)o网络层地址协商网络层地址协商: 端点间可以学习端点间可以学习/配置对方的配置对方的网络地址网络地址PPP 无需做的任务无需做的任务o无错误校正无错误校正/恢复恢复o无流量控制无流量控制o允许失序递交允许失序递交 o无需支持多点链路无需支持多点链路 (e.g., 轮询轮询)出错恢复、流量控制、分组重新排序 都被赶到更高层去处理了!PPP 数据帧数据帧oFlag:定界符定界符(成帧成帧)oAddress: 没用没用 (只需一种选择只需一种选择)oControl: 没用没用; 未来能够会用作多点控未来能够会用

8、作多点控制字段制字段oProtocol: 本帧传送数据的上层协议本帧传送数据的上层协议 (eg, PPP-LCP, IP, IPCP, etc) PPP 数据帧数据帧oinfo: 所携带的上层数据所携带的上层数据ocheck: CRC 进展错误检测进展错误检测字节填充字节填充Byte Stuffingo “数据透明数据透明 要求要求: 数据字段必需可以包数据字段必需可以包括帧的括帧的flag字段的固定字节字段的固定字节oQ: 如何判别这个如何判别这个 究竟是究竟是数据还是数据还是flag?o发送方发送方: 在每个在每个数据字节数据字节后参与一个额外的后参与一个额外的o接纳方接纳方: o在延续收

9、到两个在延续收到两个01111110 时时: 丢弃第丢弃第一个字节一个字节,继续数据接纳继续数据接纳o单个单个01111110: flag 字节字节字节填充字节填充flag 字型出如今发送数据中flag 字型加上填充字节在传输数据中PPP 数据控制协议数据控制协议在交换网络层数据之前, 数据链路的对等双方必需配置 PPP 链路(最大帧长度, 认证等)学习/配置网络 (p92) 就IP而言: 携带 IP 控制协议 (IPCP) 报文 (protocol field: 8021) 给出比要配置/学习的IP 地址ATM 技术技术o1980s/1990s standard规范 用于高速 (155Mb/

10、s to 622 Mb/s 以上) Broadband Integrated Service Digital Network B-ISDN体系构造o目的: 集成的, 端对端的 voice, video, data传输o满足voice, video传输的 timing/QoS 要求 (针对 Internet best-effort 模型)o“下一代 系统: 技术之根基植于telephone worldo分组交换 (固定长度分组, 称为 “cells-信元) 运用虚电路ATM 体系构造体系构造 oadaptation layer适配层: 仅存于ATM网络的边缘上o数据分段/装配data segme

11、ntation/reassemblyo根本等同于Internet transport layeroATM 层: “网络 层o信源交换,路由选择o物理层ATM: 网络层网络层 或或 链路层链路层 ?理想理想Vision: 端对端的传输端对端的传输: “ATM从桌面到桌面从桌面到桌面ATM 确实是网络技术确实是网络技术现实现实Reality: 用来衔用来衔接接IP主干路由器主干路由器 “IP over ATMATM 作为交换链路作为交换链路, 衔接衔接 IP 路由器路由器ATM 适配层适配层 (AAL)oATM Adaptation Layer (AAL):夹在中间，用来对其夹在中间，用来对其上层

12、上层(IP or ATM 本身的运用程序本身的运用程序)和其下层和其下层 ATM 层层 进展进展 “适配适配oAAL 仅出如今端接系统仅出如今端接系统, 而交换机中是不存在的而交换机中是不存在的oAAL层的数据段层的数据段 (首部首部/尾部字段尾部字段, 数据数据)被分割后放入被分割后放入多个多个ATM 信元信元 o类比类比: TCP的数据段可分入多个的数据段可分入多个IP分组分组ATM 适配层适配层 (AAL) 续续不同版本的不同版本的AAL层层,取决于取决于ATM的效力类别的效力类别:AAL1: 用于用于 CBR (Constant Bit Rate，恒定传输速率，恒定传输速率) 效力效力

13、, e.g. 线路交换模拟线路交换模拟circuit emulationAAL2: 用于用于VBR (Variable Bit Rate，可变传输速率，可变传输速率) 效力效力, e.g., MPEG videoAAL5: 用于用于UBR,数据传输数据传输 (eg, IP 分组分组)AAL PDUATM cellUser dataAAL5 - Simple And Efficient AL (SEAL)简单简单有效的适配层有效的适配层oAAL5: 开销低，可用来传输 IP 分组o4 字节的CRC oPAD 用来保证数据负荷payload为 48字节的整倍数 o大个的AAL5数据单元被分入多个

