第3章 无线网络物理结构
第三章zigbee[宝典]
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第三章ZigBee 无线网络技术研究ZigBee 网络的拓扑结构、网络层协议对定位系统的性能的影响。
3.1 ZigBee无线网络技术的特点ZigBee技术主要用于无线个域网（WPAN），是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的。
IEEE802.15.4定义了两个底层，即物理层和媒体接入控制（Media Access Control，MAC）层；ZigBee联盟则在IEEE 802.15.4的基础上定义了网络层和应用层。
ZigBee联盟成立于2001年8月，该联盟由Invensys、三菱、摩托罗拉、飞利浦等公司组成，如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入，其目标市场是工业、家庭以及医学等需要低功耗、低成本、对数据速率和QoS（服务质量）要求不高的无线通信应用场合。
ZigBee这个名字来源于蜂群的通信方式：蜜蜂之间通过跳Zigzag形状的舞蹈来交互消息，以便共享食物源的方向、位置和距离等信息。
与其它无线通信协议相比，ZigBee无线协议复杂性低、对资源要求少，主要有以下特点：(1)低功耗：这是ZigBee的一个显著特点。
由于工作周期短、传输速率低，发射功率仅为lmw，以及采用了休眠机制，因此ZigBee设备功耗很低，非常省电。
据估算，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间，这是其它无线设备望尘莫及的。
(2)低成本：协议简单且所需的存储空间小，这极大降低了ZigBee的成本，每块芯片的价格仅2美元，而且ZigBee协议是免专利费的。
低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
(3)时延短：通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延为30ms，休眠激活的时延是15ms，活动设备信道接入的时延为15ms。
这样一方面节省了能量消耗，另一方面更适用于对时延敏感的场合，例如一些应用在工业上的传感器就需要以毫秒的速度获取信息，以及安装在厨房内的烟雾探测器也需要在尽量短的时间内获取信息并传输给网络控制者，从而阻止火灾的发生。
第5讲+无线网络的物理层技术2+无线网络物理结构
OFDM的多载波可以应用在很多方面： OFDM可以作为多址接入技术(OFDM Access, OFDMA)，根据每个用户的带宽要求为其分配单 个子载波或一组子载波。
将一路串行比特流可以分成多路并行比特流，每 一路用一个单独的子载波编码。一个用户使用多 路子载波可以获得高的数据吞吐量。 比特流可以采用码片扩展，每个码片可以通过单 独的子载波并行传输。由于允许多用户接入，因 此这样的系统被称为多载波CDMA(Multi-Carrier, MC-CDMA)。
正交频分复用 OFDM
OFDM在频域把信道分成许多正交子信道，各子信 道的载波间保持正交，频谱相互重叠，这样减小 了子信道间干扰，提高了频谱利用率。它将成为 未来移动通信系统的关键技术。
正交频分复用是在多个频率之间分割一个用户的 信号，通过将一个高速率的数据流分割成许多低
速率的数据流，并分别发送每个数据流。 正交频分复用适用于多径干扰环境中的高速数据 传输。
多AP模式也称为“多蜂窝结构”。各个蜂窝之间建 议由15%的重叠范围，便于无线工作站的漫游。 漫游时必须进行不同AP接入点之间的切换。切换可以 通过交换机以集中的方式控制，也可以通过移动节点、监 测节点的信号强度来控制（非集中控制方式）。
点对点型：
无线网桥模式：利用一对无线网桥连接两个有线或者 无线局域网网段。 使用放大器和定向天线可以使覆盖距离增大到50Km。
有中心拓扑
接入点方式：主要用于室内环境
无线分布系统：主要用于室外环境
－点对点型 －点对多点型 －混合型
有中心拓扑的典型组网模式：
基础结构模式
基础结构模式（Infrastructure）由AP、无线工作站 以及分布式系统DSS（distribution system services）构成， 覆盖的区域成为基本服务集BSS（basic service set）。 无线工作站与AP关联采用AP的基本服务区标识符 BSSID（ basic service set identifier）。在802.11中， BSSID是AP 的MAC地址。
无线路由器 工作原理
无线路由器工作原理
无线路由器是一种电子设备，它通过无线技术将网络信号从有线网络中传输到无线设备上，如手机、平板电脑和笔记本电脑。
它起到将网络信号转换为无线信号的作用，使得用户可以在更大范围内使用网络。
无线路由器的工作原理是基于无线局域网（Wireless Local
Area Network, WLAN）技术。
它通过将传入的网络信号转换
成无线信号，并通过无线电波的方式传输到无线设备上。
具体来说，无线路由器由以下几个部分组成。
首先，无线路由器有一个接收器，它接收来自网络的有线信号，并将其转换为数字信号。
然后，这个数字信号被传输到传输系统中。
传输系统由一个无线电机构组成，它将数字信号转换成无线信号。
这个无线信号被射入到无线电波中，并通过天线从路由器发送出去。
无线设备，如手机或笔记本电脑，可以接收这些无线信号。
