第1章寬帶無線通信技術概述無線通信技術的發展1.1寬帶無線接入概述1.2寬帶無線接入的技術分類1.3BWA技術的發展狀況1.4本章內容?

無線通信技術的發展?

寬帶無線接入技術概述?

寬帶無線接入技術分類?

寬帶無線接入技術的發展狀況本章重點?

無線通信技術的發展?

寬帶無線接入的基礎知識?

各種不同的寬帶接入技術學習本章目的和要求?

了解無線通信技術的原理和基礎知識?

了解寬帶無線接入技術的基本原理?

初步認識各種寬帶接入技術1.1無線通信技術的發展

過去的10多年是通信技術、電信基礎設施建設及電信服務水平飛速發展的黃金十年，高新技術不斷涌現，基礎設施日益完善，服務模式推陳出新，形成了一個欣欣向榮的巨大產業，涌現了一些具有代表性的通信技術。

在有線通信方面，隨著20世紀90年代中期ATM、FR、DDN網絡的大面積建設，電信數據網絡市場徹底告別了X.25時代，開啟了一個寬帶數據網絡發展與應用的春天。

在公眾服務領域，無線和移動通信技術及服務相對有線通信而言可謂是更加轟轟烈烈，后來居上。20世紀80年代末的無線尋呼技術及服務的出現，首次將普通百姓帶入了一個移動通信的時代。

第一代移動通信系統是以美國的AMPS標準和歐洲的TACS標準為代表的移動通信系統，它是模擬體制的移動通信技術。第二代移動通信系統的出現迅速將公眾個人移動通信服務推進了高速發展的黃金時期。第三代移動通信系統（簡稱3G）向人們描繪的是一個空前眼花繚亂的移動通信服務世界。

而與此同時，以IEEE802.11a/b/g為代表的WLAN技術，以及以IEEE802.16為代表的WiMAX下一代寬帶無線接入技術，甚至還包括以DVB-T、DVB-H為代表的數字電視地面無線廣播技術，如此眾多的成熟和即將成熟的無線通信技術，在不久的將來將共同組成一個高效、靈活和可靠的無線通信網絡和移動通信網絡。1.2寬帶無線接入概述1.2.1接入網的定義

接入網（AN）是由業務節點接口（SNI）和相關用戶網絡接口（UNI）之間的一系列傳送實體（例如線路設施和傳輸設施）組成的、為傳送電信業務提供所需傳送承載能力的實施系統，可經由Q3接口進行配置和管理。

通常，接入網對用戶信令是透明的，不作解釋和處理。換句話說，接入網就是介于網絡側V或參考點Z和用戶側T或參考點Z之間的所有機線設施的總和。其重要功能是交叉連接、復用和傳輸功能，一般不包括交換功能，而且應獨立于交換機。

根據傳輸方式細分，可以將接入網分為有線接入網和無線接入網兩種方式。其中，按照傳輸介質分類，有線接入網可以包括光纖接入網、銅纜接入網和混合光纖/同軸電纜網等；無線接入網可以包括集群通信網、蜂窩移動網、微波通信網和衛星通信網等多種形式。對于無線接入網，按照空中接口承載業務帶寬的大小，又可以將其分為寬帶無線接入網和窄帶無線接入網。1.2.2寬帶無線接入技術基本概念和基本特點

在信息通信領域，發展速度最快，對人們影響最大的兩大技術就是寬帶網絡技術和無線移動通信技術。這兩大技術的結合，即為寬帶無線接入技術。寬帶無線接入技術指從用戶終端到業務交換點之間通信鏈路采用無線鏈路的寬帶接入技術，它實際上是核心網絡的無線延伸。

與傳統的有線接入方式相比，寬帶無線接入具有如下特點。（1）覆蓋范圍靈活，單基站（或接入點）的覆蓋范圍通常從幾十米到幾公里數量級不等，可以使BWA技術靈活地應用于從局域網到城域網的整個區域。（2）工作頻帶寬，可提供寬帶接入。

（3）啟動資金較小，不需要進行大量的基礎設施建設，初期投入少，僅在增加用戶（即有業務收入）時才需增加資金投入。（4）提供服務速度快，無線系統安裝調試容易。（5）頻率復用度高，系統容量大。（6）靈活的鏈路自適應技術。（7）MAC層具備調制機制。（8）動態帶寬分配能力。（9）安全性。（10）在發展方面極具靈活性。（11）提供優質價廉的多種業務。（12）運營維護成本低。1.3寬帶無線接入的技術分類

寬帶無線接入技術從覆蓋范圍上可以分為個域無線寬帶接入、局域寬帶無線接入、城域寬帶無線接入和廣域網寬帶無線接入技術四類，它們的主要區別如下。（1）個域網覆蓋范圍從幾厘米到幾米，為不同設備間提供雙向短程通信，以藍牙技術為代表。

（2）局域網覆蓋范圍從幾米到幾百米，可以為一定范圍內的用戶提供共享的、無線接入帶寬，WLAN是其代名詞。（3）城域網覆蓋范圍為幾公里數量級（3km～5km是典型值，點對點鏈路的覆蓋可以高達幾十公里），可以提供支持QoS能力和一定范圍移動性的共享接入能力，MMDS、LMDS和WiMAX等技術屬于城域網范疇。

（4）廣域網覆蓋范圍更廣，最主要的是可以支持全球范圍內的廣泛的移動性，屬于B3G和4G的范疇，IEEE802.20中的iBurst和FlashOFDM等技術是該類技術的前身。從是否支持終端移動性上，寬帶無線接入技術可以分為移動寬帶無線接入技術和固定寬帶無線接入技術。1.3.1移動寬帶接入技術

根據ITU-R的M.1034-1建議，無線接入可以分為靜止、步行、典型車速和高速車速四類。移動寬帶無線接入（MBWA）就是能夠為在典型車速和高速車速狀態下提供無線寬帶接入的系統，即上述分類中的后兩類的系統。與此相反，固定和游牧無線接入要求用戶終端使用的時候保持靜止，也成為便攜性系統。

移動寬帶接入技術的關鍵技術在空中接口部分需要解決的有：在高速數據傳輸方面主要有多天線、分集和波束成形技術、多用戶檢測和干擾抵消技術、自適應調制等；在高頻傳輸的可靠性方面主要有糾錯編碼（Turbo編碼或LDPC編碼等）、自適應編碼、重傳機制；在非對稱的多址接入和雙工方面，由于其存在非對稱性問題，可以考慮的雙工方式主要有頻分雙工和時分雙工兩種模式；業務量和QoS的MAC層設計方面主要有業務量設計與QoS保障的結合。

網絡協議方面需要考慮和解決的問題有：水平/垂直切換和快速IP切換、廣義移動性、服務質量和安全性等。由于移動寬帶接入的技術特點，它需要在以下方面做出技術上的折衷考慮：移動性對寬帶、調制方式對多址接入方式、業務量對復雜性、公平性對服務質量、L3路由對L2路由等。

