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1、WLAN漫游性能研究与仿真封面摘要摘要随着技术的发展，WLAN技术给人们的工作生活带来了极大的便利，但是因为无线传播的信号衰减问题，WLAN的每个接入点覆盖范围有限，因此必须用到漫游技术，让移动终端可以在不同的接入点间漫游切换。WLAN漫游可以分为两种，一种是在一个IP子网内的链路层漫游，一种是在IP子网之间的网络层漫游。本文对两类漫游的理论以及实现方法进行研究，对比分析了不同技术的优缺点，并且利用OPNET搭建了WLAN网络模型，对链路层漫游进行了仿真，分析其性能。经过理论分析与OPNET仿真表明，链路层漫游在发生切换时，会短暂地影响网络性能，完成之后，网络性能几乎不受影响。网络层漫游在漫游
2、发生切换与漫游成功后，都会对网络的负载造成一定影响。关键词： WLAN 漫游 链路层 OPNET 网络性能AbstractWith the development of technology, WLAN technology brings great convenience in peoples work and life. However, due to the wireless transmission of signal attenuation problems, WLAN access point has limited coverage area. The roaming techn
3、ology that allows mobile terminal can roam between different access points to switch.WLAN roaming can be divided into two types: one is a link layer IP subnet roaming, another is in between the network layer IP subnet roaming.In this paper, two types of roaming theory and method research, comparativ
4、e analysis of the advantages and disadvantages of different technologies, and build a WLAN network using the OPNET model, the link layer roaming for simulation, analysis of its performance.Through theoretical analysis and OPNET simulation, we find that the roam in the link layer will briefly affect
5、network performance. When it is finished, network performance is almost unaffected. Network layer roaming has effect on the performance of networks not only at switching point but also after the success of switching.Key Words: WLAN, roaming, link layer, OPNET, network performanceIV目录目录WLAN漫游性能研究与仿真1
6、摘要IAbstractII目录III第1章 绪论11.1 研究背景与研究意义11.2 研究内容与本文结构1第2章 WLAN标准与WLAN网络结构22.1 IEEE802.11系列协议22.2 WLAN网络结构3第3章 WLAN漫游分析53.1 链路层漫游53.2 网络层漫游8第4章 OPNET概述114.1 OPNET简介114.2 opnet建模17第5章 基于OPNET的WLAN漫游仿真195.1 输入接口195.2 输出接口215.3 Wlan网络建模方法215.4 WLAN模型分析295.5 WLAN漫游的建模与仿真30第6章 总结34第7章 参考文献35第8章 致谢36第一章 绪论第
7、1章 绪论1.1 研究背景与研究意义Wlan(wireless local area network)，中文名称是无线局域网络，是一种利用无线信道在空中传递信息的技术。其技术源头可以追溯到上世纪中期，美国军方利用无线信号来传输资料的技术。无线局域网的正式诞生应该是夏威夷大学研究建立的无线电通信网络ALOHANET，这一网络包含了7台终端计算机。123如今，随着无线局域网技术的发展，WLAN作为一种便捷的数据传输方式，在许多的领域得到了广泛的应用。它采用无线射频信号，解决了有线局域网中在使用的过程中受到的双绞线的约束，让用户可以自由移动，轻松方便的享受网络资源的服务。另一方面，无线局域网的无需布
8、线，成本低，部署简单。由于这些优越性，WLAN受到了各方面的广泛研究。3WLAN通过无线连接的方式，给人们的生活提供了极大的便捷。但是由于无线射频信号随着距离增加而会发送迅速衰减的特性，每一个WLAN的信号接入点，即AP（Acess Point，将在第2章中详细介绍）都有一定的覆盖范围，一但我们的无线上网设备离开了这一范围，就会导致连接断开。如果有足够多的AP覆盖了相邻近的区域，并且采用了WLAN漫游技术，便可以在离开一个AP的覆盖范围时，自动进入另一个AP的覆盖范围，以保证当前的网络服务不会中断。但是，当在不同的AP之间漫游时，需要有一系列的步骤，这会对当前WLAN网络的吞吐量、延时等产生影