它们内置了与无线路由器兼容的接收器，并可以解码和使用这些无线信号。
当无线设备接收到无线信号后，它们将其转换成数字信号，并传递给操作系统处理。
操作系统进一步将其转换为可视化的内容，使用户能够通过设备进行访问、浏览互联网或使用其他网络服务。
需要注意的是，无线路由器的工作原理还涉及到很多技术细节，如无线频率选择、数据传输速率等。
但总体而言，它的主要功能是将有线网络信号转换为无线信号，并将其传输到无线设备上，以实现无线网络连接。
wifi组成结构
一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。
如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。
AP为Access Point简称，一般翻译为“无线访问接入点”，或“桥接器”。
它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。
有了AP，就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。
特别是对于宽带的使用，无线保真更显优势，有线宽带网络(ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。
普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。
硬件设备随着无线网络的不断兴起和发展，2010年无线网络模块的应用领域相当广泛！但是无线保真模块毕竟是一高频性质的产品，它不象普通的消费类电子产品，生产设计的时候会有一些莫名其妙的现象和问题，让一些没有高频设计经验的工程师费劲心思，有相关经验的从业人员，往往也是需要借助昂贵的设备来协助分析。
对于无线网络部分的处理，有直接把无线保真部分Layout到PCB主板上去的设计，这种设计，需要勇气和技术，因为本身模块的价格不高，主板对应的产品价格不菲，当有无线保真部分产生的问题，调试更换比较麻烦，直接报废可惜；所以很多设计都愿意采用模块化的无线保真部分，这样可以直接让Wi-Fi部分模块化，处理起来方便，而且模块可以直接拆卸，对于产品的设计风险和具体的耗损也有很大帮助。
具体的硬件设计应该和相关无线保真模块咨询时,要考虑清楚以下方面：通信接口方面：2010年基本是采用USB接口形式，PCIE和SDIO的也有少部分，PCIE的市场份额应该不大，多合一的价格昂贵，而且实用性不强，集成的很多功能都不会使用，其实也是一种浪费。
供电方面：多数是用5V直接供电，有的也会利用主板设计中的电源共享，直接采用3.3V供电。
第3章 无线局域网
电源管理很重要：当某站不处于数据收发状态时，使机内 收发处于休眠状态；当要收发数据时，再激活收发信机；
(8)多业务与多媒体：发展方向； (9)移动性：目前还不能支持高速移动，即使在小范围 的低速移动过程中，性能还要受到影响； (10)小型化、低价格
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3.1.3 无线局域网的发展历程与相关标准化活动 无线局域网的发展经历了四代: (1)第一代无线局域网：1985年，FCC颁布的电波法 规为无线局域网的发展扫清了道路。
如灾难恢复、临时商用系统和大型会议、军事临时组网等
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3.1.5 无线局域网的需求（1）
吞吐量(throughput)
为了使容量最大化，媒体接入控制协议应尽可能高效地 利用无线媒体。
节点数(number
of nodes)
可能需要在多个蜂窝区中支持上百个节点。
与骨干LAN的连接(connection
3．无线接入点
无线接入点类似蜂窝结构中的基站，是无线局域网的
重要组成单元。它是一种特殊的站，通常处于BSA的 中心，固定不动。
无线接入点是具有无线网络接口的网络设备，其至少
应包括：
与分布式系统的接口（至少一个） 无线网络接口（至少一个）和相关软件 桥接软件、接入控制软件、管理软件等AP软件和网络软件
power consumption)
当使用无线网卡时，要求移动节点不间断地监视接入点 或不停地与基站频繁握手的MAC协议是不适当的。 因此，在不使用网络时，无线LAN应具有减少功率消耗 的功能，如进入睡眠模式等。
传输的安全性(transmission
security)
无线LAN在传输中可能很容易被干扰和被窃听。 要求无线LAN的设计必须达到即使在噪音环境下仍有可 靠的传输及应提供一些安全级别以避免被窃听。
无线网络架构分析
越来越多的高性价比的无线技术和可应用于更广领域的解决方案的出现，带来了无线传感网和物联网应用的激增。
无线系统制造商的目标就是提供更加灵活可靠的方案，在获得最长的电池寿命的同时尽可能扩展网络的传输距离。
很多传感器网络都是由一些简单的节点组成，这些节点收集数据并将之发送给集中器。
基于传统的方案，为改善性能需要折衷权衡考虑，而相比较而言，用于改善未来系统性能的新技术则在折衷考虑方面会有很大的不同。
传输速率和距离传输速率是系统设计中一个关键的可变因素，它将决定整个系统整体性能的很多属性。
无线传输距离由接收机灵敏度和发射机输出功率共同决定，两者之间的差值我们称之为链路预算。
输出功率受限于标准规范，所以只有通过提高灵敏度来增加距离，而灵敏度又受数据速率非常重要的影响。
