无线局域网关键技术

《无线局域网组建与维护》
OSI七层功能
7 6 5 4
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
提供应用程序间通信 处理数据格式、数据加密等 建立、维护和管理会话 建立主机端到端连接 寻址和路由选择 提供介质访问、链路管理等 比特流传输
3
2 1
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TCP/IP模型
OSI 7 6 5 4 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
IEEE 802.11的物理层和数据链路层结构如下图所示 。
数 据 链 路 层
逻辑链路控制子层 （LLC）
介质访问控制子层 （MAC）
介质访问控制管理 （MAC Management）
站点管理层 （Station Management ）
PHY 层
物理汇聚子层 （PLCP） 物理介质相关子层 （PMD）
物理层功能
规定介质类型、接口类型、信令类型
《无线局域网组建与维护》
规范在终端系统之间激活、维护和关闭物理链路的电气、机械、 流程和功能等方面的要求
规范电平、数据速率、最大传输距离和物理接头等特征
LAN Physical (Bits, signals, clocking)
8 0 2 . 3 8 0 2 . 4 8 0 2 . 5 F D D I V.24 V.35
为用户提供接口、处理特定的应用
数据加密、解密、压缩、解压缩
定义数据表示的标准
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《无线局域网组建与维护》
应用层协议
Application (Data) Transport (Segments) Network (Packets)
802.2 LLC 8 0 2 . 3 8 0 2 . 4 8 0 2 . 5 FTP TELNET HTTP SMTP/POP3 DNS TFTP SNMP RIP DNS Radius
《无线局域网组建与维护》
TCP/IP
VS
应用层
5
传输层 网络层 数据链路层 物理层
4
3 2 1
3
2 1
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TCP/IP协议栈
《无线局域网组建与维护》
应用层
HTTP、Telnet、FTP TFTP、Ping
提供应用程序网络接口
传输层 网络层 数据链路层
TCP/UDP
建立端到端连接 寻址和路由选择 物理介质访问 二进制数据流传输
24 bits 24 bits
厂商编号
序列号
00e0.fc01.2345 00e0.fc01.2345 Rom
Ram
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网络层功能与设备
功能

《无线局域网组建与维护》
在不同的网络之间转发数据包
设备

路由器、三层交换机
D Host A 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 A B Router A 网络层 数据链路层 物理层 Router B 网络层 数据链路层 物理层 E
TCP
UDP
IP
Data Link (Frames) Physical (Bits, signals, clocking)
F D D I
Dial on Demand
SDLC
HDLC
Frame Relay
PPP
V.24 V.35 G.703 EIA/TIA-232
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802.11的逻辑结构
《无线局域网组建与维护》
IP
Ethernet、802.3、PPP 接口和线缆
物理层
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《无线局域网组建与维护》 TCP/IP模型的层间通信与数据封装
Host A 上层数据 TCP报头 IP报头 LLC报头 上层数据 上层数据 上层数据 FCS 数据链路层 MAC报头 上层数据 FCS 0101110101001000010 物理层 应用层 传输层
802.11关键技术
1.802.11物理层关键技术
《无线局域网组建与维护》
早 期 使 用 的 传 输 技 术 有 跳 频 扩 频 （ Frequency Hopping Spread Spectrum ， FHSS ） 技 术 、 直 接 序 列 扩 频 （ Direct Sequence Spectrum，DSSS）技术和红外传输技术。 现在红外传输技术和跳频扩频用得非常少。
《无线局域网组建与维护》
WAN
SDLC
HDLC
Frame Relay
PPP
8 0 2 . 4
8 0 2 . 5
V.24
V.35 G.703 EIA/TIA-232
数据链路层设备

