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WiFi和802.11.ppt

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上传者: 冰霜戈蓝 2012-07-26 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《WiFi和802.11ppt》,可适用于经济金融领域,主题内容包含WiFi和IEEE无线局域网标准WiFi和IEEE无线局域网标准IEEE体系结构和服务IEEE体系结构和服务IEEEInstituteofElect符等。

WiFi和IEEE无线局域网标准WiFi和IEEE无线局域网标准IEEE体系结构和服务IEEE体系结构和服务IEEEInstituteofElectricalandElectronicsEngineers电气电子工程师协会。总部设在美国。IEEE委员会负责起草局域网草案并送交美国国家标准协会(ANSI)批准和在美国国内标准化。IEEE还把草案送交国际标准化组织(ISO)。ISO把这个规范称为ISO标准因此许多IEEE标准也是ISO标准。 IEEE又称为LMSC(LANMANStandardsCommittee局域网城域网标准委员会)致力于研究局域网和城域网的物理层和MAC层规范对应OSI参考模型的下两层。IEEE委员会成立于年初该委员会分成三个分会:传输介质分会研究局域网物理层协议信号访问控制分会研究数据链路层协议高层接口分会研究从网络层到应用层的有关协议IEEE规范定义了网卡如何访问传输介质(如光缆、双绞线、无线等)以及如何在传输介质上传输数据还定义了传输信息的网络设备之间连接建立、维护和拆除的途径。遵循IEEE标准的产品包括网卡、桥接器、路由器以及其他一些用来建立局域网络的组件。IEEE标准系列  IEEEA局域网体系结构  IEEEB寻址、网络互连与网络管理  IEEE逻辑链路控制(LLC)  IEEECSMACD访问控制方法与物理层规范  IEEEiBaseT访问控制方法与物理层规范  IEEEuBaseT访问控制方法与物理层规范  IEEEabBaseT访问控制方法与物理层规范  IEEEzBaseSX和BaseLX访问控制方法与物理层规范  IEEETokenBus访问控制方法与物理层规范  IEEETokenRing访问控制方法  IEEE城域网访问控制方法与物理层规范  IEEE宽带局域网访问控制方法与物理层规范  IEEEFDDI访问控制方法与物理层规范  IEEE综合数据话音网络  IEEE网络安全与保密  IEEE无线局域网访问控制方法与物理层规范  IEEEVGAnyLAN访问控制方法与物理层规范  IEEE协调混合光纤同轴(HFC)网络的前端和用户站点间数据通信的协议。  IEEE无线个人网技术标准其代表技术是蓝牙(Bluetooth)。  IEEE:宽带无线MAN标准-WiMAXIEEE工作组:年成立专门致力于无线LAN开发无线局域网MAC协议和物理媒体规范。经过年的时间在IEEE推出无线局域网(WirelessLAN)工业标准。此后这一标准又不断得到补充和完善形成x的标准系列。x标准是现在无限局域网的主流标准。IEEE主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入业务主要限于数据访问速率最高只能达到Mbps。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要所以IEEE标准被IEEEb所取代了。IEEEbIEEEb年月IEEEb被正式批准该标准规定WLAN工作频段在GHz数据传输速率达到Mbps,传输距离控制在米。该标准是对IEEE的一个补充采用补偿编码键控调制方式采用点对点模式和基本模式两种运作模式在数据传输速率方面可以根据实际情况在Mbps、Mbps、Mbps、Mbps的不同速率间自动切换它改变了WLAN设计状况扩大了WLAN的应用领域。IEEEb被多数厂商所采用推出的产品广泛应用于办公室、家庭、宾馆、车站、机场等众多场合。IEEEaIEEEa年IEEEa标准制定完成该标准规定WLAN工作频段在GHz数据传输速率达到MbpsMbps(Turbo),传输距离控制在米。该标准也是IEEE的一个补充扩充了标准的物理层采用正交频分复用(OFDM)的扩频技术采用QFSK调制方式可提供Mbps的无线ATM接口和Mbps的以太网无线帧结构接口支持多种业务如话音、数据和图像等一个扇区可以接入多个用户每个用户可带多个用户终端。IEEEaIEEEaIEEEa标准是IEEEb的后续标准其设计初衷是取代b标准然而工作于GHz频带是不需要执照的该频段属于工业、教育、医疗等专用频段是公开的工作于GHz频带在有些国家需要执照。一些公司仍没有表示对a标准的支持一些公司更加看好混合标准――g。