移動寬帶無線接入技術主要是指第三代移動通信技術，如WCDMA、CDMA2000等。這類移動通信技術支持終端移動性，可以實現終端移動狀態下的寬帶無線接入，但是在不同移動速度下，接入帶寬可能不同。

以IEEE802.16—2005和IEEE802.20標準為代表；其覆蓋范圍在幾公里以內，有移動通信網絡小區規劃特點，其目標是提供在120km/h（IEEE802.16e—2005）和250km/h（IEEE802.20）的典型移動速率下的超高帶寬接入，最大限度地滿足用戶未來對高帶寬數據傳輸的需求。1.3.2固定寬帶接入技術

固定寬帶無線接入技術帶寬高，雙向傳輸數據，可提供寬帶交互式數據及媒體業務，克服了傳統的本地環路的瓶頸，能滿足用戶對高速率數據和圖像通信日益增長的需求。在各種接入技術中，固定寬帶無線接入憑借其組網快速靈活、運營維護方便及良好的成本競爭力，已迅速成為市場熱點。

尤其對新的電信運營商，能夠以無線技術快速低成本地建設自己的接入網，與傳統的電信運營商競爭，這是一個至關重要的手段，也是迅速切入市場的有效途徑。

固定寬帶無線接入系統的工作頻率在3GHz～40GHz，屬于微波頻段。不同頻段固定無線接入技術的組網均采用一種類似蜂窩的服務區結構，將一個需要提供業務的地區劃分為若干服務區，每個服務區內設基站，基站設備經點到多點無線鏈路與服務區內的遠端站通信。固定寬帶無線接入系統一般由三部分組成：中心站（基站）、遠端站、網管系統。1．中心站

主要匯聚中心站不同扇區設備上的業務與信令數據，實現與核心網絡相連。2．遠端站

包括室外單元（含定向天線、射頻單元）和室內單元（調制與解調單元以及與用戶室內設備相連的業務接口單元）。3．網管系統

主要與中心站相連，有帶內、帶外和串口連接三種方式。

26GLMDS、3.5GMMDS和5.8G點對多點固定寬帶無線接入系統的組網模式相同，均由中心站、遠端站和網管這三部分組成。1.4BWA技術的發展狀況1.4.1傳統BWA技術1．傳統BWA技術概況

傳統的BWA（BroadbandWirelessAccess，寬帶無線接入）技術是指以固定寬帶為技術特征，空中接口立足于各設備制造商私有技術實現的無線接入技術，主要目的是解決網絡接入部分帶寬不足和有線接入網絡鋪設困難等瓶頸問題，屬于典型的“最后一公里”技術。2．LMDS技術概述LMDS（LocalMultipointDistributeService）是點對多點的固定無線通信方式，具有非常高的帶寬和雙向數據傳輸的特點，可提供多種寬帶交互式數據及多媒體業務，滿足用戶對高速數據和圖像通信日益增長的要求。其工作頻率通常為10GHz～43GHz，在26GHz頻段附近可用的頻譜帶寬最大可達1GHz以上。（1）LMDS的概念（2）LMDS的技術參數

不同國家或地區的電信管理部門分配給LMDS的具體工作頻段及頻帶寬度有所不同，其中大約有80%的國家將27.5GHz～29.5GHz定為LMDS頻段。①工作頻段

我國為滿足寬帶無線接入業務發展的需求，規劃的LMDS工作頻段和主要技術參數暫定為：中心站發射頻段24.507GHz～25.515GHz；遠端站發射頻段25.757GHz～26.765GHz；收發頻率間隔為1250MHz，基本頻道帶寬為3.5MHz、7MHz、14MHz和28MHz，可根據具體業務需求將基本信道合并使用，傳輸容量≥4×2.048Mbit/s/7MHz。②多址方式

多址方式是指基站設備正確接收來自本扇區多個遠端用戶的信號所采用的方式。

LMDS無線收發大多選用頻分雙工（FDD），下行鏈路一般通過時分復用（TDM），將信號向相應扇區廣播，每個用戶終端在特定的頻段內接收屬于自己的信號，上行鏈路可通過頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）等多址方式與基站進行通信。③調制方式LMDS系統可采用的調制方式有相移鍵控PSK（包括BPSK，DQPSK，QPSK）和正交幅度調制QAM（包括4QAM，16QAM，64QAM），具體應用時將根據實際情況選定。④拓撲結構LMDS系統的拓撲結構與局域網類似，可有星形和環形兩種主要結構形式。（3）LMDS系統的組成圖1-1LMDS系統組成示意圖①基礎骨干網絡②基站③用戶端設備（CPE）④網管系統（4）LMDS的主要特點

可提供極高的通信帶寬。蜂窩式的結構配置可覆蓋整個城域范圍。LMDS可提供多種業務調制與編碼方式。（5）LMDS的優缺點

與傳統的有線接入或者低頻段無線接入方式相比，LMDS具有以下優勢。

①項目啟動快，工程完成快。

②工作頻帶寬，可提供寬帶接入。

③前期投資比較小，后期擴容能力強，投資回收快。④業務提供速度快。⑤在用戶發展方面極具靈活性。⑥可提供質優價廉的多種業務。⑦頻率復用度高，系統容量大。⑧網絡運行、維護費用比較低。

雖然LMDS有以上的優點，但是亦存在不同程度的局限性。

①LMDS的致命缺點是在信號傳輸上會有發射器和接收器之間一條直射的傳輸限制，如果中間有過多的障礙物阻擋信號傳送，就會影響傳輸品質。

②LMDS服務區覆蓋范圍較小，不適合遠程用戶使用。③LMDS使用約30GHz的頻段作為傳輸媒介，該頻段屬于Ka頻段，故對于樹木、建筑物等障礙物的穿透能力較弱，而且有嚴重的雨衰效應，通信質量受雨、雪等天氣影響較大，只有在與基地臺建立直線傳輸線路時才會有較佳的通信品質。

④基站設備比較復雜，價格較貴，所以在用戶少時，每個用戶的分攤成本較高。（6）LMDS的應用LMDS屬于無線訪問的一種新形式，可以采用蜂窩式的小區結構覆蓋整個城域范圍，每個蜂窩站的覆蓋區為5km～7km。若采用具有更高的發射功率、更強的接收靈敏度，可增加基站的覆蓋范圍，使覆蓋范圍達到10km以上。

