无线网络课件

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1、计算机网络（第3版）第8章 无线网络本章导读无线通信技术产生于计算机发明之前。1897年赫兹最早通过实验证明了电磁波的存在，证实了光从其本质上说也是一种电磁波的问题。无线通信技术改变了人类的通信方式也改变了人们的生活。 其实早期的计算机网络就是首先建立在无线通信技术基础之上的。在20世纪60年代未，夏威夷大学研制的ALOHA就是一个通过无线通信建立的计算机网络。主要内容8-1 无线网络8-2 无线通信介质8-3 移动通信技术的发展8-4 无线通信的主要技术8-5 无线通信协议8-6 无线网络的连接8-7 无线网络应用8-1 无线网络8-1-1 无线网络的概念指采用无线传输介质，例如微波、红外线

2、等的计算机网络。 不受地区限制，可以连接有线介质无法连接或者连接困难的场合，特别适合港口、码头、古建筑群、市中心两幢高楼之间等地方的连接。无线网不受障碍物限制，速率较高，架设也很方便，组网迅速，并且可传输几十公里，将局域网扩大到整个城市。 8-1 无线网络8-1-2 无线网络分类可以分为多种类型：无线局域网、无线广域网、无线城域网、无线个人网等。1. 无线局域网WLAN将无线局域网的应用划分为室内和室外两种类型。可被用于禁止铺设大量电缆线的临时办公地点或其他场合，也被作为有线网络的补充，以方便那些在不同时间要在同一建筑中不同地点办公的用户。2. 无线广域网WWAN 可使用户通过远程公共网络或专

3、用网络建立无线网络连接。 8-1 无线网络8-1-2 无线网络分类3. 无线城域网WMAN 使用户可以在一个大城市的不同地点建立无线联系，如在不同的办公楼间或不同的校园间进行无线联系，而不必花费高昂的费用铺设光缆、电缆和租赁线路。 既可以使用无线电波也可以使用激光等来传送数据。 8-1 无线网络8-1-2 无线网络分类4. 无线个人网WPAN主要服务于个人工作、娱乐或家庭内对无线网络连接的需要。以无线的形式连接诸如个人数字助理PDA、蜂窝电话或笔记本电脑等各种个人应用装置。在WPAN内，所有支持无线通信协议的设备可以在一瞬间组成1个局域网，共享资源。 8-2 无线通信介质无线通信是通过电磁波在

4、移动载体，如汽车、飞机中或使用移动设备（如手机等）使用的通信方式。8-2-1 移动通信介质用于无线通信的介质为电磁波，其传播的速度等于光速。电磁波可以按照频率或波长来分类和命名并具有不同的传输特性。1. 电磁波频谱按照波长的不同形成了无线通信的多种类型。电磁波的频率越高，波长越短，反之亦然。 电磁波频谱及在通信中的应用 8-2 8-2 无线通信介质无线通信介质8-2-1 8-2-1 移动通信介质移动通信介质2. 2. 无线电波的传播特性无线电波的传播特性通过多种传输方式从发射天线传播到接收天线。主通过多种传输方式从发射天线传播到接收天线。主要有表面波、天波、自由空间波、散射波和外层空要有表面波

5、、天波、自由空间波、散射波和外层空间波等间波等5 5种传播方式。种传播方式。 （1 1）表面波）表面波电磁波沿着地球表面到达接收点的传播方式。电磁波沿着地球表面到达接收点的传播方式。当波长与障碍物高度相当时，产生绕射。当波长与障碍物高度相当时，产生绕射。（2 2）空间波）空间波发射以及接收天线架设得较高的时候，在视线范围发射以及接收天线架设得较高的时候，在视线范围内，电磁波从发射天线直接传播到接收天线，这样内，电磁波从发射天线直接传播到接收天线，这样传播方式的波叫直接波。传播方式的波叫直接波。 8-2 无线通信介质8-2-1 移动通信介质2. 无线电波的传播特性（3）天波也称电离层波，就是自发

6、射天线发出的电磁波，在高空被电离层反射回来到达接收点的传播方式。 （4）散射波天线辐射出去的电磁波，投射到这些不均匀体的时候，电磁波发生散射或反射，只有一部分能量传播到接收点，这种传播称为散射传播。 8-2 无线通信介质8-2-1 移动通信介质2. 无线电波的传播特性（5 5）外层空间波）外层空间波外层空间波也称为自由空间波，是电磁波在对流层外层空间波也称为自由空间波，是电磁波在对流层和电离层以外的外层空间中的传播方式。和电离层以外的外层空间中的传播方式。 8-2 无线通信介质8-2-2 微波1. 微波传输特点使用波长为1mm至0.1mm的电磁波进行通信。在空间沿直线传播是微波通信的重要特点，

