【導讀】專業(yè)信息管理與信息系統(tǒng)

　　

【正文】 局域網(wǎng)技術的另一種用途是鄰樓局域網(wǎng)之間 的連接，這些局域網(wǎng)可以是無線的也可以是有線的。在這種情況下，兩個樓之間采用點對點的無線鏈接。被鏈接的設備通常是網(wǎng)橋或路由器。這種點對點的單鏈路從本質上看不是局域網(wǎng)，但通常我們也把這種應用算作無線局域網(wǎng)。 漫游接入 漫游接入提供局域網(wǎng)和帶有天線的移動數(shù)據(jù)終端之間的無線鏈接，如膝上型電腦和筆記本電腦。這種應用的一個例子是從外地出差回來的職員將數(shù)據(jù)從個人移動電腦傳送到辦公室的服務器上。漫游接入在某種延伸的環(huán)境下也是十分有用的，如在建筑群之外操作的一臺電腦或一次商務行為。在以上兩種情況下，用戶會帶著自己的電腦隨意走 動，并希望可以從不同的位置訪問有線局域網(wǎng)上的服務器。 自組網(wǎng)絡 自組網(wǎng)絡（ ad hoc work）是為了滿足某些即時需求而臨時而建立的一種對等網(wǎng)絡（沒有中央服務器）例如，有一群職員，每人帶著一臺膝上電腦或掌上電腦，會聚在商務會議室或課堂上。這些職員會將他們的電腦鏈接起來，形成一個臨時性的、僅僅在會議期間存在的網(wǎng)絡。 無線局域網(wǎng)的要求 無線局域網(wǎng)必須滿足所有局域網(wǎng)的典型要求，包括大容量、近距離的覆蓋能力、相連站點間的完全連接性以及廣播能力。另外，無線局域網(wǎng)環(huán)境還有一些特殊的要求。以下是一些無線局域網(wǎng)最 終要的要求： 吞吐量 ：媒體接入控制協(xié)議應當盡可能地有效利用無線媒體以達到最大的容量。 節(jié)點數(shù)量 ：無線局域網(wǎng)可能需要支持分布在多個蜂窩中的上百個節(jié)點。 連接到主干局域網(wǎng) ：在大多數(shù)情況下，要求能夠與主干有線局域網(wǎng)的站點相互連接。對于有基礎設施的無線局域網(wǎng)，很容易通過利用控制模塊完成這個任務，控制模塊本身就連接著這兩種類型的局域網(wǎng)。對于移動用戶和自組無線網(wǎng)絡來說，可能需要滿足這個要求。 電池能量消耗 ：移動工作人員用的是由電池供電的工作站，它需要在使用無線適配器的情況下，電池供電時間足夠長。這就是說，要求移動節(jié)點不 停地監(jiān)視接入點或者經常要與基站握手的 MAC 協(xié)議是不適用的。通常，無線局域網(wǎng)的實現(xiàn)都具有在不使用網(wǎng)絡時減少能量消耗的特殊性能，如睡眠模式。 傳輸健壯性和安全性 ：除非涉及合理，無線局域網(wǎng)很容易受到干擾并且容易被竊聽。無線局域網(wǎng)的設計必須做到即使在噪音較大的環(huán)境中也能可靠傳輸，并且為應用提供某種程度的安全性，以防竊聽。 并列的網(wǎng)絡操作 ：隨著無線局域網(wǎng)變得越來越流行，很可能有兩個或者更多無線局域網(wǎng)同時存在于一個區(qū)域內，或在局域網(wǎng)之間可能存在干擾的某些區(qū)域內運行。這種干擾可能會阻礙 MAC 算法的正常運行，還可能造成對特 定局域網(wǎng)的非法接入。 不需要許可證的操作 ：用戶希望購買和運行的是這樣的無線局域網(wǎng)產品，它們不需要專門為局域網(wǎng)所使用的頻帶而申請許可證。 切換和漫游 ：無線局域網(wǎng)中使用的 MAC 協(xié)議應當讓移動站點能夠從一個蜂窩移動到另一個蜂窩。 動態(tài)配置 ：局域網(wǎng)在 MAC 地址機制和網(wǎng)絡管理方面應當允許端系統(tǒng)能夠動態(tài)且自動地增加、刪除和移動位置，并且不打擾到其他用戶。 