無(wú)線局域網(wǎng)的mac層公平性及協(xié)議設(shè)計(jì)

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1、第一章緒論1．1無(wú)線局域網(wǎng)簡(jiǎn)介第1章緒論隨著無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越深刻地認(rèn)識(shí)到，無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)不僅能夠滿足移動(dòng)和特殊應(yīng)用領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)的要求，還能覆蓋有線網(wǎng)絡(luò)難以涉及的范圍。無(wú)線局域網(wǎng)作為傳統(tǒng)局域網(wǎng)的補(bǔ)充，目前已經(jīng)成為局域網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題：有了它，我們?cè)谶M(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)就不必受時(shí)間和空間的限制，可以隨時(shí)隨地瀏覽Internet，再也不用為網(wǎng)絡(luò)布線而苦惱??那么，到底什么是無(wú)線局域網(wǎng)?簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，無(wú)線局域網(wǎng)就是利用無(wú)線通訊手段實(shí)現(xiàn)快速接入以太網(wǎng)的技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)在各行

2、各業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣。有線網(wǎng)絡(luò)以其傳輸速率高，產(chǎn)品的品牌及數(shù)量眾多和技術(shù)發(fā)展速度快等優(yōu)點(diǎn)，在市場(chǎng)上有著的知名度和市場(chǎng)份額。然而，隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上的成熟，產(chǎn)品種類的不斷增加和產(chǎn)品成本下降，在可以預(yù)期的未來(lái)，無(wú)線網(wǎng)在全世界范圍內(nèi)將得到極大的發(fā)展。無(wú)線局域網(wǎng)應(yīng)用越來(lái)越多，它將擴(kuò)展有線局域網(wǎng)或在某些情況下取而代之?？梢灶A(yù)期，在未來(lái)信息無(wú)所不在的時(shí)代，無(wú)線網(wǎng)將依靠其無(wú)法比擬的靈活性，可移動(dòng)性和極強(qiáng)的可擴(kuò)展性，使人們真正享受到簡(jiǎn)單、方便、快捷的連接。下面從傳輸方式、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、網(wǎng)絡(luò)接口及對(duì)移動(dòng)計(jì)算的支持這四個(gè)方面來(lái)描述

3、無(wú)線局域網(wǎng)的特點(diǎn)。一、傳輸方式傳輸方式涉及無(wú)線局域網(wǎng)采用的傳輸媒體、選擇的頻段及調(diào)制方式。目前無(wú)線局域網(wǎng)采用的傳輸媒體主要有兩種，即微波與紅外線。在采用微波做為傳輸媒體的無(wú)線局域網(wǎng)依調(diào)制方式不同，又可分為擴(kuò)展頻譜方式與窄帶調(diào)制方式。l、擴(kuò)展頻譜方式在擴(kuò)展頻譜方式中，數(shù)據(jù)基帶信號(hào)的頻譜被擴(kuò)展至幾倍～幾十倍再被搬移至射頻發(fā)射出去。這一做法雖然犧牲了頻帶帶寬，卻提高了通信系統(tǒng)的抗干擾能力和安全性。由于單位頻帶內(nèi)的功率降低，對(duì)其它電子設(shè)備的干擾也減小了。采用擴(kuò)展頻譜方式的無(wú)線局域網(wǎng)一般選擇所謂的ISM頻段，這里IS

4、M分別取自Industrial、Scientific及Medical的第一個(gè)字母。許多工業(yè)、科研和醫(yī)療設(shè)備輻射6第一章緒論(AccessPoint)，所有站點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)均由其控制。這樣，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量增大時(shí)網(wǎng)絡(luò)吞吐性能及網(wǎng)絡(luò)時(shí)延性能的惡化并不劇烈。由于每個(gè)站點(diǎn)只需在接入點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)就可與其它站點(diǎn)通信，故網(wǎng)絡(luò)中心站點(diǎn)布局受環(huán)境限制亦小。此外，中心站點(diǎn)為接入有線主干網(wǎng)提供了一個(gè)邏輯接入點(diǎn)。有中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)是抗毀性差，接入點(diǎn)的故障容易導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，并且接入點(diǎn)的引入增加了網(wǎng)絡(luò)成本。本文將重點(diǎn)討論有中心拓

