无线网络技术复习提纲

1、复习提纲复习提纲第一章第一章无线网络概述、分类无线网络概述、分类1复习提纲复习提纲试分析和比较无线网络和有线网络试分析和比较无线网络和有线网络 ，可以从传输方，可以从传输方式式 、组网结构等方面进行比较。、组网结构等方面进行比较。2有线网络与无线网络的组网方式有线网络与无线网络的组网方式无论采用哪种传输技术无论采用哪种传输技术, ,无线网络的拓扑结构基本上是一无线网络的拓扑结构基本上是一样样, ,可归结为两个基本类可归结为两个基本类: : 无中心拓扑和有中心拓扑无中心拓扑和有中心拓扑根据无线接入点根据无线接入点APAP的不同功用的不同功用, ,可实现不同的组网方式可实现不同的组网方式点对点模式

2、点对点模式基础结构模式基础结构模式多多APAP模式模式无线网桥模式无线网桥模式无线中继模式无线中继模式MeshMesh模式模式3点对点模式点对点模式无中心拓扑结构无中心拓扑结构, ,由无线工作站（主机由无线工作站（主机/ /终端）组成终端）组成, ,用于一台无线工作站用于一台无线工作站和另一台或多台其他无线工作站的直接通讯和另一台或多台其他无线工作站的直接通讯, ,该网络无法接入到有线网络该网络无法接入到有线网络中中, ,只能独立使用只能独立使用. .无需无需APAP, ,安全由各个客户端自行维护安全由各个客户端自行维护点对点模式中的一个节点必须能同时点对点模式中的一个节点必须能同时”看看”到

3、网络中的其他节点到网络中的其他节点, ,否则就否则就认为网络中断认为网络中断, ,因此对等网络只能用于少数用户的组网环境因此对等网络只能用于少数用户的组网环境, ,比如比如4 4至至8 8个个用户用户. . 4自组网络AEDCBF源结点目的结点转发结点转发结点转发结点基础结构模式基础结构模式由无线接入点由无线接入点APAP、无线工作站以及分布式系统构成、无线工作站以及分布式系统构成。无线接。无线接入入APAP用于在无线工作站和有线网络之间接收、缓存和转发数用于在无线工作站和有线网络之间接收、缓存和转发数据，所有无线通信都经过据，所有无线通信都经过APAP完成，是有中心拓扑结构。完成，是有中心拓

4、扑结构。APAP可可连接有线网络，实现无线网络和有线网络的互联连接有线网络，实现无线网络和有线网络的互联5AP因特网分布系统DS基本服务集BSSBSSID多多APAP模式模式由多个由多个APAP以及连接它们的分布式系统组成的基础架构模式网络以及连接它们的分布式系统组成的基础架构模式网络相同相同SSIDSSID的无线网络间可以漫游的无线网络间可以漫游6AP1AAP2AESS扩展服务集SSIDBSSBSS无线网桥模式无线网桥模式利用一对无线网桥连接两个有线或者无线局域网网利用一对无线网桥连接两个有线或者无线局域网网段段7WB1AWB2A以太网以太网无线中继模式无线中继模式无线中继器用来在通信路径的

5、中间转发数据，无线中继器用来在通信路径的中间转发数据，从而延伸系统的覆盖范围从而延伸系统的覆盖范围8AP1AAP2A以太网以太网WBMeshMesh结构结构让网络中的每个节点都可以发送和接收信号让网络中的每个节点都可以发送和接收信号基站和基站之间的无线互联有多条路径连在一起形成基站和基站之间的无线互联有多条路径连在一起形成网络，网络有多条路径形成回联网络，网络有多条路径形成回联如果某一条路径失败，可以切换到另外一条路径上，如果某一条路径失败，可以切换到另外一条路径上，不会造成网络中断不会造成网络中断9复习提纲复习提纲第二章第二章无线电频谱、特点及可用范围无线电频谱、特点及可用范围无线电频谱资源

6、的价值无线电频谱资源的价值微波传输的特殊性微波传输的特殊性扩频技术工作原理、类型、区别扩频技术工作原理、类型、区别天线及其参数、天线方向性天线及其参数、天线方向性信号损伤的多径问题信号损伤的多径问题10无线电频谱、特点及可用范围无线电频谱、特点及可用范围无线电频谱是一种特殊的自然资源无线电频谱是一种特殊的自然资源无线电频谱资源是有限的无线电频谱资源是有限的无线电频谱资源在一定时间、地区和频域内，可以被设备共享无线电频谱资源在一定时间、地区和频域内，可以被设备共享无线电频谱可以被利用但不会被消耗掉，是一种非消耗的资源无线电频谱可以被利用但不会被消耗掉，是一种非消耗的资源无线电波有固有的传播特性，

