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第七章 无线与移动网络
2022-08-08 23:50:00 【我不配拥有55kg的你】
无线与移动网络
第一节 无线网络
1.无线网络基本结构
1.无线网络基本组成包括无线主机,无线链路,基站和无线基础设施等几部分。
2.无线主机:即运行应用程序的端系统设备。
3.无线链路:主机通过无线通信链路连接到一个基站或者另一台无线主机,不同无线链路技术具有不同的传播速率和传输距离。
4.基站:负责向与之关联的无线主机发送或接受数据和协调与之先关的多个无线主机的传输。
5.网络基础设施:通常是指大规模有线网络。
6.无线链路将位于网络边缘的主机连接到基站,基站与更大的网络基础设施相连,因此基站在无线主机和网络基础设施之间起着链路层中继作用。
7.无线主机与基站关联,并通过基站实现通信中继的无线网络通常被称为基础设施模式。
8.在一个网络环境中,一个移动结点的永久居所被称为归属网络或者家网
2.无线链路与无线网络特性
1.无线网络与有线网络最主要的区别就是使用了无线链路
2.无线链路标准的两种主要特性,即覆盖区域和链路速率
3.有限网络和无线网络的区别主要是在数据链路层和物理层。
4.无线与有线区别的主要表现
(1)信号强度的衰减
(2)干扰
(3)多径传播
(4)隐藏终端
5.无线链路中的比特差错比有线链路中更为常见。
第二节 移动网络

1.移动网络基本原理
1.无线网络不一定是移动网络,但移动网络一定是无线网络
2.移动网络中的移动结点是随时间改变其与网络连接位置的结点,并且一定采用无线通信技术。
3.网络层地址保持不变。
2.寻址
1.当某移动结点位于一个外部网络时,所有指向此结点永久地址的流量需要导向外部网络
2.两种解决方案
(1)外部网络可以通过所有其他网络发通告,告诉它们该移动结点正在它的网络中。
(2)将移动性功能从网络核心搬到网络边缘,由该移动结点的归属网络来实现。
3.移动结点的路由选择
1.归属代理除了负责与外部代理交互以跟踪结点的COA外,还负责监视到达的数据报。
2.移动结点的路由选择分为间接路由选择和直接路由选择
3.间接路由选择
4.直接路由选择:
(1)
第三节 无线局域网IEEE802.11(WIFI的标准)
IEEE802家族是由一系列局域网技术规范组成的。
1.IEEE802.11体系结构
1.IEEE802.11体系结构的基本构件由基站和基本服务集构成
(1)基站,又称为接入点AP
(2)基本服务集,即BSS,一个BSS包含一个或者多个无线站点和一个接入点的中央基站
2.每个IEEE802.11无线站点都具有一个6字节的MAC地址,该地址存储在该站适配器的固件中。
3.配置基站的无线局域网经常被称作基础设施无线局域网,其中的“基础设施”是指基站连同互联基站和一台路由器的有线以太网。
4.在IEEE802.11标准中,每个无线站点在能够接收或者发送网络层数据之前,必须与一个基站相关联。
5.发现基站的过程分别为被动扫描和主动扫描
(1)被动扫描是指无线主机扫描信道和监听信标帧的过程。
(2)主动扫描是指无线主机通过向位于无线主机范围内的所有基站广播探测帧的过程。
2.IEEE802.11的MAC协议(访问控制协议)
1.多个站点可能同时经过相同信道传输数据帧,因此需要一个多路访问控制协议来协调传输,IEEE802.11的MAC协议采用的是CSMA/CA协议,又称为带碰撞避免的CSMA
2.CSMA/CA通过RTS和CTS帧的交换,可以有效避免隐藏站问题,实现信道的预约占用,从而可以有效避免数据帧传输过程中的冲突。
3.IEEE802.11帧

1.IEEE802.11帧共有3类:控制帧,数据帧和管理帧。
2.帧结构中,MAC首部共30字节,尾部是帧检验序列,共4字节
3.地址字段:IEEE802.11最特殊的地方就是有4个地址字段
4.序号、持续期和帧控制字段:在IEEE802.11网络中,无论何时一个站点正确接收到一个来自其他站点的帧,都会发送一个确认帧。因为确认帧可能会丢失,发送站点可能会发送一个给定帧的多个副本。使用序号可以使接收方区分新传输的帧和以前传输的帧。
第四节 蜂窝网络
1.蜂窝网络体系结构

