1、现代通信网现代通信网Modern Communication Networks第第9章章 宽带接入网宽带接入网9.1 接入网的基本概念l接入网的发展背景l接入网的定义和定界l功能和协议参考模型l接入网的分类lIP接入网lG.902与Y.1231比较9.2 宽带有线接入网技术l铜线接入网l光纤接入网lHFC接入网9.3 宽带无线接入网技术l无线局域网WLANl无线城域网WMAN2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念9.1.1 接入网的发展背景用户用户终端终端接接入入网网核心网核心网(交换交换/传输传输)接接入入网网用户用户终端终端UNIUNISNISNIUNIUNISNISNI
2、接入网(AN：Access Network)是用户到核心网的承载电信业务的一系列实体2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念9.1.2 接入网的定义和定界1、接入网的定义lG.902的定义：接入网(AN)是由业务节点接口(SNI)和用户网络接口(UNI)之间的一系列传送实体所组成的为传送电信业务、提供所需传送承载能力的实施系统，并可通过Q3接口进行配置和管理。l通常包含用户线传输系统、复用设备、数字交叉连接设备和用户网络接口设备。2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念进一步理解接入网的定义l接入网组成：由线缆装置、传输设施等实体构成的一个实施系统l接入网目的：
3、为承载电信业务提供传送能力l接入网管理：经由Q3进行配置和管理l主要功能：交叉连接、复用、传输，但一般不包括交换功能，并且独立于交换机2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念接入网的主要设计目标l支持综合业务接入l开放、标准化SNI接口l独立于SN的网络管理系统2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念2、接入网的定界l用户网络接口UNI：User Network Interfacel业务节点接口SNI：Service Node Interfacel电信管理接口：Q3 电信管理网电信管理网 接入网接入网ANANUNIUNISNISNIQ3Q3Q3Q3业务节点业务节
4、点SN2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念l业务节点接口l连接接入网与业务节点之间的接口l分为支持单一接入的SNI和综合接入的SNIl典型的SNI：模拟Z接口，数字V接口l用户网络接口l连接用户与接入网之间的接口l分为单一UNI和共享UNIl典型的UNI：Z 接口、ISDN基本速率接口、ISDN 基群 速率接口、ATM 接口等2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念lQ3接口l连接电信管理网与电信网其他部分的标准接口l电信管理网通过Q3接口实施对接入网的管理与协调2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念3、一般物理结构接入网从物理上可分为馈线
5、段、配线段和引入线段。局端设备馈线段业务节点SNI配线段远端设备引入线UNI2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念9.1.3 功能和协议参考模型1、接入网的功能模型AN-SMFUPFCFTFCFSPF2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念五大主要功能l用户口功能UPF：将特定的UNI的要求适配到CF和AN-SMFl业务口功能SPF：将特定的SNI的要求与公共承载相适配，以便CF处理l核心功能CF：将用户或业务端口的承载要求与公共传送承载相适配l传送功能TF：在AN的不同位置之间为传送提供通道和传输介质lAN系统管理功能AN-SMF：协调各功能的指配、操作和维
6、护2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念2、接入网的参考模型2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念分层模型l接入承载处理功能：主要用于用户承载体、用户信令及控制与管理。l电路层：面向电路层接入点之间信息的承载模式，如电路模式、分组模式、帧中继模式、ATM模式等。l通道层：定义通道层接入点之间信息的传递方式，并为电路层提供透明的通道。l传输媒介层：为通道层提供点到点的信息传输。2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念9.1.4 接入网的分类2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念9.1.5 IP接入网1、IP接入网的定义lIP接