7、它不受行政区域、国家边界的无线电波有固有的传播特性，它不受行政区域、国家边界的限制限制无线电频谱资源极易受到污染无线电频谱资源极易受到污染ITU国际电信联盟给出适宜于无线通信的波长是从国际电信联盟给出适宜于无线通信的波长是从长波至微波不等长波至微波不等,即即3kHz至至3000GHz不等。不等。11无线电频谱资源的价值无线电频谱资源的价值频谱资源是运营商最重要的战略资源之一频谱资源是运营商最重要的战略资源之一, ,其拥有其拥有的频谱资源的多少直接决定了其网络能够承载多少的频谱资源的多少直接决定了其网络能够承载多少用户用户频谱资源为什么值钱频谱资源为什么值钱? ?12电磁波在同一频段的干扰造成了

8、无线电频谱资电磁波在同一频段的干扰造成了无线电频谱资源的有限性源的有限性,各种无限制式对有限的频谱资源的各种无限制式对有限的频谱资源的争夺造成了它的高价值争夺造成了它的高价值微波传输的特殊性微波传输的特殊性微波是一种波长很短的无线电波微波是一种波长很短的无线电波具有类似光的传播特性具有类似光的传播特性微波在自由空间只能像光波一样沿直线传播，绕射微波在自由空间只能像光波一样沿直线传播，绕射能力很弱能力很弱在传播过程中遇到不均匀介质时，将产生折射和反在传播过程中遇到不均匀介质时，将产生折射和反射现象射现象13微波通信微波通信地面上进行远距离微波通信需要采用地面上进行远距离微波通信需要采用“中继中继

9、”方式方式地球是个椭球体，地面是个球面。地面上某点发出的地球是个椭球体，地面是个球面。地面上某点发出的沿直线传播的微波射束，经过一定地段后，就会离开沿直线传播的微波射束，经过一定地段后，就会离开地平线而逐渐射向远方空间。因此，在地平线以远的地平线而逐渐射向远方空间。因此，在地平线以远的地点自然就接收不到微波信号了。地点自然就接收不到微波信号了。无线电波在空间传播过程中，能量要受到损耗。频率无线电波在空间传播过程中，能量要受到损耗。频率越高，衰减越大。微波射束的能量，经过一定地段损越高，衰减越大。微波射束的能量，经过一定地段损耗后，将大为减少耗后，将大为减少14微波通信微波通信欲实现地面上欲实现

10、地面上A A、B B两地间的远距离微波通信，也必两地间的远距离微波通信，也必须采用须采用“接力接力”方式，逐段收发放大，最终到达远方式，逐段收发放大，最终到达远距离收信端。距离收信端。15微波通信微波通信“接力接力”就是就是“中继中继”。微波中继通信也叫微波接力。微波中继通信也叫微波接力通信通信例如，为了实现北京至上海之间的微波通信，必须在例如，为了实现北京至上海之间的微波通信，必须在北京和上海之间设置若干个中间接力站，每个中间接北京和上海之间设置若干个中间接力站，每个中间接力站把上一站发来的微波信号接收下来，放大等处理力站把上一站发来的微波信号接收下来，放大等处理后，转发到下一站，如此一站接

11、续一站，最终到达上后，转发到下一站，如此一站接续一站，最终到达上海海( (或北京或北京) )收信端收信端16扩频技术工作原理、类型、区别扩频技术工作原理、类型、区别复用与扩频技术的直观印象复用与扩频技术的直观印象17扩频技术扩频技术扩频扩频原始信号和比它速原始信号和比它速率高得多的扩频序率高得多的扩频序列相乘，从而延展列相乘，从而延展它的频带它的频带18跳频扩频跳频扩频19跳频技术如何实现频谱扩展跳频技术如何实现频谱扩展每一跳频每一跳频驻留时间驻留时间的瞬时所占的的瞬时所占的信道带宽信道带宽是窄带频是窄带频谱谱依照跳频图案随时间的变化，这些瞬时窄带频谱在依照跳频图案随时间的变化，这些瞬时窄带频

12、谱在一个一个很宽的频带内跳变很宽的频带内跳变，形成一个跳频带宽。，形成一个跳频带宽。由于跳频速率很快，从而在宏观上实现了频谱的扩由于跳频速率很快，从而在宏观上实现了频谱的扩展。展。2021直接序列扩频直接序列扩频直接序列扩频直接序列扩频(Direct Sequence SS，DSSS)用具有高码率的扩频码序列用具有高码率的扩频码序列在发送方直接扩展信号频谱，而接收方则用相同扩频码序列进行解扩，在发送方直接扩展信号频谱，而接收方则用相同扩频码序列进行解扩，即把拓宽的扩频信号还原成原始信息。即把拓宽的扩频信号还原成原始信息。DSSS中，原始信号中的每一位在传输信号中以多位表示，即使用扩展中，原始信