对所有的调制方式来说，越低的速率，接收机的带宽越窄，接收灵敏度就越高。
在现今高性价比无线收发机中应用最广泛的调制方式是FSK或者GFSK。
要进一步减小FSK系统的接收机带宽，唯一可行的办法就是提高参考晶体的精确度。
虽未经检验过但可以预见，这很容易就会产生比接收机带宽更宽的频率偏差。
低成本的晶体一般只有20ppm 的精度，这将限制使用载波频率为868MHz或915MHz系统的最大数据传输速率在20kbps，灵敏度在-112dBm。
使用温补晶振可以获得更高的灵敏度，但是温补晶振的价钱将是普通晶体的三倍。
扩频调制方式在其他领域应用了很多年，但直到至今仍未使用于低成本的传感网络方案。
在等同的数据速率条件下，商用的低成本扩频调制方式可以获得比传统FSK调制方式高8-10dB的灵敏度。
升特（Semtech）公司将推出一款新的收发机，这款收发机集成了一种名为LoRa的扩频调制方式和传统的GFSK调制方式。
图1展示了在GFSK调制和LoRa扩频调制两种系统中灵敏度相对数据速率的关系曲线。
图1：在GFSK调制和LoRa扩频调制两种系统中灵敏度相对数据速率的关系曲线。
无线网络的体系结构
无线网络的体系结构-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII计算机系统结构论文报告课题名称: 无线网络的体系结构学院: 计算机科学与工程学院班级: 网络工程三班学号: 21姓名: 方明摘要：传统的无线接入方式，如蜂窝网、无线局域网(WLAN)面对日益增长的高速无线因特网接入需求面临许多挑战，无线网状网(WMN)作为因特网“最后一公里”接入方案，提供一种灵活而低成本的多跳通信，也将成为各种无线网络融合的主要技术。
针对这一极具发展前途的网络结构，本文主要从其结构方面进行分析研究。
关键词：无线网状网；路由；结构一.引言：无线Mesh网（WMN）又称为无线网状网、无线网格网，大约出现在20世纪90年代中期。
随着移动通信技术的发展，除无线通信网络的语音业务需求外，高速因特网接入需求也日渐增加。
传统的无线接入方式面临着接入带宽不足、服务质量得不到满足等问题，而且无线频谱资源及拓扑结构缺乏统一规划，难以适应灵活多变的使用状况。
WMN提供了一条解决无线接入网所面临问题的新途径，它可以大大增加无线系统的覆盖范围，同时可以提高无线系统的带宽容量以及通信可靠性。
无线网状网是一种非常有发展前途的宽带无线接入技术。
图1说明了一个多跳无线网状网，其中只有中央网关G通过有线方式连接到互联网，而其他的节点（如节点S）则是通过多跳方式访问到中央网关G。
WMN中的每个节点不仅是一个客户端也是一个中继器，也就是说，它既可以从与因特网相连接的网关上获取数据，也可以将数据发送到该网关，进而与因特网相连。
无线网状网和无线自组网的主要区别在于数据传送模式[2]，如图2所示。
在WMN中，通常存在一个中央网关设备，大多数的数据不是发向该设备就是从该设备接收数据，如图2(a)所示。
在自组织网络中，数据流量可以在任意节点之间的进行传输，比如在节点S1和D1之间，如图2(b)所示。
总体来说，无线网状网的技术优势可以概括为以下5个方面；WMN可以以最小的布线工程量在大规模区域内进行快速部署，以降低基础设施和部署费用。
计算机概论_无线网路架构
無線網路工科一B90505030 曾家彥B90505040 蔡瀚逸無線網路架構拓樸（Topology）：許多元件的實體（真實）或邏輯（虛擬）群集。
根據以上的定義，我們可以將拓樸看成是「許多節點（是電腦、網路印表機、伺服器等等）在互通網路上的群集」。
目前有線網路有五大網路拓樸，分別是匯流排（Bus），環狀（Ring），星型（Star），樹狀（Tree）以及網狀（Mesh）拓樸，不過在無線網路中，只有星狀和網狀兩種派的上用場。
星型拓樸（star topology）是目前最常見的一種，這種架構包含一個通訊用的中央電腦或是存取點（Access Point，AP）。
資料封包由來源節點發出後，由中央電腦接收，並且轉送到正確的無線網路目標節點。
這台中央電腦，可以用來當作與有線LAN的通訊橋樑，並且用來存取其他有線客戶端、網際網路或是其他網路設備等等。
在我們稍後介紹的產品中，Compex SoftBridge程式就扮演著「軟體橋接器（Bridge）」的角色，讓您不需要使用特殊的硬體或AP就可以和有線客戶端與服務做溝通。
藉著這套軟體，任何有接上有線網路，並且還配備一塊無線網路卡（Network Interface Card，NIC）的電腦都可以擔任橋接器的任務。
網狀拓樸（mesh topology）和星型拓樸有些不一樣，主要是網狀拓樸並沒有中央電腦。
每個節點都散佈在其他電腦可以自由溝通的位置上。
網路安全與私密性無線網路比起有線網路來說，本來就比較不安全。
因為無線網路卡使用空氣作為資料傳輸介質，對越權存取和竊聽的行為也比較不容易防備。
對一個網路竊聽專家而言，他們在面對有線網路時，通常得要有高度的警覺性與相當程度的知識。
不過由於無線網路不需要用到實體連接，要滲透進去其實很容易。
他們只需要一片無線網路卡，和一些無線網路的漏洞與弱點知識就夠了。
為了防堵這些自稱駭客的攻擊，標準規格中也制定了稱為有線安全等級協定（wired equivalency protocol，WEP）的事項。
无线网络原理
无线网络原理科技的飞速发展，信息时代的网络互联已不再是简单地将计算机以物理的方式连接起来，取而代之的是合理地规划及设计整个网络体系、充分利用现有的各种资源，建立遵循标准的高效可靠、同时具备扩充性的网络系统。