7、入网的定义：由网络实体组成的一个实现，为IP用户和IP业务提供者之间的IP业务提供所需接入能力。l其中“IP用户”和“IP业务提供者”均指终结IP层、与IP有关功能或可能的低层功能的逻辑实体，术语“IP业务提供者”并不是仅指ISP或IP网络运营商，也可以是一个服务器或服务器群。2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念lIP接入网与传统接入网相比的差别1）具备交换和选路功能.2）具有接入管理和控制功能。3）IP业务提供不需要事先建立关联，用户可及时动态获取各类业务。4）IP用户可选择不同地址的IP终端，IP接入网应具有网络地址翻译NAT的功能。2022-8-59.1 接入网的基本
8、概念接入网的基本概念2、IP接入网的定界lIP接入网位于用户驻地网CPN和IP核心网之间，IP接入网与用户驻地网和IP核心网之间的接口均为参考点(RP：Reference Point)，参考点RP是指统一的逻辑上的参考连接，在特定网络中，并不对应特定的物理接口。2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念3、IP接入网功能模型l总体结构包括三大功能：接入网传送功能、IP接入功能和IP接入网系统管理功能。2022-8-59.1 接入网的基本概念接入网的基本概念9.1.6 G.902与Y.1231比较:1）IP接入网提供接入能力而不是传送承载能力，即对用户接入进行管理和控制的能力，可以
9、对用户接入进行认证和控制，这十分有利于接入网的独立运营。l2）提供IP业务并不需要事先建立关联，这为用户及时和动态地获得各种业务提供了方便。l3）IP接入网具有交换功能。2022-8-5内容内容9.1 接入网的基本概念l接入网的发展背景l接入网的定义和定界l功能和协议参考模型l接入网的分类lIP接入网lG.902与Y.1231比较9.2 宽带有线接入网技术l铜线接入网l光纤接入网lHFC接入网9.3 宽带无线接入网技术l无线局域网WLANl无线城域网WMAN2022-8-59.2.1 铜线接入网铜线接入网1、背景lxDSL(Digital Subscriber Line)是一系列利用现有电话铜
10、线进行数据传输的宽带接入技术。lxDSL工作频段大多高于话带。l不同DSL技术的差异主要表现在速率、传输距离、编码技术、上下行速率的对称性等方面。2022-8-59.2.1 铜线接入网铜线接入网2、xDSL技术分类2022-8-59.2.1 铜线接入网铜线接入网HDSL(High-speed DSL)SDSL(Symmetric DSL)VDSL(Very High Speed DSL)ADSL(Asymmetric DSL)RADSL(Rate Automatic adapt DSL)2022-8-59.2.1 铜线接入网铜线接入网3、数字调制技术l正交调幅(QAM：Quadrature A
11、mplitude Modulation)l无载波幅度相位调制(CAP：Carrierless Amplitude and Phase modulation)l离散多音调制（DMT：Dscrete Multi-Tone）lITU-T G.992.1（即ITU-T G.DMT）采用DMT调制技术2022-8-59.2.1 铜线接入网铜线接入网DMT调制技术lADSL将01.1MHz的频带分成256个互不重叠的子信道，每子信道带宽4.3125kHzl每个子信道分别进行QAM调制l根据信噪比自适应分配子信道承载的比特率P1.1MHz总共总共256个子信道个子信道f4.3125KHz2022-8-54、
12、ADSL接入网lADSL的概念于1989年提出，1998年开始广泛用于因特网接入。1）ITU-T技术标准技术标准l 第一代ADSL技术l G.992.1-1999，也称G.dmt规范，定义ADSL收发器l G.992.2-1999，也称G.lite规范，定义无分离器ADSL收发器l 第二代ADSL技术l G.992.3-2002，也称ADSL2，定义ADSL2收发器l G.992.4-2002，定义无分离器的ADSL2收发器l G.992.5-2003，也称ADSL2+，定义增强功能的ADSL2收发器l2014年12月，ITU-T正式批准G.fast(G.9701)宽带标准2022-8-5AD
13、SL系列标准系列标准2022-8-5名称含义速率至交换机的距离/km应用领域ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line 下行：1.51.588 Mbps；上行：128768 kbps 36 Internet接入、VOD、远程局域网接入、交互 多媒体接入、VOD、远程局域网接入、交互多媒体ADSL2 Asymmetric Digital Subscriber Line 2 下行：11.512 Mbps；上行：128kbps1M 1Mbps 55Internet接入、企业用户接入接入、企业用户接入ADSL2+Asymmetric Digital Subscrib
14、er Line 2+下行：11.524 Mbps；上行：128kbps1.2Mbps 66企业用户接入、专线接入G.fast Gigabit fast上下行速率由运营商自定 义 9.2.1 铜线接入网铜线接入网2）工作原理）工作原理l在现有的电话铜线上提供高速数字业务，不干扰POTS业务lADSL只使用PSTN的用户接入段，不进入程控交换机，直接进入数据网，ADSL业务不交电话费l与POTS业务共享同一电话线，采用FDM实现数话同传l传输速率：最高上行768Kb/s，最高下行8Mb/sl传输距离：36kml业务类型：语音、数据、图像l上下行速率不对称，特别适合Internet的接入2022-8
