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1、第9章 无线网络,第9章 无线网络,9.1无线局域网 9.2无线个域网 9.3 无线城域网 9.4 无线广域网,9.1无线局域网,9.1.1 无线局域网的概述 无线局域网(Wireless Local Area Network，简称WLAN)是指以无线信道作传输介质的计算机局域网络，是无线通信技术与网络技术相结合的产物。 无线局域网是在有线网的基础上发展起来的，是有线局域网的延伸，使用无线技术来发送和接收数据，使网上的计算机具有可移动性，能快速、方便地解决有线方式不易实现的网络信道的连通问题。,9.1无线局域网,无线局域网与传统以太网相比具有以下优点： 1.建设速度快 2.安装灵活方便 3.扩
2、展能力强 4.节约建设投资 5.维护费用低 6.安全性好 7. 受自然环境、地形及灾害影响小。,9.1.2 无线局域网的发展历程,1971年，夏威夷大学的研究员创建了第一个无线电通讯网络，称作ALOHNET，可以算是早期的无线局域网络。从此，无线局域网络正式诞生。 七十年代中期，无线局域网的前景逐渐引起人们注意，并被大力开发，而在八十年代，无线网络的应用和发展都受到很大的制约，还是作为有线以太网的一种补充。,9.1.2 无线局域网的发展历程,1991年美国AT&T公司率先推出了无线局域网产品，它为无线局域网的设计、与现存有线网络的互联以及无线Internet接入等方面的发展提供了标准。 无线局
3、域网发展史上真正引起革命性的第一块里程碑是1997年6月的IEEE802.11标准的出台。 1999年9月，802.11b标准的正式出台推动了无线应用的新进程，至今，IEEE 802.11b技术已经成为无线局域网统一标准。 003年9月，802.11g标准获得正式批准，使得无线局域网的应用跨入了一个新纪元。,9.1.3 无线局域网的硬件设备,1无线网卡 从无线网卡采用的接口划分，无线网卡可以分为以下几种： （1）PCI无线网卡,9.1.3 无线局域网的硬件设备,（2）PCMCIA接口网卡,9.1.3 无线局域网的硬件设备,（3）USB无线网卡,9.1.3 无线局域网的硬件设备,（4）MINI-
4、PCI无线网卡,9.1.3 无线局域网的硬件设备,2无线AP,9.1.4 无线局域网标准IEEE 802.11,1990年IEEE 802标准化委员会成立IEEE 802.11WLAN标准工作组。IEEE802.11别名Wi-Fi（Wireless Fidelity）无线保真，是在1997年6月由大量的局域网以及计算机专家审定通过的标准。IEEE802.11是第一代无线局域网标准之一。,9.1.4 无线局域网标准IEEE 802.11,IEEE802.11标准的物理层技术实现方法主要有3种：扩频（Spread Spectrum）技术、窄带（Narrow Band）技术、红外（InfraRed）
5、技术。,9.1.4 无线局域网标准IEEE 802.11,IEEE802.11标准中的MAC层是该标准的重点，它定义了无线局域网在MAC子层采用带冲突避免的载波监听多路访问（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance，CSMA/CA）的访问方法。,9.1.4 无线局域网标准IEEE 802.11,IEEE802.11标准主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mb/s。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，IEEE小组又推出了802.11b、802.11a和标准，8
6、02.11b已经成为目前的主流标准，802.11a和802.11g也被广泛使用 。,9.1.4 无线局域网标准IEEE 802.11,表9-1 IEEE802.11标准系列,9.1.5 无线局域网的应用,1 有固定基础设施的无线局域网（Infrastructure Network）,9.1.5 无线局域网的应用,2无固定基础设施的自组织网络（Ad-Hoc Network）,9.1.5 无线局域网的应用,隐藏终端（Hidden Stations）是指在通信领域，基站A向基站B发送信息，基站C未侦测到A也向B发送，故A和C同时将信号发送至B，引起信号冲突，最终导致发送至B的信号都丢失了。隐藏终端多
7、发生在大型单元中（一般在室外环境），这将带来效率损失，并且需要错误恢复机制。当需要传送大容量文件时，尤其需要杜绝“隐藏终端”现象的发生。 暴露终端是指在发送节点的覆盖范围内而在接收节点的覆盖范围外的节点，暴露终端因听到发送节点的发送而可能延迟发送。但是，它其实是在接收节点的通信范围之外，它的发送不会造成冲突。这就引入了不必要的延时。,9.1.5 无线局域网的应用,由于隐藏终端和暴露终端问题对Ad-Hoc网络造成了一定影响，所以需要解决该问题。解决隐藏终端问题的思路是使接收节点周围的邻居节点都能了解到它正在进行接收，目前实现的方法有两种：一种是接收节点在接收的同时发送忙音来通知邻居节点，即BTM
8、A系列；另一种方法是发送节点在数据发送前与接收节点进行一次短控制消息握手交换，以短消息的方式通知邻居节点它即将进行接收，即RTS/CTS方式。这种方式是目前解决这个问题的主要趋势，如已经提出来的CSMA/CA、MACA、MACAW等。还有将两种方法结合起来使用的多址协议，如DBTMA。,9.1.5 无线局域网的应用,对于隐藏发送终端问题，可以使用控制分组进行握手的方法加以解决。一个终端发送数据之前，首先要发送请求发送分组，只有听到对应该请求分组的应答信号后才能发送数据，而是收到此应答信号的其他终端必须延迟发送。 在单信道条件下使用控制分组的方法只能解决隐发送终端，无法解决隐藏接收终端和暴露终端
