无线网络技术的发展现状与关键技术课件讲解学习
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EDCA技术：区分用户优先级，保障高优先用户QoS
高优先用户使用较短仲裁帧间间隔(AIFS)，可有效提升高优先级用户的性能
TXOP技术：在一次竞争后传输多个帧，可有效提高信道吞吐率
✓ IEEE802.11公平性问题
研究发现，TCP在WLAN上存在不公平性(或不稳定性) 有大量的论文讨论和试图解决这一问题
QDA-MAC
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
CCSC
16
报告主要内容
WLAN技术概述 WLAN关键技术 下一代WLAN 动态频谱共享网络 无线传感器技术
接收方
CTS
ACK
其它站点
NAV(RTS) NAV(CTS)
推迟发送
竞争窗口
✓ 针对RTS/CTS，国际上进行了大量研究
服务质量(QoS)问题：QoS保证能力过弱 公平性问题：存在不公平站点问题
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
14
WLAN信道访问技术
关键技术
✓ 针对RTS/CTS机制的研究(IEEE802.11e)
2020/5/7
AIFS[k] AIFS[j]
当信道空闲>=AIFS[i] 接入信道
AIFS[i] PIFS
忙信道 SIFS
延迟接入
竞争窗口
0～Cwmin[i]随机数
后退窗口
下一帧
时隙时间 信道空闲选择时隙并降低退避
优先级 1 2 … k
电子科技大学—通信与信息工程学院
AIFS AIFS[1] AIFS[2] … AIFS[k]
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
7
报告主要内容
WLAN技术概述 WLAN关键技术 下一代WLAN 无线宽带网络 无线传感器技术
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
8
WLAN组网技术
✓ AP接入(基础模式）
用户的无线接入 • 用户通过AP接入到网络 • 多个AP间的切换、漫游
数据
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
12
WLAN组网技术
✓ 基本组网方式与蜂窝网的差异
CSMA
关键技术
信道
不同通信体制 CSMA
控制信道
FDMA(GSM) CDMA TD-SCDMA
业务信道
t 多站点竞争使用信道
• 信道利用率高 • 通信性能较差
t
基站为用户分配使用信道
• 信道利用率不高 • 通信性能好
获奖
国家科技进步二等奖 获信息产业部科技进步一、二、三等奖多次 中国高校科学技术一等奖 国防科学技术三等奖
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
2
报告主要内容
WLAN技术概述 WLAN关键技术 下一代WLAN 动态频谱共享网络 无线传感器技术
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
数据 四地址帧结构
(标明AP网桥身份)
WLAN bridge
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
10
WLAN组网技术 ✓ IP Gateway（路由模式）
关键技术
WLAN+IP access
2020/5/7
WLAN Router
扩展WLAN组网功能—IP Access • DHCP： 内网地址分配 • NAT： 出网地址转换 • IP Route：网际访问路由 • IP Auth： IP身份认证
3
WLAN技术概述
✓ WLAN定义：Wireless LAN，即无线局域网
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
4
电子科技大学—通信与信息工程学院
WLAN技术概述 ✓ WLAN频段
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
6
WLAN技术概述
✓ IEEE802.11标准列表
802.11n - 新Байду номын сангаас代高速率(600Mbps) WLAN
15
我们的研究
关键技术
✓ 自适应p-坚持 CSMA算法(QDA-MAC)
改变估计各类业务数量的做法，采用直接估计信道负载情况，取得各类业 务的发送概率，实现系统的整体优化。
提供业务区分服务，性能上和延时特性上都明显优于802.11e的EDCA
✓ CCSC：自适应信道拥塞感知控制算法