13、号中的每一位在传输信号中以多位表示，即使用扩展编码。编码。例如说在发射端将例如说在发射端将“1”用用11000100110，而将，而将“0”用用00110010110去代替，去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成就恢复成“1”是是00110010110就恢复成就恢复成“0”，这就是解扩。，这就是解扩。扩展编码能将信号扩展至更宽的频带范围上，该频带范围与使用位数成扩展编码能将信号扩展至更宽的频带范围上，该频带范围与使用位数成正比。正比。直接序列扩频原理直接序列扩频原理22一个周期一个周期直接序

14、列扩频原理直接序列扩频原理23扩频的应用扩频的应用扩频码如何区分手机扩频码如何区分手机1 1与与 手机手机2 2的信号？的信号？24扩频的应用扩频的应用手机手机2 2接收端的解扩码接收端的解扩码为为W2W2解扩后信号变成了低解扩后信号变成了低频信号，只应有两个频信号，只应有两个码元码元同一个码元内高低电同一个码元内高低电平的变化会进行积分，平的变化会进行积分，积分的值才是最终值积分的值才是最终值25什么是天线？什么是天线？把从导线上传下来的电流信号做为无线电波发射到空间把从导线上传下来的电流信号做为无线电波发射到空间收集无线电波并产生电信号收集无线电波并产生电信号B B l la ah h b

15、lahb l a hblah26天线参数解析天线参数解析天线参数天线参数方向性：辐射的方向方向性：辐射的方向增益：集中辐射的能力增益：集中辐射的能力波束宽度：描述辐射方向与抗干扰能力波束宽度：描述辐射方向与抗干扰能力极化：调整振子方向以提高增益极化：调整振子方向以提高增益27天线参数天线参数方向性方向性发射器设备通过发射天线向空间发射电磁波，发射器设备通过发射天线向空间发射电磁波，是有方向性的是有方向性的发射天线的作用就是将电磁能量会聚到一个很发射天线的作用就是将电磁能量会聚到一个很窄的方向上发射出去，形成一个电磁波束，天窄的方向上发射出去，形成一个电磁波束，天线的指向就是波束指向。线的指向就

16、是波束指向。如果天线转到某个方向上时，发现了目标回波，如果天线转到某个方向上时，发现了目标回波，那么天线所指的方向就是目标所在的方向。那么天线所指的方向就是目标所在的方向。28天线的方向性天线的方向性天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性线的方向性根据方向性的不同，天线有全向和定向两种根据方向性的不同，天线有全向和定向两种全向天线，即在水平方向图上表现为全向天线，即在水平方向图上表现为360360都均匀辐射，也就是平常所都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束说的无方向性，在垂直方向图

17、上表现为有一定宽度的波束定向天线，在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所定向天线，在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束全向天线会向四面八方发射信号，前后左右都可以接受到信全向天线会向四面八方发射信号，前后左右都可以接受到信号，定向天线就好像在天线后面罩一个碗壮的反射面，信号号，定向天线就好像在天线后面罩一个碗壮的反射面，信号只能向前面传递，射向后面的信号被反射面挡住并反射到前只能向前面传递，射向后面的信号被反射面挡住并反射到前方，加强了前面的信号强度方，加强了前面的信号

18、强度29天线的方向性天线的方向性广播电视发射天线，移动通讯基站天线等，要求在水平面内为全广播电视发射天线，移动通讯基站天线等，要求在水平面内为全向方向图，而在垂直面内有一定的方向性以提高天线增益，见图向方向图，而在垂直面内有一定的方向性以提高天线增益，见图(a)(a)；对微波中继通讯、远程雷达、射电天文、卫星接收等用途的天线，对微波中继通讯、远程雷达、射电天文、卫星接收等用途的天线，要求为笔形波束方向图，见图要求为笔形波束方向图，见图(b)(b)；对搜索雷达、警戒雷达天线则要求天线方向图为扇形波束，见图对搜索雷达、警戒雷达天线则要求天线方向图为扇形波束，见图(c)(c)等。等。 30信号损伤信

19、号损伤l多径：在发送器和接多径：在发送器和接收器之间产生了不止收器之间产生了不止一条，而是许多条不一条，而是许多条不同的路径。同的路径。3132复习提纲复习提纲第三章第三章无线局域网定义、标准和组成无线局域网定义、标准和组成IEEE 802.11 MACIEEE 802.11 MAC设计目标设计目标可靠数据传送可靠数据传送访问接入控制、访问接入控制、CSMA/CACSMA/CA原理原理33无线局域网定义、标准和组成无线局域网定义、标准和组成WLANWLAN的基本元素的基本元素BSSBSS BSS1BSS2STA1STA2STA3STA5STA6STA4APAPv能互相进行无线通信的能互相进行无

