数据通信作业Word文档格式.docx
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局域网的扩展、跨建筑的互连、漫游接入和自组网络。
1、局域网的扩展
在20世纪80年代后期出现的无线局域网早期产品都是作为传统有线局域网的替代品而问市的。
无线局域网可以节省局域网缆线的安装费用，简化重新布局和其他对网络结构改动的任务。
但是，无线局域网的这个动机被以下一系列的事件打消。
首先，随着人们越来越清楚地认识到局域网的重要性，建筑师在设计新建筑时就包括了大量用于数据应用的预先埋设好的线路。
其次，随着数据传输技术的发展，人们越来越依赖于双绞线连接的局域网，特别是3线和5线非屏蔽双绞线。
大多数老建筑中已经铺设了足够的3类电缆，而许多新一点的建筑里则预埋了5类电缆。
因此，用无线局域网取代有线局域网的事件从来没有大规模地发生过。
但是，在有些环境中无线局域网确实起着有线局域网替代品的作用。
大多数情况下，拥有无线局域网的机构同时也拥有支持服务器和某些固定工作站的有线局域网。
无线局域网通常会链接到同建筑群内的有线局域网上。
所以，我们将此类应用领域称为局域网的扩展。
单峰窝无线局域网。
它的所有无线端系统都在一个控制模块的控制范围内。
另外还有一种常见配置，称为多蜂窝无线局域网。
在这种情况下，有多个控制模块通过有线局域网相互链接。
每个控制模块在自己的传输范围内支持多个无线端系统。
例如，红外线局域网的传输仅限于一个房间内。
因此，在需要无线支持的办公楼中，一个房间就需要一个蜂窝。
2、跨建筑的互连
无线局域网技术的另一种用途是邻楼局域网之间的连接，这些局域网可以是无线的也可以是有线的。
在这种情况下，两个楼之间采用点对点的无线链接。
被链接的设备通常是网桥或路由器。
这种点对点的单链路从本质上看不是局域网，但通常我们也把这种应用算做无线局域网。
3、漫游接入
漫游接入提供局域网和带有天线的移动数据终端之间的无线链接。
漫游接入在某种延伸的环境下也是十分有用的，如在建筑群之外操作的一台电脑或一次商务行为。
在以上两种情况下，用户会带着自己的移动电脑随意走动，并希望可以从不同的位置访问有线局域网上的服务器。
4、自组网络
无线自组织网络即MANET（MobileAdHocNetwork），是一种不同于传统无线通信网络的技术。
传统的无线蜂窝通信网络，需要固定的网络设备如基地站的支持，进行数据的转发和用户服务控制。
而无线自组织网络不需要固定设备支持，各节点即用户终端自行组网，通信时，由其他用户节点进行数据的转发。
这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要，如战场的单兵通信系统。
但无线自组织网络也存在网络带宽受限、对实时性业务支持较差、安全性不高的弊端。
目前，国内外有大量研究人员进行此项目研究。
17.1.2无线局域网的要求
由于无线局域网需要支持高速、突发的数据业务，在室内使用还需要解决多径衰落以及各子网间串扰等问题。
具体来说，无线局域网必须实现以下技术要求：
1．可靠性：
无线局域网的系统分组丢失率应该低于10-5，误码率应该低于10-8。
2．兼容性：
对于室内使用的无线局域网，应尽可能使其跟现有的有线局域网在网络操作系统和网络软件上相互兼容。
3．数据速率：
为了满足局域网业务量的需要，无线局域网的数据传输速率应该在1Mbps以上。
4．通信保密：
由于数据通过无线介质在空中传播，无线局域网必须在不同层次采取有效的措施以提高通信保密和数据安全性能。
5．移动性：
支持全移动网络或半移动网络。
6．节能管理：
当无数据收发时使站点机处于休眠状态，当有数据收发时再激活，从而达到节省电力消耗的目的。
7．小型化、低价格：
这是无线局域网得以普及的关键。
8．电磁环境：
无线局域网应考虑电磁对人体和周边环境的影响问题。
17.2无线局域网的技术
无线局域网通常根据它所采用的传输技术进行分类。
目前所有无线局域网产品都可归为以下三个大类之一：
红外线（IR）局域网：
红外线局域网的一个蜂窝只能限制在一个房间里，因为红外线无法穿过不透明的墙。
扩频局域网：
这种类型的局域网利用了扩频传输技术。
在大多数情况下，这些局域网运行在ISM（个人、科学和医学）波段内，因此，在美国使用这些局域网不需要联邦通信委员会（FCC）发放的许可证。