避免用户数量信息的计算难题，利用信道冲突程度信息实现参数优化，取 得了与用户数量变化无关的、接近理论最优的吞吐量性能。
无线网络技术 发展现状与关键技术
毛玉明，教授，博导
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
1
个人简介
毛玉明（1956-）电子科技大学，教授，博士生导师，享受 国务院政府特殊津贴专家。
申请3 项国家发明专利、发表的高质量技术论文超过50 篇。 科研经历
863重点项目“无线移动自组织互连网技术及实验系统研制”，(2001AA12303) 863滚动项目“基于超短波信道的自组网关键技术研究” （2005AA123820） 863重大项目子课题“ 信息传输分系统研制”（2005AA121122） 863重大专项“动态频谱资源共享宽带无线通信系统验证网络开发”子课题 国家重大专项：“全IP宽带移动网络架构及关键技术研究” 子课题 国家重大专项：“传感器网络总体研究及仿真平台”子课题 十五电子预研项目： “无线路由XX” 九五电子预研项目：“ 高速分组无线XX 系统” 八五电子预研项目：“XX 分组无线网”
电子科技大学—通信与信息工程学院
11
WLAN组网技术
✓ Ad Hoc 网络(对等模式)
关键技术
IEEE802.11仅定义了用户间经无线信道直接通信
Ad Hoc的主要难题： • 需经中继转接才能实现的通信 • 用户终端间的自主协同、路由(自组织组网) • 超出802.11 标准范围
源地址 目的地址
两地址帧结构
关键技术
组网技术特性 • AP间的信道配置 • 用户的快速切换 • 用户安全认证
AP1
AP地址
三地址帧结构 源地址
(指定接入AP) 目的地址
数据
AP2
AP3
2020/5/7
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9
WLAN组网技术 ✓ AP网桥(桥接模式)
关键技术
AP实现LAN间的无线桥接
接收AP 发送AP 源地址 目的地址
2020/5/7
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13
WLAN信道访问技术
关键技术
✓ DCF—CSMA/CA
RTS/CTS: 消除“隐藏终端”潜在的竞争冲突
经典的冲突避免算法，具有不可撼动的地位
SIFS
发送方 RTS
Data
DIFS
SIFS: 短帧间间隔 DIFS：DCF帧间间隔
SIFS < DIFS
高优先用户使用较短仲裁帧间间隔(AIFS)，可有效提升高优先级用户的性能
TXOP技术：在一次竞争后传输多个帧，可有效提高信道吞吐率
✓ IEEE802.11公平性问题
研究发现，TCP在WLAN上存在不公平性(或不稳定性) 有大量的论文讨论和试图解决这一问题
QDA-MAC
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
CCSC
16
报告主要内容
WLAN技术概述 WLAN关键技术 下一代WLAN 动态频谱共享网络 无线传感器技术
接收方
CTS
ACK
其它站点
NAV(RTS) NAV(CTS)
推迟发送
竞争窗口
✓ 针对RTS/CTS，国际上进行了大量研究
服务质量(QoS)问题：QoS保证能力过弱 公平性问题：存在不公平站点问题
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
14
WLAN信道访问技术
关键技术
✓ 针对RTS/CTS机制的研究(IEEE802.11e)
2020/5/7
AIFS[k] AIFS[j]
当信道空闲>=AIFS[i] 接入信道
AIFS[i] PIFS
忙信道 SIFS
延迟接入
竞争窗口
0～Cwmin[i]随机数
后退窗口
下一帧
时隙时间 信道空闲选择时隙并降低退避
优先级 1 2 … k
电子科技大学—通信与信息工程学院
AIFS AIFS[1] AIFS[2] … AIFS[k]
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
7
报告主要内容
WLAN技术概述 WLAN关键技术 下一代WLAN 无线宽带网络 无线传感器技术
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
8
WLAN组网技术
✓ AP接入(基础模式）
用户的无线接入 • 用户通过AP接入到网络 • 多个AP间的切换、漫游
数据
2020/5/7
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12
WLAN组网技术
✓ 基本组网方式与蜂窝网的差异