20、线通信的STA可以组成一个可以组成一个BSS（Basic Service Set）vBSS是是802.11网络的基本结构网络的基本结构vStations (STA)：任何的无线终端设备。：任何的无线终端设备。 34DS（Distribution System）：连接多个BSS网络及有线网络BSS2APBSS1APDS无线局域网的组成无线局域网的组成l基本元素基本元素 DS AP1SSID“marketing”SSID：Service Set ID 服务集识别码STASTASTA无线局域网的组成无线局域网的组成ESSBSS2AP2Service set identify (SSID1)BSS1A

21、P1Service set identify (SSID1)DS无线局域网的组成无线局域网的组成ESS（Extended Service Set）是采用相同的SSID的多个BSS形成的更大规模的虚拟BSS。AP1AP2BSSID1SSIDSSID“marketing”SSID“marketing”ESSBSSID1SSIDSSID是一个是一个ESS的网络标识的网络标识BSSID是一个是一个BSS的标识的标识1208E1208E无线局域网的组成无线局域网的组成38IEEE 802.11 MACIEEE 802.11 MAC设计目标设计目标IEEE 802.11 MACIEEE 802.11 MA

22、C39可靠数据传送可靠数据传送IEEE 802.11IEEE 802.11使用使用帧交换协议帧交换协议。当一个站点收到从另。当一个站点收到从另一个站点发来的数据帧时，它向源站点返回一个一个站点发来的数据帧时，它向源站点返回一个确认确认(ACK)(ACK)帧帧。此交换被作为一个原子单元处理，它不会。此交换被作为一个原子单元处理，它不会被其他站点发出的传送打断。如果因为数据帧被损坏被其他站点发出的传送打断。如果因为数据帧被损坏或因为返回的或因为返回的ACKACK被损坏，源站点在一个短的时间周被损坏，源站点在一个短的时间周期中没有收到期中没有收到ACKACK，它会重发该帧。，它会重发该帧。为了更进一

23、步地增强可靠性，可以使用为了更进一步地增强可靠性，可以使用四帧交换四帧交换。（RTS/CTSRTS/CTS） 40隐终端隐终端(Hidden terminal)(Hidden terminal)效应效应侦听到信道侦听到信道 “ “闲闲” ” 可能结果不正确，由于：可能结果不正确，由于： (a) (a) 隐蔽站问题隐蔽站问题 - - 在发送方侦听不到在发送方侦听不到: A, C : A, C 不能互相听到，中间有不能互相听到，中间有障碍物、信号衰减，障碍物、信号衰减，A A、C C 于是都发给于是都发给 B B， B B 处此时会产生冲突。处此时会产生冲突。 (b) (b) 信号强度衰减问题信号

24、强度衰减问题 - - C C 在发送，由于信号传输衰减，传到在发送，由于信号传输衰减，传到 A A 处时，处时，A A 听不到，听不到，A A 以为听到信道闲，也发，以为听到信道闲，也发， 接收站接收站 B B 处此时产生冲突。处此时产生冲突。 隐终端是指是指在接收者的通信范围内而在发送者通信范围外的终端在接收者的通信范围内而在发送者通信范围外的终端。LocationSignal strengthABC41暴露终端暴露终端(Exposed terminal)(Exposed terminal)效应效应当节点当节点B B向节点向节点A A发送数据时，节点发送数据时，节点C C也希望向节点也希望向

25、节点D D发送数据。发送数据。 节点节点C C侦听信道，它将听到节点侦听信道，它将听到节点B B正在发送数据，于是错误地认为它此时不正在发送数据，于是错误地认为它此时不能向节点能向节点D D发送数据，发送数据， 但实际上它的发送不会影响节点但实际上它的发送不会影响节点A A的数据接收，的数据接收，这就导致节点这就导致节点C C所谓暴露终端问题的出现。所谓暴露终端问题的出现。暴露终端暴露终端是指是指在发送者的通信范围之内而在接收者通信范围之外的终端。在发送者的通信范围之内而在接收者通信范围之外的终端。ABCD42隐终端问题解决方式隐终端问题解决方式节点节点A欲发送一数据包给节点欲发送一数据包给节

26、点B, 首先首先A发送一发送一RTS给给B;B发送发送CTS;A收到收到CTS后发送数据后发送数据;C监听到监听到CTS，知道有节点在发送数据，知道有节点在发送数据，A和和B数据传输数据传输时间时间C不会发数据包。不会发数据包。43暴露终端问题解决方式暴露终端问题解决方式1、发送者发送发送者发送 RTS。2、接收者返回、接收者返回 CTS。3、邻居节点：、邻居节点： 如果收到如果收到 CTS（信道（信道busy）则保持安静，不能传输数据。）则保持安静，不能传输数据。 如果只收到如果只收到 RTS 而没收到而没收到 CTS,可以传输数据。可以传输数据。44接入控制接入控制无线接入过程无线接入过程

