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1、无线局域网Wi-Fi (Wireless Fidelity) 什么是Wi-Fi Wi-Fi (Wireless Fidelity)是无线局域网联盟(WLANA)的一个商标。该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作。WIFI是指由AP(Access Point)和无线网卡组成的无线网络。Wi-Fi使用的是IEEE标准。 802.11 局域网的物理层 802.11 无线局域网可再细分为不同的类型。 现在最流行的无线局域网是 两种802.11a 和 802.11g,产品广泛存在几种常用的 802.11 无线局域网 标准频段数据速率物理层优缺点802.11b2.4 GHz最高为11 Mb/sHR-
2、DSSS 最高数据率较低，价格最低，信号传播距离最远，且不易受阻碍 802.11a5 GHz最高为54 Mb/sOFDM最高数据率较高，支持更多用户同时上网，价格最高，信号传播距离较短，且易受阻碍802.11g2.4 GHz最高为54 Mb/sOFDM最高数据率较高，支持更多用户同时上网，信号传播距离最远，且不易受阻碍，价格比 802.11b贵802.11 局域网的 MAC 帧 802.11 帧共有三种类型，即控制帧、数据帧和管理帧。 下面是数据帧的主要字段。 字节 2 2 6 6 6 2 6 0 2312 4帧控制持续期地址 1地址 2地址 3序号控制地址 4帧主体FCS协议版本类型子类型到
3、DS从DS更多分片重试功率管理更多数据WEP 顺序位 2 2 4 1 1 1 1 1 1 1 1MAC 首部802.11 数据帧的三大部分 MAC 首部，共 30 字节。帧的复杂性都在帧的首部。 帧主体，也就是帧的数据部分，不超过2312 字节。这个数值比以太网的最大长度长很多。不过 802.11 帧的长度通常都是小于 1500 字节。 帧检验序列 FCS 是尾部，共 4 字节 1. 关于 802.11 数据帧的地址 802.11 数据帧最特殊的地方就是有四个地址字段。地址 4 用于自组网络。我们在这里只讨论前三种地址。 到 DS从 DS地址 1地址 2地址 3地址 401目的地址AP 地址源
4、地址11AP 地址源地址目的地址返回2.序号控制字段、持续期字段和帧控制字段 序号控制字段占 16 位，其中序号子字段占 12 位，分片子字段占 4 位。 持续期字段占 16 位。 帧控制字段共分为 11 个子字段。 协议版本字段现在是 0。 类型字段和子类型字段用来区分帧的功能。 更多分片字段置为 1 时表明这个帧属于一个帧的多个分片之一。 有线等效保密字段 WEP 占 1 位。若 WEP = 1，就表明采用了 WEP 加密算法。 分片的发送举例 ttt源站目的站 其他站RTSCTS分片 1ACK分片 2ACK分片 3ACKSIFSNAV (RTS)NAV (CTS)长的帧划分为许多分片9.
5、2 无线个人区域网 WPAN (Wireless Personal Area Network) 在个人工作地方把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来自组网络，不需要使用接入点 AP。 整个网络的范围大约在 10 m 左右。 无线个人区域网 WPAN 和个人区域网 PAN (Personal Area Network)并不完全等同，因为 PAN 不一定都是使用无线连接的。 WPAN 和 WLAN 并不一样。 WPAN 是以个人为中心来使用的无线人个区域网，它实际上就是一个低功率、小范围、低速率和低价格的电缆替代技术。WPAN 都工作在 2.4 GHz 的 ISM 频段。 但 WLAN 却是同
6、时为许多用户服务的无线局域网，它是一个大功率、中等范围、高速率的局域网。 1. 蓝牙系统(Bluetooth) 最早使用的 WPAN 是 1994 年爱立信公司推出的蓝牙系统，其标准是 IEEE 802.15.1 。 蓝牙的数据率为 720 kb/s，通信范围在 10 米左右。 蓝牙使用 TDM 方式和扩频跳频 FHSS 技术组成不用基站的皮可网(piconet)。皮可网(piconet) Piconet 直译就是“微微网”，表示这种无线网络的覆盖面积非常小。 每一个皮可网有一个主设备(Master)和最多7个工作的从设备(Slave)。 通过共享主设备或从设备，可以把多个皮可网链接起来，形成