无线网络的诸多特性，正好符合了这一需求。
一般而言，凡采用无线传输的计算机网络都可称为无线网。
从WLAN到蓝牙、从红外线到移动通信，所有的这一切都是无线网络的应用典范。
就本文的主角——WLAN而言，从其定义上可以看到，它是一种能让计算机在无线基站覆盖范围内的任何地点(包括户内户外)发送、接收数据的局域网形式，说得通俗点，就是局域网的无线连接形式。
接着，让我们来认识一下Wi-Fi。
就目前的情况来看，Wi-Fi已被公认为WLAN的代名词。
但要注意的是，这二者之间有着根本的差异：Wi-Fi是一种无线局域网产品的认证标准;而WLAN则是无线局域网的技术标准，二者都保持着同步更新的状态。
Wi-Fi的英文全称为“Wireless Fidelity”，即“无线相容性认证”。
之所以说它是一种认证标准，是因为它并不是只针对某一WLAN规范的技术标准。
例如，IEEE 802.11b是较早出台的无线局域网技术标准，因此当时人们就把IEEE 802.11b标准等同于Wi-Fi。
但随着无线技术标准的多样化，Wi-Fi的内涵也就相应地发生了变化，因为它针对的是整个WLAN领域。
由于无线技术标准的多样化出现，所使频段和调频方式的不尽相同，造成了各种标准的无线网络设备互不兼容，这就给无线接入技术的发展带来了相当大的不确定因素。
为此。
1999年8月组建的WECA(无线以太网兼容性联盟)推出了Wi-Fi标准，以此来统一和规范整个无线网络市场的产品认证。
只有通过了WECA认证，厂家生产的无线产品才能使用Wi-Fi认证商标，有了Wi-Fi认证，一切兼容性问题就变得简单起来。
用户只需认准Wi-Fi标签，便可保证他们所购买的无线AP、无线网卡等无线周边设备能够很好地协同工作。
无线网络技术基础第3章 无线局域网
IEEE802.11g的物理层选项
3.1.2 无线局域网的特点
优点: (1)移动性(Mobility) (2)灵活性(Flexibility) (3)可伸缩性(Scalability) (4)经济性(Saving)
无线局域网的局限性
(1)可靠性(Reliability) (2)带宽与系统容量 (3)兼容性(Compatibility)与共存性(Coexistence) (4)覆盖范围 (5)干扰 (6)安全性 (7)节能管理 (8)多业务与多媒体 (9)移动性 (10)小型化、低价格
3.4.2 IEEE 802.11a
1.信道结构 IEEE 802.11a使用通用网络信息基础结构UNII 的频带。UNII-1频段(5.15~5.25GHz)用于室内； UNII-2频段(5.25~5.35GHz)用于室内或者室外； UNII-3频段(5.725~5.825GHz)用于室外。
2．编码和调制 IEEE 802.11a使用正交频分多路复用OFDM。 OFDM也称多载波调制，在不同频率上使用多个载 波信号，在每个信道上发送若干位，类似于FDM。 然而，在OFDM中，所有的子信道被指定给单个的 数据源。
第3章 无线局域网
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 概述 无线局域网的体系结构与服务 无线局域网的协议体系 IEEE802.11物理层 IEEE802.11媒体访问控制层 其他IEEE802.11标准 无线局域网安全 5G Wi-Fi
3.3 无线局域网的协议体系
1．无线网络逻辑结构
1．分布对等式拓扑
分布对等式网络是一种独立的(Independent) BSS(IBSS)，它至少有两个站。是一种典型的、以 自发方式构成的单区网，该工作模式被称作特别 网络或自组织网络(Ad Hoc Network)
无线网络的结构
无线网络技术原理与应用
问题：无线网络是如何设置自己的结构适应用户各种各样 的接入需求呢？
无线网络在结构上是如何组成的？ 无线网络是如何工作的？
无线网络的基本结构
都有哪些呢……
无线网络技术原理与应用
第2讲 WLAN的基本结构
WLAN的基本体系结构 从拓扑上看，WLAN的结构划分 WLAN的工作过程
点对点型
点对多点型 混合型
点对点型
定向天线 AP
无线网络技术原理与应用
定向天线 AP
有线局域网
无线局域网
传输距离：可达50km 数据在传输时，MAC层的物理地址（MAC地址）需要几个？
有中心拓扑
无线网络技术原理与应用
接入点方式：主要用于室内环境 无线分布系统：主要用于室外环境
点对点型
点对多点型 混合型
结构化网络就是有中心拓扑。
无中心拓扑
无线网络技术原理与应用
Internet
Proxy Server
打印机
无线工作站
WLAN的拓扑
无线网络技术原理与应用
无中心拓扑：
网络中没有中心控制点，网中任意两个站点均可 直接通信。
对等网络就是无中心拓扑。
有中心拓扑：
网络中要求有一个无线站点充当中心站，所有站 点对网络的访问均由其控制。
AP
第一步：发现/扫频（Discovery） 第二步：认证（Authentication）
第三步：关联（Association） STA和建立关联的AP收发数据
无线网络技术原理与应用
WLAN主要工作过程
扫频：STA在加入服务区之前要查找哪个频道有 数据信号。
传输频带是在接入设备AP上设置的，工作站不须设 置固定频带，并且工作站具有自动识别功能。工作 站动态调频到AP设定的频带，这个过程称之为扫描 。
无线网络结构
200.100.50.18 25.255.255.240