7、通过天线，微波中继实现“接力通信”是微波通信组网的主要方式。 2. 微波应用两点间直线距离内无障碍时可使用微波传送。3. ISM波段ISM波段为2.4002.484GHz，在各个国际无线管理机构中都是非注册使用频段。 8-2 无线通信介质8-2-3 卫星接入卫星是微波传输的一种，其一个站点是围绕地球轨道运行的卫星，是利用卫星作为中继来转发微波信号的一种特殊微波通信形式。 1. 同步卫星卫星在地球同步轨道上运行，高度为35786km，在地球上任何一点看到的通信卫星都是相对静止的。一般都“定点”在赤道上空，并有一系列的标准参数。 地球同步卫星 8-2 无线通信介质8-2-3 卫星接入2. 低轨道卫

8、星一般距离地面1000km，空间传输损耗较少。卫星形成的覆盖小区在地球表面快速移动，绕地球一周约需两小时。若干数量的卫星组成空间移动通信网，在任一时间和地球上的任一地点，都有至少1颗卫星可以覆盖。卫星之间实行空间交换，以保证陆地、海洋乃至空中的移动通信不间断地进行。8-2 无线通信介质8-2-4 红外线红外线的波长比红光的波长还长，约为750nm10m，人的眼睛无法看到。温度高于绝对零度的物体都会辐射出红外线。 传输有3种模式：直接红外线连接、反射式红外线连接和全向型红外线连接。 1. 直接红外线连接将两个要建立连接的红外线通信接口面对面（左右偏移一般不超过15）近距离放置，中间不能有障碍物。

9、8-2 无线通信介质8-2-4 红外线2. 反射式红外线连接不需要面对面放置，只要是在同一个封闭的空间内，依靠光线的反射彼此就能建立连接。3. 全向型红外线连接利用一个反射的红外线基站为中继站，将各个设备的红外线通信接口指向基站，这些设备间便能通过基站建立连接。红外线连接的传输距离比较短，一般不超过1.5m，且易受到障碍物的阻隔，没有穿透能力，因此在组网时受到很大局限。全向性红外线连接8-2 无线通信介质8-2-5 激光原子在外加光的诱发和刺激下可以使其能级迅速跃迁，并放出光子。这种过程是被“激”出来的，故称受激辐射。 有很强的方向性沿直线传播，够产生非常纯净的窄光束，同时具有更高的能量输出，

10、在射向目标中途不会产生反射现象，只能是直接连接。 用于长途通信中需要高数据速率的场合或需要安全连接的环境中。适合在不能挖掘路面、埋设管线，或两栋建筑被海所隔，铺设管线成本很高时，并且是在空旷或拥有制高点的地方用来建立两个局域网之间连接的信道。 8-3 移动通信技术的发展无线通信技术的发展促进了移动通信的实现。移动通信技术是建立在无线通信技术基础上的网络通信技术。 8-3-1 第1代移动通信技术以提供语音通信服务的模拟系统为主，其代表是由美国著名的 AT&T贝尔实验室于1976年开发并于1983年首次在美国投入商业运营的移动电话系统的“高级移动电话服务” ，俗称蜂窝电话。 1个蜂窝的通信范围在1

11、020km之间。各个蜂窝都有1个低功率的无线电基站。 基站以有线的方式连到移动电话交换中心，该移动电话交换中心再与本地的公共中心网络或是另一个移动电话交换中心连接，以完成1条通话链路。当移动用户打电话时，先向基站要求频道，基站有闲置的频道时，就分配给该用户使用，用户才能打电话。 8-3 移动通信技术的发展8-3-2 第2代移动通信技术为数字式移动电话系统，是目前全球移动通信的主流技术。其代表是全球数字式移动电话系统GSM和码分多路访问CDMA系统。GSM系统的主要组成部分可分为移动台、基站子系统和网络子系统。 GSM的致命缺陷是数据传输速率只有9.6kbit/s。1998年出现了通用分组无线业