LMDS覆蓋區可相互重疊，每個蜂窩的覆蓋區又可以劃分為多個扇區，可以根據需要在該扇區提供特定業務或服務。

LMDS系統特別適于在城市商貿區、技術開發區、寫字樓群、城市居民小區等高密度用戶地區使用。LMDS的應用場合如下。①企業應用。②住宅用戶。③連接2G和3G。LMDS系統可提供的業務如下。①話音業務。②數據業務。③視頻業務。3．MMDS技術概述MMDS技術其實也是一種無線通信技術。這種技術是近些年才發展起來的通過無線微波傳送有線電視信號的一種新型傳送技術，這種技術不但方便安裝調試，而且由這種技術組成的系統重量輕、體積小、占地面積少，很適合中小城市或郊區有線電視覆蓋不到的地方。（1）MMDS技術的概念

這種技術是一種通過視距傳輸為基礎的圖像分配傳輸技術，它的正常工作頻段一般為2.5GHz～3.5GHz，這種技術不需要安裝太多的屋頂設備就能覆蓋一大片區域，因此利用這種技術人們可以在反射天線周圍50公里范圍內將100對路數字電視信號直接傳送至用戶。一個發射塔的服務區就可以覆蓋一座中型城市，同時控制上行和下行的數據流。

現在MMDS使用了傳統的調制技術，但是未來的技術將是基于VOFDM（VectorOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，矢量頻分正交復用）的，接收端與反射的信號相結合，生成一個更強的信號。這種技術成本低廉，常用于遠離服務中心的小型企業接入網，它有時被稱為WDSL或通稱為寬帶無線技術。MMDS是一種新的寬帶數據接入業務，在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線寬帶接入服務。圖1-2MMDS系統功能框圖（2）MMDS技術可以提供的業務MMDS技術可以為用戶提供多種業務功能，這包括點對點面向連接的數據業務、點對多點業務、點對點無連接型網絡業務。（3）MMDS的發射與接收MMDS的傳輸發射方式分單頻點發射機和寬帶發射機兩種。①單頻點發射機特點a．可靠性比較高。如某一路發射機發生故障中斷了發射，不會影響其他路信號的傳輸。

b．傳輸距離較大。覆蓋范圍最大可達50公里以上。通常傳輸12路電視信號的農村有線電視網要覆蓋30公里以上距離都使用此類發射機。

c．由于它采用獨立發射機，成本造價較高。

d．發射機置于室內，維護方便。②寬帶發射機特點a．結構簡單，使用方便。

b．覆蓋范圍較小，半徑一般在30公里以內。

c．成本低，很受經濟不太發達地區用戶的歡迎。

d．可置于室外天線后部，免去建機房及購買饋管和波導的費用。（4）MMDS系統的技術要求

按照國際通信標準，MMDS頻道配置應該與國際接軌，在2

503MHz～2

687MHz頻段內，以每頻道8MHz帶寬鄰頻道間隔排列23個電視信道。并在2

684MHz～2

700MHz專用頻段內，用于數據及話音通信傳輸及雙向傳輸的上行回傳。在200MHz帶寬內，以梳狀方式分成兩個獨立組，A組采用奇數頻道號，B組采用偶數頻道號，以隔頻道排列。MMDS系統作為一級供電發射系統，應有兩個獨立電源或自備發電機，并備有交流穩壓電源。

MMDS系統微波站必須可靠接地。

MMDS系統必須有良好的防雷設施，供電線路和通信線路也必須有防雷措施；雷擊放電時產生巨大的能量，除直接通到地面外，還可通過長傳輸線產生感應電進入電子設備。MMDS系統的發射機與頻道合成器之間的傳輸線應盡量短，頻道合成器波導輸出口距離墻面至少0.6m。在使用MMDS系統來接受信號時，大家需要注意的是接收點的選擇，面對發射臺方向不能有遮擋，要避開通信、雷達等干擾源。MMDS的主要特點如下。

①MMDS技術使用了最新的傳送數字信號的信源編碼與信道編碼技術，同時在MMDS系統中人們還引入了最新的調制技術，這樣會使得數字信號的頻譜壓縮，從而能大大提高了頻道利用率，最終可以提高通信功率與頻譜的綜合利用。②與傳統的AML、FM微波傳輸方式工作頻段相比，MMDS工作頻段要稍微低一點，而與地面電視廣播VHF、UHF頻段相比，MMDS其繞射能力要弱一點，各種樓層建筑物對其吸收大，反射波弱，不會產生重影。③MMDS無線傳輸網與有線電視光纖網一樣，可采用加/解擾技術，實現可尋址收費系統合計算機用戶管理系統。

④由于MMDS通信技術采用數字濾波與數字存儲方式，因此人們可用很簡單的方法就能消除伴隨圖像傳輸的噪聲，來高效改善圖像傳輸的信噪比。⑤MMDS通信系統采用數字壓縮發射機來大大減少模擬發射機的數量，而且從建設的成本來考慮，采用數字傳輸系統要比采用相應的模擬發射機的成本低好幾倍，這種方式甚至比通信光纜的鋪設更能節約投資。4．傳統BWA技術的發展

目前，LMDS和MMDS并沒有形成FBWA領域的統一技術標準，各個設備制造商的空中接口協議沒有實現兼容性和互操作性。因此，產品批量生產能力不高，成本下降較慢，產業鏈不健全，導致技術更新和新技術的引入無法有效進行，致使整個行業的發展受到了很大的局限。由于標準不統一造成的成本問題已經成為制約寬帶固定無線接入技術發展的最大障礙。

整個BWA產業需要成熟的技術、統一的標準以及有效的成本降低機制構成的良性循環，為此，許多機構開始著手解決這一問題，試圖建立起真正統一的全球性標準。在這樣的背景下，誕生了ETSIHIPERACCESS、ARIBMMAC和IEEE802.16等標準。

到目前為止，發展較快、已經比較完善并且被廣泛接受的標準是IEEE802.16標準。與此同時，歐洲的ETSIBRAN項目和日本ARIB的MMAC均在開發與IEEE802.16相近的寬帶無線接入技術標準。1.4.2IEEE802.11技術

無線局域網（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）是固定局域網的一種延伸，指以無線媒體作為傳輸媒介的局域網。

目前國際上無線局域網有三大標準家族，美國IEEE802.11、歐洲ETSI高性能局域網HiperLAN和日本ARIB移動多媒體接入通信MMAC，其中IEEE802.11系列標準是無線局域網的主流標準。隨著IEEE802.11標準的推行，無線局域網的產品越來越豐富，不同產品的兼容性得到加強。

美國電氣和電子工程學會（IEEE）在制定局域網標準中起了重大作用，IEEE802是主要的局域網標準，已經成為ISO國際標準，IEEE802.11對應的ISO標準是ISO/IEC8802-11，定義了無線局域網的MAC層和物理層規范。IEEE802.11的制定，主要用于解決辦公室局域網和校園網中用戶與用戶終端的無線接入，業務主要局限于數據訪問，速度最高只能達到2Mbit/s。由于它在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要，因此，IEEE又相繼推出了802.11b和802.11a兩個標準。此后，c～i的標準也在不斷形成和制定之中。IEEE802.11協議棧如圖1-3所示。圖1-3IEEE802.11協議棧圖1-4IEEE802.11協議基本參考模型1．協議基本參考模型2．IEEE802.11MAC層