CSMA
关键技术
信道
不同通信体制 CSMA
控制信道
FDMA(GSM) CDMA TD-SCDMA
业务信道
t 多站点竞争使用信道
• 信道利用率高 • 通信性能较差
t
基站为用户分配使用信道
• 信道利用率不高 • 通信性能好
获奖
国家科技进步二等奖 获信息产业部科技进步一、二、三等奖多次 中国高校科学技术一等奖 国防科学技术三等奖
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
2
报告主要内容
WLAN技术概述 WLAN关键技术 下一代WLAN 动态频谱共享网络 无线传感器技术
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
数据 四地址帧结构
(标明AP网桥身份)
WLAN bridge
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
10
WLAN组网技术 ✓ IP Gateway（路由模式）
关键技术
WLAN+IP access
2020/5/7
WLAN Router
扩展WLAN组网功能—IP Access • DHCP： 内网地址分配 • NAT： 出网地址转换 • IP Route：网际访问路由 • IP Auth： IP身份认证
3
WLAN技术概述
✓ WLAN定义：Wireless LAN，即无线局域网
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
4
电子科技大学—通信与信息工程学院
WLAN技术概述 ✓ WLAN频段
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
6
WLAN技术概述
✓ IEEE802.11标准列表
802.11n - 新Байду номын сангаас代高速率(600Mbps) WLAN
15
我们的研究
关键技术
✓ 自适应p-坚持 CSMA算法(QDA-MAC)
改变估计各类业务数量的做法，采用直接估计信道负载情况，取得各类业 务的发送概率，实现系统的整体优化。
提供业务区分服务，性能上和延时特性上都明显优于802.11e的EDCA
✓ CCSC：自适应信道拥塞感知控制算法
避免用户数量信息的计算难题，利用信道冲突程度信息实现参数优化，取 得了与用户数量变化无关的、接近理论最优的吞吐量性能。
无线网络技术 发展现状与关键技术
毛玉明，教授，博导
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
1
个人简介
毛玉明（1956-）电子科技大学，教授，博士生导师，享受 国务院政府特殊津贴专家。
申请3 项国家发明专利、发表的高质量技术论文超过50 篇。 科研经历
863重点项目“无线移动自组织互连网技术及实验系统研制”，(2001AA12303) 863滚动项目“基于超短波信道的自组网关键技术研究” （2005AA123820） 863重大项目子课题“ 信息传输分系统研制”（2005AA121122） 863重大专项“动态频谱资源共享宽带无线通信系统验证网络开发”子课题 国家重大专项：“全IP宽带移动网络架构及关键技术研究” 子课题 国家重大专项：“传感器网络总体研究及仿真平台”子课题 十五电子预研项目： “无线路由XX” 九五电子预研项目：“ 高速分组无线XX 系统” 八五电子预研项目：“XX 分组无线网”
电子科技大学—通信与信息工程学院
11
WLAN组网技术
✓ Ad Hoc 网络(对等模式)
关键技术
IEEE802.11仅定义了用户间经无线信道直接通信
Ad Hoc的主要难题： • 需经中继转接才能实现的通信 • 用户终端间的自主协同、路由(自组织组网) • 超出802.11 标准范围
源地址 目的地址
两地址帧结构
关键技术
组网技术特性 • AP间的信道配置 • 用户的快速切换 • 用户安全认证
AP1
AP地址
三地址帧结构 源地址
(指定接入AP) 目的地址
数据
AP2
AP3
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
9
WLAN组网技术 ✓ AP网桥(桥接模式)
关键技术
AP实现LAN间的无线桥接
接收AP 发送AP 源地址 目的地址
2020/5/7
电子科技大学—通信与信息工程学院
13
WLAN信道访问技术
关键技术
✓ DCF—CSMA/CA
RTS/CTS: 消除“隐藏终端”潜在的竞争冲突
经典的冲突避免算法，具有不可撼动的地位
SIFS
发送方 RTS
Data
DIFS
SIFS: 短帧间间隔 DIFS：DCF帧间间隔
SIFS < DIFS