14、48-byte ATM cellsATM 层层效力效力: 将信元经过将信元经过ATM网络进展传输网络进展传输好像好像 IP 网络层网络层但其提供的效力与但其提供的效力与 IP网络层大不一样网络层大不一样NetworkArchitectureInternetATMATMATMATMServiceModelbest effortCBRVBRABRUBRBandwidthnoneconstantrateguaranteedrateguaranteed minimumnoneLossnoyesyesnonoOrdernoyesyesyesyesTimingnoyesyesnonoCongestionf

15、eedbackno (inferredvia loss)nocongestionnocongestionyesnoGuarantees ?ATM层层: 虚电路虚电路oVC传输传输: 信元的传输是经过信元的传输是经过 VC完成的完成的o在数据传输之前需求建立衔接，完后断开在数据传输之前需求建立衔接，完后断开o每个分组携带每个分组携带 VC定义符定义符 (而不是信宿的而不是信宿的ID)o为传输途径每个正在通讯的衔接上一切交换结点维持为传输途径每个正在通讯的衔接上一切交换结点维持“形状形状o链路链路,交换资源交换资源 (带宽带宽,缓存缓存) 可以被分配给可以被分配给VC: 以获取线路交换类似的以获取

16、线路交换类似的性能性能o永久型虚电路永久型虚电路(PVCs)o长期继续的衔接长期继续的衔接o典型典型: 在在IP路由器之间的路由器之间的“永久性路由永久性路由o交换型虚电路交换型虚电路 (SVC):o在每次通讯的根底上动态设置在每次通讯的根底上动态设置ATM 虚电路虚电路o ATM VC 的优点的优点:o衔接时衔接时QoS 的性能承诺可以映射到的性能承诺可以映射到VC上上 (带带宽宽, 延迟延迟, 延迟抖动延迟抖动-delay jitter)oATM VC 的缺陷的缺陷:o对数据报的支持效率不高不合算对数据报的支持效率不高不合算o每个信源每个信源/信宿对间的信宿对间的PVC需求需求N*2 衔接

17、衔接 oSVC由于需求呼叫建立由于需求呼叫建立call setup等待等待,因因此处置生存期短的衔接开销较大此处置生存期短的衔接开销较大ATM 层层: ATM cell信元信元o5字节字节ATM信元首部信元首部o48字节的有效负荷字节的有效负荷payloadoWhy?: 较小的较小的payload - 对数字化语音来说，创建对数字化语音来说，创建信元的延迟较小些信元的延迟较小些o介乎于介乎于32和和 64之间之间 (折衷折衷!)Cell headerCell formatATM 信元首部信元首部oVCI: virtual channel ID虚通道标志o在经过网络的各段链路时会变化oPT: P

18、ayload type 负荷类型(e.g. RM cell vs. data cell) oCLP: Cell Loss Priority bit(信元丧失优先位)oCLP = 1 意味着低优先级信元, 假设拥塞可先丢弃oHEC: Header Error Checksum首部错误校验ocyclic redundancy checkCRCATM 物理层物理层两两 片片 (子层子层) 方式的物理层方式的物理层:Transmission Convergence Sublayer (TCS)-传输会传输会聚子层聚子层: 在在ATM 层和层和 PMD 子层间进展适配子层间进展适配Physical Me

19、dium Dependent物理媒体相关子层物理媒体相关子层: 取决于运用的物理介质取决于运用的物理介质传输会聚子层传输会聚子层TCS功能功能:首部校验和计算首部校验和计算: 8位位 CRC 信源圈定信源圈定对于对于 “非构造化的非构造化的 PMD子层子层, 在没有数据传输时须传在没有数据传输时须传输空闲信元输空闲信元 ，进展速率适配，进展速率适配 ATM 物理层物理层物理媒体相关物理媒体相关 (PMD) 子层子层SONET/SDH: 传输帧构造传输帧构造 (类似集装箱运类似集装箱运输输); 位同步位同步; 带宽分割带宽分割 (TDM); 假设干种速率假设干种速率: OC1 = 51.84 M