由于IEEE802.11網絡中，多個終端共享同一傳輸媒質，所以需要一種MAC協議來控制各個終端對同一傳輸媒質的訪問。

IEEE802.11MAC層采用了與以太網類似的CSMA載波監聽多路訪問來控制對傳輸媒質的訪問。（1）MAC數據服務（MACDataService）（2）MAC層功能①訪問控制

a．分布訪問協同功能（DistributedCoordinationFunction，DCF）

b．中心點協同功能（PointCoordinationFunction，PCF）c．請求發送/允許發送（RequestToSend/ClearToSend，RTS/CTS）協議

d．分段技術和差錯恢復機制

e．QoS機制②網絡連接工作站開機后通過被動或主動掃描方式搜索有無現成的AP可供加入，搜索到后從AP接收服務組標識符（ServiceSetIdentifier，SSID）、時間同步函數（TimerSynchronizationFunction，TSF）、計數器的值和物理安裝等參數。③提供身份驗證和數據加密無線局域網中所有工作站共享無線介質，由于傳輸介質的脆弱性，工作站更容易受到攻擊，主要包括身份假冒、重放攻擊、信息篡改、拒絕服務攻擊等主動式攻擊和網絡竊聽、網絡通信量分析等被動式攻擊，因此安全性需要高度重視。

當無須對發送工作站進行身份認證時，一般采用開放系統認證（OpenSystemAuthentication），通常情況下，無線局域網中的數據傳輸需要更高的安全級別，包括IEEE802.11定義的共享密鑰認證（SharedKeyAuthentication）在內，基于IEEE802.11的局域網主要采用以下幾種安全技術。a．SSID技術

b．MAC技術

c．有線對等加密（WiredEquivalentPrivacy，WEP）技術

d．無線局域網鑒別與保密基礎結構（WLANAuthenticationandPrivacyInfrastructure，WAPI）

e．用戶認證技術（IEEE802.1x）（3）MAC層幀①MAC幀格式圖1-5MAC幀格式圖1-6MAC幀控制字段格式②MAC幀分類圖1-7管理幀格式a．管理幀圖1-8RTS/CTS幀格式b．控制幀c．數據幀3．802.11物理層IEEE802.11定義了FHSS，DSSS和IR物理層；802.11b對DSSS物理層進行了補充，定義了HR/DSSS（HighRate/directsequencespreadspectrum）；802.11a定義了OFDM物理層；802.11g對802.11和802.11b定義的DSSS物理層做了進一步擴展，定義了擴展速率物理層（ExtendRatePHY，ERP），并對ERP和非ERP（nonERP）工作站共處等問題做了規范。（1）物理層服務原語物理層與MAC層通過12條服務原語進行通信。（2）物理層功能①載波監聽②傳送功能③接收功能圖1-9IEEE802.11中FHSS方式的PLCP幀格式（3）PLCP子層幀格式圖1-10IEEE802.11b中DSSS方式的長PLCP幀格式圖1-11IEEE802.11a中OFDM方式的PLCP幀格式（4）PMD子層PMD子層通過服務原語與PLCP子層通信，通過管理實體原語實現對管理信息庫（ManagementInformationBase，MIB），PMD操作負責將PPDU的二進制數轉換成相應適合發送的無線信號，主要包括擴頻和調制功能。①IEEE802.11②IEEE802.11b③IEEE802.11a④IEEE802.11g⑤其他IEEE802.11標準4．無線局域網組網方式

如圖1-12所示，基本服務集（BasicServiceSet，BSS）是由多個工作站（Station，STA）組成的集合，BSS內的工作站可以相互通信并且具有相同的服務集標識符（BSSIdentifier，BSSID）。（1）IEEE802.11提供的服務圖1-12無線局域網服務體系架構

獨立基本服務集（IndependentBasicServiceSet，IBSS）是最基本的802.11無線局域網形式，至少包括兩個工作站，沒有中繼功能，工作站之間處于能夠直接通信的物理范圍內才能通信。

分布式系統（DistributionSystem，DS）用于連接不同的BSS，分布式系統使用的無線媒介（DistributionSystemMedium，DSM）與BSS使用的媒介（WirelessMedium，WM）邏輯上分開，盡管它們物理上可能會是同一個媒介，例如同一個無線頻段。

接入點（AccessPoint，AP）是特殊的工作站，AP提供分布式系統服務（DistributionSystemService，DSS）。幾個BSS通過AP連接起來形成擴展服務集（ExtendedServiceSet，ESS），ESS內的工作站對于LLC層是透明的，可以從一個BSS移動另一個BSS。

關口（Portal）是無線局域網中的一個邏輯節點，用于802.11無線局域網和非802.11局域網之間的協議轉換。在實際中可以將Portal和AP的功能基成到一個設備中。IEEE802.11定義了9種服務。①主機服務（StationService，SS）主機服務確保主機正確發送、接收數據的能力和數據傳輸的安全。包括身份確認（Auth8entication）、取消身份確認（Deauthentication）、私密性服務（Privary）和MSDU分發（MSDUDelivery）4種服務。②分布式系統服務（DistributionSystemService，DSS）分布式系統服務確保MSDU可以在同一個ESS中不同BSS間傳輸。包括關聯、取消關聯、重新關聯、分發（Distribution）和集成（Integration）5種服務。（2）無線局域網主要組網設備①無線客戶端適配器（ClientAdapter）②無線接入點（AccessPoint，AP）③無線網橋④無線路由器（3）無線局域網的拓撲結構

無線局域網主要包括基礎結構式（Infrastructure）網絡和AdHoc網絡兩種拓撲結構。如圖1-13所示。圖1-13無線局域網拓撲結構5．無線局域網應用①銷售、物流等行業②服務行業③教育行業④石油行業（1）行業應用⑤醫療行業⑥制造行業⑦展廳、比賽競技場⑧移動辦公環境（2）公眾接入