27、45 STA (工作站）启动初始化、开始正式使用工作站）启动初始化、开始正式使用AP 传传送数据幀前，要经过三个阶段才能接入送数据幀前，要经过三个阶段才能接入: (1) 扫描扫描(SCAN) (2) 认证认证(Authentication) (3) 关联关联(Association) 无线接入第一阶段无线接入第一阶段 : : 扫描（扫描（ SCAN ) SCAN ) 阶段阶段若无线站点若无线站点 STA STA 设成设成 Ad-hoc Ad-hoc 模式：模式： STA STA先寻找是否已有先寻找是否已有BSSBSS（与（与STASTA所属相同的所属相同的SSIDSSID）存）存在，如有，则参

28、加（在，如有，则参加（joinjoin）；若无）；若无, , 则会自己创建一个则会自己创建一个BSSBSS，等其他站来等其他站来 join join。 若无线站点若无线站点 STA STA 设成设成 Infrastructure Infrastructure 模式：模式： 1 1、主动扫描方式（特点：能迅速找到）、主动扫描方式（特点：能迅速找到） STA STA 依次在依次在1111个信道发出个信道发出 Probe Request Probe Request 帧，寻帧，寻找与找与STASTA所属有相同所属有相同SSIDSSID的的APAP，若找不到有相同，若找不到有相同 SSID SSID 的

29、的 AP AP，则一直扫描下去则一直扫描下去 2 2、被动扫描方式（特点：找到时间较长，但、被动扫描方式（特点：找到时间较长，但STASTA节电）节电） STA STA被动等待被动等待AP AP 每隔一段时间定时送出的每隔一段时间定时送出的 Beacon Beacon 信标幀，该帧提供了信标幀，该帧提供了APAP及所在及所在BSSBSS相关信息：相关信息： “ “我在这里我在这里”接入控制接入控制46 无线接入第二阶段无线接入第二阶段 : : 认证（认证（AuthenticationAuthentication）阶段）阶段 当当 STA STA 找到与其有相同找到与其有相同 SSID SSID

30、 的的 AP AP，在，在 SSID SSID 匹匹配的配的 AP AP 中，根据收到的中，根据收到的 AP AP 信号强度，选择一个信号信号强度，选择一个信号最强的最强的 AP AP，然后进入认证阶段。只有身份认证通过的，然后进入认证阶段。只有身份认证通过的站点才能进行无线接入访问。站点才能进行无线接入访问。802.11802.11提供几种认证方法，提供几种认证方法，有简单有复杂，如采用有简单有复杂，如采用802.1x/EAP802.1x/EAP认证方法时大致为：认证方法时大致为： STASTA向向APAP发送认证请求发送认证请求APAP向认证服务器发送请求信息要求验证向认证服务器发送请求信

31、息要求验证STASTA的身份的身份认证服务器认证完毕后向认证服务器认证完毕后向APAP返回相应信息返回相应信息如果如果STASTA身份不符，身份不符，APAP向向STASTA返回错误信息返回错误信息 如果如果STASTA身份相符，身份相符，APAP向向STASTA返回认证响应信息返回认证响应信息 接入控制接入控制47 无线接入第三阶段无线接入第三阶段 : : 关联（关联（AssociationAssociation）阶段）阶段 当当 AP AP 向向 STA STA 返回认证响应信息、身份认证获得通过后，返回认证响应信息、身份认证获得通过后， 进入关联阶段。进入关联阶段。STA STA 向向

32、AP AP 发送关联请求发送关联请求AP AP 向向 STA STA 返回关联响应返回关联响应 至此，接入过程才完成，至此，接入过程才完成， STA STA 初始化完毕，可以开始向初始化完毕，可以开始向AP AP 传送数据幀。传送数据幀。接入控制接入控制48无线接入过程示意图无线接入过程示意图Authentication ServerAPSTAProbe RequestProbe Response Probe RequestProbe ResponseSSID比较Authentication RequestAuthentication ResponseAssociation RequestAs

33、sociation Response扫描扫描认证认证关联关联Y49MAC 层通过协调功能来确定在基本服务集层通过协调功能来确定在基本服务集 BSS 中的移动中的移动站在什么时间能发送数据或接收数据。站在什么时间能发送数据或接收数据。接入控制接入控制50 分布协调功能分布协调功能 DCF - DCF -争用服务争用服务（必选项）（必选项） ( ( Distributed Coordination Function )Distributed Coordination Function )DCF DCF 在每一个结点使用在每一个结点使用 CSMACSMA 机制的机制的分布式分布式接入算法，接入算法，

34、让各个站通过让各个站通过争用信道争用信道来获取发送权。因此来获取发送权。因此 DCF DCF 向上向上提供争用服务。提供争用服务。 点协调功能点协调功能 PCFPCF -无争用服务无争用服务（可可选项选项） ( Point Coordination Function ) ( Point Coordination Function )PCF PCF 使用使用 AP AP 集中控制集中控制的接入算法将发送数据权的接入算法将发送数据权轮流轮流交交给各个站从而避免了冲突的产生给各个站从而避免了冲突的产生接入控制接入控制51CSMA/CACSMA/CACSMA/CA + ACKCSMA/CA + ACK