20、b/s; OC3 = 155.52 Mb/s; OC12 = 622.08 Mb/sT1/T3北美规范北美规范: 传输帧构造传输帧构造 (沿袭沿袭于传统的体系技术于传统的体系技术): 1.5 Mb/s 45 Mb/s无构造的无构造的unstructured: 仅用信元仅用信元(忙忙/闲闲)IP-Over-ATM传统的传统的 IP3个个“网络网络 (e.g., LAN 网网段段)MAC (802.3) 和和 IP 地址地址IP over ATM 用ATM网络替代传统 “网络 (e.g., LAN 网段) ATM地址, IP 地址ATMnetworkEthernetLANsEthernetLANs

21、IP-Over-ATM业务业务: IP分组放入分组放入ATM AAL5 PDU从从IP地址映射到地址映射到 ATM 地址地址就像就像IP地址映射到地址映射到 802.3 MAC 地址地址!ATMnetworkEthernetLANs在在 IP-over-ATM网络中的分网络中的分组旅程组旅程 o在信源主机在信源主机:oIP层层 (运用运用ARP) 寻求寻求IP信宿地址到信宿地址到ATM地址之间的映射地址之间的映射o将分组送入将分组送入AAL5oAAL5 把数据段封装入信元，再传送给把数据段封装入信元，再传送给ATM层层oATM网络网络: 沿沿VC将信元送到信宿将信元送到信宿o在信宿主机在信宿主

22、机:oAAL5 将信元重新装配成原始分组将信元重新装配成原始分组o假设假设 CRC OK, 分组将传送给分组将传送给 IP层层ATM网络的网络的ARP地址解析协地址解析协议议oATM网络需求信宿的网络需求信宿的ATM地址地址o就像以太网需求信宿的以太网地址就像以太网需求信宿的以太网地址oIP/ATM之间的地址转换经过之间的地址转换经过ATM ARP (Address Resolution Protocol)进展进展oATM网络中的网络中的ARP 效力器对一切衔接的效力器对一切衔接的设备广播设备广播ATM ARP的转换恳求的转换恳求o主机可以在效力器上注册其主机可以在效力器上注册其ATM地址以地

23、址以免去查找之烦免去查找之烦X.25 和帧中继和帧中继 Frame Relay类似类似ATM:广域网络技术广域网络技术 面向虚电路面向虚电路 根植于根植于 telephony world可以传输可以传输 IP分组分组从这个视角，可以把其看成从这个视角，可以把其看成IP协议的协议的链路层链路层X.25oX.25 为每个用户在信源和信宿之间建立为每个用户在信源和信宿之间建立VC衔接衔接o在通讯途径上按步跳进展控制在通讯途径上按步跳进展控制(校验，可靠性，拥塞控校验，可靠性，拥塞控制制)o在每个步跳之间运用在每个步跳之间运用LAP-B协议进展错误控制协议进展错误控制 (具有具有重发功能重发功能)o采

24、用了采用了HDLC协议的变体协议的变体 o按步跳运用信誉证按步跳运用信誉证 credits 进展流量控制进展流量控制o在中间结点发生的拥塞回传回通道上的前个结点在中间结点发生的拥塞回传回通道上的前个结点o最后经过背压方式最后经过背压方式 back pressure 传回信源传回信源IP vs. X.25 oX.25: 可以做到可靠的、按序的端对端的传送可以做到可靠的、按序的端对端的传送o“智能在网络中智能在网络中intelligence in the networkoIP: 只能完成不可靠的只能完成不可靠的, 能够失序的端对端传能够失序的端对端传送送o“智能在端系统中智能在端系统中(intel

25、ligence in the endpoints)oIP over X.25(p148)oX.25也可以作为也可以作为IP的数据链路层的数据链路层帧中继帧中继Frame Relayo设计于设计于1980s末末, 广泛运用于广泛运用于1990s, 是是在信道技术提高的现实根底上对在信道技术提高的现实根底上对X.25的的改良改良oFrame relay 效力效力:o无错误控制无错误控制o进展端对端的拥塞控制进展端对端的拥塞控制帧中继帧中继 (续续)o设计用来对公司用户的设计用来对公司用户的LANs进展互联进展互联o普通为永久性普通为永久性 VCs: 把两个路由器间的数据流经过这样把两个路由器间的数据流经过这样的的“管道管道 衔接起来衔接起来 o交换交换VCs: 经过拨号衔接，类似经过拨号衔接，类似 ATMo公司用户从公共的公司用户从公共的Frame Relay网络租用网络租用 FR 效力效力 (eg, Sprint, ATT，中国