9、响。1.2 研究内容与本文结构本文主要针对多种类型和技术的WLAN的漫游技术进行深入的研究，并且采用OPNET仿真软件，对WLAN网络性能以及发生漫游行为时的性能变化进行仿真与研究。38第二章 WLAN标准与WLAN网络结构第2章 WLAN标准与WLAN网络结构IEEE与1990年开始着手制定WLAN的技术标准，最终制定的IEEE802.11标准得到了广泛运用。之后，一些系列802.11协议被制定，这些协议的修订目的有的是为了提高无线局域网的传输速率，有的是为了提高无线局域网的安全性能。342.1 IEEE802.11系列协议IEEE802.11系列协议，定义了物理层和媒体访问控制（MAC）规
10、范，具有更好的开放性，物理层定义了数据传输的信号特征和调制方式，定义了两种RF传输方式和一种红外线传输方式。IEEE802.11的介质访问控制（Media Access Control）采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)协议，其传输方式类似于IEEE802.3的以太网协议 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)，但是在物理层做了一定的修改，这是因为无线局域网了所处的信号环境较差，噪声较多，因此需要修改，以顺利传输数据。IEEE 80
11、2.11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，业务主要限于数据访问，速率最高只能达到2Mbps。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需求，所以IEEE 802.11标准被新的IEEE 802.11系列标准取代了。2.2 WLAN网络结构WLAN网络最通用的逻辑功能模型，由用户端（STA）、无线接入点（AP）、无线接入器（AC）、Portal服务器组成。STA（如笔记本电脑、手机等设备）通过控制接口接入AP，AP通过IEEE802.3的协议与AC通信。AC是WLAN接入网与IP城域网直接的网关。Portal服务器是用于门户网站推送的实体，并在特定情况下辅助完成认证等功能
12、。34STA站点，STA在WLAN网络中通常作为用户终端，它具有无线网络接口的终端设备，可以是固定的，也可以是移动的。无线接入点（AP： Access Point）：AP设备处于WLAN网络的末端，是WLAN业务网络的小型无线基站设备，通过802.11系列协议与用户终端的进行无线接入。无线接入控制器（AC：Access Controler）：在无线局域网和外部网之间充当网关功能。AC将来自不同的AP的数据进行汇聚，随后与Internet相连。AC支持用户安全控制、业务控制、计费信息采集以及对网络的监控。IEEE802.11标准中，WLAN的网络结构可以分为BSS和ESS。BSS：WLAN的一个
13、基本构件称为BSS（基本服务集），BSS是有一系列可以互相通信的STA组成的。一个IEEE802.11无线局域网至少包含一个基本服务子集。BSS又可以分为独立基本服务子集和架构基本服务子集。如果基本服务子集之间的所有STA可以直接互相通信而不与有线网络连接，我们称它为独立基本服务子集（Independent BSS）IBSS的典型代表是自组织网络(Ad Hoc网络)，它构成简单、规模小，而且源于目的节点之间只有一跳。如果BSS包含一个接入点，则称为“架构BSS”，意味着他可以作为更大网络的一个组成部分。在一个架构BSS中，所有移动站与AP进行通信，AP既可以作为无线子网通向有线网络的入口设备，
14、又可以作为本地无线子网路由器交换设备。扩展服务子集（Extended Service Set ESS）一个ESS由多个架构BSS组成，而每个架构BSS都含有一个AP，这些AP就成为从一个BSS通向另一个BSS的桥梁。同时AP也可以将数据转交给无线局域网的主干分布网络系统。BSS由一个无线接入点AP以及其他管理的无线工作站构成。AP提供一个覆盖区域，使得BSS中的站点保持充分的连接，在任何时候，任何无线工作站都与该AP关联。一个站点可以在BSS内自由移动，然而由于无线电波在传播过程中会不断衰减，WLAN的覆盖范围有限，如果它离开了BSS区域，就不能够直接与其他站点建立连接了。扩展服务器（ESS）
15、是指由多个AP以及连接它们的分布式系统组成的结构化网络，对于高层协议（比如IP）来说，一个ESS就是一个IP子网、一般情况下，再IP网络中，当接入某一子网的个人电脑移动到其他子网覆盖的区域时，如果不及时转换为包含新网址在内的IP地址的话，那么IP数据包就无法到达个人电脑。如果一边使用WLAN接入服务，一边移动接入位置，那么一旦个人电脑超越子网的覆盖范围，就会无法继续进行通信。第三章 WLAN漫游分析第3章 WLAN漫游分析在WLAN环境中，存在着两种不同层次的漫游行为：链路层漫游和网络层漫游。链路层漫游是指移动站点在同一IP子网内漫游，这种漫游称为散步、切换，由于这种移动行为仅涉及到移动站点和AP，所以可以通过在AP协议栈中引入IAPP（inter access point protocol）协议来支持。网络层移动是指移动节点在不同IP子网间的移动，也称为网络层漫游。43.1 链路层漫游链路层漫游可以分为如下几个阶段：1、 切换触发阶段2、 扫描阶段3、 安全认证阶段4、 重关联阶段1、切换触发阶段切换触发阶段是指STA根据自己当前的链路情况，如信号强度、信噪比、丢失beacon帧数等来判断当前链路的质量。目前市面上的WLAN移动终端设备一般都是根据丢失bea