由于無線局域網技術在數據鏈路層以上與局域網完全一致，所以可以利用已有的寬帶有線接入資源，迅速地部署無線局域網，形成無縫覆蓋。無線局域網和固定IP網絡融合，即通過AP實現用戶的無線接入，接入控制節點（AccessControl，AC）與AAA服務器配合可實現多種用戶接入手段以及豐富的計費策略，典型案例如圖1-14所示。圖1-14無線局域網接入固定IP網典型方案圖1-15無線局域網與GPRS捆綁應用案例圖1-16無線局域網與3G融合解決方案1．IEEE802.16標準1.4.3IEEE802.16技術1999年，IEEE-SA成立了IEEE802.16工作組來專門開發寬帶固定無線技術標準。IEEE802.16主要用來解決寬帶接入“最后一公里”的問題。它可作為線纜和DSL的無線擴展技術，或者用于將802.11a無線接入熱點（Hotpoint）連接到互聯網，也可將公司與家庭等網絡連至有線骨干線路，從而真正實現無線與寬帶接入的統一。自從該標準誕生以來，已經發展出802.16a、802.16d和802.16e等一系列標準。2．空中接口特性802.16技術網絡由用戶站（SS）、基站（BS）、認證和業務授權服務器（ASA）組成，如圖1-17所示的參考模型中定義了網絡實體間的各個接口和參考點。圖1-17IEEE802.16邏輯參考模型3．協議棧模型圖1-18協議棧模型4．物理層（1）頻段（2）雙工方式（3）載波帶寬（4）調制方式（5）編碼方式5．媒體接入控制層IEEE802.16標準的MAC層協議在上行通道分配帶寬時，采用的是一種基于預留的集中控制方式。

IEEE802.16的MAC層是靠同意/請求協議來接入媒體的，它可以消除確認消息的開銷和延時來支持不同的服務水平。表1-1 IEEE802.16業務特征業務類型特點帶寬竊取輪詢UGS固定速率實時業務不允許使用PM比特為1來為非UGS連接請求帶寬輪詢rtPS可變速率實時業務支持GPSS模式單播nrtPS非周期變長分組非實時業務支持GPSS模式允許所有形式的輪詢BE無保障分組數據業務支持GPSS模式允許所有形式的輪詢6．IEEE802.16技術分類

根據是否支持移動特性，IEEE802.16標準可以分為固定寬帶無線接入（FixedBroadbandWirelessAccess，FBWA）空中接口標準和移動寬帶無線接入（MobileBroadbandWirelessAccess，MBWA）空中接口標準，其中802.16、802.16a、802.16d屬于FBWA，而802.16e屬于MBWA。1．IEEE802.20技術概述1.4.4IEEE802.20技術

移動寬帶無線接入系統最初由IEEE802.16工作組在2002年3月提出；2002年7月，IEEE明確MBWA與IEEE802.16定位于不同的市場應用；2002年9月，MBWA執行委員會提議成立新的工作組；2002年12月，該提議得到標準，IEEE802.20工作組成立。IEEE802.16和IEEE802.20研究組致力于兩類不同市場目標。

在IEEE802.20的項目授權請求PAR中定義了IEEE802.20標準工作范圍：“空中接口的PHY/MAC層規范，適用于可互操作的移動寬帶無線接入系統，工作于3.5GHz以下的需授權頻段，最優化IP數據傳輸，每用戶峰值速率超過1Mbit/s支持城域范圍內高達250km/h的各種車載移動性，在頻譜效率、可持續用戶數據速率和活動用戶數等方面比現有移動系統性能有顯著提高。”2．IEEE802.20技術特性IEEE802.20的主要技術特性如下：全面支持實時和非實時業務，在空中接口中不存在電路域和分組域的區分；能保持持續的連通性；頻率統一，可復用；支持小區間和扇區間的無縫切換，以及與其他無線技術（802.16、802.11等）間的切換；融入了對QoS的支持，與核心網級別的端到端QoS相一致；

支持IPv4和IPv6等具有QoS保證的協議；支持內部狀態快速轉變的多種MAC協議狀態；為上下行鏈路快速分配所需資源，并根據信道環境的變化自動選擇最優的數據傳輸速率；提供終端與網絡間的認證機制；與現有的蜂窩移動通信系統可以共存，降低網絡部署成本；包含各個網絡間的開放型接口。（1）系統性能指標表1-2 802.20系統性能指標參數目標值移動性最高達250km/h頻譜效率>1bit/s/Hz/cell工作頻率<3.5GHz的許可頻段單小區覆蓋半徑<15km（廣域網）帶寬1.25MHz5MHz用戶峰值速率（下行）1Mbit/s>4Mbit/s用戶峰值速率（上行）>300kbit/s>1.2Mbit/s單小區峰值速率（下行）>4Mbit/s>16Mbit/s單小區峰值速率（上行）>800kbit/s>3.2Mbit/s雙工方式FDD和TDDMAC幀往返時延（RTT）<10ms安全模式AES（高級加密標準）表1-3 不同場景下的頻譜效率參數下行上行移動速率（km/h）31203120頻譜效率（bit/s/Hz/cell）2.01.51.00.75（2）純IP架構IEEE802.20秉承了IEEE802協議族的純IP架構。純IP架構，與3GPP和3GPP2所提出的全IP概念有所不同——前者是核心網和無線接入網都基于IP傳輸，而后者僅僅實現了核心網的IP化。設計架構的差異使IEEE802.20與其他3G技術相比具有明顯的優勢。3．IEEE802.20的技術特點

透明支持實時和非實時業務；始終在線連接；廣泛的頻率重用；支持在各種不同技術間漫游和切換，例如從MBWA切換到WLAN；小區間和扇區間無縫切換；支持空中接口的QoS與端到端核心網QoS一致：支持基于策略的QoS保證，支持IPv4和IPv6使能的QoS保證；支持多個MAC協議狀態以及狀態之間的快速轉移；對上行鏈路和下行鏈路的快速資源費配；

用戶數據速率管理：支持與RF環境相適應得自動選擇最佳用戶速率；空中接口提供消息方式用于相互認證；允許與現存蜂窩系統的混合部署；空中接口的任何網絡實體之間都為開放接口，從而允許服務提供商和設備制造商分離實現這些功能實體。盡可能首先考慮采用IETF協議。1．HSDPA技術概述1.4.5HSDPA技術HSDPA（HighSpeedDownlinkPackageAccess，高速下行分組接入）技術，是3GPP在R5協議中引入的。

它可以在不改變WCDMA系統網絡結構的基礎上，大大提高用戶下行數據業務速率（理論峰值可達14.4Mbit/s），極大地改善了WCDMA不支持數據密集型應用的缺陷，是WCDMA網絡建設中提高下行容量和數據業務速率的一種重要技術。2．HSDPA的基本原理（1）共享信道傳輸

在物理層規范中引入了三種新的物理信道。高速下行鏈路共享信道（HS-DSCH）高速下行共享控制信道（HS-SCCH）高速專用物理控制信道（HS-DPCCH）（2）高階調制3GPPR99/R4規范中只規定了QPSK調制方式用于下行傳輸。在3GPPR5規范中，除了QPSK外，HS-DSCH信道還可以使用16QAM調制方式來提供更高的數據速率。與QPSK相比，16QAM調制可以使空中接口速率提高一倍。（3）更短的時間間隔（TTI）HSDPA的無線幀長為2ms（即TTI）。（4）自適應調制和編碼（AMC）