9、问题。为此，必须采用双信道的方法。即利用数据信道收发数据，利用控制信道收发控制信号。,9.2 无线个域网,9.2.1蓝牙技术 9.2.2 Zigbee技术 9.2.3 超宽带无线技术,9.2.1蓝牙技术,“蓝牙”（Bluetooth）原是一位在10世纪统一丹麦的国王，他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用他的名字来命名这种新的技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。1995年，瑞典爱立信公司最先提出蓝牙概念。所谓蓝牙技术，实际上是一种短距离无线电技术，利用“蓝牙”技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化以上这些设备与因特网Int
10、ernet之间的通信，从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。,9.2.1蓝牙技术,蓝牙技术的优点主要有： （1）全球可用 （2）设备范围 （3）易于使用 （4）全球通用的规格,9.2.2 Zigbee技术,Zigbee是部署无线传感器网络的新技术。它是一种短距离、低速率无线网络技术，是一种介于无线标记技术和BlueTooth之间的技术提案。Zigbee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过跳ZigZag形舞蹈来告知同伴，达到交换信息的目的。借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术。,9.2.2 Zigbee技术,Zigb
11、ee以IEEE 802.15.4协议为基础，使用全球免费频段进行通讯，能够在三个不同的频段上通讯。全球通用的频段是2.400GHz-2.484GHz,欧洲采用的频段是868.0MHz-868.6 6MHz美国采用的频段是902MHz-928MHz传输速率分别为250kbps、20kbps和40kbps通讯距离的理论值为10m-75m。,9.2.2 Zigbee技术,9.2.2 Zigbee技术,ZigBee技术则致力于提供一种廉价的固定、便携或者移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线通信技术。这种无线通信技术具有如下特点： （1）功耗低（2）数据传输可靠（3）网络容量大 （4）兼容性
12、 （5）安全性 （6）实现成本低,9.2.3 超宽带无线技术,超宽带无线技术（Ultra Wideband，UWB），是一种使用1GHz以上带宽的最先进的无线通信技术。虽然是无线通信，但其通信速度可以达到几百Mbit/秒以上。UWB是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。有人称它为无线电领域的一次革命性进展，认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。,9.2.3 超宽带无线技术,由于UWB与传统通信系统相比，工作原理迥异，因此UWB具有如下传统通信系统无法比拟的技术特点： (1) 系统结构的实现简单 (2) 数据传输率高 (3) 功耗低 (4) 安全性高 (5) 多径
13、分辨能力强 (6) 定位精确 (7) 工程简单造价便宜,9.3 无线城域网,无线城域网（Wireless MAN，WMAN）是一种有效作用距离比WLAN更远的宽带无线接入网络，通常用于城市范围内的业务点和信息汇聚点之间的信息交流和网际接入。有效覆盖区域为210km，最大可达30km，数据传输速率最快可高达70Mbps。,9.3 无线城域网,IEEE 802.16与IEEE 802.11相比有以下特点： （1）覆盖 （2）可扩展性 （3）QoS,9.4 无线广域网,无线广域网（Wireless WAN，WWAN），也称为移动宽带网，是一种高速的数字蜂窝式网络，主要是解决超出一个城市范围的信息通信
14、无线接入需求。 WWAN主要用于全球及大范围的覆盖和接入，具有移动、漫游、切换等特征，业务能力主要以移动性为主，包括IEEE 802.20技术以及3G、B3G(Beyond 3G，超3G)和4G (4th Generation，第四代移动通信)。IEEE 802.20和2G、3G蜂窝移动通信系统共同构成 WWAN的无线接入，其中2G、3G蜂窝移动通信系统当前使用最多。3G的三大主流无线接口标准分别是：W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。IEEE 802.20标准拥有更高的数据传输速率，达到16Mbit/s，传输距离约为31km。IEEE 802.20移动宽带无线接入标准也被称为M
15、obile-Fi。,9.4 无线广域网,图9-8 IEEE 802.20协议栈,本章小结,本章主要讲述了无线局域网的概念、发展历程、硬件设备和标准以及有固定基础设施的无线局域网和无固定基础设施的自组织网络。 无线个域网（Wireless Personal Area Network，WPAN）提供了一种小范围内无线通信的手段，主要用于个人用户工作空间，覆盖几米的距离，可以与计算机同步传输文件、访问本地外围设备等。无线个域网目前主要采用蓝牙技术。 无线城域网（Wireless MAN，WMAN）是一种有效作用距离比WLAN更远的宽带无线接入网络，通常用于城市范围内的业务点和信息汇聚点之间的信息交流和网际接入。 无线广域网（Wireless WAN，WWAN），也称为移动宽带网，是一种高速的数字蜂窝式网络，主要是解决超出一个城市范围的信息通信无线接入需求。,