1.第一代蜂窝移动通信(1G)是为语音通话设计的模拟FDMA系统,
2.FDMA即频分多路复用
3.第二代蜂窝移动网络(2G)的代表性体制就是最流行的GSM系统
4.蜂窝是指一个蜂窝网覆盖的区域被分成许多称作小区的地理覆盖区域。
5.一个小区的覆盖区域取决于许多因素,包括BTS的发射功率,用户设备的传输功率,小区内的障碍物及基站天线的高度等。
6.BTS是指收发基站,每个小区包含一个收发基站。
7.移动交换中心在用户鉴别和账户管理以及呼叫建立和切换中起着决定性作用。
8.账户管理是指决定是否允许某个移动设备与蜂窝网络连接。
2.蜂窝网络中的移动性管理
1.GSM标准采用了一种间接路由选择方法管理移动性。移动用户向某个蜂窝网络提供商订购了服务,该蜂窝网就成了这些用户的归属网络。
2.移动用户当前所在网络称为被访网络
3.GSM的归属网络维护一个称为归属位置注册器HLR的数据库,HLR中包含每个用户的永久蜂窝电话号码,个人信息等内容。
4.GSM的被访网络维护一个称为访问者位置注册器VLR的数据库,VLR为每一个当前在其服务网络中的移动用户包含一个表项,VLR随着移动用户的进入或离开而出现或消失。
5.一个供应商的蜂窝网络将为其用户提供归属网络服务,同时为其他蜂窝网络服务商订购服务的移动用户提供被访网络服务。
6.当移动用户进入地理上相邻的另一个小区时,将于该小区的基站相关联,这样就出现了切换
3.移动通信2G/3G/4G/5G网络
1.2G网络
(1)GSM,即全球通信系统。
(2)GSM系统的业务,可分为承载业务,电信业务和附加业务
(3)承载业务主要提供在确定用户界面间传递消息的服务。
(4)电信业务主要提供与其他应用的通信服务,是核心业务
(5)附加业务包括所有方便和完善基本业务应用的服务,必须和基本业务同时使用
(6)GSM采用的是FDMA和TDMA的混合接入方式
2.3G网络
(1)3G网络是将无线通信与互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统
(2)3G网络最关键的技术是无线传输技术。
3.4G/LTE网络
(1)LTE下行空中接口的无线传输技术采用了正交频分多路复用技术,即OFDM
(2)上行空中接口的无线传输技术采用了单载波频分多路复用技术,即SC-FDMA
第五节 移动IP网络
1.移动IP网络,允许计算机移动到外地时任然保留其原来的IP地址。
2.移动IP标准由3部分组成:代理发现,向归属代理注册和数据报的间接路由选择
1.代理发现
1.代理发现是指当某移动IP站点到达一个新网络时,不管是连到一个外部网络还是发回其归属网络,它都必须知道响应的外部代理或归属代理的身份。
2.代理发现可以通过两种方式实现,分别是代理通告和代理请求
3.代理通告:外部代理或归属代理使用一种现有路由器发现协议的扩展协议来通告其服务。
4.代理请求:一个想知道代理的移动结点是不必等待接收代理通知就能广播一个代理请求报文。
2.向归属代理注册
1.移动IP定义了移动结点和/或外部代理向一个移动结点的归属代理注册或注销COA所使用的的协议。
第六节 其他典型无线网络简介
1.WiMax
1.WiMax即全球微波互联接入,其目的是在更大范围内未用户提供可媲美有限网络的无线通信解决方案。
2.WiMax是一种城域网技术
3.优点:更远的传输距离,更高速的宽带接入
4.缺点:不能支持无缝切换
5.标准,802.16
2.蓝牙
1.网络范围小,低功率和低成本,自组织
2.蓝牙是自组织网络,不需要网络基础设施来互连网络设备。
3.蓝牙网络的标准802.15.1
3.ZigBee
1.第二个个人区域网络标准,功率低,数据速率低,工作周期低
2.标准 802.15.4
3.应用场景 物联网
后记:适当删减,后续补充
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