5、撲的無(wú)線局域網(wǎng)。在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)線局域網(wǎng)往往與有線主干網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)使用。這時(shí)，接入點(diǎn)也充當(dāng)無(wú)線局域網(wǎng)與有線主干網(wǎng)的轉(zhuǎn)接器。三、網(wǎng)絡(luò)接口這涉及無(wú)線局域網(wǎng)中站點(diǎn)從哪一層接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一般來(lái)講，網(wǎng)絡(luò)接口可以選擇在0SI參考模型的物理層或數(shù)據(jù)鏈路層。所謂物理層接口指使用無(wú)線信道替代通常的有線信道，而物理層以上各層不變。這樣做的最大優(yōu)點(diǎn)是上層的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序可不做任何修改。這種接口方式在使用時(shí)一般做為有線局域網(wǎng)的集線器和無(wú)線轉(zhuǎn)發(fā)器以實(shí)現(xiàn)有線局域網(wǎng)間互聯(lián)或擴(kuò)大有線局域網(wǎng)的覆蓋范圍。另一種接口方法是從數(shù)據(jù)鏈

6、路層接入網(wǎng)絡(luò)。這種接口方法并不沿用有線局域網(wǎng)的MAC協(xié)議，而采用更合適無(wú)線傳輸環(huán)境的MAC協(xié)議。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，MAC層以下對(duì)MAC層以上是透明的，配置相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序來(lái)完成與上層的接口，這樣可保證現(xiàn)有的有線局域網(wǎng)操作系統(tǒng)或應(yīng)用軟件可在無(wú)線局域網(wǎng)上正常運(yùn)行。目前，大部分無(wú)線局域網(wǎng)廠商都采用數(shù)據(jù)鏈路層接口方法。四、無(wú)線局域網(wǎng)的應(yīng)用環(huán)境’根據(jù)無(wú)線局域網(wǎng)的特點(diǎn)，其應(yīng)用可分為兩類：一類作為半移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，一類作為全移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。在半移動(dòng)應(yīng)用環(huán)境下，又可分為室內(nèi)應(yīng)用和室外應(yīng)用。在室內(nèi)應(yīng)用下，無(wú)線局域網(wǎng)作為有線局域網(wǎng)的補(bǔ)充，與

7、有線局域網(wǎng)并存。由于無(wú)線局域網(wǎng)的價(jià)格比有線局域網(wǎng)高，故在室內(nèi)環(huán)境下，無(wú)線局域網(wǎng)在以下應(yīng)用情況可發(fā)揮其特長(zhǎng)：大型辦公室、車間、超級(jí)市場(chǎng)、智能倉(cāng)庫(kù)、臨時(shí)辦公室、會(huì)議室、證券市場(chǎng)等。在難于布線的室外環(huán)境下，無(wú)線局域網(wǎng)可充分發(fā)揮其高速率、組網(wǎng)靈活之優(yōu)點(diǎn)。尤其在公共通信網(wǎng)不發(fā)達(dá)的狀態(tài)下，無(wú)線局域網(wǎng)可作為區(qū)域網(wǎng)(覆蓋范圍幾第一章緒論十公里)使用。下面列出幾種應(yīng)用情況：城市建筑群間通信；學(xué)校校園網(wǎng)絡(luò)：工礦企業(yè)廠區(qū)自動(dòng)化控制與管理網(wǎng)絡(luò)：銀行、金融證券城區(qū)網(wǎng)絡(luò)：城市交通信息網(wǎng)絡(luò)；礦山、水利、油田等區(qū)域網(wǎng)絡(luò)：港口、碼頭、江河湖

8、壩區(qū)網(wǎng)絡(luò)；野外勘測(cè)、實(shí)驗(yàn)等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)；軍事、公安移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等。無(wú)線局域網(wǎng)與有線主干網(wǎng)構(gòu)成移動(dòng)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)傳輸速率高、覆蓋面大，是一種可傳輸多媒體信息的個(gè)人通信網(wǎng)絡(luò)。這是無(wú)線局域網(wǎng)的發(fā)展方向。1．2關(guān)于MAC協(xié)議設(shè)計(jì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)相比，有許多特殊之處。第一，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線信道是共享介質(zhì)，若在同一時(shí)刻、同一地點(diǎn)的同一信道上有兩個(gè)或兩個(gè)以上的信號(hào)在進(jìn)行傳輸，則信號(hào)之間會(huì)發(fā)生沖突，接收方無(wú)法分辨其中任何一個(gè)單源