收稿日期:2002-03-04
作者简介:张晓敏,女,副教授,1988年毕业于北京邮电学院,获硕士学位.主要研究方向:数据通信、计算机网络.
文章编号:1672-3961(2003)02-0168-04
无线局域网与IEEE802 11协议
张晓敏
(山东大学 信息科学与工程学院, 山东 济南 250100)
摘要:简要介绍IEEE802 11工作组制定的无线局域网协议,分析无线局域网组网面临的主要问题,对IEEE802 11协议提出相关解决方案.
关键词:网络分析;无线电信号;计算机网络中图分类号:TN925 文献标识码:A
Wireless LAN and IEEE 802.11protocol
Z HANG Xiao -min
(Sc hool of Inform .Sci.and Eng.,Shandong Univ.,Jinan 250100,China)
Abstract :The paper analyzes the challenges confronted in W LAN s accomplishment,briefly describes the WLAN protocols proposed by IEEE802 11working group,and discusses the solutions in the protoc ols.Key words :network analysis;radio signals;computer networks
0 引言
随着需求的增长和技术的发展,无线局域网(WLAN:Wireless LAN)的应用越来越广,它的作用不再局限于有线网络的补充和扩展,已经成为计算机网络的一个重要组成部分.WLAN 技术是目前国内外无线通信和计算机网络领域的一大热点,并且正在成为一个新的经济增长点,对W LAN 技术的研究、开发和应用也正在国内兴起.
WLAN 具有方便、灵活组网方式和广泛的适用环境,然而无线介质上信号传播的开放性和变参信道的传输特性以及站点的移动特性等因素给WLAN 的设计与实现带来诸多特殊问题,这些问题能否解决将直接影响网络的性能.I EEE802 11协议提出了一个WLAN 的完整解决方案,已被业界广泛接受,
也是目前应用最为广泛的WLAN 标准.
1 WLAN 面临的主要问题
无线局域网与有线网络的主要区别在于无线传输信道和可移动站点,采用无线传输介质为特殊应用环境下的组网和计算机移动通信提供了方便.但是,信道的开放特性和站点的可移动性也使W LAN 组网技术面临若干问题,主要包括以下几个方面:
(1)干扰问题:信号传播的开放性使WLAN 系统容易受到来自周围环境的各种干扰.这些干扰会造成传输中的误码或阻塞数据的发送,使系统中的误码率和延迟增加,降低可靠性.
(2)安全问题:开放的传输介质使无线网络不具备有线的物理封闭性,在网络覆盖范围内,只要使用兼容设备便可能接入网络,接收网上信息,因此无线
第33卷 第2期
2003年 4月
山 东 大 学 学 报 (工 学 版)
JO URN AL OF S HA NDO NG UNIV ER SITY (ENGINEERIN G SCIENCE)
Vol.33 No.2 Apr.2003
网容易遭受非法用户侵入,网上信息容易被窃听.
(3)站点隐藏问题:无线网络的动态拓扑结构无法保证网络的全连接性(full connectivity),网络内的某些站因彼此之间的距离超出信号的传播范围而接收不到对方的信号,即某些站彼此 隐藏 . 隐藏 站点可能造成信号冲突,干扰数据接收.
(4)电源管理问题:无线移动设备在许多应用环境下只能靠电池供电,而电池的供电量是有限的.
这些问题的存在影响着数据传输的有效性、可靠性和安全性,必须从网络结构、信号传输和控制机制等多方面采取相应措施,保证W LAN的网络性能.
2 IEEE802 11协议及其解决方案
I EEE802 11协议规定了无线局域网的基本网络结构和基本传输介质,定义了物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC)的规范[1].继IEEE802 11之后,IEEE802 11工作组又制定了IEE E802 11a协议[2]和IEE E802 11b协议[3],分别提出了两种高速物理层新标准,以满足对无线高速数据和多媒体应用日益增长的需求.
2 1 IE EE802 11LAN的拓扑结构
I EEE802 11网络结构由多个组件构成,它们相互作用形成一个无线LAN,并支持相对于高层透明的站点移动.IEEE802 11LAN的基本组件是基本服务集(BSS:basic service set),如图1所示,它可以看作是一个覆盖区域.区域内的各个站可以互相通信,站在区域内可以自由移动.由BSS可以构成两种不同类型的网络结构:独立基本服务集(IBSS:Indepen-dent B SS)和扩展服务集(ESS:Extended service set).
图1 基本服务
Fig.1 Basic service set
IBSS是一个独立的B SS,它是IEEE802 11LAN 的基本结构类型,一个IBSS最少可以包括两个站.这一类型的LAN通常仅在需要时组成,不必预先规划,因而被称为特定网络(ad hoc network).由于无线介质的传输特性限制了站点之间直接通信的距离,所以IB SS的覆盖范围有限.
ESS由两个或多个BSS通过分布系统(DS:dis-tributed system)互边而成,这一网络结构能满足大范围覆盖的需求,图2是BSS通过接入点(AP:access point)与DS连接构成的ESS.AP是提供接入DS功能的站,是BSS站点到DS的接口,它除了具有一般站的通信功能还提供DS服务.IE EE802 11没有规定DS的结构,典型的DS是一个有线主干局域网, DS通过提供目的地址映射和多B SS无缝连接所必需的逻辑服务来支持无线站点移动.位于同一ESS 的各站可以互相通信,移动站可以在ESS内从一个BSS移动到另一个BSS,移动对于LLC层透明,这种网络结构又称为基础网络(infrastructure network).
图2 扩展服务集
Fig.2 Extended service set
2 2 IEEE802 11协议体系结构
IEEE802 11协议定义了WLAN的物理层(P HY)和数据链路层的介质访问控制(MAC)子层.
2 2 1 物理层
IEEE802 11工作组在相继推出的协议中定义了五种不同的物理层标准.IEEE802 11定义了三种:波长为850~950nm的红外(IR)传输物理层标准、2 4GHz频段的直接序列扩频(DSSS)传输物理层标准、2 4GHz频段的跳频扩频(FHSS)传输物理层标准,这三种物理信道的传输速率均为1Mb/s和2Mb/ s.
IEEE802 11b定义了在2 4GHz频段上将传输速率提高到5 5Mb/s和11Mb/s的高速直接序列扩频(HR/DSSS)物理层标准.该物理层具有动态速率转换功能,传输速率可以在1Mb/s、2Mb/s、5 5Mb/s 和11Mb/s之间转换,以适应不同的应用环境. 802 11b采用补码键控(CC K:Complimentary Code
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