200.100.50.016
11001000.01100100.00110010.000100 10 11111111.11111111.11111111.111100 00 _________________________________ _ 11001000.01100100.00110010.000100 00
协议数据单
元）
HTTP，FTP， APDU（应用
SNMP，POP3， 协议数据单
SMTP
元）
实际的OSI模型：一个电子邮件例子
发送者撰写电子邮件
接收者阅读电子邮件
邮件消息准备好后通过电 子邮件应用程序发送
消息被分解为表示元素和 会话元素，并被添加表示 层和会话层控制报头
消息被分解为包，并被添 加传输层控制报头
2.1 OSI网络模型 2.2 网络层技术 2.3 数据链路层技术 2.4 物理层技术 2.5 操作系统的注意事项 2.6 本章小结
开放式系统互联(OSI)模型是由国际标准化组织制定的， 用于为开发计算设备互联的标准提供指导。OSI模型 是一个用于开发这些标准的框架，其自身并不是一个 标准。网络的任务是非常复杂的，并不是仅仅一个标 准就能处理的。
数据包＋网络地址＋第3层 报头形成数据帧
加密数据帧，添加帧控制 报头，网络地址转换为 MAC地址
接入获得物理媒体，对比 特流进行编码并将其调制 为物理层信号然后传输
第7层 应用层
第6层 表示层 第5层 会话层
第4层 传输层
第3层 网络层
第2层 数据链路层
第1层 物理层
电子邮件应用程序接收邮 件消息并被接收者阅读
无线网络架构
1.哪一个是第一代，那一代是第二代2.无线电天线可分成指向性天线、全向性天线、泄波电缆、室内圆形吸壁式全向性天线3.巨细胞（macrocell）是电波覆盖范围广大的细胞微细胞（microcell）是电波覆盖区域较小的细胞4.行动通讯系统间的相互干扰同频道间的干扰、邻近频道间的干扰5.远近效应指的是当手机与基地台间距离长，通讯信号微弱，但一个相邻频道的基地台所在的位置与手机较为接近，那么此基地台便会手机产生干扰，严重影响到原来相对于手机而言较远的基地台所产生的无线电波。
6. 4/12 7/21的模式中每个群组有7个基地台塔台，每个基地台同样架设有3只天线分别服务3个不同的细胞，故总共可以服务21个细胞。
7.增加系统容量的方法细胞分裂细胞扇型区域化巨细胞/微细胞的架构8.对抗干扰的方法是在于提供多样化：空间多样化极化多样化频率多样化9.分码多重存取CDMA）用不同的码来区隔不同的使用者。
使用于展频通讯系统。
空间多重存取SDMA）分频多重存取（FDMA）分时多重存取TDMA）10.第一代的AMPS使用FDMA与FDD。
GSM900使用TDMA与FDD11.当手机移动到另一家签订合作协议的PCS业者的管辖范围，仍能透过其他系统业者的网络打电话，这动作特别称为漫游（roaming）。
12.PCS网络架构的元件基地台（Base Station，BS）行动交换中心（Mobile Switching Center，MSC）本籍注册数据库（Home Location Register，HLR）&客籍注册数据库（Visitor Location Register，VLR）13.什么是交递当用户进行通话时，若手机移动至另一个基地台的涵盖范围时，手机与旧基地台间的无线电链结会因为讯号衰减而中断。
此时手机必须与新的基地台建立另一个无线电链结，这个程序称为交递14.当手机移动时，如何得到手机目前的位置 ?注册 15.字符错误指标（Word Error Indicator ，WEI ）接收信号强度指标（Received Signal Strength Indication ，RSSI ） 质量指标（Quality Indicator ，QI ）16.手机控制交递（Mobile-Controlled Handoff ，MCHO ） 网络控制交递（Network-Controlled Handoff ，NCHO ）手机辅助交递（Mobile-Assisted Handoff ，MAHO ）例如GSM 。
计算机网络 第3章物理层(YF65)PPT课件
主讲人：杨 帆
13
2）按技术和通信需求，可分为：单工、半双工和全双工 三种方式。
单工
发送
单向通道
接收
(a)
发送
接收
半双工
接收
双向通道
发送
(b)
发送
接收
全双工
接收
双向通道
发送
(c)
2020/8/9
主讲人：杨 帆
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3、同步技术
1）什么是同步 在通信过程中，要求通信的收发双方在时间基准上保
持一致。它包括位同步和字符同步两个层次。 2）位同步
1）实现比特流的透明传输；
2）为数据链路层提供数据传输服务。
主要考虑的问题是：
如何在连接开放系统的传输介质上传输各种数据的比 特流；(制定相应协议或标准)
如何向高层屏蔽由于物理传输介质与传输设备的不同 所带来的通信技术的差异性；
与数据链路的接口。数据链路层与物理层之间如何传 送数据。
2020/8/9
规程特性：规定“对于不同功能的各种可能事件的出现 顺序”。
2020/8/9
主讲人：杨 帆
6
3.1.4 物理层向数据链路层提供的服务
基于点对点通信线路的物理层向数据链路层提供的服
务功能主要有建立、维持与释放物理连接。具体可分为以
下不同情况：
（见教材P65）
物理连接分为点-点连接与多点连接 ； 工作方式分为全双工、半双工与单工 ；
课前提问（与作业相关）