15、-5ADSL的频谱划分l04kHz，POTS业务l25138KHz，可双向配置，主要用于ADSL上行数据传输l1381104KHz，用于ADSL下行数据传输lADSL2与ADSL的可用频带相同，在ADSL2+中可用频带加倍，从1104kHz扩展至2028kHzlADSL与ADSL2中下行信道频带均为1381104 kHz，ADSL2+中下行信道频带扩展为1382028kHz2022-8-5lADSL/ADSL2/ADSL2+频谱安排参考方案2022-8-59.2.1 铜线接入网铜线接入网3）ADSL接入参考模型接入参考模型Data NetworkADSLModem分离器分离器分离器分离器机架机
16、架局端接入设备局端接入设备PSTN用户端接入设备用户端接入设备用户线用户线ATU-CATU-RADSLAMATU-C2022-8-59.2.1 铜线接入网铜线接入网l用户端接入设备用户端接入设备lADSL Modem：对数据信号进行调制/解调，实现ADSL数据的正确收发l分离器：由低通滤波器和高通滤波器组成，实现POTS与ADSL业务的分路l局端接入设备局端接入设备l分离器机架：由多个分离器构成，将分离后的话音接入程控交换机，将分离的数据接入数据交换机lADSL接入复用器(ADSLAM)：实现各路ADSL数据的复用和解复用2022-8-59.2.1 铜线接入网铜线接入网4）ADSL.Litel
17、标准ADSL需要在用户端安装无源分离器l增大了安装工作量、成本、时间l轻型ADSL：ADSL-litel无需安装用户端分离器l数据传输率较低：1.5Mbps/512kbpsl传输距离：最长可至7kml因无分离器滤波作用，POTS业务与ADSL业务之间相互干扰 2022-8-59.2.1 铜线接入网铜线接入网ADSL.Lite的结构Data NetworkADSLModem分离器分离器机架机架局端接入设备局端接入设备PSTN用户端接入设备用户端接入设备用户线用户线ATU-CATU-RADSLAMATU-C2022-8-59.2.1 铜线接入网铜线接入网5）ADSL的应用l主要应用领域：个人住宅用
18、户的Internet接入l也可用于远端LAN、小型办公室/企业Internet接入等。2022-8-59.2.1 铜线接入网铜线接入网ADSL的应用个人接入2022-8-59.2.1 铜线接入网铜线接入网ADSL的应用集团接入2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网1、概述 光纤接入网光纤接入网(OAN：Opitcal AN)指采用光纤传输技术的接入网，一般指本地交换机与用户之间采用光纤或部分采用光纤通信的接入系统。2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网按照用户端的光网络单元光网络单元(ONU(ONU：Optical Network Unit)Optical Network
19、Unit)放置的位置不同划分为：l光纤到路边(FTTC：Fiber to The Curb)l光纤到楼(FTTB：Fiber to The Building)l光纤到户(FTTH：Fiber to The Home)l因此光纤接入网又称为FTTxFTTx接入网接入网。2022-8-5ONUOBD中中心心局局ONUONUBuildingOBDOBD FTTCFTTC FTTB FTTB FTTHFTTH homeOLT2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网FTTC：Fiber To The Curb/CablONU设在交接箱处l用户到ONU之间（引入线）仍用双绞线或同轴电缆连接l一个O
20、NU可为一个或多个用户提供接入l通常采用FTTC+xDSL技术ONUOBD中中心心局局OLT光接入网光接入网2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网FTTB：Fiber To The BuildinglONU设在办公楼或居民住宅楼内的某个公共地方l用户到ONU之间用UTP5类线（或更高等级线）连接l一个ONU为多个用户提供接入l通常采用FTTB+Ethernet技术OBD中中心心局局OLT光接入网光接入网ONUBuddingEthernet2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网FTTH：Fiber To The HomelONU直接放在用户家里l中心局到用户之间全部为光连接和
21、光传输l接入网无任何有源设备，是一个真正的透明网络l是用户接入网的长远目标OBD中中心心局局OLT光接入网光接入网ONUhome2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网1）光纤接入网的参考配置和基本结构SNV 参考点OLTODNONUONUa 参考点T 参考点SNI网管系统R/S(光发送/接收参考点)R/S(光发送/接收参考点)UNIAF2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网光纤接入网的参考配置l光线路终端光线路终端OLT：具有光电转换、传输复用、数字交叉连接及管理维护等功能，实现接入网到SN的连接。l光网络单元光网络单元ONU：具有光电转换、传输复用等功能，实现与用户端设备
