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关于IEEE 802网络

浏览:1736  来源:通信人在线  日期:2023-06-26

一、综述

1、概念

IEEE 802网络是由美国电气和电子工程师协会(IEEEInstitute of Electrical and Electronics Engineers)下设的局域网/城域网标准委员会(LMSCLAN/MAN Standards Committee)所定义的网络。由于当时LMSC的编号为802,因此,LMSC也称为802标准委员会,所以其定义的网络就称为IEEE 802网络。IEEE 802网络是由一个或多个相互连接的网络组成,因此称为IEEE 802网络家族,家族中每个网络使用IEEE 802相应标准中所指定的媒体访问控制(MAC)协议。这些协议规定了IEEE 802网络不同的媒体访问方法,如:CSMA/CD、令牌总线、令牌环、分布式队列双总线(DQDB)、等等。

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家族中所有IEEE 802网络提供的基本通信功能都是基于帧的,具有源和目标寻址以及异步定时。在基于帧(frame-based)的系统中,格式是可变长度的数据字节序列。相比之下,基于信元(cell-based)的通信系统,在指定的时间间隔内是以固定长度的单位传输数据,其等时通信以相等的时间间隔以稳定的八字节流或八字节组传输数据。IEEE 802网络在各种媒体(有线(电缆或光纤)、无线(不同频段))上使用基于帧的通信来连接各种数字设备,而不考虑计算机技术和数据类型。然而,IEEE 802网络标准的范围并不局限于物理层(PHY)和数据链路层(DLL)。IEEE 802网络也可用于执行接入网的任务,即将端站连接到更大的异构网络,如因特网。

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2IEEE 802网络的家族

根据LMSC发布的IEEE 802网络标准,IEEE 802网络的家族应包括:局域网(LANLocal Area Network)、城域网(MANMetropolitan Area Network)、个人局域网(PANPersonal Area Network,也简称个域网)和区域网络(RANRegional Area Network)等。下表1-2-1给出了802网络家族的各自具体定义,可知,它们是从网络服务的地理范围的角度来定义的。关于LANMANPANRAN各自的特点详见下表 1-2-2

1-2-1IEEE 802网络家族的定义

1-2-2LANMANPANRAN的特点

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我们知道,LMSC先期定义的局域网和城域网都是基于使用铜缆或光纤/缆作为物理传输媒体。然而,除了使用基于电/光缆的有线媒体外,现今的IEEE 802网络还包括使用自由空间作为物理传输媒体的无线电和光学技术。因此,802网络家族又有了无线局域网(WLANWireless LAN)、无线城域网(WMAN、无线区域网络(WRAN)和无线个域网(WPAN,注意,对于个域网(PAN)通常是以无线媒体来实现的,因为它服务的区域范围非常有限以至于不便于布线)等。这些无线媒体802网络还针对固定和移动无线的应用场景。

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3IEEE 802网络的应用

IEEE 802网络旨在使许多场景中具有广泛的适用性,主要目标是提供适合消费者、商业、教育、政府和工业应用的低成本设备和网络。下表 1-3-1列出了IEEE 802网络可以应用的场景(但不限于)。另外,IEEE 802网络旨在支持下表1-3-2所列的各种数据设备。

1-3-1IEEE 802网络可以应用的场景

1-3-2IEEE 802网络所支持的各种数据设备

4、桥接的概念

早期的IEEE 802局域网(LAN)有线技术使用共享媒体通信,将信息广播给所有站接收。这种方法已经发展了多年,但在某种程度上保留了终端站简单的点对点通信的特点。然而,当现在普遍使用桥接器(bridges)用于IEEE 802网络互连时,与单一共享媒体相比,这些网桥允许构建具有更多端站数量和更高总吞吐量的网络。一些IEEE 802网络,特别是基于无线媒体的网络,本质上是共享媒体通信系统。它们也随着时间的推移而增强。许多无线局域网(WLAN)支持移动节点移动性,因此支持动态拓扑结构。根据所使用的IEEE 802网络,这些附加设施可能会将桥接LAN互连限制为异构技术LAN无线部分中的静态拓扑节点。