以太网交换机
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数据链路层地址
《无线局域网组建与维护》
MAC地址有48位，华为产品前3个字节是 0x00E0FC。
PPP
V.24 V.35 G.703 EIA/TIA-232
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《无线局域网组建与维护》
传输层主要协议
TCP 面向连接 可靠 适用于可靠性要 求高的应用 开销大 UDP 无连接 不可靠 适用于更关注传输效 率的应用 可靠性由应用层负责
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《无线局域网组建与维护》
应用层功能
C
Host B
应用层 Router C 网络层 数据链路层 物理层 传输层 网络层 数据链路层
物理层
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网络层协议
《无线局域网组建与维护》
Network (Packets)
IP/ICMP/ARP/RARP
802.2 LLC
Data Link (Frames) Physical (Bits, signals, clocking)
TCP UDP
Network (Packets)
IP
802.2 LLC
Data Link (Frames) Physical (Bits, signals, clocking)
8 0 2 . 3 8 0 2 . 4 8 0 2 . 5 F D D I
Dial on Demand
SDLC
HDLC
Frame Relay
物理层 （P L）
物理层汇聚子层 （PLCP Sublayer）
物理媒体依赖子层 （PMD Sublayer）
物理媒体依赖 服务访问点 （PMD SAP）
图7.1 IEEE 802.11 物理（PHY）层结构
《无线局域网组建与维护》
物理层结构与主要功能
物理层结构
● 物理层管理（Physical Layer Management）：物理层管理与MAC 层管理相连，为物理层提供管理功能。 ● 物理层汇聚子层（PLCP）：媒体访问控制（MAC）子层和物理 层汇聚（PLCP）子层通过物理层服务访问点（SAP）利用原语进行通 信。MAC发出指示后，PLCP就开始准备需要传输的媒体协议数据单 元（MPDU）。PLCP也从无线媒体向MAC层传递接收帧。PLCP为 MPDU附加字段，形成一种合成帧，字段中包含物理层发送器和接收 器所需的信息。IEEE 802.11标准称这个合成帧为PLCP协议数据单元 （PPDU）。PPDU的帧结构提供了工作站之间MPDU的异步传输，因 此，接收工作站的物理层必须同步每个单独的即将到来的帧。 ● 物理媒体依赖（PMD）子层：在PLCP下方，PMD支持两个工作 站之间通过无线媒体实现物理层实体的发送和接收。为了实现以上功 能，PMD需直接面向无线媒体，并对帧传送提供调制和解调。PLCP 和PMD之间通过原语进行通信，控制发送和接收。
PDU
Segment
网络层
Packet
Frame
Bit
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数据解封装
《无线局域网组建与维护》
Host B 上层数据 上层数据 TCP+上层数据 IP+TCP+上层数据 数据链路层 LLC报头+IP+TCP+上层数据 物理层 0101110101001000010
应用层 传输层 网络层
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物理层管理 （PHY Management）
《无线局域网组建与维护》
物理层结构与主要功能
媒体访问控制子层 （MAC Sublayer）
物理层结构
物理服务访问点 IEEE 802.11 （PHY SAP） 标准规定的物
理层协议可以 分为一般物理 层管理和物理 层汇聚过程、 物理媒体依赖 两个子层（图 中未示出物理 层管理）。
应用层 传输层 网络层 数据链路层 LLC子层 MAC子层
物理层
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数据链路层协议
数据链路层局域网、广域网协议
LAN Data Link (Frames) Physical (Bits, signals, clocking)
8 0 2 . 3 802.2 LLC Dial on Demand F D D I
《无线局域网组建与维护》
网络ID IP地址 10.
主机ID 8.2.48
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《无线局域网组建与维护》
传输层功能
分段上层数据
建立端到端连接
将数据从一端主机传送到另一端主机
保证数据按序、可靠、正确传输
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《无线局域网组建与维护》
传输层协议
Transport (Segments)
8 0 2 . 3 8 0 2 . 4 8 0 2 . 5 F D D I
Dial on Demand
SDLC
HDLC
Frame Relay
PPP
V.24 V.35
G.703
EIA/TIA-232
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网络层地址
网络地址在网络层唯一标识一台网络设备 网络地址包含两部分 网络ID 主机ID
《无线局域网组建与维护》
IEEE802.11无线局域网标准的物理层协议建议了三种实现方式，分别是 无线电波方式下的直接序列扩频（DSSS）、跳频扩频（FHSS）和红外 线（IR）方式，在2.4GHz波段（全球统一的ISM波段）上进行操作。
● 直接序列扩频（DSSS）物理层 直接序列扩频（DSSS）物理层规定了两种不同进制的差分 ● 跳频扩频（FHSS）物理层 相移键控调制方式以及要求的数据传输速率： 跳频扩频（FHSS）物理层与直接序列扩频（DSSS）物理层 ● 红外线（IR）物理层 · 利用差分四进制相移键控（DQPSK）调制方式，数据传输 相比，有低成本、低功率消耗、强抗信号干扰能力的优点。 红外线（IR）物理层描述了一种在850到950nM波段运行的 速率2Mbit/s802.11的跳频扩频方式利用无线电从一个频率跳 基于IEEE ； 调制类型，用于小型设备和低速率连接的数据传输应用。 · 利用差分二进制相移键控（DBPSK）调制方式，数据传输 到另外一个频率来发送数据信号，在移动到一个不同的频 这种红外线介质的基本数据速率是利用十六进制脉冲位置 速率1Mbit/s 。 率之前，在每个频率上传输若干位数据信息。 调制（16PPM）的1Mbit/s速率和利用四进制脉冲位置调制 跳频系统的输出载频以一种随机的方式跳跃。跳频系统的 （4PPM）的2Mbit/s增强速率。基于红外线设备的峰值功率 实施会逐渐便宜而且不像直接序列那样消耗太多的频率资 被限定为2W。 源，所以更加适用于移动式应用。
WAN
G.703 EIA/TIA-232
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物理层介质和物理层设备
物理层介质

《无线局域网组建与维护》
同轴电缆
双绞线 光纤

无线电波
物理层设备

中继器，集线器
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数据链路层功能
《无线局域网组建与维护》
MAC Sub-layer ：Media Access Control Sub-Layer 介质访问控制子层 指定数据如何通过物理线路进行传输，并与物理层通信 LLC Sub-layer：Logic Link Control Sub-layer逻辑链路 控制子层 识别协议类型并对数据进行封装通过网络进行传输
WLAN关键技术
OSI 参考模型回顾 来自百度文库CP/IP 模型 802.11 关键技术
《无线局域网组建与维护》
OSI参考模型
《无线局域网组建与维护》
OSI RM：开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model） OSI参考模型具有以下优点

简化了相关的网络操作 提供设备间的兼容性和标准接口 促进标准化工作 结构上可以分隔 易于实现和维护
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《无线局域网组建与维护》
OSI分层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
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高层:负责主机之间的数据传输
底层:负责网络数据传输
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新 一 代 的 802.11 无 线 局 域 网 采 用 了 正 交 频 分 复 用 技 术 （ Orthogonal Frequency Division Multiplexing ， OFDM ） 和 多 输 入 多 输 出 （ Multiple Input Multiple Output，MIMO）技术，增加了频谱利用率和抗干扰能力。