《{通信公司管理}工业数据通信和控制网络无线局域网)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《{通信公司管理}工业数据通信和控制网络无线局域网)（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、无线网络概念,无线网络是利用无线电射频（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）。,无线网络概况,无线网络概况,一、无线网络技术,1、蓝牙技术,蓝牙（Blue Tooth）技术是目前一项十分先进的无线网络技术，它以低成本、短距离的无线连接为基础，取代电缆把一定范围内的通讯设备连接起来，
2、实现不同设备之间的快速通信。 具有蓝牙功能的产品有手机、PDA、手表、家用电器、数据网络产品等，这些产品可以非常容易的组成一个小范围的临时专用无线网络，实现数据传送的速率可以达到721Kb/s。,2、红外线通讯技术,红外线（IR）通讯技术：以红外线为传输介质无线网络技术。 不受无线电干扰，而且红外线不受无线管理委员会的限制。 但是红外线的穿透性很差，因此只适合于没有障碍物的环境。 目前主要应用于家庭中，比如说大多数家庭遥控器就采用红外线通讯。,无线网络概况,3、无线局域网技术,无线局域网（WLAN）是以无线电波作为传输介质，使用射频技术实现与设备位置无关的网络数据传输系统。 有线网络因为传输速
3、度高、产品众多、技术发展快，成为市场上主要采用的连网方式，但随着网络在各行各业中应用越来越广，有线网络的弊端也日益显露出来； 无线网络技术的不断完善，产品的增加和成本的下降，无线局域网成为目前发展最迅速的领域之一，相应的技术层出不穷，应用日益广泛。,二、无线网络的特点,1、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调制方式有两种： 窄带调制方式 扩展频谱方式,无线电波传媒下的调制方式1, 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
4、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。,无线电波传媒下的调制方式2, 扩展频谱方式,扩展频谱方式也是利用无线电波作为传输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
5、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、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
6、种。,无线网络拓扑结构,无中心分布对等拓扑,WLAN 移动站,图1 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。,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2 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络（其它有线局域网或公
7、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。,1.无线局域网的组成,有固定基础设施的无线局域网,基本服务集 BSS,扩展的服务集 ESS,基本服务集 BSS,A,B,漫游,接入点 AP,接入点 AP,分配系统 DS,Portal,802.x 局域网,因特网,Portal,有固定基础设施的无线局域网,基本服务集 BSS,扩展的服务集 ESS,基本服务集 BSS,A,B,接入点 AP,接入点 AP,分配系统 DS,802.x 局域网,因特网,一个基本服务集 BSS 包括一个基站和若
8、干个移动站， 所有的站在本 BSS 以内都可以直接通信， 但在和本 BSS 以外的站通信时都要通过本 BSS 的基站。,Portal,Portal,有固定基础设施的无线局域网,基本服务集 BSS,扩展的服务集 ESS,基本服务集 BSS,A,B,分配系统 DS,802.x 局域网,因特网,基本服务集中的基站叫做 接入点 AP (Access Point) 其作用和网桥相似。,Portal,Portal,扩展的服务集 ESS,基本服务集 BSS,基本服务集 BSS,A,B,分配系统 DS,802.x 局域网,因特网,一个基本服务集可以是孤立的，也可通过接入点 AP 连接到一个主干分配系统 DS
9、(Distribution System)， 然后再接入到另一个基本服务集，构成 扩展的服务集ESS (Extended Service Set)。,Portal,Portal,扩展的服务集 ESS,基本服务集 BSS,基本服务集 BSS,A,B,分配系统 DS,802.x 局域网,因特网,ESS 还可通过Portal为无线用户提供 到非 802.11 无线局域网（例如，到有线连接 的因特网）的接入。Portal的作用就相当于网桥。,Portal,Portal,扩展的服务集 ESS,基本服务集 BSS,基本服务集 BSS,A,B,分配系统 DS,802.x 局域网,因特网,移动站 A 从某一个
