无线局域网设计与实现
(IEEE 802.11)
家用无绳电话和无线监控系统
5GHz (IEEE 802.11)
HyperLAN HyperLAN2
1.1.3 无线网络所采用的频段
红外线 电磁频谱在可见光和微波之间 不受无线电波干扰且使用不会被无线电管
理委员会限制。 传输受距离影响很大并且穿透能力很差。
1.2 短程无线网络的标准
主要用于近距离无线连接。它依据IEEE 802.15.4标 准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。 802.15.4强调的就是省电、简单、成本又低的规格。 802.15.4的物理层(PHY)采用直接序列展频技术。
Zigbee采用2.4GHz频段,和跳频技术。相对于蓝牙, 它的设备更简单,速度更慢,功率及费用更低但距 离稍微长一些。
L
MS1
混合组网方式是分布式与集中式 的结合方式。该方式下,BSA中 任两站之间仍能直接通信。网内 设有中心站,但该中心站仅用来 完成特定情况下的管理及部分无 线信道的资源分配控制。
MS2 中心站(CS)
三种BSA组网方式信号传输与区域覆盖示意图 (c) 混合组网方式
单小区自组无线局域网(IBSS网络)
成本
移动性 扩充
性
线路费用
安全性
有线局域网
无线局域网
布线繁琐
完全不需要布线
10,100,1000
11,54
安装成本高,设备成本低, 维护成本高
由于不需要布设线缆,安装成本非常 低,但它的设备成本较高,维护成本低
无
较强
较弱。如原有布线Biblioteka 预留的端口 不够用,增加新用户就会遇到重
新布线、施工周期长等麻烦
对于楼宇之间的远距离连 接,如果采用租用线路的方 式,费用高,传输速度也低
蓝牙协议的标准为IEEE802.15.1,新版 IEEE802.15.1a具备一定的QOS,并完整 保持后向兼容性。
缺点: 过于昂贵,芯片大小和价格难以下调 传输距离太短 信息安全问题 抗干扰能力不强
1.2.2 Zigbee技术
ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、 低数据速率、低成本的无线网络技术。
IEEE 802.15 WPAN工作组负责制定无线个 人网WPAN的通信标准。
IEEE 802.15下面有几个分标准: 802.15.1为BlueTeeth(蓝牙) 802.15.4为低数据传输率的WPAN
1.2.1 Bluetooth技术
蓝牙是一种无线数据与语音通信的开放性 全球规范,其传输频段为2.4GHz ISM频段, 提供1Mbps的传输速率和10m的传输距离。
1.3 无线局域网
无线局域网(Wireless Local Area Network-WLAN)是利 用无线媒体构成的局部区域网络。按照国际相关标准,目前 的无线局域网产品的单小区(CELL)覆盖直径在几十米到二、 三百米(特殊情况下加功率放大和外接天线可增大覆盖范 围)。
Access Point Air interface WLAN Card
1.1.2 各种无线网络技术定位
WPAN 无线个人网
WLAN 无线局域网
IrDA Bluetooth
802.11b 802.11a 802.11g
中低数据速率 短距离
笔记本/PC机/ 打印机/键盘/电话
<1Mbps
中高数据速率 中等距离
笔记本电脑和手 持设备无线联网
2-54Mbps
WMAN 无线城域网
算法(美国新加密算法,是目前最好的文本加密算法之一), 各个应用可灵活确定其安全属性。 有效范围小:有效覆盖范围10~75米,具体依据实际发射功率 大小和各种不同的应用模式而定。 工作频段灵活:使用频段为2.4GHz、868MHz(欧洲)和 915MHz(美国),均为免执照(免费)的频段。
ZigBee适应的应用场合
1.3.1 无线局域网优点
1 无需布线 2 安装和维护成本低 3 移动性强(搬迁,AP) 4 扩充性性强,出现网络瓶颈时,只需要增加一
个接入点 5 无需增加任何租用费用,只需要架设天线等一
次性投资 6 安全性(DSSS直接扩频传输和补偿编码键控调
制编码技术,抗射频干扰强)
布线 吞吐率 Mbps
监视 传感器 自动化 控制
工业、农业 和商业
消费电子
个人 健康监护
低速无线设备
TV VCR DVD CD
PC 机的 外围设备
鼠标 键盘 操作杆
监视 诊断
传感器
玩具和 游戏
玩具 游戏器具
家庭 自动化
保安
HVAC 照明 门禁
多小区无线局域网(ESS网络当)BSA1中的移动站MS11、MS12和 MS13当移动到AP2所在小区BSA2时