22、的连接。l光配线网光配线网ODN：具有光功率分配、复用/分路、滤波等功能，为OLT和ONU提供传输手段。2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网国际电信联盟ITU-T定义了光接入网的基本结构。光接入网的结构包括点到点和点到多点两类，点到多点是目前常见的光接入网络结构。ITU-TITU-T定义的光接入网结构定义的光接入网结构2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网2）光纤接入网的类型l根据光配线网是采用有源或无源设备，分为：l 有源光网络(AON)：Active Optical Network lODN全部由有源器件组成l特点：传输容量大、传输距离远、技术成熟l 无源光网络(PO
23、N)：Passive Optical NetworklODN不含任何电子器件及电子电源lAPON、EPON和GPON2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网3）光纤接入网的特点l具有容量大、损耗低、防电磁能力强、成本低廉等优点。具体的实现技术主要有：l基于ATM技术的无源光网络(APON：ATM PON)l基于Ethernet技术的无源光网络(EPON：Ethernet PON)l基于吉比特的无源光网络(GPON：Gigabit-capable PON)。2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网APONlATM Passive optical network，ATM无源光网络l
24、在ONU与OLT之间传送ATM信元l物理层采用PON，链路层采用ATMl标准规范：ITU-T G.983lAPON已经逐步淘汰，EPON成为接入网的主流，GPON作为APON技术的改进，逐渐成为主流技术2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网2、EPON1）背景lEPON：Ethernet Passive optical networkl在PON上传送Ethernet帧l基于Ethernet技术和PON技术l速率l 下行：千兆，广播方式l 上行：千兆，共享2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网2）基本网络结构2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网lOLT位于局端，面
25、向下行方向提供无源光网络的光纤接口，面向上行方向提供高速以太接口，同时作为主要控制中心，实现网络管理的功能；lODN由无源光纤分支器(POS：passive optical splitter)和光纤组成，实现下行数据分发和上行数据集中的功能，通常POS的分线率为8、16、32或64，还可以多级连接；lONU位于用户驻地侧，接入用户终端，实现用户EPON接入功能。2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网3）EPON工作原理1ONUTE2ONUTE3ONUTE123123123123无源光分路器可变长分组，IEEE 802.3 帧格式OLT1ONUTE2ONUTE3ONUTE213123无
26、源光分路器OLT2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网EPON工作原理l拓扑结构多为星型或树型分支结构l上、下行信息速率均为1 Gb/sl下行方向采用广播方式，每一个ONU将接收到所有下行信息，根据其MAC地址提取有用信号l上行方向采用时分方式共享系统lEPON采用双波长方式实现单纤上的全双工通信，下行信道使用1510nm波长，上行信道使用1310nm波长2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网EPON产品示例OLT2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网EPON产品示例OLT2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网EPON产品示例分光器l1:2、1:4、1:
27、8、1:16、1:32等多种室内型无源分光器l1:16、1:32等室外型无源分光器，可满足多样化的组网需求。2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网EPON产品示例ONU2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网4）工作标准l相关的标准主要由IEEE的EFM研究组制定l2004年4月通过了IEEE 802.3ah标准，其中定义了EPON的两种光接口：1000Base-PX10-U/D和1000Base-PX20-U/Dl2009年9月，通过了10G EPON的工作标准IEEE 802.3avl2013年9月，IEEE批准了针对更高密度更长传输距离的新EPON标准IEEE 802.
