2-7、局域网的标准及发展

局域网的标准及发展南京邮电大学张顺颐2019/8/24一、局域网的特点：•局域网最初是指一个单位内部的计算机相连接、组成的网络。其基本的特点是，总线是共用的，因而网络内部的传输速率可以非常高；•各个站点、终端是平等的关系，而非主从关系；•可以实现广播、多播；2019/8/24二、局域网的标准：•局域网的标准由IEEE（美国电子与电气工程师协会）制定，称为IEEE802委员会，有十多个分会，每个分会负责制定相应局域网的标准。例如，802.3分会制定的标准，就称为802.3标准2019/8/24二、局域网的标准：•*802.1：概述、体系结构和网络互连，以及网络管理和性能测量；•802.2：逻辑链路控制。这是高层协议与任何一种局域网MAC子层的接口；*者为目前仍然活跃的工作组，其余已经暂时或完全停止了活动；2019/8/24二、局域网的标准：•*802.3：CSMA/CD；定义CSMA/CD总线网络的MAC子层和网络层的规约；以太网，CSMA/CD载波监听多点接入/碰撞检测；•802.3i：已不大使用；•802.3u：100Mb/S的100BASE-T；2019/8/24二、局域网的标准：•802.3z：1000Mb/S（Gb/S）的1000BASE-T，光纤信道；还可分为：•1000BASE-SX；短波长850nm激光器；62.5um，50um直径的多模光纤，传输距离分别为275m和550m；2019/8/24二、局域网的标准：•1000BASE-LX；长波长1300nm激光器，62.5um，50um直径的多模光纤，传输距离为550m，纤芯直径10um的单模光纤时，传输距离5Km；•1000BASE-CX；CX表示铜线，使用两对短距离的屏蔽双绞线电缆，传输距离25m2019/8/24二、局域网的标准：•802.3ae：10Gb/S（10000Mb/S）万兆以太网，使用光纤为传输媒体，使用长距离（超过40Km）的光收发器与单模光纤接口，可以工作在广域网和城域网范围内；若使用多模光纤，则传输距离为65－300m；为适应高速率，使用全双工方式，不存在信道和总线的争用，也不使用CSMA/CD协议；2019/8/24二、局域网的标准：•802.4：令牌总线网络，定义令牌传递总线网的MAC子层和物理层的规约；•802.5：令牌环形网络，定义令牌传递环形网的MAC子层和物理层的规约；•802.6：城域网MAN，定义城域网的MAC子层和物理层的规约；2019/8/24二、局域网的标准：•802.7：宽带技术；•802.8：光纤技术；•802.9：综合话音技术局域网；•802.10：可互操作的局域网的安全；2019/8/24二、局域网的标准：•*802.11：宽带无线局域网；Wi－Fi；•802.12：优先级高速局域网（100Mb/S）;•802.14：电缆电视（Cable－TV）；•由于无线局域网的发展，在802.11以后，又发展了新的标准：2019/8/24二、局域网的标准：•*802.15：无线个人网；•*802.16：（无线城域网）WiMAX（微波接入全球互操作性认证联盟）；10－66GHz固定宽带无线接入系统接口标准；802.16系列发展很快，有许多标准，例如：2019/8/24二、局域网的标准：•802.16a：2－11GHz固定宽带无线接入接口标准；对于802.16标准的扩展，覆盖范围可达50Km，小区半径6－10Km，MAC提供QoS保证，支持话音和视频等实时性业务；2019/8/24二、局域网的标准：•802.16c：10－66GHz固定宽带无线接入系统关于兼容性的增补文件；10－66GHz频段；•802.16d：2－66GHz固定宽带无线接入系统接口标准；支持多种业务，属于固定宽带无线接入；2019/8/24二、局域网的标准：•802.16e：2－6GHz固定和移动宽带无线接入标准标准；尚未正式发布；可同时支持固定和移动宽带无线接入，是目前唯一可与3G竞