1、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 一、無線網(wǎng)概述一、無線網(wǎng)概述n無線網(wǎng)是指采用無線鏈路通信的網(wǎng)絡(luò)技無線網(wǎng)是指采用無線鏈路通信的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，大部分無線網(wǎng)采用了無線擴頻技術(shù)術(shù)，大部分無線網(wǎng)采用了無線擴頻技術(shù), 其工作頻段為其工作頻段為2.4GHz或或5 GHz n根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，無線網(wǎng)可分成無線互連根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，無線網(wǎng)可分成無線互連網(wǎng)、無線接入網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、無線家網(wǎng)、無線接入網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、無線家用網(wǎng)等用網(wǎng)等n近幾年無線通信技術(shù)發(fā)展很快，出現(xiàn)了近幾年無線通信技術(shù)發(fā)展很快，出現(xiàn)了很多相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)很多相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)n802.11標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)：IEEE于于1997年發(fā)布，是世年發(fā)布，是世界第一個無線局域網(wǎng)界第一個無線

2、局域網(wǎng)(WLAN)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn), 最大最大傳輸速率為傳輸速率為2Mb/s；于于1999年又發(fā)布了年又發(fā)布了802.11b標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn), 對對802.11進行了改進進行了改進, 將最將最大傳輸速率提高到大傳輸速率提高到11Mb/snHiperLAN標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)：由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)開發(fā)的高速開發(fā)的高速WLAN標(biāo)準(zhǔn)，包括標(biāo)準(zhǔn)，包括4個個標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)：HiperLAN/1、HiperLAN/2、HiperLink和和HiperAccess, HiperLAN/2的的最大傳輸速率為最大傳輸速率為54Mb/sn802.15標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)：藍牙藍牙(Bluetooth)無線通信技無線通信技術(shù)，

3、最初是由術(shù)，最初是由Ericsson、Nokia、IBM、Intel、Toshiba等公司聯(lián)合于等公司聯(lián)合于1998年提出年提出的，它主要面向短距離，低功率，低成的，它主要面向短距離，低功率，低成本的應(yīng)用環(huán)境，以解決手機、本的應(yīng)用環(huán)境，以解決手機、PDA、筆、筆記本電腦等移動設(shè)備間的通信問題。藍記本電腦等移動設(shè)備間的通信問題。藍牙的傳輸距離在牙的傳輸距離在10m以內(nèi)，增加天線后以內(nèi)，增加天線后可達到可達到100m，最大傳輸速率為，最大傳輸速率為1Mb/snHomeRF：基于共享無線訪問協(xié)議的無基于共享無線訪問協(xié)議的無線家用網(wǎng)，傳輸速率為線家用網(wǎng)，傳輸速率為1.6Mb/s。HomeRF最早由最早

4、由Proxim公司開發(fā)，已經(jīng)公司開發(fā)，已經(jīng)被美國聯(lián)邦通訊委員會接納為標(biāo)準(zhǔn)被美國聯(lián)邦通訊委員會接納為標(biāo)準(zhǔn)n移動通信標(biāo)準(zhǔn)：移動通信標(biāo)準(zhǔn)：第第1代代(1G)模擬移動通模擬移動通信標(biāo)準(zhǔn)信標(biāo)準(zhǔn)(如模擬蜂窩電話如模擬蜂窩電話)；第；第2代代(2G) 移動通信標(biāo)準(zhǔn)移動通信標(biāo)準(zhǔn)(如如GSM/CDMA)；第；第3代代(3G)移動通信標(biāo)準(zhǔn)移動通信標(biāo)準(zhǔn)(如如TD-CDMA等等)；第第4代代(4G)移動通信標(biāo)準(zhǔn)移動通信標(biāo)準(zhǔn)(TD-LTE)nWAP(Wireless Application Protocol)：由由WAP論壇制訂的無線應(yīng)用通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)論壇制訂的無線應(yīng)用通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn), 用于實現(xiàn)無線通信網(wǎng)用于實現(xiàn)無線通信網(wǎng)

5、(如如CDMA、GSM等等)與與Internet/Intranet之間的相互通信之間的相互通信nGPRS(通用分組無線電業(yè)務(wù)通用分組無線電業(yè)務(wù))：它是在現(xiàn)它是在現(xiàn)有有GSM電路交換模式上增加了基于分組電路交換模式上增加了基于分組的無線接口的無線接口, 引入了無線分組交換功能引入了無線分組交換功能, 其速率可達其速率可達115kb/s, 初步解決了現(xiàn)有初步解決了現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)9.6kb/s的速率瓶頸問題的速率瓶頸問題二、二、 802.11無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)n無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)(WLAN)是指工作頻段為是指工作頻段為2.4GHz或或5GHz(稱稱ISM:工業(yè)工業(yè)科研科研醫(yī)療醫(yī)療頻段頻段),

