wifi網路結構(上)
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WIFI是什麼,相信大家都知道,這裡就不作說明了。我們需要做的是深入瞭解其工作原理,包括軟硬體、網路結構等。先說明一下WIFI是遵循IEEE802.11協議的,802.11是最早被國際標準組織認可的無線區域網協議,應該是1999年,到現在都有15年了。那時候哥還在讀小學,連電腦都沒摸過!太落後了。。。後來發展出很多以字母為字尾的802.11標準協議,如a、b、g、n、ac等。
本章節不作802.11協議的講解,後續再慢慢分析。
回到本文的主題,我們先從WIFI網路結構開始吧。在802.11協議中組成WIFI網路的元件太多了,我們就不一一說明了,主要介紹涉及智慧家居無線網路這塊的組成元件,它們分別是:
(1)站點STA(Station),所謂的站點,是指具有WIFI通訊功能的,並且連線到無線網路中的終端裝置,如手機、平板電腦、膝上型電腦等。
(2)接入點AP(Access Point),也可稱為基站。就是我們平常所說的WIFI熱點,更通俗一點,就是我們家裡的無線路由器。那麼它的作用是什麼呢?當我們需要從網際網路上獲取資料到手機上顯示時,那麼接入點就相當於一個轉發器,將網際網路上其他伺服器上的資料轉發給我們的手機上,當然這只是一個粗略的說法。同時,接入點也屬於站點的一種。
(3)基本服務集BSS(Basic Service Set),基本服務集的組成情況有兩種:a.由一個接入點和若干個站點組成;b.由若干個站點組成,最少兩個。為什麼這樣分呢?主要和802.11網路型別有關。有接入點的,稱為基礎結構型基本服務集(infrastructure BSS);無接入點的,稱為獨立型基本服務集(Independent BSS,簡稱IBSS),IBSS也有其它的叫法,稱為Ad Hoc Network。
(4)服務集識別碼SSID(Service Set IDentifier)
(5)分散式系統DS(Distribution System),也有稱為傳輸系統。它通過基站將多個基本服務集連線起來。而DS屬於802.11的邏輯元件,當幀(frame)傳送至分散式系統時,隨即會被送至正確的基站,而後由基站轉送至目的站點STA。分散式系統必須負責追蹤站點STA實際的位置,以及幀的傳送。若要傳送幀給某部移動式站點STA,分散式系統必須負責將之傳遞給服務該移動式站點STA的基站。分散式系統是基站間轉送幀的骨幹網路,通常稱為骨幹網路(backbone network)。
(6)擴充套件服務集ESS(Extented Service Set),由一個或者多個基本服務集通過分散式系統串連在一起就構成了ESS。通過ESS,我們可以擴充套件無線網路的覆蓋範圍。
(7)門橋(Portal),802.11定義的新名詞,作用就相當於網橋。用於將無線區域網和有線區域網或者其他網路聯絡起來。所有來自非802.11區域網的資料都要通過門橋才能進入IEEE 802.11的網路結構。門橋可以使這兩種型別的網路實現邏輯上的綜合。
下面用一張圖片來展示構成WIFI網路的組成元件之間的關係,如圖1。
圖1 WIFI網路架構
現在我們來聊聊網路型別,網路型別主要是在BSS中進行分類,如上面提到的獨立型基本服務集(Independent BSS)和基礎結構型基本服務集(infrastructure BSS)。
1、獨立型基本服務集
獨立型基本服務集(independentBSS,簡稱IBSS),如圖2左。在IBSS 中,每個站點不需要通過接入點AP就可以與相同IBSS下的任何其他站點彼此建立通訊。兩者間的距離必須在可以直接通訊的範圍內。通常,IBSS是由少數幾部工作站針對特定目的而組成的臨時性網路,最低限度的IBSS,是由兩個站點組成的。IBSS有時被稱為特設網路(ad hoc network)。
2、 基礎結構型基本服務集
基礎結構型基本服務集(infrastructureBSS簡稱為infrastructure),如圖2右。判斷是否為基礎結構型網路,只要檢視是否有基站參與其中。基站負責基礎結構型網路所有的傳輸,包括同一服務區域中所有行動節點之間的通訊。位於基礎結構型基本服務集的移動式站點,如有必要跟其他移動式站點通訊,必須經過兩個步驟。首先,由開始對話的站點將幀傳遞給基站。其次,由基站將此幀轉送至目的站點。既然所有通訊都必須通過基站,基礎結構型網路所對應的基本服務區域就相當於基站的傳送範圍。雖然這種做法比直接傳送耗費較多的資源,不過它有兩個主要的優點:
(1)基礎結構型基本服務集被界定在基站的傳輸範圍。所有移動式站點都必須位於基站的傳輸範圍之內,不過移動式站點之間的距離則無限制。允許移動式站點彼此直接通訊雖然可以省下一些頻寬,不過代價是相對提高了物理層的複雜度,因為每個站點都必須維護與服務區域中其他站點的鄰接關係。
(2)基站在基礎結構型網路裡的作用是協助站點節省電力。基站可以記住有哪些站點處於省電狀態,並且為之暫存幀,以電池供電的工作站可以關閉無線收發器,只有在傳輸或接收來自基站的暫存幀時才會加以開啟。
圖2 WIFI網路型別
鑑於博文的篇幅,我們需要將WIFI網路結構分為上、下兩篇文章進行講解。接下來請讀者閱讀後續博文《WIFI網路結構(下)》,謝謝!