如何理解“阶段”一词？ “特点”与“优点”是一回事吗？
第一章作业点评：
1
整体概述
概述一
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第三章 WLAN本章内容 WLAN发展 WLAN网络结构 WLAN安全架构 WLAN协议小节提纲 WLAN发展介绍 ¾ WLAN是什么 ¾ WLAN大事记 ¾ WLAN标准族 ¾ WLAN网站 网站WLAN是什么蓝牙 WPAN：无线个域网zWi Fi Wi-FiWiM WiMax采用无线连接的个人局域网，它被用在诸如手机、计算机、PDA之间的小范围（一般是在10米 以内）通讯。
WPAN的技术包括蓝牙、ZigBee、红外等，其中蓝牙应用最广泛。
WLAN：无线局域网 无线局域网z z 一般应用于家庭、企业和热点覆盖，覆盖半径几十米到几百米，提供PC和手机高速上网。
无线局域网采用Wi-Fi技术，速率可到达几十Mbps，使用方式与有线局域网一样，简单易用。
WMAN：无线城域网z z 提供城市范围的无线覆盖，用于进行城市范围内的宽带无线数据传输。
无线城域网采用WiMax技术，覆盖半径几公里到几十公里，速率可达到几十Mbps。
WLAN是什么WLAN： Wireless Local Area Networkz 广义的WLAN，是指通过无线通信技术将计算机设备互联起来，构成通信网络。
z 狭义的WLAN，是指采用IEEE 802.11无线技术进行互连的通信网络。
目前的WLAN一 般指802.11无线网络。
z IEEE 802.11，是国际电工电子委员会（Institute of Electrical and Electronics Engineers）下负责WLAN标准制定的工作组。
Wi-Fi：Wireless Fidelityz 是最大的WLAN工业组织Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance）的商标，该组织致力于对 WLAN设备进行兼容性认证测试。
z Wi-Fi是指Wi-Fi联盟认证，通过认证的产品，可以使用Wi-Fi的LOGO。
z 通常，Wi-Fi作为WLAN的同义词使用，尽管并非所有WLAN设备都进行Wi-Fi认证。
无线网络技术基础第3章无线局域网
无线网络技术基础第3章无线局域网在当今数字化的时代，无线网络已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
而无线局域网（Wireless Local Area Network，简称WLAN）更是其中应用广泛、影响深远的一项技术。
无线局域网，简单来说，就是在一个局部区域内，通过无线通信技术实现设备之间的联网。
它让我们摆脱了网线的束缚，能够在一定范围内自由地连接网络，享受便捷的网络服务。
无线局域网的构成主要包括以下几个部分。
首先是无线接入点（Access Point，简称 AP），它就像是一个中心枢纽，负责将无线信号发送出去，并接收来自无线终端设备的信号。
AP 的覆盖范围和信号强度直接影响着无线局域网的使用体验。
其次是无线终端设备，比如笔记本电脑、智能手机、平板电脑等，这些设备通过内置的无线网卡与AP 进行通信。
然后还有网络控制器和交换机等网络设备，用于管理和控制无线局域网的运行。
无线局域网使用的通信技术也是多种多样的。
其中，最为常见的是IEEE 80211 系列标准。
比如 80211b 标准，它在 24GHz 频段上运行，能够提供最高 11Mbps 的传输速率。
而 80211g 标准则在 24GHz 频段上实现了最高 54Mbps 的传输速率。
80211n 标准通过多输入多输出（MIMO）技术，在 24GHz 和 5GHz 频段上能够提供更高的传输速率和更好的覆盖范围。
最新的 80211ac 标准则专注于 5GHz 频段，提供了更快的速度和更低的干扰。
在实际应用中，无线局域网具有诸多优点。
首先，它的部署非常灵活。
不像有线网络需要铺设大量的网线，无线局域网只需要安装 AP 就可以覆盖一定的区域，这对于那些难以布线或者经常需要改变布局的场所，如会议室、商场等，非常方便。
其次，它能够支持移动办公。
用户可以在无线局域网覆盖的范围内自由移动，而不会中断网络连接，大大提高了工作效率。
此外，无线局域网的成本相对较低，尤其是在后期的维护和扩展方面，相比有线网络具有明显的优势。
WLAN_体系结构讲解
WLAN_体系结构讲解WLAN（无线局域网）是一种基于无线通信技术的局域网，它允许用户通过无线方式访问网络以及与其他设备进行通信。
WLAN的体系结构是指WLAN网络中各个组成部分之间的关系和功能。
下面将详细讲解WLAN的体系结构。
WLAN体系结构主要由以下几个部分组成：1.无线客户端：无线客户端是使用WLAN网络的终端设备，如手机、平板电脑、笔记本电脑等。
无线客户端通过无线适配器实现与无线接入点的通信，并通过无线接口连接到网络。
2.无线接入点（AP）：无线接入点是WLAN网络中的核心设备，它是无线客户端与有线网络之间的桥梁。
无线接入点通过无线信号与无线客户端进行通信，并通过有线接口连接到有线网络。
无线接入点通常由无线电发射器、接收器和网络接口组成。
大型WLAN网络中通常有多个无线接入点互相连接，形成无线网络的覆盖范围。
3.网络服务器：网络服务器是WLAN网络中的核心系统，负责管理和控制整个网络的运行。
网络服务器通常包括认证服务器、DHCP服务器、网关和DNS服务器等。