6、 傳輸距離在傳輸距離在100m之內(nèi)之內(nèi), 傳輸速率在傳輸速率在2Mb/s54Mb/s之間的無線網(wǎng)之間的無線網(wǎng)nISM頻段是頻段是ITU專門為專門為ISM設(shè)備劃分的專設(shè)備劃分的專用頻段，使用時無需申請許可證用頻段，使用時無需申請許可證nWLAN技術(shù)發(fā)展很快技術(shù)發(fā)展很快, 其中最引人注目的其中最引人注目的是是802.11系列標(biāo)準(zhǔn)系列標(biāo)準(zhǔn)n802.11標(biāo)準(zhǔn)族中主要有如下的標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)族中主要有如下的標(biāo)準(zhǔn)：n(1) 802.11：定義了定義了MAC層和物理層協(xié)層和物理層協(xié)議議, MAC層采用層采用CSMA/CA協(xié)議；物理協(xié)議；物理層 規(guī) 定 了層 規(guī) 定 了 3 種 無 線 收 發(fā) 技 術(shù) ： 擴 頻種

7、 無 線 收 發(fā) 技 術(shù) ： 擴 頻(Spread Spectrum)，又分為直接序列擴，又分為直接序列擴頻頻(DSSS)和跳頻和跳頻(Frequency Hopping)兩兩種、窄帶種、窄帶(Narrow Band)紅外光紅外光(Infrared)n 802.11的重點是的重點是MAC層協(xié)議，也是層協(xié)議，也是802.11標(biāo)準(zhǔn)族的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)族的基礎(chǔ)(2) 802.11a：擴充了物理層擴充了物理層,它采用它采用5GHz頻頻段和正交頻分多路復(fù)用段和正交頻分多路復(fù)用(OFDM)技術(shù)技術(shù), 傳傳輸速率為輸速率為6Mb/s54Mb/s, 它既能滿足室它既能滿足室內(nèi)的應(yīng)用內(nèi)的應(yīng)用, 也能滿足室外的應(yīng)用也能滿

8、足室外的應(yīng)用(3) 802.11b：進一步擴充了物理層進一步擴充了物理層, 它采用它采用2.4GHz頻段和補償碼鍵控頻段和補償碼鍵控(CKK)調(diào)制技調(diào)制技術(shù)術(shù), 能根據(jù)信噪比自動調(diào)整傳輸速率能根據(jù)信噪比自動調(diào)整傳輸速率(5.5Mb/s11Mb/s), 或根據(jù)或根據(jù)DSSS技術(shù)調(diào)技術(shù)調(diào)整傳輸速率整傳輸速率(2Mb/s和和1Mb/s)1. 802.11b的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)802.11b的技術(shù)特點如下：的技術(shù)特點如下：(1) 物理層采用單一的擴頻技術(shù)：物理層采用單一的擴頻技術(shù)：可以支持可以支持兩種速率：兩種速率：5.5Mb/s和和11Mb/s。802.11則則采用了擴頻和跳頻技術(shù)采用了擴頻和跳頻技

9、術(shù), 而跳頻技術(shù)無法而跳頻技術(shù)無法支持更高的速率支持更高的速率 (2) 采用了動態(tài)速率漂移技術(shù)：采用了動態(tài)速率漂移技術(shù)：能夠根據(jù)環(huán)能夠根據(jù)環(huán)境噪聲強弱自動調(diào)整速率，在理想的情境噪聲強弱自動調(diào)整速率，在理想的情況下，設(shè)備以全速況下，設(shè)備以全速 (11Mb/s)發(fā)射；在出發(fā)射；在出現(xiàn)強干擾時，設(shè)備會自動降速現(xiàn)強干擾時，設(shè)備會自動降速(5.5Mb/s)發(fā)射，從而擴展了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，并對發(fā)射，從而擴展了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，并對上層協(xié)議是透明的上層協(xié)議是透明的(3) MAC層采用了層采用了CSMA/CA協(xié)議：協(xié)議：通過應(yīng)通過應(yīng)答答(ACK)機制來試圖避免沖突的發(fā)生機制來試圖避免沖突的發(fā)生,即即目的站在收到數(shù)據(jù)

10、幀后必須進行回送應(yīng)目的站在收到數(shù)據(jù)幀后必須進行回送應(yīng)答幀答幀ACK。然而，這種應(yīng)答機制也增加。然而，這種應(yīng)答機制也增加了系統(tǒng)通信開銷了系統(tǒng)通信開銷(4) MAC層支持漫游功能：層支持漫游功能：客戶端可根據(jù)客戶端可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負載和信號強度選擇適當(dāng)?shù)慕尤朦c網(wǎng)絡(luò)負載和信號強度選擇適當(dāng)?shù)慕尤朦c, 能夠更有效地利用可用的無線基礎(chǔ)設(shè)施，能夠更有效地利用可用的無線基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)大范圍的無線網(wǎng)覆蓋實現(xiàn)大范圍的無線網(wǎng)覆蓋(5) MAC層提供了訪問控制和數(shù)據(jù)加密等層提供了訪問控制和數(shù)據(jù)加密等安全機制：安全機制：數(shù)據(jù)加密機制采用有線等價數(shù)據(jù)加密機制采用有線等價保密保密WEP(Wired Equivalent Priv