35、接收方在接收方在CRCCRC正确时立即返回正确时立即返回ACKACK没有接收到没有接收到ACKACK则在随机退让时间后重传数据帧则在随机退让时间后重传数据帧52CSMA/CACSMA/CA问题问题53当网络负载大时当网络负载大时竞争窗口越小，站点选择的随机值越接近竞争窗口越小，站点选择的随机值越接近 导致太多冲突导致太多冲突当网络负载轻时当网络负载轻时竞争窗口越大，站点等待时间越长竞争窗口越大，站点等待时间越长 导致不必要的延迟导致不必要的延迟IEEE 802.11IEEE 802.11优化技术优化技术Q Q：无线站点监听时如何判定信道：无线站点监听时如何判定信道“忙忙”？A A：802.11

36、 802.11 标准规定在物理层的空中接口进行标准规定在物理层的空中接口进行载波监载波监听听，通过收到的相对信号强度是否超过一定的门限数，通过收到的相对信号强度是否超过一定的门限数值来判定是否有其他的无线站点在信道上发送数据。值来判定是否有其他的无线站点在信道上发送数据。CSMACSMA的基础是载波监听的基础是载波监听虚拟载波侦听虚拟载波侦听VCSVCS物理载波侦听物理载波侦听PCSPCS网卡在发送数据时首先对通信介质上的载波进行监听。如果发现信网卡在发送数据时首先对通信介质上的载波进行监听。如果发现信号强度超过一定阈值（出现载波）则认为其他站点正在传送信息，号强度超过一定阈值（出现载波）则认

37、为其他站点正在传送信息，继续监听。继续监听。54虚拟载波监听虚拟载波监听虚拟载波监听虚拟载波监听(Virtual Carrier Sense)(Virtual Carrier Sense)源站将它还要占用信道的时间（包括目的站发回确认帧所需时间）源站将它还要占用信道的时间（包括目的站发回确认帧所需时间）在其在其 MAC MAC 帧首部字段帧首部字段“持续时间持续时间”中填入指示给所有其他站，其中填入指示给所有其他站，其他所有站会在这段时间都停止发送数据他所有站会在这段时间都停止发送数据, , 这样大大减少了冲突的机这样大大减少了冲突的机会。会。 “虚拟虚拟”是指其他站并没有真正监听信道，而是检

38、测到源站发送幀是指其他站并没有真正监听信道，而是检测到源站发送幀中的中的“持续时间持续时间”才不发送数据，这种效果才不发送数据，这种效果好像是其他站都监听了好像是其他站都监听了信道。信道。当一个站检测到正在信道中传送的当一个站检测到正在信道中传送的 MAC MAC 帧首部的帧首部的“持续时间持续时间”字字段时，就调整自己的段时，就调整自己的网络分配向量网络分配向量 NAV NAV (Network Allocation (Network Allocation Vector)Vector)，NAV NAV 指出了必须经过多少时间才能完成数据帧的这次传指出了必须经过多少时间才能完成数据帧的这次传输

39、，才能使信道转入到空闲状态。输，才能使信道转入到空闲状态。55IEEE 802.11IEEE 802.11优化技术优化技术Q Q：当一个节点的位置发生改变后，如何进行通信？：当一个节点的位置发生改变后，如何进行通信？A A：使用移动：使用移动IPIP机制，机制，1 1）不必改变地址就可以实现不间断不必改变地址就可以实现不间断的通信；的通信；2 2）不必采用主机路由，不会造成路由表的膨胀）不必采用主机路由，不会造成路由表的膨胀等问题；等问题；3 3）可以在多种媒介之间提供移动功能；）可以在多种媒介之间提供移动功能；4 4）可以）可以实现任意大范围内对移动性的支持。实现任意大范围内对移动性的支持。

40、移动移动IPv4IPv4工作原理工作原理移动检测移动检测使用外地代理转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理移动检测移动检测使用外地代理转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理代理公告转交地址配置转交地址配置使用外地代理转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理代理公告使用外地代理转交地址绑定注册绑定注册使用外地代理转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理注册请求注册请求注册应答注册应答处理注册请求和应答接收接收/ /发送分组发送分组使用外地代理转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理代理ARP和免费ARP隧道IP头标 IP数据IP头标 IP数据IP头标家乡代理处IP-in-IP封装外地代理处

41、IP-in-IP解封装源：家乡代理地址目的：外地代理地址分组分组分组分组知道移动节点的家乡地址移动检测移动检测使用配置转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理移动检测移动检测使用配置转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理代理公告转交地址配置转交地址配置使用配置转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理代理公告通过DHCP等方式获取配置转交地址绑定注册绑定注册使用配置转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理注册请求注册应答注册过程与外地代理无关接收接收/ /发送分组发送分组使用配置转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理代理ARP和免费ARP隧道分组分组分组IP头标 IP数据IP头标 IP数据I