12、务GPRS技术。GPRS采用了报文分组交换技术，其数据最大传输速率可达172.2kbit/s。 8-3 移动通信技术的发展8-3-3 第3代移动通信技术1996年，ITU将第3代移动通信系统名称变更为 “国际移动通信-2000”（IMT-2000），并赋予了其3大涵义：工作在2000MHz、最高传输速率为2000kbit/s、在2000年进入商业应用。1. 3G的功能能支持话音数据综合和移动多媒体服务的宽带数字移动网络。 由4个功能子系统构成：核心网（CN）、无线接入网（RAN）、移动台（MT）和用户识别模块（UIM）。 8-3 移动通信技术的发展8-3-3 第3代移动通信技术2. 3G的主要

13、特点特点是：综合了蜂窝、无绳、寻呼、集群、无线扩频、无线接入、移动数据、移动卫星、个人通信等各类移动通信功能，提供了与固定电信网络兼容的高质量业务，支持低速率话音和数据业务，以及不对称数据传输。 可以实现移动性、交互性和分布式3大业务。是一个通过微微小区，到微小区，到宏小区，直到“随时随地”连接的全球性卫星网络。8-3 移动通信技术的发展8-3-3 第3代移动通信技术3. 3G的主要标准（1）IMT-2000 CDMA-DS（直接扩频CDMA技术），即WCDMA，这一技术由欧洲的几家技术领先公司与日本联合提交。（2）IMT-2000 CDMA-MC（IMT-2000多载波CDMA技术），即CD

14、MA2000，这一标准由以美国高通公司为代表的美国技术企业提交。（3）IMT-2000 CDMA-TDD（IMT-2000时分双工CDMA技术），即TD-SCDMA，这一技术标准建议由中国大唐电信公司提出。8-3 8-3 移动通信技术的发展移动通信技术的发展8-3-3 8-3-3 第第3 3代移动通信技术代移动通信技术4. TD-SCDMA4. TD-SCDMA是我国首次向国际电联提出的第是我国首次向国际电联提出的第3 3代无线通信协议标准，代无线通信协议标准，是一种基于是一种基于CDMACDMA，结合智能天线、软件无线电，结合智能天线、软件无线电（Software RadioSoftware

15、 Radio）、高质量语音压缩编码等先进技术）、高质量语音压缩编码等先进技术的优秀方案。的优秀方案。 技术的一大特点就是引入了技术的一大特点就是引入了SMAPSMAP同步接入信令，在运同步接入信令，在运用用CDMACDMA技术后可减少许多干扰，并使用了智能天线技术后可减少许多干扰，并使用了智能天线技术。另一大特点就是在蜂窝系统应用时的越区切换技术。另一大特点就是在蜂窝系统应用时的越区切换采用了指定切换的方法。采用了指定切换的方法。TD-SCDMATD-SCDMA技术的提出，对于中国能够在第技术的提出，对于中国能够在第3 3代移动通代移动通信标准制定方面占有一席之地起到了关键作用。信标准制定方面

16、占有一席之地起到了关键作用。 8-4 无线通信的主要技术移动通信的特点要求采用多址技术，多址技术实际上就是指基站周围的移动台以何种方式抢占信道进入基站和从基站接收信号的技术。移动台只有占领了某一信道，才有可能完成移动通信。一个基站需要同时和多个用户进行通信，因而必须对不同的用户和基站发出的信号加以区别，即信号在参数上有所不同。这样基站才能从众多用户中区分出各用户的信号，而各用户又能从基站发出的众多信号中识别出哪个信号是发给自己的。 8-4 无线通信的主要技术8-4-1 多址技术种类多址技术就是实现在射频信道上多个用户能相互通信的技术。现在常用的多址方式有4种：频分多址 FDMA，时分多址 TD

17、MA，窄带码分多址 CDMA和空分多址 SDMA。1. 频分多址 FDMA基于频分多路复用技术的多址技术。 2. 时分多址TDMA基于时分多路复用技术的多址技术。 8-4 无线通信的主要技术8-4-1 多址技术种类3. 码分多址CDMA有两种常用的方式：直接序列（DS）扩频和跳频（FH）扩频。 4. 空分多址SDMA通过分割空间信道分离同一时隙和同一频道上的多个用户信号。 通常与前3种多址方式结合运用。 8-4 8-4 无线通信的主要技术无线通信的主要技术8-4-2 8-4-2 码分多路访问码分多路访问CDMACDMA1. CDMA1. CDMA移动通信网的关键技术移动通信网的关键技术包括功率