窄带微波：
这些局域网运行在微波频率上，但没有使用扩频技术。
其中有些产品运行的频率需要FCC的许可证，而其他一些产品则使用了不需要许可的ISM波段。
17.2.1红外线局域网
无线局域网的优点
顾名思义，既然是无线局域网，“无线”当然就是它的优越之处。
但要了解无线局域网的更多优点，我们就要从无线局域网的系统结构谈起。
无线局域网的系统构成主要有点对点型、点对多点型和完全分布型三种形式。
其中点对点型和点对多点型是日常生活中接触最多的两种无线局域网。
它们都有结构组成和用户设备简单的特点，而且点对多点型无线局域网更可以与微蜂窝技术结合，并利用信号发射功率与有线局域网相连，使用户更加方便、快捷地使用网络。
从无线局域网的系统结构和它无线特点可以看出，无线局域网省去了难度大、费用高、耗时长的布线施工，减少了对施工周边环境的影响，节约了大量经济费用；
安装简单快捷，一般只要安装一个或多个接入点AP（AccessPoint）设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络，在这个信号覆盖区域内，任何一个位置都可以接入网络，用户使用极为方便。
无线局域网的缺点
无线局域网虽然解决了有线局域网无法克服的困难，拥有很多优势，但与有线局域网相比，仍然有不足之处。
无线局域网速率较慢，一般容易受到干扰，功率受限。
现在用户最好只能是11mbps的速度发送和接受信息，移动能力较强的完全分布型无线局域网更是结构复杂、成本高并存在多路径干扰。
而且，由于无线网络的传输介质脆弱和WEP存在不足，导致了它除了具有有线网络的不安全因素外，还容易遭受窃听和干扰、冒充、欺骗等形式的攻击，安全性问题一直是无线局域网迫切需要解决的问题。
目前无线网络还不能完全脱离有线网络，无线网络与有线网络只是互补的关系。
尽管如此，我们也应该看到，无线局域网发展十分迅速，已经能够通过与广域网相结合的形式提供移动互联网的多媒体业务，在医院、商店、工厂和学校等场合都得到广泛应用。
相信在未来，无线局域网将以它方便传输和灵活使用等优点取代有线局域网，成为网络技术中的“新领主”。
传输技术
红外线数据传输常用的可选技术有三种：
传输的信号可以被聚焦并瞄准（就像电视遥控器），可以全方向地辐射，或者也可以通过浅色天花板反射。
直接红外线（directed-beamIR）可用于创建点对点的链路。
在这种方式中，其覆盖范围取决于发射能量和聚焦程度。
聚焦后的红外线数据链路能达到几千米的距离。
在构造室内无线局域网时不需要这么大的范围，但是红外线链路可用于视距内的楼与楼之间形成相互链接，或者用于在各楼内的网桥或路由器之间形成相互链接。
室内点对点红外线链路的一个应用就是建立令牌环局域网。
放置一组红外线收发器，使得数据绕这些收发器转圈，形成环形配置。
每个收发器都支持一个工作站或一个集线器管理下多个的站点，此时的集线器提供网桥的功能。
在全向配置（omnidirectionalconfiguration）中涉及到一个基站，它位于局域网其他所有站点的视距范围内。
通常基站安装在天花板上。
基站的作用相当于多端口转发器。
红外线收发器又全部瞄准天花板上的基站发射定向光线。
在漫射（diffused）配置中，所有红外线收发器都被聚焦且瞄准漫射性天花板上的一个点。
红外射线撞击天花板后全向性地再辐射，并被该区域内的所有接收器接收到。
17.2.2扩频局域网
与一般通信系统相比，扩频通信主要是在发射端增加了扩频调制，而在接收端增加了扩频解调过程。
常用的商用扩展频谱技术分为两种：
直接序列扩频（DirectSequenceSpreaDSPectrum）技术和跳频技术（FrequencyHopping）技术。
图1与图2分别示出了接序列扩频和跳频技术实现的原理。
将扩频通信技术应用到网络的互联中，即通过无线传输而实现网络间信息的交换，便可摆脱传统有线网络电缆的束缚，而具有不需布线，安装周期短，后期维护容易，网络用户易迁移及易增容等优点。
传输问题
在美国，不需要许可证的扩频有三个保留的微波波段：
902-928MHZ（915MHZ波段）、2.4-2.4835GHZ（2.4GHZ波段）以及5.725-5.825GHZ（5.8GHZ波段）。
频率越高，潜在的带宽也就可以越宽，因此从容量的角度来看，这三个波段的吸引力是逐渐递升的。
另外，潜在的干扰问题也必须有所考虑。
