节点连接型无线局域网

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1、基于IEEE802.11a的高速无线局域网技术肖鹏王长林(西南交通大学计算机与通讯工程学院,四川成都610031)摘要：本文通过对基于IEEE802.11a的高速无线局域网拓扑结构、防数据丢失、自动速率选择、电源消耗管理、正交频分复用、数据保密等技术介绍，分析了现阶段基于IEEE802.11a的高速无线局域网推广存在的问题和广阔应用前景。关键词：无线局域网、拓扑结构、正交频分复用、自动速率选择0.前言传统意义上的局域网的各类网络设备被网络连线所禁锢，无法实现可移动的网络通信。随着便携式计算机、Pad、电话等广泛应用，无线局域网（WLAN）开始步入我们的IT生活，WLAN是通过无线信道传输

2、数据，采用分组交换技术进行信息交换的计算机局域网。它克服了传统网络的不足，实现了移动的数据交换，为局域网开辟了崭新的技术和应用领域。目前，IEEE已经开发了3种无线局域网规范：802.11、802.11b、802.11a。802.11a标准是802.11标准第二次扩展版本，规定物理层使用5GHz的频段，正交频分复用（OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）调制，传输速率范围为6～54Mbit/s。下面，就基于IEEE802.11a的高速无线局域网关键技术进行介绍。1.无线局域网拓扑结构无线局域网拓扑结构包括：无中心或对等式（peertop

3、eer）拓扑图（见图一）和有中心（hub-Based）拓扑图（见图二）5第页5第页图二有中心拓扑结构图5第页图一无中心拓扑结构图5第页图二是由三个AP的有中心的无线局域网构成的扩展服务集（ESS，ExtendedServiceSet），包括：站（station）、接入点（AP，AccessPoint）、基本服务集（BSS，BasicServiceSet）、分布系统（DS，Distributionsystem5第页）。另外，还提供了两种服务作为为体系结构幕后支持：站服务（SS，StationService）和分布系统服务（DSS，DistributionSystemService）。SS包

4、括：认证、取消认证、数据投递和加密；DSS包括：关联、再关联、断开关联、集成和分布。1.防数据丢失技术源CTSDATAACK图三802.11a无线局域网单元工作过程RTS目的站信道检测有线网络的数据链路层协议是载波侦听多点接入/冲突检测（CSMA/CD）。对于无线局域网，由于无线适配器不能检测网络信道是否存在冲突，因此采用载波侦听多点接入/冲突避免（CSMA/CA），IEEE802.11a无线局域网的单元要发送信息以前，都要对无线信道中的能量进行探测，当无线信道的能量大于某个阀值的时候，就随机后退若干个间隙，再重新进行发送。在实际的系统中通常采用CSMA/CA+ACK+RTS+CTS来确

5、保系统性能。这种方式是在完成信道的探测后，负责发送的无线局域网单元在每次发送数据之前发送一个请求发送（RTS）帧，然后，当收到对方回覆的清除发送（CTS）帧以后才会发送数据。在发送数据过程中，也要每一次的发送都得到对方接收无误的确认ACK以后才会继续发送数据，这就是所说的四次握手过程。具体过程见图三所示。2.自动速率选择（ARS）技术ARS会根据信号质量的以及与AP的距离自动为每个传输路径选择最佳的传输速率，无线局域网的传输速率与其相对间距成反比，如果两台无线设备相互靠近，它们将以两接口所支持的最高传输速率进行通信。相反，如果相互移开一些距离，WLAN的站接口将自动降低传输速率，并尽量保

6、持与无线网络的连接。AP端相应动态的进行速率转换，亦即：射频情况变差时，可将传输速率从54Mbps逐步降低为48bps、36Mbps、24Mbps、18Mbps、12Mbps、9Mbps或6Mbps，以牺牲速率为代价保持在恶劣条件下的通信畅通。如果覆盖的区域里同时存在多个AP的情况下，当网络负载过重，将启动网络负载均衡机制，即当一个AP变得负载过大或信号减弱时，无线网卡（NIC）能更改与之连接的访问接点AP，切换到最佳可用的AP，以提高系统的通信性能。例如：当无线用户在楼房或公司部门之间自由移动时，IEEE802.11允许在访问接点之间进行无缝连接，即：在不同的信道之间互相漫游。3.电源

7、消耗管理技术无线局域网的一个主要局限：无线设备电池寿命。通过电源消耗管理，尽可能地延长无线设备的电池寿命。电源管理会在无数据传输时使网络处于休眠（低电源或断电）状态，为了解决由此造成的丢失数据包的问题，在AP上设置了缓冲区来存储临时发送的信息，处于休眠的无线设备会定期醒来收取该信息。4.正交频分复用技术无线信道存在严重的多径效应和频率选择性衰落。限制了无限信道数据传输速率，IEEE802.11a采用了OFDM技术，它是一种抗多径衰落