自適應調制和編碼（AMC）技術使得NodeB能夠根據UE反饋的當前無線信道狀況及時地調整調制方式（QPSK或16QAM）和編碼效率，從而使數據傳輸速率與信道狀況相匹配，從而獲得高的小區吞吐量和頻譜利用率。（5）快速調度在WCDMAR99/R4中，分組調度由RNC負責。（6）快速混合自動重傳請求

利用快速混合自動重傳請求（FastHybridARQ）性能，NodeB可以自動根據瞬時信道條件，靈活調整每次傳輸的有效編碼效率以及調制方式，用戶UE可以將每次傳來的數據進行信息合并（軟合并方式），大大提高了容錯能力。（7）引入MAC層新實體MAC-hsHSDPA在UE和NodeB的MAC層引入了MAC-hs實體，完成相關調度、反饋、重傳等功能。3．HSDPA標準進展（1）第一階段：基本HSDPA（2）第二階段：增強HSDPA（3）第三階段：引進新型空中接口，增加平均數據比特率4．HSDPA業務模型表1-4 業務分類及其特征性能特征QoS分類會話類流媒體類交互類背景類終端緩存要求終端不需緩存終端采用緩存終端不需緩存終端不需緩存抖動要求對抖動的要求很高對抖動的要求較高抖動要求低無要求延時要求延時要求高延時要求高延時要求低無要求上下行速率對比上行速率和下行速率基本對稱下行速率遠大于上行速率請求-相應類型，一般下行速率大于上行速率有些業務下行速率大于上行速率，有些基本對稱誤碼率要求可容忍一定的誤碼率可容忍一定的誤碼率對誤碼率要求很高對誤碼率要求很高重傳要求空口不用重傳空口不用重傳空口需要重傳空口需要重傳（1）HSDPA適合業務分析①會話類業務②流媒體業務表1-5 流媒體業務QoS需求媒體流應用對稱數據速率（kbit/s）性能參數及目標值啟動時延/s傳輸抖動時延/s誤碼率（%）音頻高質量音樂單向32～128<10<2<1視頻實時視頻單向32～128<10<2<2數據靜態圖像單向-<10--③交互類業務④背景類業務表1-6 交互類業務QoS需求媒體流應用對稱數據速率（kbit/s）性能參數及目標值啟動時延（s）傳輸抖動時延（s）誤碼率（%）音頻語音消息單向4～13回放<1<1ms<3%FER錄音<2<1%FER視頻Web瀏覽單向-<4/頁不要求-數據電子商務雙向-<4不要求-（2）HSDPA初期業務模型表1-7 HSDPA初期業務模型示例業務類別涵蓋的業務3G承載信道單用戶忙時業務量/（Erl/kB）本業務用戶滲透率（%）忙時平均流量（kbit/s）會話類基本語音DCH0.021000.122可視電話DCH0.001500.032流媒體類音頻流DCH/HS-DSCH2280.001視頻流業務DCH/HS-DSCH62550.069交互類KJAVAHS-DSCH1.25200.001PTT/Presence/IMHS-DSCH1100.000移動電子商務HS-DSCH1.5625200.001WAPHS-DSCH30400.027位置服務HS-DSCH1.25150.000MMSHS-DSCH6420.006互聯網瀏覽HS-DSCH70050.078背景類E-mail下載HS-DSCH40100.009第2章WLAN技術WLAN發展史2.1WLAN標準體系結構2.2WLAN物理層關鍵技術2.3WLANMAC層關鍵技術2.4WLAN移動性管理2.5WLAN應用場景2.6WLAN技術現狀及與802.16的比較2.7本章內容

WLAN標準體系結構

WLAN物理層關鍵技術

WLANMAC層關鍵技術

WLAN移動性管理

WLAN應用場景

WLAN技術現狀及與IEEE802.16的比較本章重點

IEEE802.11規定的WLAN標準體系結構

WLAN關鍵技術

WLAN移動性管理學習本章目的和要求

了解WLAN的標準體系結構

了解WLAN物理層、MAC層關鍵技術

了解WLAN移動性管理中的技術和標準

了解IEEE802.11與IEEE802.16的聯系與差別2.1WLAN發展史WLAN是20世紀90年代計算機與無線通信技術相結合的產物，它使用無線信道來接入網絡，為通信的移動化、個人化和多媒體應用提供了潛在的手段，并成為寬帶接入的有效手段之一。表2-1 WLAN標準體系一覽標準名稱內容物理層802.11b工作在2.4GHz，數據傳輸速率最高達11Mbit/s802.11g工作在2.4GHz，數據速率最高達54Mbit/s802.11d定義了一些物理層方面的要求（如信道化、跳頻模式等），以針對802.11設備在一些國家運用時滿足該國無線電管制要求802.11a工作在5GHz，使用更為先進的OFDM調制方式，數據傳輸速率達54Mbit/s802.11h主要是針對歐洲特殊環境，在802.11a的基礎上可以動態調整頻率和RF發射來減少與其他系統的干擾802.11n使用OFDM技術使802.11的數據傳輸速率超過100Mbit/s802.11j802.11a用于日本的頻段（4.9GHz～5GHz）MAC層802.11e增加QoS特性，支持多媒體業務802.11f確定接入點如何交互運作，為解決漫游問題而制定的AP之間的協議（IAPP）802.11iWLAN的安全規范，也稱為高級加密標準，是WEP的替代標準802.11k為WLAN應如何進行信道選擇、漫游服務和傳輸功率控制提供標準802.11r控制漫游移動終端與候選接入點的通信方式，建立安全聯系，并預留QoS資源802.11m維護，此工作組將對先前的規范條款進行修正802.11s關于網狀網在802.11中的應用其他802.11u研究WLAN與其他網絡之間（蜂窩網絡、Wimax等）互聯問題802.11oVoWLAN802.11qVLAN的支持機制802.11p車載環境下的無線通信802.11v無線網絡管理2.2WLAN標準體系結構2.2.1IEEE802.11標準

和其他IEEE802標準一樣，802.11協議主要工作在ISO協議的物理層和數據鏈路層。任何局域網的應用程序、網絡操作系統或者像TCP/IP、NovellNetware都能夠在802.11協議上兼容運行，就像它們運行在802.3Ethernet上一樣。1．IEEE802.11協議參考模型表2-2 IEEE802.11標準的邏輯結構圖2-1WLAN的核心結構2．IEEE802.11拓撲結構

在IEEE802.11標準中，有四種拓撲結構，即獨立基本服務集（IndependentBasicServiceSet，IBSS）網絡、基本服務集（BasicServiceSet，BSS）網絡、擴展服務集（ExtendServiceSet，ESS）網絡和ESS（無線）網絡。BSS是基本組件，它提供一個覆蓋區域，使BSS中的站點保持充分的連接。一個站點可以在BSS內自由移動，但離開了BSS區域內就不能夠直接與其他站點建立連接了。（1）IBSS網絡圖2-2一個IBSS網絡（2）BSS網絡圖2-3一個BSS網絡（3）ESS網絡圖2-4一個ESS網絡（4）ESS（無線）網絡3．IEEE802.11服務（1）站點服務①認證