42、P头标家乡代理处IP-in-IP封装移动节点处 IP-in-IP解封装源：家乡代理地址目的：配置转交地址三角路由问题三角路由问题通过家乡地址来唯一标识移动节通过家乡地址来唯一标识移动节点，使得通信对端不需要知道移点，使得通信对端不需要知道移动节点的位置信息动节点的位置信息移动节点和通信对端的通信始终移动节点和通信对端的通信始终使用家乡地址使用家乡地址, ,使得移动对于通使得移动对于通信对端以及信对端以及IPIP层以上的应用是透层以上的应用是透明的明的, ,但是同时也带来了三角路但是同时也带来了三角路由问题由问题移动节点直接向通信对端发送分移动节点直接向通信对端发送分组组到移动节点的分组通过家乡

43、代理到移动节点的分组通过家乡代理转发转发家乡代理通信对端移动节点外地代理此外，还存在入口过滤问题:当移动到外地时，防火墙可能过滤源地址为移动节点家乡地址的分组三角路由问题移动移动IPv6IPv6基本工作过程基本工作过程移动检测和地址自动配置移动检测和地址自动配置家乡代理通信对端移动节点接入路由器家乡地址：HoA转交地址：CoA移动检测和地址自动配置移动检测和地址自动配置家乡代理通信对端移动节点接入路由器家乡地址：HoA转交地址：CoA路由器公告无状态地址自动配置生成CoA到家乡代理绑定注册到家乡代理绑定注册家乡代理通信对端移动节点接入路由器家乡地址：HoA转交地址：CoA绑定更新(Bindin

44、g Update)绑定应答(Binding Ack)绑定缓存HoACoA绑定注册过程不需要接入路由器参与和通信对端通信过程：不支持任何移动和通信对端通信过程：不支持任何移动IPv6IPv6功能功能家乡代理通信对端移动节点IPv6-in-IPv6隧道IP头标 IP数据IP头标 IP数据IP头标家乡代理处IPv6-in-IPv6封装移动节点处 IPv6-in-IPv6解封装源：家乡代理地址目的：CoAIP头标 IP数据IP头标 IP数据IP头标移动节点处IPv6-in-IPv6封装家乡代理处 IPv6-in-IPv6解封装源：CoA目的：家乡代理地址家乡地址：HoA转交地址：CoA分组分组分组分组

45、这种通信模式也称为双向隧道模式代理邻机发现知道家乡地址和通信对端通信过程：支持移动和通信对端通信过程：支持移动IPv6IPv6功能功能家乡代理通信对端移动节点绑定缓存HoACoA家乡地址：HoA转交地址：CoA绑定更新绑定更新列表通信对端IPv6地址这种通信模式也称为路由优化模式和通信对端通信过程：支持移动和通信对端通信过程：支持移动IPv6IPv6功能功能家乡代理通信对端移动节点家乡地址：HoA转交地址：CoA分组分组绑定更新列表通信对端IPv6地址绑定缓存HoACoA这种通信模式也称为路由优化模式使用转交地址移动移动IPv6的优势的优势v克服三角路由的问题，提高了效率；克服三角路由的问题，

46、提高了效率；v充足的地址空间，可以保证地址的唯一性充足的地址空间，可以保证地址的唯一性v良好的安全特性。良好的安全特性。复习提纲复习提纲第四章第四章无线广域网概述无线广域网概述GSMGSM网络部署结构、关键技术网络部署结构、关键技术WCDMAWCDMA网络部署结构、关键技术网络部署结构、关键技术75无线广域网无线广域网76无线广域网无线广域网77无线广域网无线广域网图图1 1和图和图2 2：各种技术标准的：各种技术标准的数据传输速率数据传输速率与与移动速度移动速度、覆盖覆盖范围范围之间的关系。之间的关系。3G3G可以提供广覆盖、高移动性和中等数据传输速率；可以提供广覆盖、高移动性和中等数据传输

47、速率；MBWAMBWA可以提供广覆盖、高移动性和高数据传输速率；可以提供广覆盖、高移动性和高数据传输速率；WiMAXWiMAX可以提供城域覆盖和高数据传输速率；可以提供城域覆盖和高数据传输速率；WiFiWiFi可以提供热点覆盖、低移动性和高数据传输速率；可以提供热点覆盖、低移动性和高数据传输速率；WPANWPAN可以提供超近距离的无线高速率连接；可以提供超近距离的无线高速率连接；WiFi、WiMAX、 MBWA和和3G是是互补互补的；的；竞争关系竞争关系&共存关系共存关系。78IEEE802.20IEEE802.20技术标准技术标准提供高速率数据传输提供高速率数据传输 MIMO MIMO技术技

