第一章信息通信网的演进

2008年信息通信网课程第二章接入网技术2008年信息通信网课程接入网技术1.电话网络接入Internet2.802.11无线局域网3.802.16无线城域网主要内容2008年信息通信网课程1.电话网络接入Internet电话拨号(9600~64kbps)数字用户线路(DSL:DigtialSubcriberLines)对称DSL下行和上行速率相同非对称DSL下行速率一般大于上行速率ADSL(AsymetricDSL)，非对称数字用户线路:下行速率理论上8~12Mbps,上行小于2MbpsADSL2+:下行速率理论上24Mbps,上行小于3.5Mbps主要接入技术实际上能够达到的速率与具体的环境有关,包括电话线的长度、线路质量、外界环境干扰、其他用户正在进行的数据业务等等2008年信息通信网课程1.电话网络接入到Internet利用电话线话音带宽300~3.4KHz采样率为2400次/秒,即2400baud速率:2400*码元位数V.32(4+1),QAM-32,9.6kbpsV.32bis(6+1)QAM-128,14.4kbpsV.34(12)28.8kbpsV.34bis(14)33.6kbps35kbps限制（香农公式）:本地回路长度和线路质量一个本地回路，用户到ISP，可达70kbps两个本地回路，两个通过调制解调器和模拟线路连接的用户，可达33.6kbpsV.90：8k采样(电话信道带宽4kHz，8比特量化编码，其中1比特用于控制)上行33.6kbps（较少噪声），56kbps下行电话拨号QAM：正交振幅调制2008年信息通信网课程1.电话网络接入到InternetADSL上行下行NIDDSLAM电话交换ISP分离器分离器ADSL调制解调器PC电话电话线局端电话线的带宽4kHz电话拨号：端局过滤300Hz~3.4KHz范围外的非话音频率ADSL：ADSL将用户线路接到没有滤波器的线路上频率在26khz以上的信号被分离到DSLAM(用户数字线访问复用)DMT(DiscreteMultiTone,离散多信道调制)总带宽1.1MHz划分为256条独立信道(256*4312.5Hz)信道0:传统简单电话服务(POTS)信道1-5:避免干扰一条上行控制,一条下行控制,其余全部用于数据NID：网络接口设备2008年信息通信网课程接入网技术1.电话网络接入Internet2.802.11无线局域网3.802.16无线城域网主要内容2008年信息通信网课程2.802.11无线局域网无线局域网概述无线局域网基本概念802.11协议无线局域网部署主要内容2008年信息通信网课程2.1无线局域网概述无线局域网WLAN(WirelessLocalAreaNetwork)以无线电波为传输媒介的局域网技术无线电波按照工作的频率的不同被划分为信道，每个信道对应着一个频率范围，WLAN的传输介质是建立在无线信道的基础上的WLAN标准802.11系列标准：IEEE802.11工作组制定HiperLAN系列标准：ETSI的BRAN小组制定无线局域网协议标准从目前的WLAN市场来看，IEEE802.11系列标准占了绝对的上风。下面讨论的WLAN如果没有特别说明的话都是基于IEEE802.11系列协议的2008年信息通信网课程2.1无线局域网概述Wi-Fi最初是Wi-Fi联盟（Wi-FiAlliance）的注册商标，用来描述基于802.11系列协议的无线局域网技术现在也被用来描述WLAN中移动设备的无线接口Wi-Fi联盟由工业界发起成立的一个全球性的非盈利组织，负责测试和认证兼容IEEE802.11系列协议的设备，并且对于通过测试和认证的设备打上Wi-Fi认证标志WiFi2008年信息通信网课程2.1无线局域网概述优势快速部署（deployment）：不需要进行繁琐的布线工作支持移动漫游（roaming）：在无线信号覆盖范围内，用户可以随意的移动漫游易于扩展（scalability）：根据应用的需求来配置相应的网络拓扑结构问题传输带宽和传输效率相比有线网络低移动终端进行功率控制安全性问题特点2008年信息通信网课程2.2无线局域网基本概念无线站点STA（wirelessSTAtion）配置支持802.11协议的无线网卡的终端STA通过MAC层机制来共享同一个无线信道，最简单的WLAN仅仅由STA组成，它们之间直接通信无线接入点AP（wirelessAccessPoint），有时也被称为基站BS（BaseStation）数据链路层设备AP为STA之间的通信提供帧转发功能网络组成2008年信息通信网课程2.2无线局域网基本概念AdHoc网络，也称为自组织网络仅由STA之间通过无线传输媒介组成的网络，这些STA在彼此无线信号覆盖范围内，因此之间能够互相通信AdHoc网络也被称为IBSSBSS是一个不包含AP的STA集合，或者是一个与一个AP相关联的STA组，IBSS特指前一种情况网络拓扑—AdHoc网络STASTASTASTABSS/IBSSADHoc网络以太网路由器IP网络192.168.1.0IP网络192.168.2.0BSS/IBSSSTASTABSS：BasicServiceSet，基本业务群IBSS：IndependentBSS，独立基本业务群2008年信息通信网课程2.2无线局域网基本概念基础设施（Infrastructure）网络最简单的基础设施网络包括一个AP以及一些和AP关联的STA，组成一个以AP为中心的BSS更大的基础设施网络可能由多个以AP为中心的BSS通过分布式系统DS互连组成，也称为扩展业务群ESSDS可以是一个交换机，一个有线网络或者一个无线网络在基础设施网络中，STA之间不能直接通信，所有的通信都必须经过APSTA可以在ESS内移动漫游网络拓扑—基础设施网络STA1STASTASTA2BSS1BSS2ESSDS基础设施网络AP1AP2ESS：ExtendedServiceSetDS：DistributionSystem2008年信息通信网课程2.2无线局域网基本概念BSSID是一个48位的标识，用来指示一个特定区域内的BSSAdHoc网络，BSSID是随机产生基础设施网络，BSSID是AP的无线网络接口的MAC地址SSID是一个最大长度为32个字符的标识符，它有时也被称为网络名，可以用来对STA接入BSS进行控制每个BSS都配置有一个SSID，STA要加入必须配置相同的SSIDESSID是SSID的一种扩展形式，它被特定地用于ESS，同一个ESS内的所有STA和AP都必须配置相同的ESSIDBSSID和SSID2008年信息通信网课程2.3802.11协议发展历程1997年IEEE发布第一个802.11标准，工作在2.4GHz的ISM频段，支持速率为1M或者2M，室内约25米，室外约75米1999年IEEE发布802.11a，工作在5GHz的ISM频段，支持最大速率为54M，室内约30米，室外约100米注意：如果没有特别说明，一般用“802.11”来表示“802.11系列协议”802.11history1999年IEEE发布802.11b，工作在2.4GHz的ISM频段，支持最大速率为11M，室内约35米，室外约110米2003年IEEE发布802.11g，工作在2.4GHz的ISM频段，支持最大速率为54M，室内约35米，室外约110米2007年IEEE发布802.11ndraft2.0，工作在2.4GHz的ISM频段，支持最大速率为248M，室内约70米，室外约160米2008年信息通信网课程2.3802.11协议物理层对应着OSI参考模型的物理层对传输媒介和拓扑的规定OSI参考模型的数据链路层被划分为两个子层，即逻辑链路控制(LLC)子层和媒介访问控制(MAC)子层局域网体系结构—802参考模型网络层数据链路层物理层LLCMAC物理层OSI参考模型IEEE802参考模型IEEE802参考模型由IEEE802委员会开发,并且被所有的制定LAN标准的组织所采用2008年信息通信网课程2.3802.11协议将数据链路层划分为两个子层的原因在传统的数据链路控制中没有管理访问共享媒介的逻辑需求对于相同的LLC子层，可以提供不同的MAC子层常用以太网、无线局域网等局域网具有相同的LLC子层，只是MAC子层不同MAC子层负责检测错误并且丢弃任何发生错误的帧，而LLC子层可以知道哪些帧被成功接收，并且可以重传出错的帧局域网体系结构—LLC和MACLLC：LogicalLinkControlMAC：MediumAccessControl2008年信息通信网课程2.3802.11协议局域网体系结构—协议封装MAC帧MAC帧尾一般为循环冗余校验（CRC：CyclicRedundaryCheck），或者说是帧校验序列（FCS：FrameCheckSequence），用来检测帧在传输过程中是否出错2008年信息通信网课程2.3802.11协议LLC是一个对所有LAN都相同的链路层协议，它定义了在媒介上寻址站点及控制两个用户之间数据交换的机制，提供了三种可选的服务无确认的非连接服务（UnacknowledgedConnectionlessService）连接模式服务（Connection-modeService）确认无连接服务（AcknowledgedConnectionlessService）设备厂商将LLC服务作为可选项提供给客户，客户可以根据自己应用的需求选择合适的服务局域网体系结构—LLC子层在大多数情况下，无确认的非连接服务是优先考虑的选项，但在一些不可靠的网络环境，例如无线网络，一般使用确认无连接服务2008年信息通信网课程2.3802.11协议MAC的一个重要的功能是控制网络设备对传输媒介的访问，以实现这些网络设备对传输容量的有序高效共享MAC帧格式局域网体系结构—MAC子层MAC地址是网络接口设备例如网卡的物理地址，购买这些设备时一般就固化在设备的内部，它用来标识连接在LAN上的网络接口的物理接入点2008年信息通信网课程2.3802.11协议经典以太网在总线型共享链路上以10Mbps的速率工作，也称为10M以太网，对应标准为802.3传输媒介同轴电缆（10Base5，10Base2，已经很少使用了），双绞线（10Base-T）及光纤（10Base-F）MAC层使用CSMA/CD来实现多台主机竞争访问共享链路经典以太网—概述CSMA/CD：CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，带冲突检测的载波侦听多路访问2008年信息通信网课程2.3802.11协议经典以太网—共享链路问题解决方法：主机发送数据时以帧为单位。数据帧的头标中包含了接收这个数帧的目的地址，即目的MAC地址问题1：在共享链路上，任何主机都能够接收其它主机发送的数据，因此需要一种机制来指明数据的接收者2008年信息通信网课程2.3802.11协议问题2：在共享链路上，需要一种机制协调所有主机之间的数据发送，以公平竞争访问链路解决方法：每个数据帧都有最大长度限制（数据域部分不超过1500字节），发送完后主机之间要重新使用CSMA/CD机制协调对共享链路的访问，经典以太网—共享链路问题2008年信息通信网课程2.3802.11协议冲突（Collision），有时也叫做碰撞，由多台主机争用传输媒介引起的。当连接在共享链路上的两台或两台以上主机同时发送数据时，表示这些数据的信号将在同一段传输媒介上叠加时，从而导致无法被接收主机正确接收经典以太网—冲突两台主机同时发送数据2008年信息通信网课程2.3802.11协议CSMA/CD机制包括两个步骤，即载波侦听和冲突检测载波侦听（CarrierSense）：当某台主机想要