认证服务器负责验证用户身份，DHCP服务器分配IP地址，网关提供网络与外部网络的接口，DNS服务器解析域名等。
4.有线网络：有线网络是WLAN网络的基础设施，通过有线网络提供可靠的连接和高速数据传输。
有线网络通常由以太网交换机、路由器和服务器等组成。
无线接入点通过有线网络与其他设备进行通信，将无线客户端的数据流量转发到有线网络中。
5.安全机制：安全机制是保障WLAN网络安全的重要部分。
由于WLAN网络的无线传输特性，容易受到未经授权的接入和数据窃听的攻击。
因此，WLAN网络中常使用WEP、WPA和WPA2等加密协议来确保数据的安全传输。
此外，还可以使用VPN（虚拟私人网络）等技术来增强安全性。
总结起来，WLAN的体系结构包括无线客户端、无线接入点、网络服务器、有线网络和安全机制。
无线客户端通过无线接入点连接到网络服务器，而无线接入点通过有线网络与其他设备进行通信。
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简化的接入点 管理 改善漫游性能 简化网络升级
瘦AP解决方案优势
1.集中控制与管理 2.即插即用的网络部署 3.网络自愈功能 4.无线接入的负载均衡 5.安全性 6.QoS 7.流量分离
表3.3 无线LAN交换机特性来自特性 布局规划 RF管理
描述 自动站点测量工具，允许导入组网规划和结构 特点，用来确定最佳接入点位置 分析收到的来自所有接入点的管理帧，调整一 个或多个接入点的发射功率或信道设置来诊断 并自动纠正与RF信号相关的问题 无线交换机通过为每个接入点确定最佳的RF信 道和发射功率设置实现自动配置 通过多个接入点的用户间的自动负载平衡来最 大化网络容量 接入策略可以基于接入点分组和客户端列表， 指定哪些接入点或组或特殊的客户站点允许接 入 通过连续扫描或者预定的站点勘探，检测和定 位恶意接入点、未认证的用户或ad hoc网络
特性
描述
Internet网 支持许多功能，如路由、网络地址转换、为客 户站提供动态IP地址的动态主机分配协议 关 (Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP)服 务器、虚拟专用网(Virtual Private Network, VPN)等
交换式集 线器 可以包含多个有线以太网端口，为一些以太网 设备提供交换式集线器功能
除了有效收集和更新路由信息外，无线网 状网络还面临其他的技术挑战： 无线链路的可靠性——数据包的错误率在 集线器的一跳内还可容忍，但星形网络配 置会将其迅速扩展到多跳上，从而限制了 网状网络能够扩大和保持有效性的规模。 无缝漫游——大多数无线网络都不要求移 动节点的无缝连接和再连接，但是IEEE 802.11工作组TGr和TGs却对此提出了要求。 安全性——如何在一个没有稳定的基础架 构的网络中执行用户认证？
3.3.4 WLAN 阵列
单个接入点阵列包含一个WLAN控制器，同 时有4、8或者16个接入点。这些接入点可 能同时具有IEEE 802.11a及IEEE 802.11b/g 无线接口。比较典型的例子是使用4个接入 点进行IEEE 802.11a/g覆盖，其相邻天线间 隔为90o、扇区为180o，或者使用12个接入 点进行IEEE 802.11a覆盖，其相邻天线间隔 为30o、扇区为60o，如图3.12所示。
第3章 无线网络物理结构
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
有线网络拓扑结构的回顾 无线网络拓扑结构 WLAN设备 WPAN设备 WMAN设备 第一部分总结
3.1 有线网络拓扑结构的回顾
图3.1 点到点、总线形和环形拓扑结构
总线和环形拓扑都易于受到单点错误的影响， 单个连接故障会使总线形网络的部分节点与网络隔断， 或者使环形网络的所有通信中断。
图3.14 户外无线网桥
3.3.5.2 无线打印服务器
无线打印服务器使家庭或者办公室内的一组用户 之间可以灵活地共享打印机，而打印机不必宿主 于某台计算机或连接到有线网络。
图3.15 无线打印服务器［Belkin 公司、D-Link（欧洲）公司 及Linksys（Cisco子公司）提供］
表3.4 LWAPP功能 LWAPP功能 接入点设备 的发现及信 息交换 描述 接入点发送“发现请求”帧，所有接收到的接入路由器响应 “发现应答”帧。接入点选择一个响应的接入路由并通过交换 “加入请求”和“加入应答”帧与其发生关联
接入点验证、 关联后，接入路由为接入点提供一些规定，包括服务设置标识 符(Service Set Identifier, SSID)、安全参数、工作信道和数据速率。 配置、规定 和软件控制 接入路由器还可以配置MAC操作参数（例如帧的尝试发送次 数）、发送功率、直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)或OFDM参数和接入点的天线配置。在规定和 配置后，接入点就可以进行工作了 数据和管理 帧的封装、 分段和格式 接入点和关 联设备间的 通信控制与 管理 LWAPP为接入点和接入路由间的传输封装数据和管理帧。如果 封装的数据或管理帧超过了接入点和接入路由之间支持的最大 传输单元(Maximum Transmission Unit, MTU)，将对帧进行分段 和重组 LWAPP使接入路由向其接入点请求统计报告，包括与接入点和 其关联设备的通信有关的数据（例如重试次数和RTS/ACK失败 次数）