48、术支持高速移动支持高速移动 降低多径引发的衰落降低多径引发的衰落OFDMOFDM支持高速移动支持高速移动 切换切换79OFDMOFDM的基本过程的基本过程将高速的串行信号通过串并转换变成了低速的并行信号将高速的串行信号通过串并转换变成了低速的并行信号将将N N列并行信号调制到列并行信号调制到N N个正交的子载波中个正交的子载波中IEEE802.20IEEE802.20协议协议纯纯IP架构架构移动终端是移动终端是IPIP主机主机; ;而基站而基站也是所谓的也是所谓的“IP“IP基站基站”,”,它它扮演着类似于有线接入网络扮演着类似于有线接入网络中的接入路由器的角色。中的接入路由器的角色。IPIP

49、基站一方面利用空中接口基站一方面利用空中接口与移动终端相连接与移动终端相连接, ,另一方另一方面通过有线链路与移动核心面通过有线链路与移动核心IPIP网络相连。网络相连。从有线链路这一侧看从有线链路这一侧看,IP,IP基基站与普通的接入路由器没有站与普通的接入路由器没有本质区别。本质区别。80GSMGSM（全球移动通信系统（全球移动通信系统Global System for Global System for Mobile CommunicationMobile Communication）81GSMGSM的时隙与的时隙与TDMATDMA帧帧频域频域200kHz200kHz时域时域0.577m

50、s0.577ms7 7个时隙（个时隙（1717号时隙）用来承载业务，号时隙）用来承载业务，1 1个时隙（个时隙（0 0号号时隙）管理控制系统时隙）管理控制系统82WCDMAWCDMA（宽带码分多址（宽带码分多址Wideband Code Division Wideband Code Division Multiple AccessMultiple Access）83WCDMAWCDMA的技术的技术WCDMAWCDMA相对相对GSMGSM，空中接口的变革，空中接口的变革GSM GSM WCDMA WCDMA空中接口空中接口 FDMA FDMA、TDMATDMA CDMA CDMA GSMGSM2

51、5MHz25MHz切成切成200kHz200kHz时间切成时间切成8 8块块WCDMAWCDMA扩频码区别用户扩频码区别用户正交扩频因子正交扩频因子OVSFOVSF当一个用户选取扩频码时，只要这个扩频码的上一级码树上没有码子被占用，当一个用户选取扩频码时，只要这个扩频码的上一级码树上没有码子被占用，下一级也没有码子被占用就可以使用下一级也没有码子被占用就可以使用84复习提纲复习提纲第五章第五章移动移动Ad hocAd hoc网络的定义网络的定义MANETMANET体系结构体系结构MANETMANET路由协议路由协议8586Ad hocAd hoc网络体系结构网络体系结构单机单天线单机单天线单机

52、多天线单机多天线(Transceiver)87Ad hocAd hoc网络体系结构（续）网络体系结构（续）Ad hocAd hoc网络体系结构（续）网络体系结构（续）8889平面结构的优缺点平面结构的优缺点优点优点简单简单所有节点能力相同所有节点能力相同健壮性（鲁棒性）健壮性（鲁棒性）只要存在路径就能通信只要存在路径就能通信相对安全相对安全节点覆盖范围较小节点覆盖范围较小缺点缺点路由开销大路由开销大可扩展性差可扩展性差90层次结构的优缺点层次结构的优缺点优点优点簇的普通成员簇的普通成员(regular member)(regular member)功能简单功能简单路由信息本地化路由信息本地化易

53、于节点定位易于节点定位可扩展性好可扩展性好缺点缺点簇头需要簇头需要( (动态动态) )选择选择所有数据传输都通过簇头所有数据传输都通过簇头簇头是性能瓶颈簇头是性能瓶颈耗电量大、负载重耗电量大、负载重91MANETMANET路由协议分类路由协议分类平面路由平面路由无需建立具有特殊簇头功能节点的层次结构；无需建立具有特殊簇头功能节点的层次结构；不划分区域以及所谓的区内不划分区域以及所谓的区内/ /外不同路由外不同路由所有的节点在路由机制中地位平等所有的节点在路由机制中地位平等寻址方式是平面的寻址方式是平面的层次路由层次路由节点功能不同节点功能不同寻址方式是分层进行的寻址方式是分层进行的地理信息辅助路由地理信息辅助路由利用地理信息进行路由选择利用地理信息进行路由选择根据节点的地理位置信息进行转发根据节点的地理位置信息进行转发9293按需（按需（on-demand on-demand ）路由）路由反应式（反应式（reactivereactive）路由）路由在源端在源端需要时候需要时候通过路由发现过程来确定路由通过路由发现过程来确定路由控制信息采用泛洪方式控制信息采用泛洪方式路由发现延迟大路由发现延迟大路由开销低路由开销低两种实现技术两种实现技术源路由（报文头携带完整的路由信息）源路由（报文头携带完整的路由信息）逐跳逐跳(hop-