18、控制、包括功率控制、PNPN码技术、码技术、RAKERAKE接收技术、软切换接收技术、软切换技术和话音编码技术等多项内容。技术和话音编码技术等多项内容。 （1 1）功率控制技术）功率控制技术 是是CDMACDMA系统的核心技术，功率控制的目的是克服系统的核心技术，功率控制的目的是克服“ “远近效用远近效用” ”，使系统既能维护高质量通信，又不对其，使系统既能维护高质量通信，又不对其他用户产生干扰。他用户产生干扰。（2 2）PNPN码技术码技术PNPN码是将发送端的基带数字信号经扩频编码发生器产码是将发送端的基带数字信号经扩频编码发生器产生的一种序列码。利用生的一种序列码。利用PNPN码去调制数

19、字信号形成扩频码去调制数字信号形成扩频信号。信号。8-4 无线通信的主要技术8-4-2 码分多路访问CDMA1. CDMA移动通信网的关键技术（3）RAKE接收技术利用移动通信的多径信道的多路信号，分别接收每一路的信号进行解调，然后叠加输出达到增强接收效果的目的。（4）软切换技术先连接，再断开称之为软切换。 （5）话音编码技术8-4 无线通信的主要技术8-4-2 码分多路访问CDMA2. CDMA的优点（1）系统容量的配置灵活。 （2）话音质量很高。 （3）发射功率非常小，最大只有200毫瓦。（4）采用编码技术，编码有4.4 亿种数字排列。 （5）采用软切换技术，不易掉电。（6）频率规划简单，

20、用户按不同的序列码区分，网络规划灵活，扩展简单，因此CDMA建网成本较低。 8-4 无线通信的主要技术8-4-3 数字调制传输基带信号包含多种频率成分，某频谱范围很宽，不适于直接在限定的频段上传输，需要采用数字调制技术，把数字基带信号的频谱搬移到相应的载频上。 1. 窄带数字调制移动系统的频带是受限制的，为了在有限的带宽中尽量传送更多的码元，又不产生过多的带外功率干扰相邻信道，需要使用窄带数字调制技术。8-4 无线通信的主要技术8-4-3 数字调制传输2. 扩展频谱调制扩展带宽可以在低信噪比条件下保证系统的传输质量，这就是扩展频谱技术，也称为扩频技术。根据伪随机码插入通信信道的不同位置，有3种

21、扩频技术：（1）直接序列扩频DSSS。在数据上直接加入伪随机序列码，产生完全被 “打乱”了的数据。（2）跳频扩频FHSS。伪随机码作用在载波频率上，迫使载波按照伪随机序列改变或跳变。（3）跳时TH。使发射信号在时间轴上跳变。用伪随机序列控制发射信号的开或关，很少采用。 跳频扩频系统与工作原理8-4 无线通信的主要技术8-4-3 数字调制传输3. 数字调制技术基本方式有幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）3种。 经常用到的数字调制技术有：（1）二相移相键控 （2）四相正交移相键控 （3）补偿码键控技术 （4）高斯滤波最小频移键控 8-4 无线通信的主要技术8-4-4 软件无

22、线电1. 产生背景无线个人通信系统的发展，使得新的系统层出不穷，产品生产周期越来越短，原有的以硬件为主的无线通信体制难以适应这种局面，这些都需要使用软件无线电的概念去解决。 2. 基本结构基本思想就是将宽带模数变换器（A/D）及数模变换器（D/A）尽可能地靠近射频天线，建立一个具有“A/DDSPD/A”模型的通用的、开放的硬件平台，在这个硬件平台上尽量利用软件技术来实现电台的各种功能模块。 8-4 无线通信的主要技术8-4-4 软件无线电3. 主要功能灵活应用这些基本软件模块，可使软件无线电台具备对传播条件的多种自适应能力（包括频率、功率、速率及多径分集等的自适应），性能超群的多种抗干扰能力（

23、包括自适应天线调零、自适应干扰抵消、扩频及跳频等），以及灵活的组网与接口能力等。 可以满足用户的多种业务需求（包括话音、传真、数据及图像等）。 8-5 无线通信协议主要分为两大阵营：IEEE 802.11系列标准和欧洲的HiperLAN。其中IEEE 802.11协议、蓝牙标准和HomeRF工业标准等是无线局域网所有标准中最主要的协议标准。 8-5-1 IEEE802.11协议 是IEEE在1997年6月颁布的无线网络标准。IEEE802.11规定了无线局域网在2.4GHz波段进行操作，这一波段被全球无线电法规组织定义为扩频使用波段。标准的802.11主要用于解决办公室局域网和园区网中用户与用