28、3bk2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网3、GPONlGPON：Gigabit-capable Passive Optical NetworksATMAPONBPONEthernetEPONGPON2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网1）背景l保留了APON的许多优点，与APON有很多相同之处，但更高效、高速l支持上、下行不对称速率：下行2.488Gb/s，上行1.244Gb/sl标准规范：ITU-T G.984l支持多业务、多承载（包括ATM业务、TDM业务以及IP/Ethernet业务），提供明确的服务质量保证和服务级别，具有电信级的网络监测和业务管理能力。202
29、2-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网2）网络结构lGPON由OLT、ONU和环型或者树型结构的PON组成lPON网络结构中，下行数据采用广播方式，上行数据采用基于统计时分复用的接入技术l上下行传输方式可以在一根光纤中通过波分复用WDM实现全双工通信，也可以选择在两根光纤中分别实现，2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网GPON基本网络结构2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网3）工作原理lGPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输1490nm1310nm2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网4）工作标准l基于吉比特的无源光网络GPON是ITU于200320
30、04年发布的G.984.x系列接入标准l2009年10月，ITU-T SG15通过了10G GPON的总体需求(G.987.1)和物理层规范(G.987.2)2022-8-59.2.2 光纤接入网光纤接入网5）与EPON接入方式的比较2022-8-5指标GPONEPON标准ITU.T G.984.xIEEE 802.3ah速率2.488G/1.244G1.25G/1.25G分光比1:641:1281:161:32承载ATM,Ethernet,TDMEthernet带宽效率92%72%QoS 非常好，包括Ethernet,TDM,ATM较好，仅支持Ethernet光预算Class A/B/B+/
31、CPx10/Px20DBA标准格式厂家自定义ONT互通互通OMCI无OAMITU-T G.984(强)Ethernet OAM（弱，厂家扩展）9.2.3 HFC接入网接入网1、背景l光纤和同轴电缆混合网(HFC：Hybrid Fiber/Coax)l有线电视运营商最重要、最普及的入户基础设施l最初只使用50550MHz频段提供单向广播电视业务l采用新技术后，可使用其他剩余频段lCable Modem产品主要有两大标准体系，分别是MCNS定义的北美标准DOCSIS和DAVIC定义的欧洲标准DVB/DAVIC2022-8-59.2.3 HFC接入网接入网2、工作原理及接入参考模型lCable Mo
32、dem采用副载波频分复用方式将各种图像、数据、话音信号调制到相互区分的不同频段上l再经电光转换成光信号，经馈线网光纤传输，到服务区的光节点处，再光电转换成电信号，经同轴电缆传输后，送往相应的用户端Cable Modem，以恢复成图像、数据、话音信号l反方向执行类似的信号调制解调的逆过程2022-8-59.2.3 HFC接入网接入网2022-8-5HFC频谱安排参考方案9.2.3 HFC接入网接入网CATV接入系统结构2022-8-5InternetPSTNCATV/VOD光节点分支点分离器光纤馈线段同轴配线段SNI位于远端服务区CMTVPCTelephone用户墙UNICMTS9.2.3 HF
33、C接入网接入网系统结构说明lCM:电缆调制解调器l连接用户的PC与HFC网络l对网络和用户数据进行调制/解调，并传输l实现网络与用户数据的双向交互lCMTS:头端设备l连接数据网与HFC l对数据的调制/解调与传输，对所有CM的接入进行控制（认证许可）l给CM分配带宽并进行管理2022-8-59.2.3 HFC接入网接入网HFC网络结构头端头端因特网因特网 双向双向 放大器放大器 视频视频 信号信号光纤光纤同轴电缆同轴电缆服务区服务区光纤光纤干线网干线网光节点光节点50050020002000用户用户配线网配线网下引线下引线 2022-8-59.2.3 HFC接入网接入网网络结构说明l头端l
34、信号的接收与处理中心l 接收来自各种信号源的电视信号（卫星、本地）l 接入到PSTN、Internetl光纤干线网l 头端到服务区光节点之间的部分（光纤）l 拓扑结构为星形l配线网和下引线l 完全同CATV（放大器除外）l 配线网的拓扑结构为树形2022-8-59.2.3 HFC接入网接入网工作原理l利用Cable Modem进行双向数据传输l采用副载波频分复用方式将各种图像、数据、话音信号调制到相互区分的不同频段l为支持双向数据通信，将同轴带宽分为上行通道和下行通道2022-8-59.2.3 HFC接入网接入网HFC应用领域及特点l应用领域：依托有线电视网，目前主要提供Internet访问、
35、IP电话、视频会议、VOD、远程教育、网络游戏等业务。l优点：传输频带较宽，是铜线接入无法比拟的；系统成本较低。l缺点：用户共享带宽，当多个用户同时接入 Internet时，速率会下降。由于采用共享总线式的接入方式，在进行交互式通信时必须注意安全性和可靠性问题。2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术9.3.1 无线局域网WLAN1、背景l无线射频(RF：Radio Frequency)通信技术与计算机技术结合的产物l典型技术标准是IEEE802.11x系列标准和HiperLAN标准l802.11系列标准的应用在全球范围最为广泛2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带