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5IEEE 802网络家族的标准

术语LANMANPANRAN包含了许多数据通信技术及其应用,因此,IEEE 802网络家族的标准也是如此。一方面,为了在大量不同且不兼容的IEEE 802网络家族的激增与适应快速变化的技术和满足某些应用或成本目标的需要之间提供平衡;另一方面,目前在IEEE 802网络家族标准中指定了几种类型的媒体访问技术。反过来,这些媒体访问控制(MAC)标准是为各种物理媒体指定的。还有,安全数据交换(SDE)标准和MAC桥接标准打算与MAC标准一起使用;以及IEEE 802网络管理的体系结构和协议;等等。鉴于此,IEEE 802网络家族的标准和推荐实践是由LMSC下设的各工作组分别研究制定,构成了IEEE 802网络家族的标准和推荐实践的集合,是一个庞大的标准体系。

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二、IEEE 802网络的参考模型(RM

IEEE 802网络的参考模型(RM)源自国际标准化组织(ISO)定义的开放系统互连/基本参考模(OSI/RM,即ISO/IEC 7498- 11994标准所规定)。IEEE 802网络的标准重点强调的是OSI/RM最底两层(即物理层(PHY)和数据链路层(DLL))的功能,以及与网络管理相关的更高层。IEEE 802网络 RM在其层和服务边界的设置方面类似于OSI/RM。下图2显示了终端站的IEEE 802 网络RM的体系结构框图及其与OSI/RM的关系。

2IEEE 802 网络RM的体系结构及其与OSI/RM的关系(终端站)

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三、IEEE 802网络的通用要求

IEEE 802网络的通用要求,通常包括:

1、支持的服务

IEEE 802网络的参考模型(SM)为基础,IEEE 802网络可以被描述为一种通信资源,它提供了足够的能力来支持IEEE 802网络标准中指定的MAC服务(由IEEE 802.1AC标准所规定),是在两个或多个MSAPMAC Service Access PointMAC服务访问点)之间的。特别是,这需要能够将逻辑链路控制子层(LLC)数据从一个MSAP传输到其它nMSAP,其中n可以是1到网络上所有其它MSAP的数量之间的任何数字。至少需要一个IEEE 802网络来支持IEEE 802.1AC标准中指定的MAC内部子层的服务,并支持在LLC子层使用EtherTypes(以太类型)进行协议识别。

2、误码比

对于有线(铜线或光纤)物理媒体,IEEE 802网络的误码性能详见下表3-2;对于无线物理媒体,单个访问域内的误码性能随时间的变化而变化,无法提供服务保证。

3-2:有线物理媒体IEEE 802网络的误码性能要求

3、业务短暂中断

IEEE 802网络的业务短暂中断性能要求详见下表3-3,这些要求以不存在丢失站的网络新配置有效为前提。

3-3IEEE 802网络的业务短暂中断性能要求

4、法规要求

虽然法规遵从性超出了IEEE 802网络标准的范围,但遵守法规的需求可能会影响IEEE 802标准的正确设计。

四、IEEE 802网络的MAC地址

对于IEEE 802网络,MAC地址是指一个48位或64位的数字序列,用来标识源MAC实体和目的MAC实体;MAC地址也可用于标识MAC SAPService Access Point,服务访问点)。在许多IEEE 802网络标准中,MAC地址仅是指48位的。在某些IEEE 802网络标准中,术语扩展地址用于指64MAC地址。如果标准需要通过桥接的互操作性,则需要48MAC寻址,只要求路由连接的新标准应该使用64MAC寻址。

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五、IEEE 802网络的管理

提供适当的远程管理手段是当今网络设计中的一个重要因素。这种管理机制可分为两大类:一类是提供通用管理能力,允许为各种各样的目的进行控制和监测;另一类是那些提供针对管理的特定方面的特定能力。

1、通用目的的IEEE 802网络的管理

通用目的的IEEE 802网络的管理是介绍管理的功能,以帮助识别为支持管理设施而对IEEE 802网络设备提出的要求,并确定可作为开发此类设备管理规范基础的通用管理标准。管理功能与用户对支持通信资源的规划、组织、监督、控制、保护和安全的设施的需求有关。这些工具可以被归类为支持配置、故障、性能、安全性和会计管理等功能领域。这些功能的用途详见下表5-1。事实上它是符合国际标准化组织(ISO)在ISO/IEC 7498-4中规定的网络管理架构的。

5-1:管理功能的作用

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2、专用目的IEEE 802网络的管理

当通用管理协议的使用不合适时,可以开发与IEEE 802网络管理功能相关的专用协议。这些专用协议可以在IEEE 802网络标准家族中找到,如IEEE 802.1Q标准中指定的连接故障管理协议、IEEE 802.3标准中规定的操作、管理和维护(OAM)协议、IEEE 802.1AB标准中的链路层发现协议(LLDP)等等。

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附录
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