24、户终端的无线接入，速率最高只能达到2Mbit/s。 8-5 无线通信协议8-5-1 IEEE802.11协议1. 802.11物理层实现方式在物理层定义了数据传输的信号特征和调制方法，定义了2个射频传输技术和1个红外线传输规范共3种不同的物理层实现方式。RF传输标准是直接序列扩频DSSS和跳频扩频FHSS。 接入速率有1Mbit/s和2Mbit/s两种。 2. MAC结构及服务内容MAC子层负责解决客户端工作站和访问接入点之间的连接。 提供的服务有：安全服务、MAC服务数据单元重新排序服务和数据服务。 8-5 无线通信协议8-5-1 IEEE802.11协议3. CSMA/CA协议 采用了与C

25、SMA/CD相类似的载波监听多路访问/冲突防止协议实现介质资源共享。CSMA/CA利用确认信号来避免冲突的发生，只有当客户端收到网络上返回的确认信号后才确认送出的数据已经正确到达目的。 CSMA/CA采用能量检测（ED）、载波检测（CS）和能量载波混合检测3种检测信道空闲的方式。8-5 无线通信协议8-5-2 IEEE802.11系列标准1. IEEE 802.11a规定的频点为5GHz，采用CSMA/CA协议。在物理层采用正交频分复用（OFDM）技术。支持的数据速率最高可达54Mbit/s。 2. IEEE 802.11b工作于开放的2.4GHz频点，关键技术之一是采用补偿码键控CCK调制技

26、术，可以实现动态速率转换。支持的范围在室外为300m，在办公环境中最长为100m。最多3个访问点可以同时定位于有效使用范围中，以支持上百个用户。 8-5 无线通信协议8-5-2 IEEE802.11系列标准3. IEEE 802.11g和IEEE 802.11e802.11g兼顾802.11a和802.11b，为802.11b过渡到802.11a铺路修桥。既适应传统的802.11b标准，在2.4GHz频率下提供11Mbit/s的数据速率，也符合802.11a标准，在5GHz频率下提供54Mbit/s的数据速率。802.11g中规定的调制方式包括802.11a中采用的OFDM与802.11b中采

27、用的CCK。 8-5 无线通信协议8-5-2 IEEE802.11系列标准4. IEEE 802.16是宽带无线协议，按照3层结构体系组织的。（1）物理层物理层协议主要是关于频率带宽、调制模式、纠错技术以及发射机同接收机之间的同步、数据传输率和时分复用结构等方面的。使用的是“按需分配多路寻址时分多址”（DAMA-TDMA）技术。 8-5 无线通信协议8-5-2 IEEE802.11系列标准4. IEEE 802.16（2）数据链路层为用户提供服务所需的各种功能。负责将数据组成帧格式来传输和对用户如何接入到共享的无线介质中进行控制。MAC协议规定基站或用户在什么时候采用何种方式来初始化信道，并分

28、配无线信道容量。 规定每个单独信道的数据传输率范围是从2Mbit/s到155Mbit/s。 8-5 无线通信协议8-5-2 IEEE802.11系列标准4. IEEE 802.16（3）会聚层该层根据提供服务的不同而提供不同的功能。能提供的服务包括数字音频/视频广播、数字电话、异步传输模式ATM、因特网接入、电话网络中无线中继和帧中继。IEEE802.11系列协议标准见下表。 协议层协议层标准标准内内 容容制定时间制定时间MACMAC层层802.11MA802.11MAC CWLANWLAN公共公共MACMAC机制机制19971997年年802.11e802.11e增增强强802.11MAC8

29、02.11MAC机机制制，提提供供：QoSQoS、服服务务类类别别、增增强强安安全全和认证机制、考虑增强和认证机制、考虑增强DCFDCF和和PCFPCF的效率的效率正在标准化正在标准化802.11f 802.11f 访访问问点点间间协协议议（Inter-Access Inter-Access Point Point ProtocolProtocol， IAPPIAPP），规规定定访访问问点点间间必必要要的的交交换换信信息息，以以支支持持802.11802.11分分布布式式系系统统功功能，并使不同厂商的访问点兼容能，并使不同厂商的访问点兼容正在标准化正在标准化802.11i802.11i增强的安