IEEEgIEEEgIEEE推出IEEEg认证标准,该标准提出拥有IEEEa的传输速率安全性较IEEEb好采用种调制方式能够与a和b兼容。虽然a较适用于企业但WLAN运营商为了兼顾现有b设备投资选用g的可能性极大。IEEEiIEEEiIEEEi标准结合了IEEEx中的用户端口身份验证和设备验证对WLANMAC层进行修改与整合,定义了严格的加密格式和鉴权机制以改善WLAN的安全性。IEEEiIEEEiIEEEi新修订标准主要包括两项内容:“WiFi保护访问”(WiFiProtectedAccess:WPA)技术和“强健安全网络”(RSN)。WiFi联盟计划采用i标准作为WPA的第二个版本并于年初开始实行。IEEEi标准在WLAN网络建设中的是相当重要的数据的安全性是WLAN设备制造商和WLAN网络运营商应该首先考虑的头等工作。IEEEefhIEEEe标准对WLANMAC层协议提出改进以支持多媒体传输支持所有WLAN无线广播接口的服务质量保证QOS机制。IEEEf定义访问节点之间的通讯支持IEEE的接入点互操作协议(IAPP)。IEEEh用于a的频谱管理。IEEE的术语IEEE的术语见表WiFi联盟WiFi联盟年无线以太兼容性联盟(wirelessEthernetcompatibilityallianceWECA)成立后来更名为WiFi(wirelessfidelity无线保真)。这一组织建立了用于验证b产品兼容性的一套测试标准。经过验证的b产品使用的名称是WiFi。WiFi认证现已扩展到g产品体系结构体系结构无线LAN的最小构成块是基本服务集(basicservicesetBSS)它由站点组成。BSS可以是独立的也可以是通过接入点与分布式系统(DS)相连。BSS对应于蜂窝区。独立的BSS独立的BSSBSS没有和其它BSS相连则该BSS称为独立BSS(independentBSSIBSS)。一个IBSS是一个典型的自组织网络。在IBSS中没有AP。相连的BSS相连的BSS如图扩展服务集扩展服务集扩展服务集(extendedservicesetESS):由互联的两个或多个基本服务集组成。IEEE服务IEEE服务IEEE提供九种不同的服务也可将这些服务视为其软件架构的需求主要可分为:主机的服务(StationServiceSS)分布式系统的服务(DistributionSystemServicesDSS)。主机的服务让主机具有正确送、收数据的能力同时也考虑数据传送的安全。包括下列种服务:身份确认服务主要是用来确认每个主机的身份IEEE通常要求双向式的身份确认一个主机能同时和多个主机(包括AP)做身份确认动作。取消身份确认服务已完成身份认证的工作站可用此服务来取消身份认证一旦取消后连接也同时取消。隐密性服务无线网络的数据是在空间开放的介质中传播因此任何只要装有IEEE适配卡的主机都能接收到别人的数据。所以数据的保密性若做得不好资料很容易被别人窃取隐密性服务的主要功能就是提供一套隐密性服务的算法将数据做加密与解密。封包传送此服务为主机服务最基本功能它将数据传送给接受者。分布式系统服务由分散系统所提供使的封包可在同一个ESS(延伸服务群)中的不同BSS(基本服务群)间传送无论主机移动到ESS中的哪个地方都能收到属于它的数据这类服务大部分是由AP呼叫使用。AP是唯一同时提供主机服务和分布式系统的无线网络组件也是主机与分布式系统间的桥梁。分散系统提供下列种服务:连接服务此服务的主要目的是要在主机和AP之间建立一个通信连接。当分布式系统要将数据送给主机时必需事先知道这个主机目前是透过哪个AP接入分布式系统的这些信息由连接服务提供。一个主机在被允许通过某个AP送数据给分布式系统前必须先和此AP做连接通常在一个基本服务区内有一个AP因此任何在这个基本服务区内的主机想和外界通信就必需先与此AP相连接。这个动作类似注册因为当主机做完连接动作后AP就会记住此主机目前在它管辖范围之内。在同一时间任一主机只会和一个AP做连接这样才能使分散系统能在任何时候知道哪个主机是由哪个AP所管辖一个AP却可以同时和多个主机做连接。连接服务都是由主机所启动通常主机会藉由启动连接服务要求和AP建立一个连接。重连接服务此服务的主要目的是将一个移动中主机的连接从一个AP转移到另一个AP。当主机从一个基本服务区移动到另一个服务区时它就会启动重连接服务。此服务会将主机和它所移入的基本服务区内的AP做连接使得分散系统将来能知道此主机目前已由另一个AP管辖。重连接的服务也由主机启动。取消连接服务此服务主要目的是取消一个连接当一个主机传送数据结束时可启动取消连接服务。另外,当一个主机从一个基本服务区移动到另一个基本服务区时它除了会对新的AP启动重连接服务外也会对旧的AP启动取消连接服务。此服务可由主机或AP来启动不论是哪方启动另一方都不能拒绝。另外,AP可能因网络负荷过重而启动对主机取消连接分送服务这项服务主要由主机使用当主机要传送数据时数据首先会传送至AP再由AP利用分布式系统传送至目的地。