11、acy)協(xié)協(xié)議議, 加密算法為共享密鑰加密算法為共享密鑰(40位位)的的RC4算算法法, 其目標(biāo)是為其目標(biāo)是為WLAN提供與有線網(wǎng)絡(luò)提供與有線網(wǎng)絡(luò)相同級別的安全保護相同級別的安全保護nMAC層采用了層采用了CSMA/CA協(xié)議協(xié)議,它與它與CSMA/CD協(xié)議的相同之處是都采用了協(xié)議的相同之處是都采用了載波檢測多路訪問載波檢測多路訪問(CSMA)技術(shù)技術(shù), 即任何即任何節(jié)點在訪問鏈路之前都必須都進行載波節(jié)點在訪問鏈路之前都必須都進行載波檢測檢測, 只有鏈路空閑才允許訪問只有鏈路空閑才允許訪問n對于有線網(wǎng)絡(luò)，在規(guī)定的最大傳輸距離對于有線網(wǎng)絡(luò)，在規(guī)定的最大傳輸距離內(nèi)，信號是均勻衰減的，利用信號傳輸內(nèi)，

12、信號是均勻衰減的，利用信號傳輸特性能夠容易地實現(xiàn)一邊發(fā)送信號一邊特性能夠容易地實現(xiàn)一邊發(fā)送信號一邊進行沖突檢測進行沖突檢測(CD) 2. MAC協(xié)議協(xié)議n由于無線網(wǎng)絡(luò)容易受到環(huán)境干擾和障礙由于無線網(wǎng)絡(luò)容易受到環(huán)境干擾和障礙物影響，即使傳輸距離相同、而物理位物影響，即使傳輸距離相同、而物理位置不同的節(jié)點，所接收信號的強度可能置不同的節(jié)點，所接收信號的強度可能不相同不相同n如果采用沖突檢測技術(shù)如果采用沖突檢測技術(shù), 則可能產(chǎn)生不均則可能產(chǎn)生不均勻檢測或檢測不到?jīng)_突問題勻檢測或檢測不到?jīng)_突問題, 很難利用信很難利用信號傳輸特性邊發(fā)送邊檢測號傳輸特性邊發(fā)送邊檢測n因此因此, 802.11b采用了沖突避

13、免采用了沖突避免(CA)和分和分布式協(xié)調(diào)功能布式協(xié)調(diào)功能(DCF)技術(shù)來解決多路共技術(shù)來解決多路共享訪問而引起的鏈路爭用問題享訪問而引起的鏈路爭用問題n任何節(jié)點在訪問鏈路前都必須都進行載任何節(jié)點在訪問鏈路前都必須都進行載波檢測波檢測, 只有鏈路空閑才允許訪問只有鏈路空閑才允許訪問n發(fā)送節(jié)點首先發(fā)送特定的前導(dǎo)碼，以便發(fā)送節(jié)點首先發(fā)送特定的前導(dǎo)碼，以便讓接收節(jié)點鎖定同步讓接收節(jié)點鎖定同步n為了公平使用鏈路，每個節(jié)點在占用鏈為了公平使用鏈路，每個節(jié)點在占用鏈路后，都要啟動一個時間片，并發(fā)送數(shù)路后，都要啟動一個時間片，并發(fā)送數(shù)據(jù)幀，如果時間片超時，即使還有數(shù)據(jù)據(jù)幀，如果時間片超時，即使還有數(shù)據(jù)要發(fā)送，

14、也要放棄鏈路控制權(quán)，讓其它要發(fā)送，也要放棄鏈路控制權(quán)，讓其它節(jié)點也有機會訪問鏈路節(jié)點也有機會訪問鏈路CSMA/CA的基本算法的基本算法n發(fā)送節(jié)點發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，必須等發(fā)送節(jié)點發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，必須等待目的節(jié)點的應(yīng)答幀待目的節(jié)點的應(yīng)答幀(ACK)進行確認進行確認n如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到ACK幀，幀，發(fā)送節(jié)點將重發(fā)該幀發(fā)送節(jié)點將重發(fā)該幀, 直到接收到直到接收到ACK幀，幀，或重發(fā)次數(shù)超限為止。或重發(fā)次數(shù)超限為止。n對于前者對于前者, 發(fā)送節(jié)點在未超時時可發(fā)送下發(fā)送節(jié)點在未超時時可發(fā)送下一幀；對于后者一幀；對于后者, 則向上層協(xié)議報告錯誤則向上層協(xié)議報告錯誤n接收