7、一个范围更大的扩散网(scatternet)。 这种主从工作方式的个人区域网实现起来价格就会比较便宜。 蓝牙系统中的皮可网和扩散网 MMSSPSSSSSP皮可网 2扩散网皮可网 1M 主设备S 从设备P 搁置的设备2. 低速 WPAN 低速 WPAN 主要用于工业监控组网、办公自动化与控制等领域，其速率是 2 250 kb/s。 低速 WPAN 的标准是 IEEE 802.15.4。最近新修订的标准是 IEEE 802.15.4-2006。 低速 WPAN 中最重要的就是 ZigBee。 ZigBee 技术主要用于各种电子设备（固定的、便携的或移动的）之间的无线通信，其主要特点是通信距离短（1
8、0 80 m），传输数据速率低，并且成本低廉。 ZigBee 的特点 功耗非常低。在工作时，信号的收发时间很短；而在非工作时，ZigBee 结点处于休眠状态，非常省电。对于某些工作时间和总时间之比小于 1% 的情况，电池的寿命甚至可以超过10 年。 网络容量大。一个 ZigBee 的网络最多包括有255 个结点，其中一个是主设备，其余则是从设备。若是通过网络协调器，整个网络最多可以支持超过 64000 个结点。 ZigBee 的标准 在 IEEE 802.15.4 标准基础上发展而来的。 所有 ZigBee 产品也是 802.15.4 产品。 IEEE 802.15.4 只是定义了 ZigBe
9、e 协议栈的最低的两层（物理层和 MAC 层），而上面的两层（网络层和应用层）则是由 ZigBee 联盟定义的。ZigBee 的协议栈 物理层MAC 层网络层应用层IEEE 802.15.4 定义ZigBee 联盟定义ZigBee协议栈ZigBee 的组网方式可采用星形和网状拓扑，或两者的组合 FFDFFDFFDFFDFFDRFD端设备路由器FFDFFD协调器有一个全功能设备 FFD 充当网络的协调器。ZigBee 网络中数量最多的端设备是精简功能设备 RFD 结点。 3. 高速 WPAN 高速 WPAN 用于在便携式多媒体装置之间传送数据，支持11 55 Mb/s的数据率，标准是 802.1
10、5.3， 。 IEEE 802.15.3a 工作组还提出了更高数据率的物理层标准的超高速 WPAN，它使用超宽带 UWB 技术。 UWB 技术工作在 3.1 10.6 GHz 微波频段，有非常高的信道带宽。超宽带信号的带宽应超过信号中心频率的 25% 以上，或信号的绝对带宽超过 500 MHz。 超宽带技术使用了瞬间高速脉冲，可支持 100 400 Mb/s 的数据率，可用于小范围内高速传送图像或 DVD 质量的多媒体视频文件。 9.3 无线城域网 WMAN(Wireless Metropolitan Area Network) 2002 年 4 月通过了 802.16 无线城域网的标准。欧洲
11、的 ETSI 也制订类似的无线城域网标准 HiperMAN。 WMAN 可提供“最后一英里”的宽带无线接入（固定的、移动的和便携的）。 在许多情况下，无线城域网可用来代替现有的有线宽带接入，因此它有时又称为无线本地环路。 WiMAXWorldwide Interoperability for Microwave Access WiMAX 常用来表示无线城域网 WMAN，这与Wi-Fi 常用来表示无线局域网 WLAN 相似。 IEEE 的 802.16 工作组是无线城域网标准的制订者，而 WiMAX 论坛则是 802.16 技术的推动者。 两个正式标准 802.16d（它的正式名字是 802.1
12、6-2004），是固定宽带无线接入空中接口标准（2 66 GHz频段）。 802.16 的增强版本，即 802.16e，是支持移动性的宽带无线接入空中接口标准（2 6 GHz频段），它向下兼容 802.16-2004。 802.16 无线城域网服务范围的示意图 ISPU N I V E R S I T YU N I V E R S I T Y802.11 WLAN802.11 热点802.11 WLAN802.16802.16802.16 基站802.16因特网802.16 基站802.16802.16电信网覆盖范围几种无线网络的比较 1 Gb/s100 Mb/s10 Mb/s1 Mb/s10
13、0 kb/s10 kb/s用户数据率PAN LAN MAN WAN802.15.4ZigBee802.15.1蓝牙802.15.3超宽带802.11g, a802.11b802.162G移动通信3G移动通信4G移动通信Wi-FiWiMAX1. 蓝牙系统(Bluetooth) 最早使用的 WPAN 是 1994 年爱立信公司推出的蓝牙系统，其标准是 IEEE 802.15.1 。 蓝牙的数据率为 720 kb/s，通信范围在 10 米左右。无线局域网组建案例 无线AP：AP为Access Point简称，一般翻译为“无线访问节点”，它主要是提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信 无线路由器：无线路由器是单纯型AP与宽带路由器的一种结合体；它借助于路由器功能，可实现家庭无线网络中的Internet连接共享 家庭无线局域网家庭无线局域网