目前，在5.8GHZ波段几乎没有竞争。
但是，通常波段的频率越高，设备的成本也就越高。
17.2.3窄带微波局域网
这种局域网使用微波无线电频带来传输数据，其带宽刚好能容纳信号。
但这种网络产品通常需要申请无线电频谱执照，其它方式则可使用无需执照的ISM频带。
提供一种方法和设备，通过宽频带对于一组发送或接收链确定群延时而不引起与系统的同时用户的显著干扰。
在一种实施例中，本发明包括：
天线阵列，适合于发送和接收与多个其它终端的无线电通信信号，这些通信信号均使用特定的最小带宽；
发送链，在最小带宽内的至少两个不同频带上通过天线阵列将校准信号发送给转发器；
和接收链，通过天线阵列从转发器接收转发器信号，此转发器信号在至少两个不同的频带上被接收并基于校准信号。
信号处理器根据通过接收链接收到的转发器信号的至少两个频带确定频率相关校准矢量。
二、PPT翻译
扩频局域网
配置
通常使用多节点的安排
相邻节点单元使用不同的中心频率
配置:
中心节点
连接到有线局域网
连接站在有线局域网和其他细胞
可自动切换
对等网络
没有中心
MAC等算法，用于访问控制的载波侦听多路访问
特设局域网
发牌规定不同国家之间
美国联邦通信委员会允许频段：
扩频1瓦，低功率0.5瓦以下。
902-928MHz（915兆赫波段）
2.4-2.4835GHz（2.4GHz频段）
5.725-5.825GHz（5.8-GHz频段）
2.4GHz在欧洲和日本的用途是一样的。
干扰
许多设备约900兆赫：
无绳电话，无线麦克风，和业余无线电
较少的设备在2.4吉赫;
如微波炉
5.8GHz波段几乎没有竞争。
IEEE802标准
现有标准
IEEE802.1局域网协议高层
IEEE802.2逻辑链路控制
IEEE802.3以太网
IEEE802.4令牌总线
IEEE802.5令牌环
IEEE802.6城域网
IEEE802.7宽带TAG
IEEE802.8FDDI
IEEE802.9同步局域网
IEEE802.10局域网网络安全
IEEE802.11无线局域网
IEEE802.12需求优先级
IEEE802.13（未使用）
IEEE802.14电缆调制解调器
IEEE802.15无线个人网
IEEE802.16宽带无线接入
IEEE802.17可靠个人接入技术是IEEE802LAN/MAN标准委员会制定的局域网、城域网技术标准。
其中最广泛使用的有以太网、令牌环、无线局域网等。
IEEE802术语
接入点（AP）:
任何具有站点功能并能向建立联系的站点提供经过无线媒体接入到分发系统的实体
基本服务集（BSS）：
由一个协调功能所控制的站点的集合
协调功能：
判断在BSS内运行的站点何时允许传输，何时又能够接收PDU的逻辑功能
分发系统x（DS）:
用于连接多个BSS以及综合局域网，以形成一个ESS的系统
扩展服务集（ESS）:
一个或多个互连的BSS及综合局域网的集合，对于任何一个站点，只要与这些BSS中的某一个建立联系，那么对这个站点上的LLC层来说，这个集合看起来就像一个BSS
MAC协议数据单元（MPDU）
MAC服务数据单元（MSDU）
站点：
任何包含了IEEE802.11MAC层和物理层的设备。
IEEE802.11–广播
基本广播服务集—砌块
可能是孤立的
可以通过接入点连接到骨干分配系统
基站通常对应于一个节点单元
DS可以当作开关，有线网络，或无线网络
有独立的可以没有接入点的BSS（IBSS）。
扩展服务集（ESS）
可能的配置:
最简单的就是每个单元分属于一个BSS
有两个同时发生的BSS
一台可以参加一个以上的基站
站与动态基本服务集之间的协议
ESS是通过分发系统连接多个BSS系统而构成。
表现为单一的逻辑广域网到LLC
IEEE802服务
服务信息分配
分布服务
集成服务
协议相关服务
DS需要有身份的目的站
站必须维持接入点与当前基本服务集之间的联系
3服务涉及这些要求
站于接入点之间的初步建立的原始协议
重组改变另一个接入点的协议
通过站或接入点分离
媒体接入控制
MAC控制层包括三个功能区
可靠数据传输
数据控制
安全
可靠数据传输
可靠通信一般是采用传输控制协议TCP或SCTP。
传输层的另一个广泛使用的协议是UDP用户数据报协议。
UDP是基于消息的传输协议，主要用来支持需要在计算机之间传输数据的网络应用。
