第8章无线网络和移动通信网络

第8章无线网络和

移动通信网络第8章无线网络和移动通信网络无线局域网8.1宽带无线8.2

蓝牙8.3

移动自组织网络8.4无线局域网利用电磁波取代缆线进行信息传递，可作为传统有线网络的延伸、补充、或替代。移动性：通信范围不再受环境条件限制，无线局域网有效范围一般为300米，Wimax可实现50公里的覆盖，同线粗缆最远500m，单模光纤最远3Km；灵活性：安装容易、使用简单，可将网络延伸到线缆无法达到的地方，可方便增、删、改；组网灵活，可通过基础结构介入骨干网，也可自组网（adhoc）。可伸缩性：在适当位置添加接入点（AccessPointAP）和扩展点（ExtendPointEP）即可完成网络扩充。经济性：可用于物理布线困难和不适合进行物理布线的地方，如危险区和古建筑等场合；节省线缆和附件的费用，省去布线工序和人工费用；网络投入迅速提高经济效益；临时网络使用，价格低成本；线路频繁更换场合，节省长期成本；8.1无线局域网8.1.1无线局域网的组成无线局域网是由站点（Station，STA）、接入点（AccessPoint，AP）、独立基本服务组（IndependentBasicServiceSet，IBSS）、基本服务组（BasicServiceSet，BSS）、分布式系统（DistributedSystem，DS）、扩展服务组（ExpandService，ESS）6大部分组成。无线局域网的组成站点(stationSTA)也称主机(Host)或终端(Terminal)，是无线局域网的最基本组成单元,包括以下几部分：(1)终端用户设备：台式计算机、手机、笔记本电脑等；(2)无线网络接口：无线网卡及驱动程序；(3)网络软件：网络操作系统、网络协议以及网络应用程序。无线局域网中的站是可以移动的，分为以下三种：固定站：位置不动的站，如台式机；半移动站：经常改变位置，但位置改变过程中不通信，如笔记本电脑移动站：移动中保持通信，传输速度限定在2-10m/s，如手机。无线局域网的组成无线接入点(accesspointAP)：接入点可以理解为用户无线网络的无线交换机，固定不动，它是无线网络的核心。它的作用是提供STA和现有骨干网络有线网络或无线网络之间的桥接。AP可以接入有线局域网也可以不接入有线局域网，但在多数时候AP与有线网络相连，以便能为无线用户提供对有线网络的访问。AP通常由一个无线输出口和一个以太网接口（802.3接口）构成，桥接软件符合802.1d桥接协议。

无线局域网的组成无线局域网中的站可以直接互相通信，也可以通过接入点或基站进行通信。站之间的通信距离由天线的辐射范围和应用环境而决定。基本服务组（BSS）：802.11在网络构成上采用单元结构，将整个系统分成许多单元，每个单元称为一个基本服务组，基本服务组由一个AP和一组任意数量的STA组成，每个基本服务组都有一个唯一的标识，称为BSSID。无线局域网的组成分布式系统(distributionsystemDS)：为了覆盖更大的区域，把多个BSA通过分布式系统连接起来，形成一个扩展业务区ESA(Extendedservicearea)，通过DS互相连接起来的属于同一个ESA的所有主机组成一个扩展业务组ESS(Extendedserviceset)。无线局域网的组成分布式系统信道(DSM:distributionsystemmedia)：连接不同BSA的通信信道，可以是有线链路也可以是无线链路。连接骨干网一般采用有线局域网；连接其他BSS可采用无线分布式系统(WDS:Wirelessdistributionsystem)；分布式系统接口(Portal):

用于连接骨干网和无线

局域网的接口，如：网

桥、路由器、网关。2.IEEE802.11体系结构IEEE802.11体系结构802.11满足与其他有线802.x系列的无缝融合；应用程序感觉不到任何不同，除了:带宽低、接入时间长;无线节点的高层协议（应用协议、TCP、IP）与有线节点的高层协议一样；数据链路层中的LLC与其他IEEE802的局域网一样，而MAC子层为多种物理层所共用。IEEE802.11体系结构IEEE802.11体系结构IEEE802.11X系列标准对比表协议发布