15、節(jié)點收到一個數(shù)據(jù)幀后，首先進行接收節(jié)點收到一個數(shù)據(jù)幀后，首先進行地址匹配、數(shù)據(jù)正確性和完整性等檢查，地址匹配、數(shù)據(jù)正確性和完整性等檢查，在檢查無誤后，發(fā)送在檢查無誤后，發(fā)送ACK幀幀n物理層采用單一的物理層采用單一的DSSS技術(shù)技術(shù), 可以支持可以支持兩種速率：兩種速率：5.5Mb/s和和11Mb/snDSSS基本特征：一是通過偽隨機數(shù)發(fā)生基本特征：一是通過偽隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生符合擴頻通信需要的偽隨機數(shù)編器產(chǎn)生符合擴頻通信需要的偽隨機數(shù)編碼碼(PN碼碼)作為擴頻編碼；二是通過作為擴頻編碼；二是通過PN碼碼調(diào)制實現(xiàn)多址通信和信號提取調(diào)制實現(xiàn)多址通信和信號提取n這種擴頻編碼具有隨機性好、周期長、這種

16、擴頻編碼具有隨機性好、周期長、編碼序列多、復(fù)雜度高、安全性好、抗編碼序列多、復(fù)雜度高、安全性好、抗干擾性強及易于高速產(chǎn)生等優(yōu)點干擾性強及易于高速產(chǎn)生等優(yōu)點3. 物理層協(xié)議物理層協(xié)議n在在DSSS發(fā)送端發(fā)送端, 數(shù)據(jù)經(jīng)過偽隨機數(shù)發(fā)生數(shù)據(jù)經(jīng)過偽隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生窄帶擴頻碼器產(chǎn)生窄帶擴頻碼, 再經(jīng)過載波調(diào)制器生再經(jīng)過載波調(diào)制器生成寬帶擴頻信號成寬帶擴頻信號, 最后經(jīng)過寬帶放大器發(fā)最后經(jīng)過寬帶放大器發(fā)射出去射出去n在在DSSS接收端接收端, 載波信號經(jīng)過寬帶放大載波信號經(jīng)過寬帶放大器和濾波器去除噪聲器和濾波器去除噪聲, 同步電路提取擴頻同步電路提取擴頻碼的準(zhǔn)確相位碼的準(zhǔn)確相位, 與與PN產(chǎn)生器產(chǎn)生的擴頻

17、產(chǎn)生器產(chǎn)生的擴頻碼相同步碼相同步, 然后擴頻解調(diào)然后擴頻解調(diào), 恢復(fù)窄帶信號恢復(fù)窄帶信號, 再經(jīng)過常規(guī)的解調(diào)，還原成原始數(shù)據(jù)再經(jīng)過常規(guī)的解調(diào)，還原成原始數(shù)據(jù)4. 802.11b網(wǎng)絡(luò)組成網(wǎng)絡(luò)組成n無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)(包括包括802.11b)一般由無線終一般由無線終端端(網(wǎng)卡網(wǎng)卡)、無線接入設(shè)備以及其它相關(guān)設(shè)、無線接入設(shè)備以及其它相關(guān)設(shè)備組成備組成, 可以與有線網(wǎng)絡(luò)互連使用或單獨可以與有線網(wǎng)絡(luò)互連使用或單獨使用使用, 網(wǎng)絡(luò)形式可以是：網(wǎng)絡(luò)形式可以是：p無線自組網(wǎng)無線自組網(wǎng)p無線接入網(wǎng)無線接入網(wǎng)p無線中繼網(wǎng)無線中繼網(wǎng)nHiperLAN/2是目前最完善的是目前最完善的WLAN協(xié)議協(xié)議, 其特點是：傳

18、輸速率高、面向連接、支其特點是：傳輸速率高、面向連接、支持持QoS、自動頻率配置、支持小區(qū)切換、自動頻率配置、支持小區(qū)切換、安全保密、網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用無關(guān)安全保密、網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用無關(guān)nHiperLAN/2是對當(dāng)前無線接入技術(shù)的補是對當(dāng)前無線接入技術(shù)的補充充, 雖然它的戶外移動性受到某種的限制雖然它的戶外移動性受到某種的限制, 但適用面廣但適用面廣, 可在辦公室、家庭、展覽廳、可在辦公室、家庭、展覽廳、機場、火車站等場合中應(yīng)用機場、火車站等場合中應(yīng)用, 向終端用戶向終端用戶提供高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)提供高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)三、三、HiperLAN/2無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)nHiperLAN/2被稱為下一代被稱為下一代

19、WLAN, 它使它使用用5GHz頻段頻段, 最大傳輸速率為最大傳輸速率為54Mb/s, 而而傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的WLAN主要使用主要使用2.4GHz頻段頻段 nHiperLAN/2協(xié)議結(jié)構(gòu)由兩大部分組成：協(xié)議結(jié)構(gòu)由兩大部分組成：控制部分和用戶部分。用戶部分主要負控制部分和用戶部分。用戶部分主要負責(zé)通過已建立的連接信道進行通信，控責(zé)通過已建立的連接信道進行通信，控制部分主要負責(zé)對連接建立、釋放和監(jiān)制部分主要負責(zé)對連接建立、釋放和監(jiān)督等進行控制和管理督等進行控制和管理nHiperLAN/2協(xié)議結(jié)構(gòu)可以分為三個基本協(xié)議結(jié)構(gòu)可以分為三個基本層：物理層層：物理層(PHY)、數(shù)據(jù)鏈路控制層、數(shù)據(jù)鏈路控制層(DLC