IEEE并没有规定分散系统要如何将数据正确地送达目的地但它说明了在连接、取消连接及重连接等服务中该数据该送往哪个AP输出以便将数据送达正确的目的位置。整合服务此服务主要目的是让数据能在分散系统和现存的局域网络间传送。整合服务的任务就是将这份数据从分散系统转送到相连的局域网络媒介。IEEE媒体接入控制IEEE媒体接入控制可靠的数据传送使用IEEE的无线LAN通常是不可靠的。噪声、干扰等会导致大量的帧丢失或出错。即使带有纠错码大量的帧也可能无法成功收到。可通过在TCP等高层使用可靠机制处理这种情况但是在高层中用于重发的计时器一般以秒为单位不能满足需求。在MAC层处理错误会更有效。IEEE制定了帧交换协议。当一个站点收到从另一个站点发来的数据帧时它向源站点返回一个确认(acknowledgeACK)帧。如果数据帧被损坏或ACK损坏源站点在一个很短的时间内没有收到ACk会立即重发该帧。为了更进一步增强可靠性还可以使用四帧交换请求发送帧(requesttosendRTS)清除发送帧(cleartosendCTS)发送数据帧ACk媒介访问控制媒介访问控制IEEEMAC子层还能够实现对共享媒介访问的公平控制功能。该功能通过种访问机制实现:基本访问控制也称为分布式协调功能(DCF)集中控制访问机制也称为集中协调功能(PCF)。载波侦听多址访问碰撞回避(CSMACA)机制载波侦听多址访问碰撞回避(CSMACA)机制IEEE基本媒介访问控制方法是基于二进制退避策略的载波侦听多址访问碰撞回避机制。该访问机制与使用的访问机制类似。CSMACA是一种先听后说(LBT)的机制。在这种类型的访问机制中STA在开始新的发送前必须首先监听媒介。如果媒介上已有信息正在传输则该STA将不会发送数据。这就是载波侦听多址访问部分(CSMA)是在物理层(PHY)提供的物理载波检测基础上实现的。但是可能出现STA已经开始了它的发送但实际上媒介上还有其他信息在传送这样就会产生碰撞。碰撞将导致发送中断甚至使得近几次的发送内容不能正确接收。因为无线设备不能同时发射和接收所以IEEE.使用碰撞回避策略而不是如IEEE.使用碰撞检测(collisionDetectCD)。并且在一个WLAN中不是所有的无线设备都能够直接通信。因此IEEE.采用网络分配矢量(NAV)NAV是表示媒介空闲剩余时间的值。STA则通过检查NAV决定是否发送。有可能NAV表示媒介忙而物理载波检测却显示媒介空闲这时STA不能发送。NAV也被称为虚拟载波检测。通过物理载波检测和虚拟载波检测策略的结合MAC得以实现CSMA/CA的碰撞避免机制。分布式协调功能(DCF)分布式协调功能(DCF)IEEE.MAC的基本访问方法就是DCF也就是CSMA/CA。所有STA都必须实现DCF因为在IBSS和基础服务集网络中STA都以此为基本访问方式。STA在发送数据前应检测媒介上是否有其他的STA正在发送数据。如果媒介空闲则STA就可以发送数据。CSMACA分布式算法强制规定在连续次帧发送之间媒介上必须要有一段间隔。将要发送数据的STA必须在发送数据前确保在它请求使用媒介期间内媒介空闲。如果媒介检测表明处于忙状态时STA将推迟其数据发送。在推迟发送后或者在成功发送后如果需要立即再次发送时STA将选择一个随机退避时间间隔。在媒介空闲时一般会减小随机退避间隔计数器的值。不同情况下会有更多方法来减少碰撞。比如发送方STA在检测表明媒介空闲并且在发送数据前完成随机退避后将与接收方STA交换短的控制帧(RTS和CTS)。集中协调功能(PCF)集中协调功能(PCF)IEEE的MAC层还提供一种称为集中协调功能(PCF)的可选媒介访问方式只能用于基础网络结构中。该访问方式使用一个集中协调器(PointcoordinatorPC)该PC同时是该BSS的访问点其主要功能是决定当前哪个STA有权发送数据。该方式本质上是通过轮询来完成的其中PC扮演轮询者的角色。PCF采用访问优先级辅助的虚拟载波侦听机制。PCF在信标帧中分发信息以便通过设置STA的NAV来获得该媒介的控制权。另外PCF下的所有帧的发送要使用帧间间隙(InterFrameSpaceIFS)这个IFS比通过DCF发送数据帧的IFS要短。使用较短的IFS意味着集中协调下的帧传输对无线媒介的访问优先级高于DCF下多个相互变叠的BSS中STA对无线媒介的访问优先级。由PCF提供的访问优先级可以用于建立无竞争(ContentionFreeCF)访问方法。PC控制所有STA的帧发送以避免在有限时间内进行竞争。这段时间称为无竞争期(ContentionFreePeriodCFP)。分布式协调功能(DCF)和集中协调功能(PCF)的共存分布式协调功能(DCF)和集中协调功能(PCF)的共存DCF和PCF可以以某种形式共行。在该方式下允许二者在一个相同的BSS内同时工作。当BSS中存在一个PC时种访问方式可以交替使用如一个CFP后可以紧跟一个竞争期(ContentionPeriodCP)等。

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