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WIFI是什麼,相信大家都知道,這裡就不作說明了。我們需要做的是深入瞭解其工作原理,包括軟硬體、網路結構等。先說明一下WIFI是遵循IEEE802.11協議的,802.11是最早被國際標準組織認可的無線區域網協議,應該是1999年,到現在都有15年了。那時候哥還在讀小學,連電腦都沒摸過!太落後了。。。後來發展出很多以字母為字尾的802.11標準協議,如a、b、g、n、ac等。
本章節不作802.11協議的講解,後續再慢慢分析。
回到本文的主題,我們先從WIFI網路結構開始吧。在802.11協議中組成WIFI網路的元件太多了,我們就不一一說明了,主要介紹涉及智慧家居無線網路這塊的組成元件,它們分別是:
(1)站點STA(Station),所謂的站點,是指具有WIFI通訊功能的,並且連線到無線網路中的終端裝置,如手機、平板電腦、膝上型電腦等。
(2)接入點AP(Access Point),也可稱為基站。就是我們平常所說的WIFI熱點,更通俗一點,就是我們家裡的無線路由器。那麼它的作用是什麼呢?當我們需要從網際網路上獲取資料到手機上顯示時,那麼接入點就相當於一個轉發器,將網際網路上其他伺服器上的資料轉發給我們的手機上,當然這只是一個粗略的說法。同時,接入點也屬於站點的一種。
(3)基本服務集BSS(Basic Service Set),基本服務集的組成情況有兩種:a.由一個接入點和若干個站點組成;b.由若干個站點組成,最少兩個。為什麼這樣分呢?主要和802.11網路型別有關。有接入點的,稱為基礎結構型基本服務集(infrastructure BSS);無接入點的,稱為獨立型基本服務集(Independent BSS,簡稱IBSS),IBSS也有其它的叫法,稱為Ad Hoc Network。
(4)服務集識別碼SSID(Service Set IDentifier),當我們去到一個新地方的時候,開口第一句就是:“請問WIFI賬號和密碼是多少?”,這裡的WIFI賬號就是SSID。SSID是通過接入點廣播出來了。同時,我們在設定無線路由器時,可修改SSID的名稱。
(5)分散式系統DS(Distribution System),也有稱為傳輸系統。它通過基站將多個基本服務集連線起來。而DS屬於802.11的邏輯元件,當幀(frame)傳送至分散式系統時,隨即會被送至正確的基站,而後由基站轉送至目的站點STA。分散式系統必須負責追蹤站點STA實際的位置,以及幀的傳送。若要傳送幀給某部移動式站點STA,分散式系統必須負責將之傳遞給服務該移動式站點STA的基站。分散式系統是基站間轉送幀的骨幹網路,通常稱為骨幹網路(backbone network)。
(6)擴充套件服務集ESS(Extented Service Set),由一個或者多個基本服務集通過分散式系統串連在一起就構成了ESS。通過ESS,我們可以擴充套件無線網路的覆蓋範圍。
(7)門橋(Portal),802.11定義的新名詞,作用就相當於網橋。用於將無線區域網和有線區域網或者其他網路聯絡起來。所有來自非802.11區域網的資料都要通過門橋才能進入IEEE 802.11的網路結構。門橋可以使這兩種型別的網路實現邏輯上的綜合。
下面用一張圖片來展示構成WIFI網路的組成元件之間的關係,如圖1。
圖1 WIFI網路架構
現在我們來聊聊網路型別,網路型別主要是在BSS中進行分類,如上面提到的獨立型基本服務集(Independent BSS)和基礎結構型基本服務集(infrastructure BSS)。
1、獨立型基本服務集
獨立型基本服務集(independentBSS,簡稱IBSS),如圖2左。在IBSS 中,每個站點不需要通過接入點AP就可以與相同IBSS下的任何其他站點彼此建立通訊。兩者間的距離必須在可以直接通訊的範圍內。通常,IBSS是由少數幾部工作站針對特定目的而組成的臨時性網路,最低限度的IBSS,是由兩個站點組成的。IBSS有時被稱為特設網路(ad hoc network)。
2、 基礎結構型基本服務集
基礎結構型基本服務集(infrastructureBSS簡稱為infrastructure),如圖2右。判斷是否為基礎結構型網路,只要檢視是否有基站參與其中。基站負責基礎結構型網路所有的傳輸,包括同一服務區域中所有行動節點之間的通訊。位於基礎結構型基本服務集的移動式站點,如有必要跟其他移動式站點通訊,必須經過兩個步驟。首先,由開始對話的站點將幀傳遞給基站。其次,由基站將此幀轉送至目的站點。既然所有通訊都必須通過基站,基礎結構型網路所對應的基本服務區域就相當於基站的傳送範圍。雖然這種做法比直接傳送耗費較多的資源,不過它有兩個主要的優點:
(1)基礎結構型基本服務集被界定在基站的傳輸範圍。所有移動式站點都必須位於基站的傳輸範圍之內,不過移動式站點之間的距離則無限制。允許移動式站點彼此直接通訊雖然可以省下一些頻寬,不過代價是相對提高了物理層的複雜度,因為每個站點都必須維護與服務區域中其他站點的鄰接關係。
(2)基站在基礎結構型網路裡的作用是協助站點節省電力。基站可以記住有哪些站點處於省電狀態,並且為之暫存幀,以電池供電的工作站可以關閉無線收發器,只有在傳輸或接收來自基站的暫存幀時才會加以開啟。
圖2 WIFI網路型別
鑑於博文的篇幅,我們需要將WIFI網路結構分為上、下兩篇文章進行講解。接下來請讀者閱讀後續博文《WIFI網路結構(下)》,謝謝!
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