20、)和聚合層和聚合層(CL) 1. 聚合層聚合層n聚合層聚合層(CL)具有兩個主要功能：具有兩個主要功能：p將來自高層的服務(wù)請求適配成由數(shù)據(jù)鏈將來自高層的服務(wù)請求適配成由數(shù)據(jù)鏈路控制層路控制層(DLC) 提供的服務(wù)提供的服務(wù)p將任意的高層數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成可以在將任意的高層數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成可以在DLC中使用的固定長度中使用的固定長度DLC數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀n數(shù)據(jù)格式和長度轉(zhuǎn)換通過數(shù)據(jù)分組、填數(shù)據(jù)格式和長度轉(zhuǎn)換通過數(shù)據(jù)分組、填充、封裝和重組等功能來實現(xiàn)，這也是充、封裝和重組等功能來實現(xiàn)，這也是HiperLAN/2網(wǎng)絡(luò)獨立于固定網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)獨立于固定網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵所在所在nHiperLAN/2定義了兩種不同的定義了兩

21、種不同的CL：p基于信元的基于信元的CL：用于實現(xiàn)與：用于實現(xiàn)與ATM網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)的互連互連p基于幀的基于幀的CL：根據(jù)固定網(wǎng)絡(luò)類型以及互：根據(jù)固定網(wǎng)絡(luò)類型以及互連方式又有多種配置連方式又有多種配置n可見可見, HiperLAN/2能與許多固定網(wǎng)絡(luò)能與許多固定網(wǎng)絡(luò)(如如以太網(wǎng)、以太網(wǎng)、ATM網(wǎng)等網(wǎng)等)相適配和互連，作為相適配和互連，作為這些固定網(wǎng)絡(luò)的無線接入網(wǎng)這些固定網(wǎng)絡(luò)的無線接入網(wǎng)nCL還提供了可選的還提供了可選的QoS支持功能支持功能, 主要用主要用于支持與以太網(wǎng)互連時的于支持與以太網(wǎng)互連時的QoS問題問題2. 數(shù)據(jù)鏈路控制層數(shù)據(jù)鏈路控制層n數(shù)據(jù)鏈路控制層數(shù)據(jù)鏈路控制層(DLC)主要提供媒體

22、訪主要提供媒體訪問控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽擅襟w訪問問控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽擅襟w訪問控制控制(MAC)協(xié)議、差錯控制協(xié)議、差錯控制(EC)協(xié)議以協(xié)議以及各種信令與控制協(xié)議等組成及各種信令與控制協(xié)議等組成n(1) MAC協(xié)議協(xié)議nMAC協(xié)議主要用于實現(xiàn)對無線鏈路的訪協(xié)議主要用于實現(xiàn)對無線鏈路的訪問控制，包括廣播控制、幀控制、訪問問控制，包括廣播控制、幀控制、訪問控制、上行和下行鏈路時隙分配控制、上行和下行鏈路時隙分配、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸和隨機訪問等，這些控制功能是通傳輸和隨機訪問等，這些控制功能是通過特定的過特定的MAC幀實現(xiàn)的幀實現(xiàn)的n無線鏈路接口有時分雙工無線鏈路接口有時分雙工(TDD)和動態(tài)時和

23、動態(tài)時分多路訪問分多路訪問(TDMA)兩種，并根據(jù)傳輸資兩種，并根據(jù)傳輸資源需求動態(tài)分配上行和下行鏈路源需求動態(tài)分配上行和下行鏈路n(2) 差錯控制差錯控制(EC)協(xié)議協(xié)議nEC協(xié)議是一種用于增加無線鏈路可靠性協(xié)議是一種用于增加無線鏈路可靠性的差錯控制機制的差錯控制機制nHiperLAN/2中的中的EC機制主要提供了差錯機制主要提供了差錯檢測和重發(fā)糾錯功能，并且還能確保上檢測和重發(fā)糾錯功能，并且還能確保上層數(shù)據(jù)單元層數(shù)據(jù)單元(U-PDU)按順序提交給聚合層按順序提交給聚合層nEC協(xié)議對每個連接中的每個被發(fā)射的協(xié)議對每個連接中的每個被發(fā)射的U-PDU分配一個序列號，并通過應(yīng)答分配一個序列號，并通

24、過應(yīng)答(ACK)機制實現(xiàn)錯誤機制實現(xiàn)錯誤U-PDU的重發(fā)的重發(fā)nEC協(xié)議定義了數(shù)據(jù)丟棄功能協(xié)議定義了數(shù)據(jù)丟棄功能, 用于支持用于支持上層應(yīng)用對上層應(yīng)用對QoS的要求的要求, 如果數(shù)據(jù)包作廢如果數(shù)據(jù)包作廢, 則允許發(fā)送方丟棄相應(yīng)的則允許發(fā)送方丟棄相應(yīng)的U-PDUn(3) 信令與控制協(xié)議信令與控制協(xié)議n信令與控制協(xié)議用于實現(xiàn)信令與控制協(xié)議用于實現(xiàn)DLC控制功能，控制功能，包括無線鏈路控制包括無線鏈路控制(RLC)、信令實體連接、信令實體連接控制控制(ACF) 、無線資源控制、無線資源控制(RRC)和和DLC用戶連接控制用戶連接控制(DCC)等等n物理層物理層(PHY)是以一定長度的脈沖串傳是以一定