開放系統認證（OpenSystemAuthentication）

共享密鑰認證（SharedKeyAuthentication）②不認證③加密

接入控制

加密圖2-5WEP加密產生加密文本（2）分布式系統服務①結合②分離③分布④集成⑤重新結合圖2-6接入點的漫游服務1．HiperLAN/2協議參考模型2.2.2HiperLAN標準

除了IEEE802.11家族，歐洲電信標準化協會（ETSI）的寬帶無線電接入網絡（BRAN）也制定出HiperLAN標準作為“寬帶無線接入網”計劃的組成部分，并在歐洲得到了廣泛支持和應用。

該系列包含4個標準：HiperLAN/1、HiperLAN/2、HiperLink和HiperAccess。

HiperLAN/1、HiperLAN/2用于高速WLAN接入；HiperLink用于室內無線主干系統；HiperAccess則用于室外對有線通信設施提供固定接入。HiperLAN/2協議棧結構又包括物理層（PHY）、數據鏈路控制層（DLC）和匯聚層（CL）三層協議。圖2-7HiperLAN/2協議參考模型2．HiperLAN/2網絡拓撲結構圖2-8典型的HiperLAN/2網絡拓撲3．HiperLAN/2技術優點

較之IEEE802.11標準，HiperLAN/2有如下技術優點。（1）高速數據傳輸（2）面向連接（3）QoS支持（4）自動頻率配置（5）安全性（6）移動性（7）省電模式2.3WLAN物理層關鍵技術1．物理層結構2.3.1物理層概述（1）物理層管理（PhysicalLayerManagement，PLM）（2）物理層匯聚子層（PHYConvergenceProcedure，PLCP）（3）物理介質依賴（PhysicalMediumDependent，PMD）子層2．物理層幀傳送機制圖2-10802.11三種傳輸方式的PLCP幀格式幀傳送機制如下。（1）載波偵聽（2）發送（3）接收1．擴頻技術2.3.2物理層關鍵技術

擴頻通信，即擴展頻譜通信（SpreadSpectrumCommunication），它與光纖通信、衛星通信，一同被譽為進入信息時代的三大高技術通信傳輸方式。

擴頻通信是將待傳送的信息數據被偽隨機編碼，即擴頻序列（SpreadSequence，SS）調制，使信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬實現頻譜擴展后再傳輸，頻帶的擴展通過一個獨立的碼序列（SS）來完成，用編碼及調制的方法來實現的，與所傳信息數據無關，接收端則采用相同的編碼進行解調及相關處理，恢復原始信息數據。（1）擴頻通信原理圖2-11擴頻通信原理圖（2）擴頻通信的主要優點①易于重復使用頻率，提高了無線頻譜利用率

②抗干擾性強，誤碼率低圖2-12擴頻系統抗寬帶干擾能力示意圖圖2-13擴頻系統抗脈沖干擾能力示意圖③隱蔽性好，對各種窄帶通信系統的干擾很小

④抗多徑干擾

⑤可實現碼分多址

⑥能精確地定時和測距（3）直接序列擴頻（DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS）原理圖2-14直接序列擴頻原理圖（4）跳頻（FrequencyHopping，FH）擴頻原理

所謂跳頻，就是用一定碼序列進行選擇的多頻率頻移鍵控。也就是說，用擴頻碼序列去進行頻移鍵控調制，使載波頻率不斷地跳變，所以稱為跳頻。圖2-15跳頻原理示意圖2．高速調制技術（1）CCK補償碼鍵控CCK調制是一種高效的直接序列擴頻調制方式。

圖2-16所示為IEEE802.11中CCK64_QPSK調制的基本方框圖。圖2-16CCK64_QPSK調制的基本方框圖CCK擴頻補碼是多相補碼的一種特殊形式，它除了具有較好的互補自相關特性外，還具有較弱的互相關特性。（2）分組二進制卷積編碼調制

分組二進制卷積編碼調制（PacketBinaryConvolutionalCode，PBCC）是在1998年3月IEEE的會議上提出來的。圖2-17PBCC發端框圖圖2-18OFDM的實現框圖（4）MIMOOFDMMIMO技術能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率。它可以定義為發送和接受端之間存在多個獨立信道，也就是說天線單元之間存在充分的間隔，因此消除了天線間信號的相關性，提高信號的鏈路性能增加了數據吞吐量。1．IEEE802.11物理層2.3.3IEEE802.11、802.11a/b/g物理層（1）直接序列擴頻物理層（DSSS）①DSSSPLCP子層圖2-19DSSSPLCP子層幀結構②DSSSPMD子層（2）跳頻擴頻物理層（FHSS）①FHSSPLCP子層圖2-20跳頻擴頻PLCP幀結構②FHSSPMD子層（3）紅外線物理層

隨著紅外線產品的逐漸發展，設計IEEE802.11局域網時，紅外線物理層應該成為可考慮的三種選擇之一。紅外線物理層具有很多優點：成本最低；對RF干擾的容忍度最高；傳播距離最短；抗竊聽能力最強；多工作在有頂篷的地方（主要是在室內），頂篷作為紅外線信號的反射點；在全世界范圍內都沒有頻率限制。①紅外線PLCP子層圖2-21紅外線PLCP子層幀結構②紅外線的PMD子層表2-3 4-PPM調制數據4-PPM符號數據4-PPM符號000001110100010010101000表2-4 16-PPM調制編碼表數據16-PPM符號數據16-PPM符號000000000000000000011100000000010000000000010000000000000010110100000010000000000011000000000000010011110000010000000000001000000000000010001110000010000000000001100000000000010000101000010000000000000111000000000010000010110010000000000000010100000000010000001001010000000000000001000000000010000000100010000000000000002．IEEE802.11a/b/g物理層IEEE802.11a是OFDM應用于WLAN的標準。IEEE802.11a工作在5GHz頻段。利用OFDM作為物理層技術，可提供6Mbit/s～54Mbit/s的數據速率。為了恢復處于不同衰落環境的子載波上的信號，它在不同的子載波上采用不同碼率的編碼方式，主要有1/2、2/3、3/4三種碼率。