36、无线接入网技术9.3.1 无线局域网WLAN1、背景l无线射频(RF：Radio Frequency)通信技术与计算机技术结合的产物l典型技术标准是IEEE802.11x系列标准和HiperLAN标准l802.11系列标准的应用在全球范围最为广泛2022-8-5l功能：为小范围内固定或移动站点提供无线数据通信服务l技术标准：IEEE802.11系列l网络结构：ad-hoc（无中心）、AP（有中心）l频段：2.4GHz（ISM频段），5GHzl标准机构及组织：IEEE802.11工作组、Wi-Fi联盟2022-8-52022-8-5协议发布日期标准频段标准速率 最大速率范围（室内）范围（室外）8
37、02.11a 1999 5.155.35GHz/5.475.725GHz/5.7255.8755GHz 25Mbps 54Mbps约30m30m 约45m802.11b 1999 2.42.5GHz 6.5Mbps 11Mbps 约30m 约100m802.11g 2003 2.42.5GHz 25Mbps 54Mbps 约30m 约100m802.11n 2009 2.4GHz/5GHz300Mbps(20MHz4MIMO)600Mbps(40MHz4MIMO)约70m 约250m802.11x系列标准的基本特性9.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术2、802.11的层次模型l802.
38、11标准定义了单一的媒体访问控制层MAC和多样的PHY层，物理层标准包括8 0 2.11 b、8 0 2.11 a、802.11g等2022-8-5IEEE802.11标准层次模型9.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术1）MAC层lMAC层的主要功能是在逻辑链路控制层LLC的支持下，实现对共享介质的访问控制（包括寻址方式、访问协调、帧校验序列生成的检查、LLC帧定界等）、网络连接、数据加密和认证，在共享介质的对等实体之间交换MAC协议数据单元(MPDU：MAC Sublayer Protocol Data Unit)。lMAC层采用CSMA/CA协议协议控制每个站点的接入，定义了两种无线
39、介质访问控制方式：分布协调功能（DCF：Distributed Coordination Function）和点协调功能（PCF：Point Coordination Function）。2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术1）MAC层lDCF是IEEE802.11最基本的介质访问方式，核心为CSMA/CA分布式接入算法，每个站均通过信道争用获取发送权，属于竞争式服务，适于对时间不敏感的数据业务，主要应用于Ad hoc和Infrastructure网络结构；lPCF采用集中控制的接入算法，用类似轮询的方式实现各站的数据发送，属于无竞争式服务，适于对时间敏感的语音、视频业
40、务，主要应用于Infrastructure网络结构。2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术2）PHY层无线局域网物理层由三部分组成：l两个子层由上向下依次为：物理层汇聚子层(PLCP：Physical Layer Convergence Procedure)，将MPDU进一步封装成物理层协议数据单元(PPDU：Physical Protocol Data Unit)，使PPDU适于物理层的发送和接收；l物理介质相关子层(PMD：Physical Medium Dependent)，该子层的信号收/发器实现在信道上接收和发送物理信号，l物理层管理(PLM：Physical
41、layer Management)，提供对两个子层的管理功能，它与MAC层管理相连。2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术3）MAC层帧结构l控制帧、管理帧、数据帧l各种帧类型均采用通用的帧格式，即802.11标准的MAC协议数据单元(MPDU：MAC Protocol Data Unit)格式l通用帧格式包括三部分：MAC帧头、帧体和校验序列。不同类型的帧在帧控制字段进行区分。2022-8-5通用帧格式9.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术（1）帧控制字段(frame control)l包括协议版本、帧类型和子类型、帧传输方向等信息。（2）持续时间/ID字段(du
42、ration/ID)l持续时间字段记录下一个帧发送持续的时间l网络中的工作站点通过监视这个字段完成虚拟载波侦听(在无线环境中除了使用物理层的载波检测方式外，还使用逻辑方法对信道占用情况进行预测)。l持续时间字段为16位，小于32768的值为有效的持续时间值，单位是us。2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术（3）地址字段(address)l共四个地址，每个地址长度为6字节。l不同类型的帧地址类型不同，个数也可能不同。l地址类型有单目地址、组播地址和广播地址。l地址的作用有基本服务组标识(BSSID：Basic Service Set Identification)、源地址
43、(SA：Source Address)、目的地址(DA：Destination Address)、发送站地址(TA：Transmitter Address)和接收站地址(RA：Receiver Address)。2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术（4）序列控制字段(sequence control)l包括一个序列号和一个分段号。lMAC业务数据单元(：MAC Service Data Unit)是MAC层的服务数据单元，表示MAC层的载荷。l当MSDU被MAC层分段后，同一个MSDU的分段具有同一序列号，不同的分段有不同的分段号。l序列号对于应答、重传和错误恢复机制非