無線局域網(wǎng)技術 無線局域網(wǎng)通常根據(jù)它所采用的傳輸技術進行分類。目前所有無線局域網(wǎng)產品都可歸為以下三個大類之一： 紅外線（ IR）局域網(wǎng) ：紅外線局域網(wǎng)的一個蜂窩只能限制 在一個房間里，因為紅外線無法穿過不透明的墻。 擴頻局域網(wǎng) ：這種類型的局域網(wǎng)利用了擴頻傳輸技術。在大多數(shù)情況下，這些局域網(wǎng)運行在 ISM(個人、科學和醫(yī)學 )波段內，因此，在美國使用這些局域網(wǎng)不需要聯(lián)邦通信委員會（ FCC）發(fā)放的許可證。 窄帶微波 ：這些局域網(wǎng)運行在微波頻率是，但沒有使用擴頻技術。其中有些產品運行的頻率需要 FCC 的許可證，而其他一些產品則使用了不需要許可的波段。 無線局域網(wǎng)有一個特性是人們樂意接受的，雖然不是必要的，那就是不需要通過麻煩的授權過程就能使用。每個國家的許可證發(fā)放制度都不一樣，這就使事情變得更加復雜。在美國， FCC 在 ISM 波段內特許了兩個不需要許可證的應用：最大功率為 1 瓦的擴頻系統(tǒng)合最大運行功率為 瓦的低功率系統(tǒng)。自從 FCC 開放了這個波段以來，在擴頻無線局域網(wǎng)中的應用就越來越普遍。 1990 年 工作組成立，它的憲章就是要為無線局域網(wǎng)開發(fā) MAC 協(xié)議以及物理媒體規(guī)約。 無線局域網(wǎng)中最小的模塊是基本服務集（ Basic Service Set, BSS） ,它由一些執(zhí)行相同 MAC 協(xié)議并爭用同一共享媒體完成接入的站點組成?；痉占梢允枪铝⒌模部梢酝ㄟ^接入點（ Access Point, AP）連到主干分發(fā)系統(tǒng)（ Distribution System, DS）上。接入點的功能相當于網(wǎng)橋。 MAC 協(xié)議可以是完全分布式的，也可以由位于接入點的中央?yún)f(xié)調功能控制。 BBS 通常與文獻中的蜂窩相對應，而 DS 則有可能是交換機或有線網(wǎng)絡，也可以是無線網(wǎng)絡。 MAC 層的主要任務是在 MAC 實體之間傳送 MSDU，這個任務是由分發(fā)服務實現(xiàn)的。分發(fā)服務的正常運行需要該 ESS 內所有站點的信息，而這個信息是由與關聯(lián)（ association）相關的服務提供的。在分發(fā)服務向站點交付數(shù)據(jù)或者接收來自站點的數(shù)據(jù)之前，該站點必須要建立關聯(lián)。標準基于移動性定義了三種轉移類型： 無轉移 ：這種類型的站點或者是固定的，或者只在一個 BSS 的直接通信范圍內移動。 BSS 轉移 ：這種類型的站點移動是在同一 ESS 內從一個 BSS 移動到另一個 BSS。在這種情況下，該站點的數(shù)據(jù)交付需要尋址功能，能識別出該站點的新位置。 ESS 轉移 ：它的定義是指站點從一個 ESS 的 BSS 到另一個 ESS 的 BSS 移動。只有從某種意義上看 該站點是能夠移動的，才能支持這種類型的轉移。 工作組考慮了兩類 MAC 算法建議：分布式接入?yún)f(xié)議和集中式接入?yún)f(xié)議。分布式接入?yún)f(xié)議類似于以太網(wǎng)，采用載波監(jiān)聽機制把傳輸?shù)臎Q定權分布到所有節(jié)點。集中式接入?yún)f(xié)議由一個集中的決策模塊來控制發(fā)送。分布式接入?yún)f(xié)議對于對等工作站形式的自組網(wǎng)絡是有意義的，同時也可能對主要是突發(fā)性通信量的其他一些無線局域網(wǎng)頗具吸引力。