无线网桥 或中继器
网络存储 服务器
接入点可以作为中继站来扩展另一个接入点的 工作范围，或者作为两个网络之间的点对点的 无线网桥
接有外部存储器的Internet硬盘驱动器或端口， 为无线站点提供集中的文件存储或备份
3.3.3 无线LAN交换机或控制器
在大规模无线网络中，例如拥有几十甚至 几百个接入点的集团环境中，需要对每个 接入点单独配置，这就使WLAN的管理非常 复杂。WLAN交换机简化了大型WLAN的配 置和管理。WLAN交换机（也称为WLAN控 制器或接入路由器）是一种网络基础设备， 该设备设计用来代表依赖型或者“瘦”接 入点执行各种功能，图3.11所示。
图3.5 无线网络的星形拓扑结构
无线媒体本质上的不同意 味着，交换式和非交换式 集线器的差别对无线网络 中的控制节点来说并没有接入点交换机 太大影响，因为并没有相 应的无线媒体能够替代连 接到每个设备的单独缆线。 无线LAN交换机或控制器 是一种有线网络设备，用 来将数据交换到接入点 (Access Point, AP)，接入 点负责为每个数据包寻址 目的站，如图3.6所示
图3.9 各种各样的无线NIC
第一代接入点被称为“胖”接入点，在每个 单元内提供了全范围的处理和控制功能， 包括： 安全特性，比如认证和加密支持 基于列表或者过滤器的访问控制 简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol, SNMP)配置能力
表3.1 接入点可选功能
打印机 第二台PC 图3.4 实际星形网络中的交换式集线器
交换式集线器：将数据包只发送给指定地址的设备，客服了 共享带宽的局限性。 交换式集线器：使网络容量明显提高
3.2 无线网络拓扑结构
3.2.1 点到点连接 3.2.2 无线网络的星形拓扑结构 3.2.3 无线网状网络
3.2.1 点到点连接
自动配置 负载平衡 基于策略的接入控 制 指令检测
IETF规范描述了LWAPP协议的如下目标： 减少接入点执行的协议代码数量从而可以有效地利用接入 点的计算能力，是通过将接入点的计算能力用在无线通信 而不是桥接、转发或者其他功能上实现的。 采用集中式网络计算能力执行WLAN的桥接、转发、认证、 加密和策略执行功能。 提供一个在集线器设备和接入点之间传输帧的通用封装和 传输机制，保证多厂商产品的通用性并使得LWAPP可以应 用于未来的其他访问协议中。
12扇区天线组合波束图谱 每个天线波束宽度为60° 相邻天线的偏置为30°
4扇区天线组合波束图谱 每个天线波束宽度为180° 相邻天线的偏置为90°
图3.12 16扇区接入点阵列天线配置
这种具有16个接入点、工作在IEEE 802.11a/g网络的设备， 每个接入点的最高数据速率为54 Mbps，可提供总的 WLAN传输能力为864 Mbps。扇区天线提高了增益，也意 味着接入点阵列的工作范围比采用全向天线的单个接入点 的工作范围加倍或者增加很多。 为了在更大的工作区域得到更高的传输能力，可以使用由 两级WLAN控制器控制的多接入点阵列，将生成一个树状 拓扑，如图3.13所示，该WLAN的总传输能力可达几个Gb。
Internet存在点
接入点
网状 路由器
网状 设备
有线连接 网络连接 点到点连接 设备与网络的连接
图3.8 无线网状网络拓扑结构
Ad hoc网络是一种特殊的无线移动网络。网络中所有结点 的地位平等，无需设置任何的中心控制结点。网络中的结 点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发 能力。与普通的移动网络和固定网络相比，它具有以下特 点：
1、无中心 Ad hoc网络没有严格的控制中心。所有结点的地位平等，即是一 个对等式网络。结点可以随时加入和离开网络。任何结点的故障 不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。 2、自组织 网络的布设或展开无需依赖于任何预设的网络设施。结点通过分 层协议和分布式算法协调各自的行为，结点开机后就可以快速、 自动地组成一个独立的网络。
3、多跳路由 当结点要与其覆盖范围之外的结点进行通信时，需要 中间结点的多跳转发。与固定网络的多跳不同， Ad hoc网络中的多跳路由是由普通的网络结点完成的， 而不是由专用的路由设备（如路由器）完成的。 4、动态拓扑 Ad hoc网络是一个动态的网络。网络结点可以随处移 动，也可以随时开机和关机，这些都会使网络的拓扑 结构随时发生变化。这些特点使得Ad hoc网络在体系 结构、网络组织、协议设计等方面都与普通的蜂窝移 动通信网络和固定通信网络有着显著的区别。
3.3 WLAN设备
3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6
无线网卡 接入点 无线LAN交换机或控制器 WLAN 阵列 其他WLAN硬件 WLAN天线
3.3.1 无线网卡
装有无线网络接口卡（Network Interface Card, NIC，简称网卡）的PDA、笔记本电脑或台式电脑 可作为无线站点，可以与对等网中的其他站点或 者接入点进行通信。
图3.2 星形和树形拓扑结构
解决方案：无源集线器 星形、树形拓扑结构的LAN线路中的中心连接点
扫描仪 第一台PC 无源集线器 第二台PC 打印机
图3.3 实际星形网络中的无源集线器
无源、有源集线器将每个接收到的数据包发送给每个与其相连的 设备。 缺点：网络的带宽由所有设备分享