25、長度的脈沖串傳輸數(shù)據(jù)單元，每一個脈沖串分成前導(dǎo)碼輸數(shù)據(jù)單元，每一個脈沖串分成前導(dǎo)碼和數(shù)據(jù)兩個部分和數(shù)據(jù)兩個部分nPHY采用正交頻分多路復(fù)用采用正交頻分多路復(fù)用(OFDM)技技術(shù)將工作頻譜劃分成若干信道術(shù)將工作頻譜劃分成若干信道, OFDM特別適用于信道高度分散的系統(tǒng)特別適用于信道高度分散的系統(tǒng),并表現(xiàn)并表現(xiàn)出優(yōu)異的性能出優(yōu)異的性能n協(xié)議規(guī)定信道間距為協(xié)議規(guī)定信道間距為20MHz, 既可保持既可保持每個信道的高速率每個信道的高速率,又可將頻譜分成合適又可將頻譜分成合適的信道數(shù)量的信道數(shù)量(如歐洲為如歐洲為19個信道個信道)3. 物理層物理層n每個信道又分成每個信道又分成52個子信道個子信道, 每

26、個子信道每個子信道的間距為的間距為312.5kHz(800ns), 其中其中48個子信個子信道用于傳送數(shù)據(jù)道用于傳送數(shù)據(jù), 另外另外4個子信道用于提個子信道用于提供系統(tǒng)同步的導(dǎo)頻信號供系統(tǒng)同步的導(dǎo)頻信號n信道的傳輸時延一般不超過信道的傳輸時延一般不超過250ns, 采用采用800ns保護間距足以滿足要求，在有限的保護間距足以滿足要求，在有限的室內(nèi)環(huán)境中室內(nèi)環(huán)境中, 可采用可采用400ns保護間距保護間距n為了適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)要求和鏈路條件，為了適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)要求和鏈路條件，物理層可以提供基于不同調(diào)制和編碼技物理層可以提供基于不同調(diào)制和編碼技術(shù)的多種傳輸方式術(shù)的多種傳輸方式, 由高層協(xié)議根據(jù)具體由

27、高層協(xié)議根據(jù)具體要求來確定要求來確定nHiperLAN/2網(wǎng)絡(luò)主要由訪問點網(wǎng)絡(luò)主要由訪問點(AP)和移和移動終端動終端(MT)組成：組成：pAP是連接固定網(wǎng)絡(luò)和是連接固定網(wǎng)絡(luò)和HiperLAN/2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)關(guān), 為為MT提供無線接入服務(wù)提供無線接入服務(wù)pMT是使用是使用HiperLAN/2網(wǎng)卡的終端設(shè)備網(wǎng)卡的終端設(shè)備, 可在可在HiperLAN/2網(wǎng)絡(luò)中自由地移動網(wǎng)絡(luò)中自由地移動n在某一時刻在某一時刻, 一個一個MT只能與一個只能與一個AP進行進行通信，通信，MT能檢測出能提供最佳性能的能檢測出能提供最佳性能的AP，并自動與該，并自動與該AP建立聯(lián)系建立聯(lián)系4. HiperLAN/2網(wǎng)

28、絡(luò)組成網(wǎng)絡(luò)組成四、四、“藍牙藍牙”無線家庭網(wǎng)無線家庭網(wǎng)n藍牙藍牙(Bluetooth)是由是由Ericsson、Nokia、IBM、Intel、Toshiba等等5家公司于家公司于1998年年5月共同提出的近距離無線通信標(biāo)準(zhǔn)，月共同提出的近距離無線通信標(biāo)準(zhǔn)，以 中 世 紀(jì) 丹 麥 國 王以 中 世 紀(jì) 丹 麥 國 王 H a r o l d 外 號外 號“Bluetooth”命名該標(biāo)準(zhǔn)的名稱命名該標(biāo)準(zhǔn)的名稱n藍牙技術(shù)的最大傳輸距離為藍牙技術(shù)的最大傳輸距離為10米，最大米，最大傳輸速度為傳輸速度為1Mb/s，工作頻段為，工作頻段為2.4GHz，采用采用FH技術(shù)發(fā)送信號，支持語音與數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)送信號

