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第7章 无线网络技术及其应用 0526 0530 【本章目标】 无线网络是指应用无线通信设施实现通信的计算机通信网络，是目前应用最活跃的。本章介绍无线局域网、广域网、自组网和无线传感器网络。要求掌握无线网络的特点、分类；无线局域网的MAC层的工作原理、蜂窝拓扑与移动通信网的关系，MANET与WSN的概念。了解无线通信网络的应用情况。 【本章要点】 1 无线局域网 2 无线广域网 3 自组网 4 无线传感器网络 7.1 无线网络技术概述 7.1.1无线网络的特点 7.1.2无线网络的分类 7.1.1 无线网络的特点 无线网络是指应用无线通信设施实现通信的计算机网络。 无线网络的特点： 1.安装便捷，不需要铺设线缆； 2.主机可以移动，不受线缆连接的束缚； 3.易于扩展，主机可以方便地接入； 4.通信速度相对较低； 5.需要应用网络安全技术，完成接入认证。 1.按无线网络的通信距离分类 无线广域网 (WWANs) 无线城域网 (WMANs) 无线局域网 (WLANs) 无线个人区域网络 (WPANs) 2.按通信结构分类 点对点型 点对多点型 多点对点型 混合型 3.按拓扑结构分类 基础结构型网络 移动自组网（Ad-Hoc网络） 无线Mesh网络（无线网状网络） （参见下图） 7.2 无线局域网技术 7.2.1 无线局域网概述 7.2.2 无线局域网技术 7.2.3 无线局域网展望 无线局域网（WLAN）是利用无线网络技术实现LAN应用的产物，它具备LAN和无线网络两方面的特征。即WLAN是以无线信道（RF射频技术）作为传输媒体实现的计算机局域网。 WLAN的应用和优势 在应用模式上，WLAN除了作为有线LAN的扩展和延伸、解决LAN末端的线缆问题外，也可以作为LAN间互联的网络来使用，还可以作为便携式电脑的网络接口，很多便携式电脑有“Wi-Fi CERTIFIED ” 。 优势：安装便捷、维护方便，不需要布线；使用灵活、移动简单，在信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入；经济节约、性价比高，主要是减少了线缆及布线施工费用；易于扩展、大小自如，接入的限制比较少。 WLAN的基本通信技术 扩频技术 直接序列扩频技术DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)/HRDSSS (/11Mbps,802.11b) 跳频扩频技术 FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) OFDM (54Mbps,802.11a/g) 红外技术 IR (InfraRed) 1. IEEE802.11概述 1987年就开始制定WLAN标准 1997年6月正式通过802.11标准，这是无线局域网领域内的第一个国际上被认可的协议。 1999年9月，IEEE又提出了IEEE802.11b “High Rate”标准，无线速率可以达到11 Mb/s. 2000年8月，IEEE802.11a标准推出,无线速率可以根据通信质量进行调整。 2. IEEE802.11网络的结构 基础结构(注意 AP的工作原理) Ad-hoc结构 3.IEEE802.11协议栈结构 4. IEEE 802.11MAC子层的分析 无线局域网不能简单地搬用CSMA/CD协议。这里主要有两个原因： 第一，无线局域网的设备中要实现这种功能就花费过大。 第二，即使能够实现碰撞检测的功能，并且当在发送数据时检测到信道是空闲的，在接收端仍然有可能发生碰撞。 无线局域网中的特殊问题 未能检测出媒体上已存在的信号的问题叫做隐蔽站问题(hidden station problem)。 站B向A发送数据。而C又想和D通信。但C检测到媒体上有信号，于是就不敢向D发送数据。其实B向A发送数据并不影响C向D发送数据。这就是暴露站问题(exposed station problem)。 CSMA/CA工作流程：发送端希望在WLAN中传送数据，如果没有探测到网络正在传送数据，则在随机选择一个时间延迟后继续探测，如果WLAN中仍然没有活动的话，就将数据发送出去；接收端如能收到发送端送出的完整的数据则返回一个ACK数据报，如果这个ACK数据报被原发送端收到，则数据发送过程完成。如果该过程没有完成，则发送端等待一个时间后继续重传。 802.11规定，所有的站在完成发送后，必须再等待一段很短的时间(继续监听)才能发送下一帧。这段时间的通称是帧间间隔IFS (InterFrame Space)。常用的三种帧间间隔如下： （1）SIFS，即短(Short)IFS，长度为28 ?s。 （2）PIFS，即点协调功能IFS(比SIFS长)，是为了在开始使用PC