年份标准频宽最高速度半径范围

（室内）半径范围

（室外）802.1119972.4～2.5GHz2Mbit/s802.11a19995.15～5.35/5.47～5.725/5.725～5.875GHz54Mbit/s约30m约45m802.11b19992.4～2.5GHz11Mbit/s约30m约100m802.11g20032.4～2.5GHz54Mbit/s约30m约100m802.11n20092.4GHzor5GHz600Mbit/s（40MHz*4MIMO）约70m约250m802.11p20095.86～5.925GHz27Mbit/s约300m约1

000m802.11ac20115GHz867Mbit/s，1.73Gbit/s，3.47Gbit/s，6.93Gbit/s（8MIMO，160MHz）约35m8.2宽带无线2001年第一个关于宽带无线城域网的标准802.16产生了。2001年4月，由业界领先的通信设备公司及器件公司共同成立了一个非赢利组织——微波接入全球互操作性认证联盟（WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess，WiMAX）。该联盟旨在对基于IEEE802.16标准和ETSIHiperMAN标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性认证。由此，业界说的WiMAX与IEEE802.16标准可互换。1.802.16体系结构与协议栈802.16协议标准是按照3层结构体系组织的：物理层数据链路层会聚层2.802.16协议栈参考模型8.3蓝牙蓝牙以公元10世纪一位斯堪的纳维亚国王的名字命名。发明蓝牙技术的是瑞典爱立信公司。1998年5月，爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔五家公司经过磋商，联合成立了蓝牙共同利益集团（BluetoothSIG）。99年7月发布Bluetooth1.0标准。至今加盟蓝牙SIG的公司已达到2000多个，蓝牙具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。所谓蓝牙(Bluetooth)技术，实际上是一种短距离无线电技术，使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备，不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上因特网，其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。1.蓝牙网络结构蓝牙网络的基本单元是微微网，微微网由主设备（Master）单元（发起链接的设备）和从设备（Slave）单元构成。

M主设备，S从设备

图8-4微微网

为了消除限制数量对通信的影响，同时提高频谱的利用效率，蓝牙允许同一区域内同时存在多个微微网，这样多个交叠覆盖的微微网就构成一个分布式散射网。图8-5散射网1.蓝牙网络结构1．蓝牙外设2．文件传输3．传真服务4．蓝牙网络5．拨号网络6．语音数据7．汽车电子8．工业控制2.蓝牙应用8.4移动自组织网络AdHoc网络是一种没有有线基础设施支持的移动网络，网络中的结点均由移动主机构成。AdHoc网络的出现推进了人们实现在任意环境下的自由通信的进程，同时它也为军事通信、灾难救助、科学考察、临时通信等提供了有效的解决方案。自组织网络已被认为是未来移动通信技术的核心组成部分之一，其自身的独特性，赋予它巨大的发展前景。1.移动自组织网络概述移动自组织网络是由一组带有无线通信收发装置的（移动）终端结点组成的一个多跳的临时性自治系统。每个(移动)终端同时具有路由器和主机两种功能：作为主机，终端需要运行面向用户的应用程序；作为路由器，终端需要运行相应的路由协议节点间路由通常由多跳(Hop)组成不需要网络基础设施，可以在任何地方、任何地点快速构建AdHoc网络的特点（1）独立组网不需要任何预先网络基础设施动态拓扑节点移动/开机/关机节点无线发送功率变化、无线信道干扰或者地形等因素影响自组织无控制中心节点故障不会影响到整个网络节点之间通过无线连接形成的网络拓扑结构随时可能发生变化，而且变化的方式和速度可能都是无法预测的AdHoc网络的特点（2）多跳路由接收端和发送端可使用比两者直接通信小得多的功率进行通信，因此节省了能量消耗通过中间节点参与分组转发，能够有效降低对无线传输设备的设计难度和成本，同时扩大了自组织网络的覆盖范围AdHoc网络的特点（3）特殊的无线信道特征无线信道提供的网络带宽比有线信道低得多竞争无线共享信道产生碰撞信号衰落、噪声干扰以及信道之间的干扰等终端的局限性能量、存储、计算等资源受限安全性差无线链路的开放性移动性导致节点之间信任关系的变化可扩