29、，支持語音與數(shù)據(jù)通信通信n藍牙技術(shù)主要以通用性、小巧性、廉價藍牙技術(shù)主要以通用性、小巧性、廉價性和低功耗等為目標(biāo)，并非都是當(dāng)今最性和低功耗等為目標(biāo)，并非都是當(dāng)今最先進的技術(shù)先進的技術(shù)n藍牙技術(shù)特別興趣組藍牙技術(shù)特別興趣組(SIG)成員已達到成員已達到2000多個，包括很多著名的廠商。多個，包括很多著名的廠商。SIG于于1999年年7月推出了月推出了Bluetooth 1.0標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)n目前，全球已有很多公司推出了藍牙芯目前，全球已有很多公司推出了藍牙芯片、藍牙開發(fā)平臺、藍牙測試設(shè)備以及片、藍牙開發(fā)平臺、藍牙測試設(shè)備以及各種藍牙應(yīng)用系統(tǒng)各種藍牙應(yīng)用系統(tǒng) n在藍牙技術(shù)中，由藍牙設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)在藍牙技

30、術(shù)中，由藍牙設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)稱為藍牙微網(wǎng)稱為藍牙微網(wǎng)(piconet)，一個，一個piconet可可以由兩臺設(shè)備組成，實現(xiàn)點對點通信；以由兩臺設(shè)備組成，實現(xiàn)點對點通信；也可以由多臺設(shè)備組成，實現(xiàn)點對多點也可以由多臺設(shè)備組成，實現(xiàn)點對多點通信通信n在一個在一個piconet中中, 所有設(shè)備都是級別相所有設(shè)備都是級別相同的單元，每個單元用同的單元，每個單元用3位地址碼來標(biāo)識，位地址碼來標(biāo)識，因此一個因此一個piconet中最多有中最多有8個單元個單元(設(shè)備設(shè)備)1. 藍牙微網(wǎng)藍牙微網(wǎng)n在在piconet建立時，只有一個單元被指定建立時，只有一個單元被指定為為master，而其它單元均為，而其它單元均

31、為slaven多個多個piconet之間可以實現(xiàn)互連，一個藍之間可以實現(xiàn)互連，一個藍牙設(shè)備可以同時加入牙設(shè)備可以同時加入8個不同的個不同的piconet，由跳頻順序來識別不同的由跳頻順序來識別不同的piconetn同一個同一個piconet中的所有單元都要使用這中的所有單元都要使用這個跳頻順序進行同步，用個跳頻順序進行同步，用master單元的單元的時鐘和跳頻順序來同步所有時鐘和跳頻順序來同步所有slave單元單元n藍牙的無線接口采用美國聯(lián)邦通信委員藍牙的無線接口采用美國聯(lián)邦通信委員會會(FCC)規(guī)定的電平為規(guī)定的電平為0dBm的的ISM頻段頻段(2.4GHz)標(biāo)準(zhǔn)。藍牙使用跳頻標(biāo)準(zhǔn)。藍牙使用

32、跳頻(FH)技術(shù)技術(shù)來擴展頻譜，頻譜范圍從來擴展頻譜，頻譜范圍從2.402 MHz到到2.408MHz，間隔為，間隔為1MHz，共有，共有79個跳個跳頻點，最大跳頻速率為頻點，最大跳頻速率為1660跳跳/秒秒n藍牙的理想傳輸距離為藍牙的理想傳輸距離為10cm10m, 增加增加發(fā)射功率后發(fā)射功率后, 距離可以延長至距離可以延長至100m 2. 信號特性信號特性n在一個在一個piconet內(nèi)，連接未建立前，所有內(nèi)，連接未建立前，所有設(shè)備都處于待命狀態(tài)，未連接單元將周設(shè)備都處于待命狀態(tài)，未連接單元將周期地監(jiān)聽期地監(jiān)聽master單元的消息，監(jiān)聽間隔單元的消息，監(jiān)聽間隔一般為一般為1.28秒秒n當(dāng)一個

33、單元被激活后，該單元將獲得當(dāng)一個單元被激活后，該單元將獲得32個跳頻點，并監(jiān)聽這個跳頻點，并監(jiān)聽這32個跳頻點上的消個跳頻點上的消息。跳頻點數(shù)根據(jù)國家和地理區(qū)域不同息。跳頻點數(shù)根據(jù)國家和地理區(qū)域不同而異，大多數(shù)國家而異，大多數(shù)國家(除日本、法國、西班除日本、法國、西班牙等外牙等外)都采用都采用32個跳頻點個跳頻點 3. 建立連接建立連接nmaster單元首先發(fā)起連接，如果對方地單元首先發(fā)起連接，如果對方地址已知址已知, 則發(fā)送尋呼消息來建立連接；則發(fā)送尋呼消息來建立連接；如果對方地址未知如果對方地址未知, 在發(fā)送尋呼消息后在發(fā)送尋呼消息后再發(fā)送查詢消息來建立連接再發(fā)送查詢消息來建立連接n在尋呼