30、全和认证机制增强的安全和认证机制正在标准化正在标准化物理层物理层802.11IR802.11IR红外线传输红外线传输19971997年年802.11FHS802.11FHSS S2.4GHz2.4GHz频频段跳段跳频扩频频扩频19971997年年802.11DSS802.11DSSS S2.4GHz2.4GHz频频段直接序列段直接序列扩频扩频19971997年年802.11b802.11b高高速率速率扩扩展展2.4GHz2.4GHz频频段直接序列段直接序列扩频扩频19991999年年802.11a802.11a高高速率速率扩扩展展5GHz5GHz频频段段OFDMOFDM19991999年年80

31、2.11g 802.11g 2.4GHz2.4GHz频频段段OFDMOFDM，PBCCPBCC（可（可选选）正在标准化正在标准化802.11d802.11d管管制制域域更更新新。定定义义物物理理层层需需求求（信信道道化化、跳跳频频模模式式等等）和和其其他他需需求求，以以便便802.11WLAN802.11WLAN能能在在当当前前标标准准不不支支持持的的新新管理区域（国家）工作管理区域（国家）工作20012001年年802.11h802.11h802.11a802.11a频谱频谱和和发发射功率管理（主要用于欧洲）射功率管理（主要用于欧洲）正在标准化正在标准化8-5 无线通信协议8-5-3 蓝牙技

32、术蓝牙这个颇为奇怪的名字来源于十世纪丹麦国王哈洛德（Harold）的称呼 以IEEE802.11标准技术为基础，是一种用于替代便携或固定电子设备上使用的电缆或连线的短距离无线连接技术。设备使用无需许可申请的2.45GHz频段，可实时进行数据和语音传输，传输速率可达到10Mbit/s，在支持3个话音频道的同时还支持高达723.2kbit/s的数据传输速率。 8-5 无线通信协议8-5-4 IrDA和HomeRF技术1. IrDAIrDA数据传输技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术，技术上的主要优点有：（1）无需专门申请特定频率的使用执照 （2）具有移动通信设备所必需的体积小、功率低的特点。

33、（3）传输速率在适合于家庭和办公室使用的微微网（Piconet）中是最高的。 8-5 无线通信协议8-5-4 IrDA和HomeRF技术2. HomeRF适合家庭区域范围内在PC和用户电子设备之间实现无线数字通信的开放性工业标准。 工作在2.4GHz频段，采用数字跳频扩频技术，速率为50跳/秒，并有75个带宽为1MHz跳频信道。 调制方式为2FSK与4FSK。数据的传输速率在2FSK方式下为1Mbit/s，在4FSK方式下为2Mbit/s。 8-5 8-5 无线通信协议无线通信协议8-5-5 HiperLAN 8-5-5 HiperLAN （高性能无线局域网）（高性能无线局域网）欧洲电信标准学

34、会推出无线局域网系列标准，其地欧洲电信标准学会推出无线局域网系列标准，其地位相当于位相当于802.11b802.11b，但二者互不兼容。在欧洲得到了，但二者互不兼容。在欧洲得到了广泛支持和应用。广泛支持和应用。1. HiperLAN1. HiperLAN的的4 4种标准种标准 （1 1）HiperLAN1HiperLAN1：高速：高速WLANWLAN接入，接入，5.3GHz5.3GHz频段。频段。（2 2）HiperLAN2HiperLAN2：高速：高速WLANWLAN接入，接入，5GHz5GHz频段。频段。（3 3）HiperLinkHiperLink（HiperLAN3HiperLAN3）

35、：用于室内无线主干）：用于室内无线主干系统。系统。（4 4）HiperAccessHiperAccess（HiperLAN4HiperLAN4）：用于室外对有线）：用于室外对有线通信设施提供固定接入。通信设施提供固定接入。8-5 8-5 无线通信协议无线通信协议8-5-5 HiperLAN 8-5-5 HiperLAN （高性能无线局域网）（高性能无线局域网）2. HiperLAN22. HiperLAN2工作在工作在5GHz5GHz频段，速率高达频段，速率高达54Mbit/s54Mbit/s，被认为是目，被认为是目前最先进的前最先进的WLANWLAN技术：技术： 物理层采用物理层采用OFDM

