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关于WLAN网络的体系结构

浏览:5164  来源:通信人在线  日期:2020-06-30

无线局域网(WLAN)网络从网元实体上讲是由站点(STA)与接入点(AP)及相应的接口组成,网络中有多个STA与一个或多个AP。但IEEE 802.11(对应国内标准为GB 15629.11)还为WLAN定义了逻辑体系结构,用来描述WLAN的功能组成部分。

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一、引述

1、关于WLAN物理层(PHY)的特点

无线局域网(WLAN)属于无线网络,它具有的基本特点和传统的有线LAN有显著的不同。在有线LAN中,一个地址等价于物理位置,而在WLAN中,可寻址的单元为站点(STA)。STA是消息的目的地,但(通常)位置不固定。WLAN使用的物理层(PHY)在基础上与有线媒体不同,其WLAN的物理层(PHY)有下表1-1所示的特点。因此,由于无线PHY覆盖范围有限,因此试图覆盖一定地理区域的无线LAN可以由多个基本覆盖构造单元组成。

1-1WLAN的物理层(PHY)的特点

2、关于STA的移动性

WLAN中,将数据移动终端称之为站(点)STASTATION)。802.11标准要求之一是处理移动STA和便携STA。便携STA可以从一个位置移动到另一个位置的站,但只有处于固定位置时才被使用;而移动STA可在移动中访问LAN。从技术角度考虑,WLAN仅能处理便携STA是不够的。无线传播的影响使得便携STA与移动STA之间的区分变得模糊;由于传播的影响造成固定STA通常表现出移动性。另外,移动STA的另一个特性是通常由电池供电,因此需重点考虑电源管理问题。例如,不能假定 STA的接收机总处于加电状态。

3WLAN的网络体系结构

鉴于上述,802.11定义了WLAN的网络体系结构,由几个交互的组件部分构成以便提供对高层透明支持站移动性的WLAN。这些组件包括基本服务集BSSBasic Service Set和扩展服务集(ESSExtended Service Set)、分布系统(DSDistribution System)及泛端口(portal)等。其这些组件的定义详见下表1-3

1-3WLAN的网络体系结构组件的定义

二、WLAN的基本服务集BSS

1BSS的概念

基本服务集(BSS)是WLAN的基本构造模块。下图2-1示出了两个BSS,其中每个 BSS拥有为BSS成员的两个STA 使用椭圆来描述BSS的覆盖区(区域概念(见下述)通常就足够了但不精确),在区域内BSS成员站可以保持通信。如果站移出其BSS,则不能再与BSS其它成员直接通信。

2-1WLAN的基本服务集(BSS

2ad hoc网的概念

独立基本服务集(IBSS)是WLAN的最基本的类型。最小的WLAN可仅由两个STA构成。在图2-1中示出了两个IBSS。当符合802.11标准的STA之间能够直接通信时,该操作模式是可能的。由于该类型的WLAN不需要预先规划(只要需要)这种操作类型通常称作自组网(ad hoc网)。ad hoc网的释义详见下表2-2中。术语ad hoc常被用作独立基本服务集(IBSS)的俗称。

2-2ad hoc网的释义

3、布式系统(DS)的概念

STABSS的关联是动态的(开启、关闭、进入范围和移出范围)。为了成为基础结构 BSS的成员,STA应成为“已关联”。这些关联是动态的,并且涉及到802.11中描述的分布式系统服务(DSS)的应用。

PHY的限制决定了在STASTA可支持的距离。对某些网络来说该距离是足够的;对另一些网络要求增加覆盖范围。因此,除了现有的独立的IBSSBSS还可以是由多个BSS构成的扩充型网络的组成部分。用来互联BSS的体系结构组成部分是指分布式系统(DS, 用于将BSS集合与集成的局域网互连起来而创建扩展服务集的系统。下图2-3是把DSAP组添加到WLAN的体系结构图。

2-3:分布式系统(DS)和接入点(AP

802.11在逻辑上将无线媒体(WM)从分布式媒体(DSM)中分离出来,每个逻辑媒体被体系结构的不同组成部分用于不同的用途。因此802.11定义了既不排除也不要求多种媒体是相同或不同。认识到多个媒体逻辑上的差异是理解体系结构灵活性的关键。所规定的WLAN体系结构与任何特定实现的媒体的物理特性无关。DS通过提供必要的逻辑服务使移动设备支持处理地址与目的地的映射和多个BSS的无缝集成。接入点(AP)除具有STA的功能之外,还通过提供DS服务提供对DS的访问。

三、WLAN的扩展服务集ESS

为了形成大覆盖范围的WLAN网络,DSBSS允许WLAN创建任意规模和复杂度的无线网络,802.11称这种类型的网络为扩展服务集(ESS)网络,下图3WLAN的扩展服务集(ESS)示意图。关键概念是ESS网络对逻辑链路控制(LLC层来说表现为和IBSS网络相同。ESS内的STA可以进行通信,移动STA可以对LLC透明地从一个BSS移动到另一个BSS(处于同一ESS内)。在图3中对BSS的相关物理位置802.11并未作任何假设。为此,下表3所示的内容都是可能的。

3WLAN的扩展服务集(ESS

3ESSBSS间的可能特征

四、WLAN的区域

对无线PHY而言,不存在意义明确定义的覆盖区域。无线传播特性是动态和不可预测的,位置或方向的细小变化都可能导致信号强度的巨大差异。相似的影响不管STA是固定还是移动的都会出现(移动对象可能影响STASTA的传播)。

上述若干体系结构图示出了BSS明确的边界,它是人工的图示表示,不是物理事实。由于动态的三维场强图很难绘制,WLAN体系结构图采用清晰的轮廓来表示BSS的覆盖范围。当试图描述排列的覆盖区域时出现了进一步的困难,如下图4所示,STA6既属于BSS2,也属于BSS3

4WLAN的排列覆盖区

只要站集的概念是正确的,就经常便于讨论区域。对许多论题区域的概念就足够了。容量是比区域更准确的术语,尽管在技术上仍然不正确。由于历史原因和方便性,802.11使用公共术语“区域”。

五、WLAN与有线LAN的集成

为实现WLAN体系结构与传统的有线LAN的集成,802.11引入了一个逻辑体系结构组成部分:泛端口(portal)。 泛端口是MAC服务数据单元(MSDU)从集成的非802.11局域网进入WLANDS的逻辑点。例如,下图5示出了一个连接到有线LAN上的泛端口。

5WLAN与其它802.3LAN的连接

所有来自于非802.11LAN的数据均通过泛端口进入WLAN体系结构。泛端口在WLAN与现存的有线LAN之间提供了逻辑上的集成。某个设备可能同时提供AP功能和泛端口功能,这可能是根据 802.3组成部分实现的DS的实例。在802.11中,ESS体系结构(APDS)提供通信量分段与范围扩充。WLAN和其他LAN之间的逻辑连接均借助泛端口。泛端口把分布系统媒体(DSM)和将被集成的LAN媒体连接起来。

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