10、基本服务集漫游到 另一个基本服务集，而仍然可保持与 另一个移动站 B 进行通信。,Portal,Portal,无固定基础设施的无线局域网自组网络(ad hoc network),自组网络,A,E,D,C,B,F,源结点,目的结点,转发结点,转发结点,转发结点,自组网络没有上述基本服务集中的接入点 AP 而是由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络。,移动自组网络的应用前景,在军事领域中，携带了移动站的战士可利用临时建立的移动自组网络进行通信。 这种组网方式也能够应用到作战的地面车辆群和坦克群，以及海上的舰艇群、空中的机群。 当出现自然灾害时，在抢险救灾时利用移动自组网络进行及时的通
11、信往往很有效的,2. 802.11 标准中的物理层,1997 年 IEEE 制订出无线局域网的协议标准的第一部分，802.11。在1999年又制订了剩下的两部分，802.11a 和 802.11b。 802.11 的物理层有以下三种实现方法： 跳频扩频 FHSS 直接序列扩频 DSSS 红外线 IR,802.11 标准中的物理层（续）,802.11a 的物理层工作在 5 GHz频带，采用正交频分复用 OFDM，它也叫做多载波调制技术（载波数可多达 52 个）。可以使用的数据率为 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 和 56 Mb/s。 802.11b 的物理层使用工作在 2.4
12、GHz 的直接序列扩频技术，数据率为 5.5 或 11 Mb/s。,3. 802.11 标准中的 MAC 层1. CSMA/CA 协议,无线局域网却不能简单地搬用 CSMA/CD 协议， 主要有两个原因： CSMA/CD 协议要求一个站点在发送本站数据的同时还必须不间断地检测信道，但在无线局域网的设备中要实现这种功能就花费过大。 即使我们能够实现碰撞检测的功能，并且当我们在发送数据时检测到信道是空闲的，在接收端仍然有可能发生碰撞。,A 的作用范围,无线局域网的特殊问题,C 的作用范围,A,B,C,D,当 A 和 C 检测不到无线信号时，都以为 B 是空闲的， 因而都向 B 发送数据，结果发生碰
13、撞。,这种未能检测出媒体上已存在的信号的问题 叫做隐蔽站问题(hidden station problem),B 的作用范围,无线局域网的特殊问题,C 的作用范围,A,D,C,B,？,B 向 A 发送数据，而 C 又想和 D 通信。 C 检测到媒体上有信号，于是就不敢向 D 发送数据。,其实 B 向 A 发送数据并不影响 C 向 D 发送数据 这就是暴露站问题(exposed station problem),CSMA/CA 协议,无线局域网不能使用 CSMA/CD， 而只能使用改进的 CSMA 协议。 改进的办法是将 CSMA 增加一个碰撞避免(Collision Avoidance)功能。
14、 802.11使用 CSMA/CA 协议，而在使用 CSMA/CA 的同时还增加使用确认机制。,802.11 的 MAC 层,MAC 层,无争用服务,争用服务,分布协调功能 DCF (Distributed Coordination Function) (CSMA/CA),点协调功能 PCF (Point Coordination Function),物理层,802.11b,802.11a,IEEE 802.11,MAC 层通过协调功能来确定在基本服务集 BSS 中 的移动站在什么时间能发送数据或接收数据。,802.11的MAC层在物理层之上包括两个子层,MAC 层,无争用服务,争用服务,分布
15、协调功能 DCF (Distributed Coordination Function) (CSMA/CA),点协调功能 PCF (Point Coordination Function),物理层,802.11b,802.11a,IEEE 802.11,DCF 子层在每一个结点使用 CSMA 机制的分布式接入算法，让各个站通过争用信道来获取发送权。因此 DCF 向上提供争用服务。,MAC 层,无争用服务,争用服务,分布协调功能 DCF (Distributed Coordination Function) (CSMA/CA),点协调功能 PCF (Point Coordination Function),物理层,802.11b,802.11a,IEEE 802.11,PCF 子层使用集中控制的接入算法,将发送数据权轮流交给各个站从而避免了碰撞的产生,MAC 层,无争用服务,争用服务,分布协调功能 DCF (Distributed Coordination Function) (CSMA/CA),点协调功能 PCF (Point Coordination
