无线局域网关键技术.ppt

WLAN关键技术OSI参考模型回顾TCP/IP模型802.11关键技术802.11的逻辑结构IEEE802.11的物理层和数据链路层结构如下图所示。802.11关键技术1.802.11物理层关键技术早期使用的传输技术有跳频扩频（FrequencyHoppingSpreadSpectrum，FHSS）技术、直接序列扩频（DirectSequenceSpectrum，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。新一代的802.11无线局域网采用了正交频分复用技术（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM）和多输入多输出（MultipleInputMultipleOutput，MIMO）技术，增加了频谱利用率和抗干扰能力。802.11物理层关键技术（1）DSSS技术扩频(SpreadSpectrum，SS)是一种重要的通信技术，可用于传输模拟和数字信息。下图是扩频系统的工作过程。802.11物理层关键技术2.3802.11协议标准(2)正交频分复用技术OFDM是一种调制技术，不是扩频技术，也可以将其认为是一种多路复用技术。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。802.11无线局域网中，OFDM是把一个20MHz的RF信道分成52个窄带正交子信道，子信道间相互重叠，这样可以节省50%的可用带宽，如下图所示。2.3802.11协议标准（3）MIMO技术MIMO是一种独特的技术，在发射端和接收端分别使用多根发射天线和多根接收天线，如下图所示。该技术利用多根天线来抑制信道衰落，将多径传播变为有利因素，有效地使用随机衰落和多径时延扩展，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，不仅可以利用MIMO信道提供的空间复用增益提高信道的容量，同时还可以利用MIMO信道提供的空间分集增益提高信道的可靠性。目前MIMO是一种应用于802.11n的核心技术。802.11物理层关键技术2.动态速率切换在WLAN的实际部署过程中，可以使用不同技术达到更高的数据速率。但是，一旦无线客户端远离无线接入点，无线客户端获得的数据速率就越低，不管使用何种技术都是如此。现在的无线产品都能够支持一种被称为动态速率切换（DynamicRateSwitch，DRS）的功能，支持多个客户端以多种速率运行，如下图所示。802.11物理层关键技术3.802.11物理层优化技术802.11a和802.11b工作在不同的频段，采用不同的调制方式，当一个采用了802.11b的无线站进入一个802.11a的覆盖区域，将无法和接入点建立连接。这种不同物理层标准导致的网络兼容性问题可以通过双频多模技术解决。802.11数据链路层关键技术802.11数据链路层关键技术802.11的数据链路层分为两个子层：逻辑链路控制（LLC）层和介质访问控制（MAC）层，使用与802.2完全相同的LLC层以及48位MAC地址，这使得无线和有线之间的桥接非常方便。MAC层作为数据链路层的构建技术，决定了802.11的吞吐量、网络延时等特性。MAC层又分为MAC子层和MAC管理子层。802.11数据链路层关键技术（1）MAC子层的主要功能MAC子层的功能是通过MAC帧交换协议来保障无线介质上的可靠数据传输，通过两种访问控制机制来实现公平访问共享介质：分布协调功能（DistributedCoordinationFunction，DCF），在每一个结点使用CSMA机制的分布式接入算法，让各个无线站通过争用信道来获取发送权，向上提供争用服务；点协调功能（PointCoordinationFunctions，PCF），使用集中控制的接入算法，用类似于探询的方法把发送数据权轮流交给各个无线站，从而避免了碰撞的产生，如下图所示。802.11数据链路层关键技术（2）802.11MAC接入协议①在802.11中不能使用CSMA/CD方法在802.3（以太网中）中所有的节点共享传输介质，采用CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，载波监听多路访问/冲突检测）协议，检测和避免当两个或两个以上的网络设备同时需要进行数据传送时产生的冲突。在802.11无线局域网协议中，冲突的检测存在一定的问题，这是由于要检测冲突，设备必须能够一边接收数据信号一边传送数据信号，而这在无线局域网中是无法办到的。802.11数据链路层关键技术②CSMA/CA协议的工作机