36、OFDM调制，调制，MACMAC子层采用动态时分复子层采用动态时分复用的技术。用的技术。数据编码采用数据串行排序和多级前向纠错。数据编码采用数据串行排序和多级前向纠错。数据通过移动终端和接入点之间事先建立的信令链数据通过移动终端和接入点之间事先建立的信令链接来进行传输。接来进行传输。自动进行频率分配。支持鉴权和加密。自动进行频率分配。支持鉴权和加密。具有很大的灵活性，可以适应多种固定网络类型。具有很大的灵活性，可以适应多种固定网络类型。 频宽和最大传输速率比较频宽和最大传输速率比较 8-5 无线通信协议8-5-6 无线保真技术Wi-Fi与蓝牙一样，同属于在办与蓝牙一样，同属于在办公室和家庭中使

37、用的短距公室和家庭中使用的短距离无线技术。传输速度非离无线技术。传输速度非常高，最高可达常高，最高可达11Mbit/s,11Mbit/s,覆覆盖范围则可达盖范围则可达90m90m左右。还左右。还可以将可以将Wi-FiWi-Fi本身当作新型本身当作新型的宽带服务的提供手段。的宽带服务的提供手段。协议协议频宽频宽最大传输速率最大传输速率802.11a 802.11a 5.8GHz5.8GHz54Mbit/s54Mbit/s802.11b802.11b2.4GHz2.4GHz11Mbit/s11Mbit/s802.11g 802.11g 2.4GHz/5.82.4GHz/5.8GHzGHz2254M

38、bit/s2254Mbit/sHomeRFHomeRF2.4GHz2.4GHz10Mbit/s10Mbit/sHiperLANHiperLAN2 22 56GHz2 56GHz54Mbit/s54Mbit/sIrDAIrDA1.5MHz1.5MHz9.6kbit/s4Mbit/9.6kbit/s4Mbit/s sBluetoothBluetooth2.4GHz2.4GHz720kbit/s1Mbit/720kbit/s1Mbit/s s802.16802.16266GHz266GHz2M 2M bit/s155M bit/s155M bit/sbit/sWi-FiWi-Fi2.4GHz2.4G

39、Hz11Mbit/s11Mbit/s8-5 无线通信协议8-5-7 无线应用协议WAP是一种使用在无线通信设备上的新的移动通信技术，其功能类似于因特网上的HTTP协议。主要包括3部分：客户、网关和WWW服务器。其中WWW服务器就是目前常用的WWW服务器。网关与服务器之间通过HTTP协议进行通信，这就意味着服务的提供者几乎可以不改动信息的内容，只要增加网关设备，就可以向移动用户提供信息。 8-5 无线通信协议8-5-7 无线应用协议WAP1. 无线标记语言（WML）是一种符合XML标准的描述语言。在WML中使用的标记数量比HTML使用的要少很多，这主要是为了易在终端设备中实现。 2.无线数据报协

40、议WDP属于无线网络传输层的协议，其作用是为了使WAP能使用TCP/IP访问因特网。3. WAP网关用标准的HTTP1.1协议从WWW服务器上获取信息，将其转换为WML格式的文档，提供给移动终端。 只需要增加网关设备就可以将现有的WWW服务器上的内容发送给移动用户。 网关要完成DNS的功能，终端只需要输入URL就可以得到相应的信息，减少了终端设备上浏览器的负担 。WAP设备访问因特网的过程如上图。 8-5 无线通信协议8-5-7 无线应用协议WAP4. WAP浏览器WAP对客户端使用的浏览器做了相应的规定：要求移动终端使用的浏览器代码必须精练，用普通的12键的电话拨号盘和特殊的功能键来实现信息

41、的浏览。为了保持与标准浏览器的一致，微浏览器还提供了各种导航功能如Back、Home、书签等。 5. 轻量级协议栈WAP协议栈涉及到的包数量不到使用全标准的HTTP/TCP/IP协议栈的一半。8-6 无线网络的连接8-6-1 无线网络连接设备与WLAN有关的产品很多，如无线网桥、无线集线系统和无线网络接口卡，还有无线打印共享装置、无线数据链装置、无线Modem、无线网络收发器、无线手持通信机、无线数据终端、无线串口和无线并口等。802.11定义了两种类型的设备：（1）无线站通过1台PC机器加上1块无线适配卡构成的；（2）无线接入点（AP）提供无线和有线网络之间的桥接。8-6 无线网络的连接8-