其中1/2編碼器采用約束長度為7的卷積編碼，其他兩種碼率通過對1/2編碼器進行鑿孔獲得。表2-5列出了IEEE802.11a支持的8種模式，為了對比，表中還列出了HiperLAN/2支持的7種模式。表2-5 IEEE802.11a和HiperLAN/2的工作模式調制方式碼率數據速率數據比特/OFDM符號兩種標準都有的模式BPSK1/26Mbit/s24BPSK3/49Mbit/s36QPSK1/212Mbit/s48QPSK3/418Mbit/s7216QAM3/436Mbit/s14464QAM3/454Mbit/s216IEEE802.11a獨有的模式16QAM1/224Mbit/s9664QAM2/348Mbit/s192HiperLAN/2獨有的模式16QAM9/1627Mbit/s108表2-6 IEEE802.b支持的四種可變速率數據速率（Mbit/s）125.511調制方式DBPSKDQPSKDQPSKCCKDQPSKCCK碼字長度11位（巴克碼）8位（CCK）8位（CCK）11位（巴克碼）符號速率（Msymbol/s）111.3751.375比特/符號1248Chip速率（Mchip/s）11111111表2-7 IEEE802.11g中的OFDM主要參數主要參數主要參數量數據速率6、9、12、18、24、36、48、54Mbit/s調制方式BPSK、QPSK、16QAM、64QAM編碼速率1/2、2/3、3/4子載波數52導頻數4OFDM符號間隔4μs保護間隔800ns子載波帶寬312.5kHz信道帶寬20MHz表2-8 IEEE802.11g的傳輸模式模式調制方式編碼速率R比特率/Mbit/s1BPSK1/262BPSK3/493QPSK1/2124QPSK3/418516QAM1/224616QAM3/436764QAM2/348864QAM3/454表2-9 IEEE802.11、IEEE802.11a/b/g標準的比較2.4WLANMAC層關鍵技術IEEE802.11WLAN的所有工作站和訪問節點都提供媒體訪問控制（MAC）層服務，MAC服務是指同層LLC（邏輯鏈路控制層）在MAC服務訪問節點（SAC）之間交換MAC服務數據單元（MSDU）的能力，包括利用共享無線電波或紅外線介質進行MAC服務數據單元的發送。WLAN的MAC層提供了一種稱為CSMA/CA（載波偵聽多路訪問/沖突避免）的介質訪問機制。2.4.1MAC層幀結構圖2-22IEEE802.11MAC幀結構1．幀控制（framecontrol）2．持續時間/標志（duration/ID）3．地址1，2，3，44．序列控制（sequencecontrol）5．幀體（framebody）6．幀校驗序列（FCS）1．IEEE802.11MAC層技術規范2.4.2MAC層關鍵技術（1）虛擬載波監聽機制（2）幀優先級的設置IEEE802.11中有四種幀間隔，其長度由小到大依次分別是SIFS（Shortinterframespace），PIFS（PCFinterframespace），DIFS（DCFinterframespace），EIFS（Extendedinterframespace）。用這四種幀間隔確定幀發送優先級。圖2-23CSMA/CA基本接入方式（3）隨機退避機制（4）節能管理2．IEEE802.11MAC層的網絡工作方式IEEE802.11MAC綜合了兩種工作方式：中心控制（PCF）和分布控制（DCF）。前者支持無競爭型實時業務及競爭型非實時業務，后者建立在前者工作方式之上并且僅支持競爭型非實時業務。（1）分布控制方式（DCF）①CSMA/CA（Carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance）。

發送方操作

接收方操作

②RTS/CTS消息交換機制。（2）中心控制方式（PCF）圖2-25PCF和DCF共存圖2-26點協調器到站點的幀傳輸圖2-27站點之間的幀傳輸

（3）IEEE802.11eMAC層優化

（4）IEEE802.11e的EDCF（增強型分布式協同）和HCF（混合協同）機制2.5WLAN移動性管理

無線網絡比有線網絡面臨更多、更嚴重的安全威脅。易受竊聽難于檢測易受大功率干擾2.5.1WLAN安全系統

易受插入攻擊“基站”偽裝同時，移動、漫游帶來大量的審計、管理難題，無線信道的高誤碼率也限制了某些加密算法的應用。圖2-28無線局域網安全系統結構示意圖IEEE802.11技術本身設置了認證和加密功能，但存在較大的安全隱患，下面加以說明。

1．服務集標識符（servicesetidentifier，SSID）

2．物理地址過濾（mediaaccesscontrol，MAC）

3．無線對等保密（wiredequivalentprivacy，WEP）IEEE802.11i對安全機制進行了改進。1．WPA（Wi-FiProtectedAccess）WPA（Wi-FiProtectedAccess）作為802.11i標準的子集，包含了認證、加密和數據完整性校驗三個組成部分，是一個完整的安全方案。其核心是802.1x（端口訪問控制技術）和TKIP（TemporalKeyIntegrityProtocol）。

WPA是一種繼承了WEP基本原理而又解決了WEP缺點的新技術。2．端口訪問控制技術（1）請求者系統（2）認證系統（3）認證服務器系統圖2-30基于EAP-MD5的802.1x認證系統功能實體協議棧圖2-31基于EAP-MD5的802.1x認證流程3．EAP（ExtensibleAuthentication）IEEE802.11i協議使用了EAP（ExtensibleAuthentication，擴展認證協議）以及802.1x，強迫使用者進行驗證以及交互驗證；并且使用了MIC（MessageIntegritCode，信息完整性編碼）檢測傳送的字節是否有被修改的情況；此外使用TKIP（TemporalKeyIntegrityProtocol）、CCMP（Counter-Mode/CBC-MACProtocol）和WRAP（WirelessRobustAuthenticatedProtocol）三種加密機制，使加密的過程由原來的靜態變為動態，讓攻擊者更難以破解。4．RADIUS（RemoteAuthenticationDial-InService）RADIUS（遠程鑒別撥號用戶服務）是一項被大部分遠程訪問、路由器和VPN廠商所采用的用于對遠程訪問用戶進行集中網絡鑒別的標準化通信協議。5．AES（AdvancedEncryptionStandard）標準

為了能提供更高級別的加密保護，802.11i（協議結構見圖2-32）采用了新的WLAN架構，支持新的AES（AdvancedEncryptionStandard）標準。

AES是一種對稱的塊加密技術，使用128bit分組加密數據，提供WEP/TKIP中RC4算法更高的加密性能。2.5.2WLAN漫游與切換（IEEE802.11f）IEEE802.11f即接入點互操作協議（Inter-AccessPointProtocol，IAPP）的制定目的是改善802.11協議的切換機制，使用戶能夠在不同的交換分區間或接入設備間漫游，使WLAN能夠提供與移動通信同樣的移動性。

在WLAN中STA的移動性管理在不同的移動模式下有各自的處理方法。在WLAN中，STA共有下面三種移動模式。（1）不移動或無轉移模式。（2）BSS轉移模式。（3）ESS轉移模式。1．IAPP提供的服務（1）IAPP-INlTlATE。（2）IAPP-TERMINATE。（3）IAPP-ADD。（4）IAPP-MOVE。2．IAPP下數據鏈路層的切換過程

在WLAN中，通過AP接入有線網絡的STA，離開該AP的覆蓋范圍，進入另一個AP的覆蓋范圍時。