【正文】 無線局域網(wǎng)： 無線局域網(wǎng) 課件制作人：謝希仁 基本服務(wù)集 BSS 擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS 基本服務(wù)集 BSS A B 漫游 接入點 AP 接入點 AP 分配系統(tǒng) DS 門橋 門橋 局域網(wǎng) 因特網(wǎng) ESS 還可通過門橋 (portal)為無線用戶提供到非 無線局域網(wǎng)（例如，到有線連接的因特網(wǎng)）的接入。門橋的作用就相當(dāng)于一個網(wǎng)橋。 ? 有固定基礎(chǔ)設(shè)施無線局域網(wǎng)： 無線局域網(wǎng) 課件制作人：謝希仁 基本服務(wù)集 BSS 擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS 基本服務(wù)集 BSS A B 漫游 接入點 AP 接入點 AP 分配系統(tǒng) DS 門橋 門橋 局域網(wǎng) 因特網(wǎng) 移動站 A 從某一個基本服務(wù)集漫游到另一個基本服務(wù)集，而仍然可保持與另一個移動站 B 進(jìn)行通信 ? 有固定基礎(chǔ)設(shè)施無線局域網(wǎng)： 無線局域網(wǎng) ? 無固定基礎(chǔ)設(shè)施無線局域網(wǎng) — 自組網(wǎng)絡(luò) (ad hoc)： ? 自組網(wǎng)絡(luò)沒有上述基本服務(wù)集中的接入點 AP，由一些處于平等狀態(tài)的移動站之間相互通信組成的臨時網(wǎng)絡(luò)。 自組網(wǎng)絡(luò) A E D C B F 源結(jié)點 目的結(jié)點 轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點 轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點 轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點 無線局域網(wǎng) ? 移動自組網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景： ? 在軍事領(lǐng)域中，攜帶了移動站的戰(zhàn)士可利用臨時建立的移動自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。 ? 這種組網(wǎng)方式也能夠應(yīng)用到作戰(zhàn)的地面車輛群和坦克群，以及海上的艦艇群、空中的機(jī)群。 ? 當(dāng)出現(xiàn)自然災(zāi)害時，在搶險救災(zāi)時利用移動自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行及時的通信往往很有效的。 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的物理層： ? 1997 年 IEEE 制訂出無線局域網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的第一部分， 。在 1999年又制訂了剩下的兩部分， 和 。 ? 的物理層有以下三種實現(xiàn)方式： ?跳頻擴(kuò)頻 FHSS ?直接序列擴(kuò)頻 DSSS ?紅外線 IR 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的物理層： ? 的物理層工作在 5 GHz頻帶，采用正交頻分復(fù)用 OFDM，它也叫做多載波調(diào)制技術(shù)（載波數(shù)可多達(dá) 52 個）?？梢允褂玫臄?shù)據(jù)率為 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 和 56 Mb/s。 ? 的物理層使用工作在 GHz的直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，數(shù)據(jù)率為 或 11 Mb/s。 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層： 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? 無線局域網(wǎng)卻不能簡單地搬用 CSMA/CD 協(xié)議。這里主要有兩個原因： ? CSMA/CD 協(xié)議要求一個站點在發(fā)送本站數(shù)據(jù)的同時還必須不間斷地檢測信道，但在無線局域網(wǎng)的設(shè)備中要實現(xiàn)這種功能就花費過大。 ?即使能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞檢測的功能，并且在發(fā)送數(shù)據(jù)時檢測到信道是空閑的，在接收端仍然有可能發(fā)生碰撞。 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? 無線局域網(wǎng)的隱蔽站點問題： A 的作用范圍 C 的作用范圍 A B C D 當(dāng) A 和 C 檢測不到無線信號時，都以為 B 是空閑的， 因而都向 B 發(fā)送數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)生碰撞。 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? 無線局域網(wǎng)的暴露站點問題： B 的作用范圍 C 的作用范圍 A D C B ？ B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)，而 C 又想和 D 通信。 C 檢測到媒體上有信號，于是就不敢向 D 發(fā)送數(shù)據(jù)。 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? 無線局域網(wǎng)不能使用 CSMA/CD，而只能使用改進(jìn)的 CSMA 協(xié)議。 ? 改進(jìn)的辦法是將 CSMA 增加一個碰撞避免 (Collision Avoidance)功能。 ? 就使用 CSMA/CA 協(xié)議。而在使用 CSMA/CA 的同時還增加使用確認(rèn)機(jī)制。 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? CSMA/CA 協(xié)議的原理： ?欲發(fā)送數(shù)據(jù)的站先檢測信道。 ?通過收到的相對信號強(qiáng)度是否超過一定的門限數(shù)值就可判定是否有其他的移動站在信道上發(fā)送數(shù)據(jù)。 ?當(dāng)源站檢測到信道空閑，則在等待一段時間 DIFS后就可發(fā)送它的第一個 MAC 幀。 WHY 這是考慮到可能有其他的站有高優(yōu)先級的幀要發(fā)送。如有，就要讓高優(yōu)先級幀先發(fā)送。 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? CSMA/CA 協(xié)議的原理： ?如果沒有高優(yōu)先級的幀要發(fā)送，則 源站發(fā)送了自己的數(shù)據(jù)幀 。 ?目的站若正確收到此幀，則經(jīng)過時間間隔 SIFS 后，向源站發(fā)送確認(rèn)幀 ACK。 ?若源站在規(guī)定時間內(nèi)沒有收到確認(rèn)幀 ACK（由重傳計時器控制這段時間），就必須重傳此幀，直到收到確認(rèn)為止，或者經(jīng)過若干次的重傳失敗后放棄發(fā)送。 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? CSMA/CA 協(xié)議的原理 — 避免沖突的方法： ?任何站在完成發(fā)送后必須等待一段時間才能發(fā)送下一幀，這段時間稱為幀間間隔 IFS ?間隔時間的長度取決于發(fā)送的幀類型。高優(yōu)先級的幀等待時間短，低優(yōu)先級的幀等待時間長。 ?爭用：當(dāng)信道從忙轉(zhuǎn)為空閑時，任何站在發(fā)送數(shù)據(jù)前，都要采用二進(jìn)制指數(shù)后退算法減少發(fā)生沖突的概率。 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? CSMA/CA 協(xié)議的原理 — 不使用后退的情況： ?在發(fā)送他的第一幀之前檢測到信道為空 ?每一次重傳后 ?每一次發(fā)送成功后 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? CSMA/CA 協(xié)議的原理： 時間 SIFS PIFS DIFS 媒體空閑 發(fā)送第 1 幀 SIFS PIFS 時間 NAV（媒體忙） DIFS 爭用窗口 發(fā)送下一 幀 推遲接入 等待重試時間 有幀要發(fā)送 源站 時間 目的站 ACK SIFS 其他站 有幀要發(fā)送 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? CSMA/CA 協(xié)議的原理 — 幀間間隔： ? SIFS：短幀間間隔，長度 28μs，用來分隔一次對話的各幀，使用 SIFS的幀類型有 ACK、 CTS、由過長的 MAC幀分片后的數(shù)據(jù)幀，以及所有回答 AP探詢的幀和在 PCF方式中接入點 AP發(fā)送出的任何幀。 ? PIFS：點協(xié)調(diào)功能幀間間隔，比 SIFS長，是為了在開始使用 PCF方式時優(yōu)先獲得接入到媒體中。他的長度是SIFS加一個時隙，為 78μs。 ? DIFS：分布式協(xié)調(diào)功能幀間間隔，最長的 IFS，用在DCF方式中用來發(fā)送數(shù)據(jù)幀和管理幀，長度為 PIFS加一個時隙，為 128μs。 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? CSMA/CA 協(xié)議的原理 — 虛擬載波偵聽： ?源站將占用信道的時間（包括發(fā)送確認(rèn)的時間）通知所有其他站，使他們在這一段時間都停止發(fā)送 ?實現(xiàn)方式：源站將所需時間填入 MAC幀的 “ 持續(xù)時間 ” 字段中，其他站根據(jù)該字段值調(diào)整自己的網(wǎng)絡(luò)分配向量 NAV。 NAV指出需要多少時間才能使信道轉(zhuǎn)為空閑。 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 ? 點協(xié)調(diào)功能 PCF對信道進(jìn)行預(yù)約： ?源站 A在發(fā)送數(shù)據(jù)前，先發(fā)送一個控制幀 RTS（請求發(fā)送），他包括源地址、目的地址和所需時間。 ?若信道空閑，目的站 B發(fā)回一個控制幀 CTS（允許發(fā)送）。 ?A收到 CTS后就可開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 ? 點協(xié)調(diào)功能 A 的 作用 范圍 B 的 作用 范圍 CTS A C B D E CTS RTS RTS 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 ? 點協(xié)調(diào)功能 ?C能收到 RTS但收不到 CTS，因此在 A、 B通信期間，C也可以和其他站點通信，而不會干擾 B接收數(shù)據(jù) ?D收到 CTS，因此 D知道 B將和 A通信，在這段時間內(nèi)， D不能發(fā)送數(shù)據(jù) ?E既能收到 RTS又能收到 CTS，因此在 A、 B通信期間， E不能和其他站點通信 ?當(dāng) B、 C同時向 A發(fā) RTS時，將會發(fā)生碰撞 ?碰撞后將會采用二進(jìn)制后退算法解決 無線局域網(wǎng) ? 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 ? 點協(xié)調(diào)功能 時間 DIFS RTS SIFS 時間 NAV（ RTS） DIFS 爭用窗口 推遲接入 源站 時間 目的站 ACK 其他站 CTS SIFS SIFS 數(shù)據(jù) NAV（ CTS） NAV（數(shù)據(jù)）