42、6-1 无线网络连接设备1. 无线网桥（无线接入点）由1个无线输出口和1个有线的网络接口（802.3接口）构成，桥接软件符合802.1d桥接协议。就像是无线网络的1个无线基站，将多个无线的接入站聚合到有线的网络上。可支持多至65个用户同时运行。距离可达100m，速度可达11 Mbit/s。2. 无线网卡将无线网卡插入计算机可构建1个无线站。 8-6 无线网络的连接8-6-1 无线网络连接设备3.无线路由器可以集成有线路由和无线网桥的功能（有线路由器AP）。既能实现宽带接入共享，又能轻松拥有无线局域网的功能。 4. 天线功能是将信号源信号传送至远处。有定向型和全向型两种。形状有平板型、半球型等多

43、种类型。 8-6 无线网络的连接8-6-2 无线局域网络拓扑结构无线局域网组网分为2种拓扑结构：对等无线网络和结构化无线网络。无线网络拓扑结构 8-6 无线网络的连接8-6-2 无线局域网络拓扑结构1. 对等无线网络两个装有无线适配卡的 PC，放在有效距离内，就是对等网络。覆盖的服务区被称为独立基本服务区。用于1台无线工作站和另一台或多台其他无线工作站的直接通信，无法接入有线网络中，只能独立使用。 主要用于少数用户的组网环境，且距离较近。 抗毁性好、建网容易、且费用较低。 8-6 无线网络的连接8-6-2 无线局域网络拓扑结构2. 结构化无线网络又叫中心拓扑结构，是无线网络的基本模式，也是无线

44、网络规模扩充或无线和有线网络并存时的通信方式。 要求一个无线站点充当中心站，所有站点对网络的访问均由中心站控制。由无线访问点、无线工作站及分布式斯尼斐系统构成，覆盖的区域分基本服务区和扩展服务区。接入点是最重要的组件，可以作为无线网和有线网之间的桥梁。可用接力器来增大网络的转接范围。 8-6 无线网络的连接8-6-2 无线局域网络拓扑结构3. 应用方式可分为以下2类情况： （1）独立的WLAN整个网络都使用无线通信的情形。 （2）非独立的WLAN无线通信是作为有线通信的一种补充和扩展，多个AP通过线缆连接在有线网络上，以使无线用户能够访问网络的各个部分。 8-6 无线网络的连接8-6-2 无线

45、局域网络拓扑结构4. 网络设备接入方案（1）对等解决方案 （2）单接入点解决方案 （3）多接入点解决方案 （4）无线中继解决方案 （5）无线冗余解决方案 （6）多蜂窝漫游工作方式 8-6 无线网络的连接8-6-3 无线局域网组网方案实例：办公室位于办公楼的第3层，共有20台电脑，分布在6个房间，在主机房采用ADSL。 使用1个AP，20个USB无线网卡。楼外覆盖方案。 8-7 无线网络应用8-7-1 无线网络应用的优势无线局域网从安装到维护，具有的优势：（1）灵活性。 （2）移动性。 （3）易用性。 （4）减少投资。 （5）扩展能力。 8-7 无线网络应用8-7-2 无线网络应用领域1. 移动

46、办公系统 2. 金融服务 3. 饮食、交通旅游服务4. 库存控制和货物配送 5. 移动短信服务本章小结无线网络的很多概念和有线网络相融，但由于使用无线网络的很多概念和有线网络相融，但由于使用了不同的传输介质，所以也产生了许多新的概念和了不同的传输介质，所以也产生了许多新的概念和技术。学习的时候可以采用比较的方法。技术。学习的时候可以采用比较的方法。无线网络和有线网络最大的区别是使用电磁波传输无线网络和有线网络最大的区别是使用电磁波传输信息。对电磁波及其传输特的理解成了无线网络知信息。对电磁波及其传输特的理解成了无线网络知识的基础。本章首先介绍了电磁波的频谱和分类，识的基础。本章首先介绍了电磁波的频谱和分类，以及各种类型电磁波的传输特性。然后介绍了移动以及各种类型电磁波的传输特性。然后介绍了移动通信技术的发展过程。通信技术的发展过程。本章的重点是无线通信的主要技术及目前无线通信本章的重点是无线通信的主要技术及目前无线通信的主要协议。在此基础上，介绍了无线网络的拓扑的主要协议。在此基础上，介绍了无线网络的拓扑结构和组网的方式，以及组网的设备，并通过实例结构和组网的方式，以及组网的设备，并通过实例说明无线网络的设计和实施。说明无线网络的设计和实施。