44、常有用。l分段号则用于重装MSDU。2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术（5）帧体字段(frame body)l在控制帧中，该字段不存在；l在数据帧中，该字段装入MSDU；l在管理帧中，该字段包含管理信息。（6）帧校验序列字段(FCS)l采用32位循环冗余校验CRC，校验范围是整个帧。2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术3、网络结构三类设备：l移动站(：Mobile Station)作为基本的移动通信终端设备l接入点(：Access Point)作为基本服务域的中继实现位于同一服务区各STA间的通信及服务区间的通信作为实现WLAN与其它IEEE8
45、02.x局域网的连接通信。2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术3、网络结构lWLAN的组网基本单元：基本服务组(：Basic Service Set)l每一个BSS具有一个基本服务域(：Basic Service Area)l位于同一个BSS的多个移动站STA间具有直接或者经过一跳中继AP的通信关系l在连接多个BSS时常采用以太网方式即形成了一个扩展服务组(：Extended Service Set)，也称为网络模式l每个BSS内增加一个AP节点，完成BSS内及BSS间的数据通信任务，并实现无线局域网到有线网络的连接2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入
46、网技术3、网络结构lLAN有两种组网结构来接入有线网络，分别是和，所遵循的协议体系也有所不同。2022-8-5802.11拓扑结构拓扑结构9.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术1）对等方式接入l在对等方式中，常采用的组网方式，多个STA以实现直接通信l这种结构没有中心点，组网设施简单，又称为l组网方式属于基本服务组独立工作l各STA实体的协议体系是均等的，也可通过无线路由器(WR：wireless router)连接主干分配系统与有线网络通信2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术WLAN网络结构ad-hoc结构A AB BC CD DE E频率频率fl所有移动站点都
47、处于平等地位l无中心站，所有站点间可直接通信无需中继l所有站点共享同一信道，竞争同一信道l适合用户少且范围小的组网2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术2022-8-5对等方式接入的协议体系9.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术2）AP方式接入l多个基本服务组通过AP进行互相通信构成扩展服务组，STA用户的接入完全受到，通过相应的认证(可见802.11系列标准)对各无线用户进行身份识别和接入管理l传统方式下AP仅工作在数据链路层，完成STA用户到分布式系统DS的连接l增强型的AP网络级接入方式具备大部分网络功能，在无线信道上对用户进行有效控制，既对用户进行管理，也接
48、受被管理。2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术WLAN网络结构AP结构l所有移动站点通过中心站点(AP)接入l无线站点之间、无线站点到互联用户的通信都需通过AP转发l有中心的结构便于对用户的接入管理，更适合作WLAN接入网的结构APAPfInternet2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术WLAN网络结构AP结构A向B发送数据帧，必须先送到接入点AP12022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术2022-8-5AP方式接入的协议体系9.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术2）AP方式接入l在基于AP的无线网络中，用(BSS：B
49、asic Service Set Identifier)来标识一个BSS，面向设备内部使用，其长度是48位，通常指所处网络中无线接入点AP的MAC地址(Service Set Identifier)是面向用户提供的BSS网络标识，最多不超过32个字符，通常由AP广播发送(Extended Service Set Identifier)是Infrastructure的应用，用于对比较大规模复杂的无线网络ESS的标识。2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术WLAN设备无线网卡2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术WLAN设备AP2022-8-59.3 宽
50、带无线接入网技术宽带无线接入网技术WLAN设备无线网桥2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术WLAN设备无线路由器集成了无线AP的接入功能和路由器的第三层路由选择功能2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术WLAN设备天线定向天线室内壁挂扇区天线 全向天线2022-8-59.3 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术WLAN的应用场合l移动用户或无固定工作场所的用户l临时搭建的网络，如展会、客户演示等l有线局域网络无法布线的场合l有线局域网络的后备系统2022-8-5WLAN的应用模式室内应用2022-8-5室内应用之典型的单蜂窝配置Wireless C