争的无线宽带接入技术；•802.16f：固定宽带无线接入系统接口MIB标准；该标准刚刚起步，计划2006年发布；•802.16g：固定和移动宽带无线接入系统接口管理平面流程和服务要求；2019/8/24二、局域网的标准：•*802.17：弹性分组环（ResilientPackedRing）•802.20：无线广域网•802.21：拟用来发展解决802系列的各种有线/无线、固定/移动网络（Wi－Fi、WiMAX和固定以太网等）以及蜂窝移动通信网之间基于移动IP协议的漫游和切换问题；•*者为目前仍然活跃的工作组，其余已经暂时或完全停止了活动；2019/8/24三、无线局域网标准802.11的演进和发展•802.11b：由于最初的802.11标准存在诸多缺陷，1999年IEEE进行了很多更新，推出了802.11b标准，该标准工作在2.4GHz频带，最大数据传输速率可达11Mbps。802.11a：由于802.11b工作于公共频段，因此遇到了很多干扰问题，为了解决这个问题，在802.11b通过的同年，802.11a标准应运而生。该标准工作于5GHz频段，使用更为先进的OFDM（正交频分复用）调制方式，最大数据传输速率提高到54Mbps。2019/8/24三、无线局域网标准802.11的演进和发展•802.11e：随着无线局域网的逐步普及，VoiceoverWLAN的概念开始火爆，但是同其他方式的VoIP类似，QoS问题变得日益突出。为此，IEEE成立了802.11e工作组，以期在802.11的QoS方面进行增强，以促进VoiceoverWLAN等新型应用的推广。现已获得通过成为标准。2019/8/24三、无线局域网标准802.11的演进和发展•802.11g：虽然802.11a标准比起802.11b先进不少，但由于802.11b的广泛使用，无线局域网的部署和升级必须考虑到客户的既有投资，业界迫切需要一种与802.11b工作于同一频段且更为先进的技术来保证这种妥协。2001年，工作于2.4GHz频段数据速率最高达54MHz的802.11g标准获得通过。2019/8/24三、无线局域网标准802.11的演进和发展•802.11f：802.11定义了客户端设备如何和AP通信，然而并没有规定AP间的通信，这无疑不利于无缝WLAN网络的构建。802.11f标准工作组即是为了解决这个问题，然而由于目前大型WLAN网络大多由单一的厂商提供，因此这个问题还不太突出，或许随着多厂商环境的形成，802.11f会日益迫切。2019/8/24三、无线局域网标准802.11的演进和发展•802.11h：主要是为欧洲特殊环境所生，由于欧洲无线电管制机构对于5GHz频段采取了传输能量控制的政策，因此IEEE在802.11a的基础上增加了一些灵活的设置，以使系统可以动态调整频率和RF发射来减少与其他系统的干扰，因此802.11h可谓“欧洲版的802.11a”。2019/8/24三、无线局域网标准802.11的演进和发展•802.11i：由于802.11普遍采用的WEP安全措施太过脆弱，802.11i应运而生，其增加了AES（高级加密标准）安全协议，提供了更高的安全级别。802.11j：由于日本的频段（4.9GHz～5GHz）比较特殊，因此802.11j可以说是“日本版的802.11a”。2019/8/24三、无线局域网标准802.11的演进和发展•802.11k：802.11设备天生不能显示无线连接的状态，因此对网络的管理造成了很多问题。802.11k可以说是为WLAN网络管理员而设，可以使设备能够动态改变接入点之间的无线信道、电源级别和负载平衡。2019/8/24三、无线局域网标准802.11的演进和发展•802.11m：该标准工作组主要是对802.11的各标准进行维护。802.11n：对802.11的数据传输速率进行了大幅提高，使用802.11n超过100Mbps的速率不再是梦想，甚至有报道称可以达到320Mbps的最高速率。