九、无线网络和移动网络
- 无线网络和移动网络的数据链路层与传统的有线因特网数据链路层相差很大。
1、无线局域网WLAN
1.1 无线局域网的组成
- 两类：（1）由固定基础设施的。（2）无固定基础设施的。
1. IEEE 802.11
- 802.11 是无线以太网的标准，使用星型拓扑，中心叫做接入点AP，在MAC层使用CSMA/CA协议。
- 使用802.11 系列协议的局域网又称为Wi-Fi（无线保真度）。
- 无线局域网最小构件是基本服务集BSS，包括一个基站和若干入移动站。
- 接入点AP就是基本服务集内的基站。安装AP时，必须分配不超过32字节的服务集标识符SSID和一个信道。SSID就是AP无线局域网的名字。一个BSS覆盖的范围就是一个基本服务区BSA。
- 一个基本服务集可以是孤立的，也可以通过接入点AP连接到一个分配系统DS，再连到另一个基本服务集，构成了一个扩展的服务集ESS。
- IEEE802.11的基本服务集BSS和扩展服务集ESS：
- 一个移动站要加入一个基本服务集BSS，即必须先选择一个接入点AP，并建立关联。表示和接入点AP创建了一个虚拟线路。才能发送接收数据帧。
- 移动站使用重建关联服务，可以把这种关联移到另一个接入点。使用分离服务时，终止关联。
- 移动站与接入点AP建立关联两种方法：（1）被动扫描。移动站等待接收AP发出的信标帧。（2）移动站主动发出探测请求帧等待接入点发回的探测响应帧。
- 提供有偿无偿接入Wi-Fi 的地点叫做热点。热点和接入点AP连接起来的区域是热区。
- 笔记本电脑连接了无线局域网络适配器（无线网卡）。能实现802.11的物理层和MAC层的功能。
- 无线局域网普遍采用了保密性很好的加密方案WPA（无线局域网受保护的接入）。
2. 移动自组网络
- 由处于平等状态的一些便携机构成自组网络：
1.2 802.11局域网的物理层
- 几种常用的802.11无线局域网：
1.3 802.11局域网的MAC层协议
1. CSMA/CA协议
- CSMA进行载波监听。但是“碰撞检测”在无线环境下不能使用。
- 理由：（1）无线信号强度小于发送信号强度，硬件花费过大。（2）碰撞无法避免，无线豫剧网不需要进行碰撞检测。
- 无线局域网可能出现检测错误的情况：检测到信道空闲，其实并不空闲；检测到信道忙，其实并不忙。
- CA表示碰撞避免，协议的设计要尽量减少碰撞发生的概率。
- 无线信道质量不如有线信道，无线站点每通过无线局域网发送完一帧后，要等到接收方确认，再继续发送。叫做链路层确认。
- 802.11设计了独特的MAC层。通过几种常用的802.11无线局域网协调功能来确定什么时候发送数据，接收数据。
- （1）分布调节功能DCF。（2）点调节功能PCF。
2. 对信道进行预约
- 发送数据的站对信道进行预约。
1.4 802.11局域网的MAC帧（以后多补充内容）
- 三中类型：控制帧、数据帧、管理帧。
2、无线个人区域网WPAN
- 个人工作的地方属于个人使用电子设备用无线技术连接起来自组网络，不需要接入AP，范围10m左右。
- WPAN个人使用，低功率，小范围，低速率，低价格的电缆替代技术。WLAN同时为多个用户服务的无线局域网，大功率、中等范围、高速率的局域网。
1. 蓝牙技术
- 爱立信公司推出蓝牙。蓝牙数据率为720kb/s，范围10m。使用TDM方式和调频扩频FHSS技术组成的不用基站的皮克网（piconet）。
2. 低俗WPAN
- 主要用于工业监控组网、办公自动化与控制等领域、速率是2~250kb/s。
- 最重要的就是ZigBee。通信距离短，速率低，成本低廉。功耗低，非常省电。
3. 高速WPAN
- 11~ 55Mb/s。
3、无线城域网WMAN
- 802.11无线城域网服务范围的示意图：
4、蜂窝移动通信网
4.1 蜂窝无线通信技术简介
- 又称为小区制移动通信。特点：把整个的网络服务器划分为许多小区，每个小区设置一个基站，负责本小区各个移动站的联络与控制。
- 第一代（1G）蜂窝无线通信是为话音通信设计的模拟FDM系统。
- 第二代（2G）提供低速数字通信（短息服务），最流行的GSM系统。
- 3G使用IP体系结构和混合的交换机制。
- 3G网卡使得电脑连接蜂窝无线通信技术。像U盘一样。3G网卡里面是一张USIM卡，和SIM（Subscriber Identity Module）一样大，U代表通用。
- 3G上网，一是按照流量计费，二是按照时间计费。
- 半径1~25Km不等。采用蜂窝状的好处是可以最大限度地进行频率复用。频率复用是指在相隔一定距离的不同小区可以采用相同的频率不会受到相互干扰。
- 每一个基站都有一个基站收发信机，把移动站发来的信号转发给基站控制器BSC。
- 基站通过基站控制器BSC连接到移动交换中心MSC。MSC是整个GSM网络的核心，控制所有业务。BSC将移动站发来的IP数据报发送到SGSN。SGSN还要和移动交换中心MSC进行通信。GGSN即网关GPRS支持特点，称为GPSR路由器。
4.2 移动IP
- 允许计算机移动到外地时，仍然保留其原来的IP地址。
- 一个计算机换了地理位置，通过动态主机配置协议DHCP自动获取所需的IP地址，换了接入的网络，换了IP地址，但用户并不关心具体的IP地址是什么。
- 移动IP要解决的问题是，使用户的移动性对上层的网络应用是透明的。
- 一个移动站A必须有一个原始地址，即永久地址（归属地址），移动站原始连接到的网络叫做归属网络。永久地址和归属网络的关联是不会改变的。
- 移动IP使用了归属代理：通常是连接在归属网络上的路由器。在应用层上完成。归属代理既是路由器也是主机。