I一EEE.802同.11标一准逻支持辑同一网逻辑段网的多小区(和无这在线种原移来局动小常区域称 一为 样网“ ,保散持步与”整)个,网仍
段上若干BSA构成的多小区无线 局域网(固ES定S站网络)。既固是定说站在多个 服务器
无线局域网设计与实现
第一章 概述
1.1 无线网络
1.1.1 无线网络基本概念
无线网络是利用无线电射频(Radio Frequency-RF)或红外线 (Infrared-IR)等无线传输媒体与技术构成的通信网络系统。
● 无线个人网(WPAN)
●无线无个线人局网域主网要(用W于LA个N人)用户工作空间,典型 距访(及前● ●而 无B离问园主l无无线u无覆本区要eL线线t线盖地内技oAo城局L几外部术NthA域域-)米设,为tNo网网-和,。典8-Lt0o主(A红可目型2W-L.N要1外前距MA1以网系用NA(主离与桥网N列于I要覆计r主)桥D和。宽技盖算要A无传带术几)机用线输家包十。同于广速庭括米步大域率、蓝至传楼网达大上输牙之(到楼百文间W中内米件的W高部。,连A2以目N-网) 5通4无M信b线,ps城典。域型网距和离广可域达网几覆公盖里城。域许和多广无域线环网境桥,采目用前 8多02采.1用1bC技D术PD。(蜂窝数字式分组数据交换网络)等 技术,主要用于Internet/E-mail访问,但提供的带宽 低很多。
二. BSA通信覆盖范围
单小区无线局域网络的服务区域覆盖(BSA区域直径) 由站的无线收发机通信辐射信号确定的通信距离决定。
设任一站的有效无线通信距离为L,则 ● 无中心分布对等组网方式下要求任BSA内任两站可直 接通信,则BSA覆盖区域为半径为L/2的圆形区。 ● 有中心集中控制组网方式下,由于中心站的中继转接 作用,若设置中心站在BSA中心,则BSA区域为半径为L 的圆形区。 ● 混合方式下,尽管设置中心站,但由于仍要求BSA 内任意两站可直接通信,故该方式下BSA覆盖区域和无中 心分布对等组网方式一样,为半径为L/2的圆形区。
路由器
路由器(RSR)。
广域互连网
BSA1
漫游
MS11 MS12
务集(BSS)。
若干个通过有线骨干网桥接 的基本服务区(BSA)构成一 个扩展服务区(ESA),ESA 内的构件称为扩展服务集 (ESS)。
AP1
BSA1
MS11
MS12
MS13
AP2
BSA2
MS21
MS23
AP3
BSA3
MS31
MS32
MS33
基本服务区(BSA):20─200米
扩展服务区(ESA):最大几千米
按照站的移动性划分,无线局域网中的站可以分为 三种:
● 移动站: 经常在行进中开机和使用。 ● 半移动站:经常改变使用场所,但行进中不使用。 ● 固定站: 很少改变使用场所,即使改变使用场所 时,不在行进中开机或使用。
1.3.2 无线局域网的组成 每一个小区称作一个
概述
基本服务区(BSA), 区内的构件称为基本服
三种BSA组网方式信号传输与区域覆盖示意图 (a) 无中心分布对等组网方式
单小区自组无线局域网(IBSS网络)
一. BSA组网构成方式 在集中控制组网方式下,BSA内须设置一个中心控 制站点来完成MAC控制及信道分配等功能。网中的 各站点在中心站点的协调下与其它站点通信。
L
L
MS1 MS2
在集中控制组网方式下,由于 信道资源的分配、MAC控制都 采用集中控制方式,中心站可 根据网内业务量的具体情况改 变控制策略及参数,使网络性 能(吞吐量、延迟等)趋于最 佳,信道利用率可大大提高。
Extremely Very Low Low Low
Medium High Very Ultra Super High High High
Infrared 红外线
Visible UltraLight Violet 可见光 紫外线
X-Rays X射线
902-928MHz 26MHz
2.4-2.4835GHz 83.5MHz
L
MS1
MS2
在分布式对等组网方 MS3
式无需设中心转接站。 BSA中任意两点可直接通 信,MAC控制功能由各站 分布式管理。选用 CSMA/CA,网上各站点 共享一个无线广播信道。
在分布式对等组网方
式特点是结构简单,建网 容易,维护方便,且由于 采用分布式控制,某一站 点的故障不会影响整个 BSA中其它站的运行。
Zigbee优点
数据传输速率低:10KB/秒~250KB /秒 功耗低:两节普通5号电池可使用6~24个月 成本低:数据传输速率低,协议简单,所以大大降低了成本 网络容量大:255个设备 时延短:典型搜索设备时延为30ms,休眠激活时延为15ms,
活动设备信道接入时延为15ms。 安全:提供了数据完整性检查和鉴权功能,采用AES-128加密
多小区无线局域网(ESS网络) “漫游” 涉及到IP子网