2019/8/24三、无线局域网标准802.11的演进和发展•802.11p：将802.11针对汽车通信进行了多项改进，主要应用于智能交通领域的无线连接。802.11r：对802.11的快速漫游进行了改进，将能保证热点间连接的无缝性。2019/8/24三、无线局域网标准802.11的演进和发展•802.11s：对802.11增加了mesh网络的支持，目前主要进行mesh网络间互通性的定义。802.22：允许设备使用美国电视频段进行无线数据传输，可以说是“使用美国电视频段的802.16标准”。2019/8/24四、无线城域网802.16e与3G移动通信的技术比较802.16e3G业务固定或具有一定移较高移动速率、需要语定位动性的用户；音及数据服务的用户；需要一定移动性的3G增强型提供高速下行数据；宽带数据服务；用户在一定区域内支持全程的移动性和漫游；的移动性和漫游；业务以宽带数据业务为提供话音、数据传输业务；类型主（业务不在802.提供可视电话、多媒体消息、定16e的范围内）位、短消息业务等；提供IP层的接入；2019/8/24四、无线城域网802.16e与3G移动通信的技术比较802.16e3G网络基于分组的结构。电路型的结构和分组型的结构并存，并向分组型的结构目前网络只包含网络结构演进；无线接入网；网络包括无线接入网、核心网以及相关的子系统；终端终端的移动速率可以支持高于120Km/h；可支持120Km/h；2019/8/24五、802.16e与3G的应用比较1、802.16e是一种移动宽带无线接入技术，可以实现车速下的宽带接入并接入IP核心网，提供宽带数据业务，也可以提供话音业务。802.16e为了获得较高的数据接入带宽（30Mb/S），必然会牺牲覆盖和移动性。因此在相当长的时间内将主要解决热点覆盖，其应用汇集在游牧或低速移动状态下的数据接入。但是随着用户需求的变化和网络的演进，将逐步可以支持120Km/h的移动速率。2019/8/24五、802.16e与3G的应用比较2、从业务定位可以看出，802.16e和3G系统的定位，在特定的范围内存在重叠。这种重叠目前主要体现在“数据带宽需求较高的城市区域内提供一定移动性的无线数据服务”方面。2019/8/24五、802.16e与3G的应用比较3、802.16e对3G的影响，可以分成两个阶段：802.16e在达到商用程度以前，不会对3G系统的发展和应用产生影响，但是会得到运营商的关注以及设备制造商的研发投入。802.16e发展顺利，达到商用以后，就会在无线宽带数据服务方面与3G形成一定范围内的竞争和互补。2019/8/24五、802.16e与3G的应用比较4、虽然802.16e在一定的运动速度下和覆盖范围内的数据传输的能力上要优于3G，但是从标准化、商用时间、全球统一频谱、技术特性等多角度考虑，802.16e距离真正的商用还有很长的路要走，其应用将在3G之后。因此在相当长的时间内，802.16e将不会对3G形成威胁。2019/8/24五、802.16e与3G的应用比较5、决定802.16e和3G之间关系的因素很多，除了系统功能、技术性能以外，系统的成熟度、产业化程度、移动运营商网络的状况、运营商的网络演进、发展战略、产业规模和产品成本、政府的政策引导、频谱的状况等，技术只是其中的一环。2019/8/24五、802.16e与3G的应用比较6、目前看，802.16e的应用，主要基于电脑（特别是笔记本），而3G的应用，主要基于手机。随着芯片功能的不断发展，电脑（笔记本）的许多功能必将向手机转移，而笔记本将增加新的功能。从移动性和使用的方便程度来看，手机将优于笔记本，但是从使用的功能性和便利性来看，笔记本更加全面。因此，802.16e和3G乃至4G，应该是互补的关系，至少在目前来看，不是替代的关系。2019/8/24五、802.16e与3G的应用比较7、将来会出现基于802.16e的手机（目前已经有WLAN手机），也会出现基于4G的笔记