无线宽带网络

物联网工程导论110无线宽带网络主要内容概述：无线网络Wi-Fi：无线局域网WiMAX：无线城域网展望：无线物联世界物联网工程导论210.0无线网络概述无线网络的组成元素物联网工程导论3无线连接r用户与基站、用户与用户或基站与基站之间的数据传输通路。r以无线电波、光波为载体。r支持多种多样的传输速率和传输距离。基站r将用户与公共基础网络相连的设备。蜂窝塔（CellTower）Wi-Fi接入点（AccessPoint）r根据不同协议，覆盖范围及传输速率不同。无线网络用户r手机，PDA，传感器，……r可无线通信。r可获取有效信息。公共基础网络10.0无线网络概述物联网工程导论4无线网络的组成元素自组网r无须基站。用户之间通过自组织的方式形成自组网（Ad-hocNetwork）。r地址指派、路由选择等功能由用户自身完成。10.0无线网络概述物联网工程导论5无线网络分类10.0无线网络概述物联网工程导论6无线宽带网络传统宽带网络定义：带宽超过1.54Mbps（T1网络带宽）的网络可称为宽带网络无线宽带网络包括：Wi-Fi：无线局域网WiMAX：无线城域网3G：无线广域网UWB：超宽带无线个域网10.0无线网络概述物联网工程导论7无线连接的特点无线宽带网络和有线宽带网络的主要区别在于数据链路层和物理层。信号强度衰减非视线传输信号干扰多径传播10.1Wi-Fi:无线局域网物联网工程导论8Wi-Fi（WirelessFidelity）由Wi-Fi联盟(Wi-FiAlliance)所持有的一个无线网路通信技术品牌，目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网路产品之间的互通性。随着IEEE802.11a及IEEE802.11g等标准的出现，现在IEEE802.11这个标准已被统称作Wi-Fi。IEEE802.11IEEE制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线接入。由于802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，IEEE小组相继推出了一系列802.11标准。10.1Wi-Fi:无线局域网物联网工程导论9801.11无线局域网的发展10.1Wi-Fi:无线局域网物联网工程导论10801.11架构路由器基本服务组BSS1基本服务组BSS2上层网络（因特网等）接入点AccessPoint掌上电脑PDA笔记本电脑台式机10.1Wi-Fi:无线局域网物联网工程导论11801.11架构：组成部分：基本服务组（BasicServiceSet，BSS）是802.11架构中最重要的组成部分基站模式：无线用户、接入点自组织模式：无线、用户信道：802.11b/g：将85MHz的频宽分为11个不同频段的信道。接入点管理者会为每个接入点指定信道。不相互干扰的信道中间须隔4个或4个以上其他信道10.1Wi-Fi:无线局域网物联网工程导论12801.11架构：用户与接入点关联（基站模式）：接入点广播的“识别帧”（包含了接入点的MAC地址和服务集表示符）用户根据收到的“识别帧”选择与其中一个接入点建立关联识别帧扫描方式：被动扫描，接入点周期性广播“识别帧”。主动扫描，首先无线用户主动广播“探测帧”，然后收到“探测帧”的接入点以“回应帧”响应，最后用户根据“回应帧”选择接入点。10.1Wi-Fi:无线局域网物联网工程导论13801.11介质访问控制协议：介质访问控制协议的目的是避免多个用户同时访问信道CSMA（CarrierSenseMultipleAccess）用户在发送数据之前先监听信道，信道占用则不发送数据CA（CollisionAvoidence）要求建立数据链路层确认/重传机制以避免冲突CD（CollisionDetected）检测冲突802.11采用带冲突避免的载波监听多路访问协议（CSMA/CA)10.1Wi-Fi:无线局域网物联网工程导论14802.11采用CSMA/CA的原因冲突侦测（CD）需要全双工（发送数据同时也可接受数据），硬件代价过高，无线网卡很难同时接收（冲突探测帧）和发送无线信号无线信号的衰减特性和隐藏终端问题使冲突很难被侦测10.2WiMAX:无线城域网物联网工程导论15WiMAX（WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess）：旨在为广阔区域内的无线网络用户提供高速无线数据传输业务，视线覆盖范围可达112.6千米，非视线覆盖范围可达40千米，带宽70Mbps。与之对应的是一系列IEEE802.16协议。10.2WiMAX:无线城域网物联网工程导论16802.16的发展：10.2WiMAX:无线城域网物联网工程导论17WiMAX架构：架构与802.11基站模式类似基站以点对多点连接为用户提供服务。这段被称为“最后一英里”（LastMile）。基站之间或与上层网络以点对点连接（光纤、电缆、微波）相连。称为“回程”（Backhaul）频段10～66GHz（适合视线传输，作为回程连接载波）2～11GHz（适合非视线传输，用于最后一英里传输）10.2WiMAX:无线城域网物联网工程导论18WiMAX介质访问控制包含了全双工信道传输、点到多点传输的可扩展性以及对QoS的支持等特征全双工信道利用WiMAX的宽频特性提供更高效的宽带服务可扩展性指单个WiMAX基站可为多个用户同时提供服务QoS是针对不同用户的不同需求提供更优质的数据流服务时分多址转换（TDM，TimeDivisionMultiplex）帧提供了对上述特征的支持10.2WiMAX:无线城域网物联网工程导论19WiMAX传输帧访问协议规定了基站和用户交互的物理层参数（调制方式、编码方式、纠错参数），服务质量（QoS）基站向用户的下行连接子帧用户向基站的上行连接子帧基站通过下行突发数据向用户传输数据，用户使用基站为自己预留的上行时间片与基站交互10.3展望：无线物联世界物联网工程导论20无线宽带技术可为家庭、校园/企业、城市甚至全球范围内的用户提供泛在的互联互通物联网所需的更广泛地互联互通势必缺少不了无线宽带的支持小结物联网工程导论21内容回顾介绍了无线网络的分类及特点，并以Wi-Fi和WiMAX技术为例重点介绍了无线宽带网络协议802.16数据链路层数据帧结构小结物联网工程导论22重点掌握了解无线网络按覆盖范围的分类和宽带网络的标准重点理解802.11基站模式的架构重点掌握CSMA/CA的机制掌握802.16的架构，802.16介质访问控制的新特点理解802.16介质访问控制原理