UDP协议是不需建立连接的一种传输协议，具有效率高、速度快和占用资源少等优点，在基于消息通信和实时系统中可以显著提高系统传输数据的效率。
通过ACK确认信号和三次握手来实现数据的可靠传输。
四帧交换
LAPF中进行交换的帧有I帧、S帧和U帧。
FR工作时有两种工作方式，即非确认信息传送方式和确认信息传送方式。
当采用非确认信息传送方式时，LAPF的工作方程十分简单，用到的帧只有一种，即无编号信号帧U帧。
U帧的I段包含了用户发送的数据，U帧到达接收端后，LAPF实体按FCS字段的内容检查传输错误，如没有错误，则将I字段的内容送到第3层实体，如有错误，则将该帧丢弃，但不论接收是否正确，接收端都不给发送端任何回答。
确认信息传送方式
当采用确认信息传送方式时，LAPF的帧交换分为3个阶段：
连接建立、数据传送和连接释放。
三、学习小结：
WLAN（WirelessLAN）一无线局域网是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络,是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,它以无线多址信道作为传输媒介,提供传统有线局域网LAN（LocalAreaNetwork）的功能,能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。
WLAN开始是作为有线局域网络的延伸而存在的,各团体、企事业单位广泛地采用了WLAN技术来构建其办公网络但随着应用的进一步发展,WLAN正逐渐从传统意义上的局域网技术发展成为“公共无线局域网”,成为国际互联网INTERNET宽带接人手段,具有易安装、易扩展、易管理、易维护、高移动性等特点。
在现阶段,中国市场上的无线局域网主要是应用于公众服务、企业内部网、校园网及地理位置较特殊的政府机构等领域,从发展趋势来看,随着产品价格和技术方面日渐成熟,校园网对无线局域网应用会增长迅速,尤其是高等教育和科研机构对无线局域网的需求不断增加,将为无线局域网创造广阔的空间像现在北京大学校园就构建了校园无线局域网网络另外,在政府内部,电子政务建设正如火如茶,无线局域网在政府的网络建设中有非比寻常的机会。
无线局域网虽然不能取代有线网络,但它有着传统网络无法比拟的优势,也正是这样的优势,使无线局域网市场的增长是勿庸置疑的现在,不管是传统厂商还是新兴厂商都已经把无线局域网应用推广视为重中之重,无线产品的质量保证和安全保证已经达到了电信运营的要求今后,会有更多的企业用户使用无线局域网,并且随着无线网卡成为笔记本电脑中的标准配置这一事实,更多的个人用户将会更加方便地使用无线局域网相对来说,运营商的网络建设速度相对滞后,尤其是中小城市,还很少有运营的无线局域网因为其具有建设周期短,建设成本低等优点,无线局域网络的建设,必将成为运营商,尤其是新兴运营商参与互联网竞争的焦点。
对于新兴的运营商来说,可以采取更加灵活的经营策略推动无线局域网的建设对于行业用户,可以采取和企业合作建设的方式由运营商负责接入网的建设,提供互联网的出口而驻地网和接人设备由企业投资建设。
这样既可以减少运营商投资风险,又能降低用户网络租赁费用,达到双赢的目的对于普通住宅区的无线局域网建设,则可以采取代理商承包的方式通过上网费分成,把庞大的网络建设和维护工作交给有实力的代理商,这样就解决了运营商大规模发展中的资金瓶颈以及人员力量的不足,可以起到事半功倍的效果。
无线局域网的应用范围非常广泛,如果其应用划分为室内和室外的话,室内应用包括大型办公室、车间、智能仓库、临时办公室、会议室、证券市场在办公环境中使用无线网络系统,可以使办公用的计算机具有移动能力,在网络范围内可实现计算机漫游各种业务人员、部门负责人、工程技术专家和管理人员,只要有可移动计算机或笔记本电脑,无论是在办公室、会议室、洽谈室,甚至在宿舍都可通过无线网络随时查阅资料、获取信息。
室外应用包括城市建筑群间通信、学校校园网络、工矿企业厂区自动化控制与管理网络、银行金融证券城区网、矿山、水利、油田、港口、码头、江河湖坝区、野外勘测实验、军事流动网、公安流动网等。
总之,随着无限局域网技术的不断成熟,随着无线网桥、网卡的价格进一步走低,随着人们对无线网的认知度进一步提高,无线局域网必将称为我们日常生活的一部分。
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