34、狀態(tài)下，在尋呼狀態(tài)下，master單元首先在對方單元首先在對方的的16個跳頻點上發(fā)送個跳頻點上發(fā)送16個相同的尋呼消個相同的尋呼消息。如果沒有應(yīng)答，息。如果沒有應(yīng)答，master單元按照激單元按照激活次序在其余的活次序在其余的16個頻點上繼續(xù)尋呼個頻點上繼續(xù)尋呼n查詢消息主要用來尋找藍牙設(shè)備，如共查詢消息主要用來尋找藍牙設(shè)備，如共享打印機、傳真機以及其它地址未知的享打印機、傳真機以及其它地址未知的設(shè)備。查詢消息需要一個額外的數(shù)據(jù)串設(shè)備。查詢消息需要一個額外的數(shù)據(jù)串周期來采集所有的響應(yīng)周期來采集所有的響應(yīng)n在在piconet中中, 如果處于連接的單元在較長如果處于連接的單元在較長時間內(nèi)沒有傳輸數(shù)

35、據(jù)時間內(nèi)沒有傳輸數(shù)據(jù), master單元可將該單元可將該slave單元設(shè)置為節(jié)能模式單元設(shè)置為節(jié)能模式n節(jié)能模式有三種，按節(jié)能效果順序排列節(jié)能模式有三種，按節(jié)能效果順序排列為：呼吸為：呼吸(sniff)模式模式(最好最好)、保持、保持(hold)模模式式(次之次之)和暫停和暫停(park)模式模式n在在hold模式下，單元處于停止接收數(shù)據(jù)模式下，單元處于停止接收數(shù)據(jù)狀態(tài)狀態(tài), 只有內(nèi)部計數(shù)器工作只有內(nèi)部計數(shù)器工作, 平均每平均每4秒秒激活一次鏈路。激活一次鏈路。slave單元也可主動要求單元也可主動要求置于置于hold模式模式n一旦處于一旦處于hold模式的單元被激活，則立模式的單元被激活，則

36、立即重新開始數(shù)據(jù)傳輸即重新開始數(shù)據(jù)傳輸nhold模式一般用于連接多個模式一般用于連接多個piconet場合場合或者低能耗設(shè)備或者低能耗設(shè)備(如溫度傳感器如溫度傳感器)n在在sniff模式下，模式下，slave單元將降低監(jiān)聽消單元將降低監(jiān)聽消息的周期間隔，只接收息的周期間隔，只接收M時隙的數(shù)據(jù)，時隙的數(shù)據(jù)，而而master單元周期地在單元周期地在M時隙上發(fā)送數(shù)時隙上發(fā)送數(shù)據(jù)，監(jiān)聽間隔還可以根據(jù)應(yīng)用要求進行據(jù)，監(jiān)聽間隔還可以根據(jù)應(yīng)用要求進行適當(dāng)調(diào)整適當(dāng)調(diào)整n在在park模式下模式下, slave單元與單元與piconet保持保持同步同步, 但無數(shù)據(jù)傳送但無數(shù)據(jù)傳送, 并放棄并放棄MAC地址。地址。

37、它周期激活并跟蹤同步它周期激活并跟蹤同步, 檢查廣播消息檢查廣播消息n藍牙技術(shù)支持兩種連接類型：一是面向藍牙技術(shù)支持兩種連接類型：一是面向同步連接同步連接(SCO)類型，主要用于傳送話類型，主要用于傳送話音；二是異步無連接音；二是異步無連接(ACL)類型，主要類型，主要用于傳送數(shù)據(jù)用于傳送數(shù)據(jù)n在一個在一個piconet中，不同的中，不同的master-slave對之間可使用不同的連接類型，并在某對之間可使用不同的連接類型，并在某個階段還可改變連接類型個階段還可改變連接類型n每個連接類型最多可以支持每個連接類型最多可以支持16種不同類種不同類型的數(shù)據(jù)包，包括四個控制包型的數(shù)據(jù)包，包括四個控制包

38、4. 連接類型連接類型n兩種連接類型都使用時分雙工兩種連接類型都使用時分雙工(TDD)技技術(shù)實現(xiàn)全雙工傳輸術(shù)實現(xiàn)全雙工傳輸nSCO連接是對稱連接，利用保留的時隙連接是對稱連接，利用保留的時隙來傳送數(shù)據(jù)包。連接建立后，來傳送數(shù)據(jù)包。連接建立后，master單單元和元和slave單元之間相互主動發(fā)送單元之間相互主動發(fā)送SCO數(shù)數(shù)據(jù)包據(jù)包nSCO數(shù)據(jù)包可以用于傳送話音或者數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包可以用于傳送話音或者數(shù)據(jù)。但在傳送數(shù)據(jù)時，只能用于重發(fā)被損壞但在傳送數(shù)據(jù)時，只能用于重發(fā)被損壞的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)nACL連接可以是對稱的，也可以是不對連接可以是對稱的，也可以是不對稱的，主要用于定向發(fā)送數(shù)據(jù)包稱的，主要用于定向發(fā)送數(shù)據(jù)包n在在ACL連接上，連接上，master單元負責(zé)控制鏈單元負責(zé)控制鏈路帶寬，并決定每個路帶寬，并決定每個slave單元可以占用單元可以占用帶寬大小和連接對稱