如果一個局域網(wǎng)的配置是由許多互連的無線站點和以某種形式連接到主干有線局域網(wǎng)的基站組成，則采用集中式接入控制是自然而然的事情。當某些數(shù)據(jù)是時間敏感的或者是高 優(yōu)先級的時，這種方法特別有用。 的最終結果是一個稱為分布式基礎無線 MAC（ Distributed Foundation Wireless MAC,DFWMAC）的算法，它提供了一個分布式接入控制機制，并在頂端具有可選的集中式控制。 MAC 層的低端子層是分布式協(xié)調功能（ Distributed Coordination Function , DCF） .DCF 采用爭用算法向所有通信量提供接入。正常的異步通信量直接使用 DCF。點協(xié)調功能（ Point Coordination Function, PCF）是一個集中式 MAC 算法，用于提供無爭用服務。 分布式協(xié)調功能 DCF 子層使用一種簡單的 CSMA（載波監(jiān)聽多點接入）算法。如果站點有一個 MAC幀要發(fā)送，則先監(jiān)聽媒體。如果媒體空閑，站點可以發(fā)送。否則，該站點必須等待直到當前的發(fā)送結束。 DCF 不包括沖突檢測功能（ CSMA/CD），因為在無線網(wǎng)絡中進行沖突檢測是不實際的。媒體上信號變動范圍很大，所以如果正在傳輸?shù)恼军c接收到微弱信號，它無法區(qū)分這是噪聲還是因為自己的傳輸而帶來的影響。 為了保證算法的平穩(wěn)和公平運行， DCF 包含了一組等價于優(yōu)先級策略的時延。我們首 先考慮一個稱為幀間間隔（ InterFrame Space,IFS）時延。采用 IFS 后 CSMA的接入規(guī)則如下： 1。有幀要傳輸?shù)恼军c先監(jiān)聽媒體。如果媒體是空閑的，等待 IFS 長的一段時間，再看媒體是否空閑，如果是空閑，立即發(fā)送。 2。如果媒體是忙的（或是一開始就發(fā)現(xiàn)忙，或是在 IFS 空閑時間內發(fā)現(xiàn)媒體忙），則推遲傳輸，并繼續(xù)監(jiān)聽媒體直到當前的傳輸結束。 3。一旦當前的傳輸結束，站點再延遲 IFS 一段時間。如果媒體在這段時間內都是空閑的，則站點采用二進制指數(shù)退避策略等待一段時間后再監(jiān)聽媒體，如果媒體依然是空閑的，則可 以傳輸。在退避期間，如果媒體又變忙了，退避定時器暫停，并在媒體變空閑后恢復計時。 點協(xié)調功能 PCF 是在 DCF 之上實現(xiàn)的另一種接入方式。其操作由中央輪詢主控器（點協(xié)調器）的輪詢構成。點協(xié)調在發(fā)布輪詢時采用 PIFS。因為 PIFS 比 DIFS 小，所以點協(xié)調器在發(fā)布輪詢和接收響應時能獲取媒體并封鎖所有的異步通信量。 點協(xié)調器不斷地發(fā)布輪詢，并永遠封鎖所有異步通信量。為了避免這種情況，定義了一個稱為超幀（ superframe）的時間間隔。在超幀時間的開始部分，點協(xié)調器以循環(huán)方式向所有配置成輪詢的站點發(fā)布輪詢。然后，在 余下的超幀時間里，點協(xié)調器空閑，允許異步通信量有一段爭用接入的時間。 在超幀開始時，點協(xié)調器可以在給定時間內獲得控制權和發(fā)布輪詢，這由選項決定。由于響應站點發(fā)出的幀的長度是變化的，所以這個時間間隔也是變化的。超幀剩余的時間用于基于爭用的接入。在超幀末尾，點協(xié)調器泳 PIFS 時間爭用媒體接入權。如果媒體是空閑的，點協(xié)調器可以立刻接入，然后又是一個全超幀期。不過，媒體在超幀末尾有可能是忙的。在這種情況下，點協(xié)調器必須等待直到媒體空閑并獲得接入。其結果是下一個循環(huán)中相應縮短的超幀期。