第5章物联网通信与网络技术552UWB无线通信系统的关键技术.PPTVIP

3．数据加密假如用户的数据要求极高的安全性，譬如说是商用网或军用网上的数据，那么用户可能需要采取一些特殊的措施。最高级别的安全措施就是在网络上整体使用加密产品。数据包中的数据在发送到局域网之前要用软件或硬件的方法进行加密。只有那些拥有正确密钥的站点才可以恢复、读取这些数据。如果需要全面的安全保障，加密是最好的方法。一些网络操作系统具有加密能力。1)网络拓扑结构WLAN拓扑结构可分为有中心(Hub-Based)和无中心(PeertoPeer)局域网两类。在有中心结构的网络拓扑中，设有一个无线节点充当基站，所有节点访问均由其控制，每个节点只要在中心站覆盖范围之内就可与其他节点通信，并且中心节点为访问有线主干网提供了一个逻辑节点，这与蜂窝式移动通信的方式非常相似。这种结构的缺点是抗毁性差，中心节点的故障容易导致整个网络的瘫痪。对于无中心结构的网络，要求其中任意节点均可与其他节点通信，所以又称自组织网络(Ad-hoc)。由于无中心节点控制网络的接入，各节点都具有路由器功能，又都可以竞争共用信道，为此，大多数无中心结构的WLAN都要采用CSMA类型的MAC协议。应该指出的是，自组局域网在军用和民用领域都有很好的应用前景，在军事领域中，由于战场往往没有预先建好的固定接入节点，携带移动站的战士就可以利用临时建立的移动自组网络进行通信。这种组网方式也能够应用到作战的地面装甲车辆和坦克群，以及海上舰艇群、空中的机群。由于每一个移动设备都具有路由器转发分组的功能，因此，这种自组局域网的生存能力非常好。在民用领域，当出现自然灾害时，在抢险救灾中利用移动自组网络进行及时的通信往往也是很有效的，因为这时事先已经建好的固定网络基础设施可能都已被毁坏。2)传输媒质及传输方式WLAN的传输媒质有两种，即无线电波和红外线，前者使用居多。红外线局域网有较强的方向性，适于近距离通信。而采用无线电波作为媒体的局域网，覆盖范围大，而且这种局域网多采用扩频技术，发射功率比自然背景的噪声低，有效地避免了信号的偷听和窃取，使通信非常安全，具有很高的实用性。无线局域网采用微波传输，使用的频段有L频段、S频段和C频段。目前大多数产品使用S频段(2.4GHz～2.4835GHz)，在这些波段内的WLAN的产品大多数采用扩频调制方式，主要有DS和FH两种。2．无线局域网标准WLAN近年来的迅速发展受到了一系列标准协议的制定的促进，这些协议中影响最大的是IEEE802.1l系列标准。1)?IEEE802.11标准1997年6月，IEEE推出了第一代无线局域网标准—IEEE?802.11。该标准定义了物理层和介质访问控制子层的协议规范。IEEE802.11在物理层定义了数据传输的信号特征和调制方法，定义了两个无线电射频(RF)传输方法和一个红外线传输方法。RF传输标准包括直接序列扩频技术和跳频扩频技术。直接序列扩频技术采用二进制相移键控(BPSK)技术，可以以1Mb/s的速率进行发射，如果使用正交相移键控(QPSK)技术，发射速率可以达到2Mb/s。跳频扩频技术利用GFSK二级或四级调制方式可以达到2Mb/s的工作速率。由于在无线网络中冲突检测较困难，为了尽量减少数据的传输碰撞和重试发送，防止各站点无序地争用信道，IEEE802.1l规定无线局域网介质访问控制子层采用CSMA/CA(载波多路访问/冲突防止)协议，而不是冲突检测(CD)协议。CSMA/CA通信方式将时间域的划分与帧格式紧密联系起来，保证某一时刻只有一个站点发送，实现了网络系统的集中控制。2)?IEEE802.1lb标准为了支持更高的数据传输速率和更健全的连接性，IEEE于1999年9月批准了IEEE802.1lb标准。IEEE802.1lb标准对IEEE802.1l标准进行了修改和补充，其中最重要的改进就是在IEEE802.11的基础上增加了两种更高的通信速率：5.5Mb/s和11Mb/s。IEEE802.11b采用了补充编码键控(CCK)技术，CCK由64个8bit长的码字组成。IEEE802.11b规定在速率为5.5Mb/s时使用CCK，对每个载波进行4bit编码。而当速率为11Mb/s时，对每个载波进行8bit编码。同时，MAC层的多速率机制确保当工作站之间因距离过长或干扰过大而使信噪比低于某个门限值时，传输速率能够从11Mb/s自动降到5.5Mb/s，进一步可调整到2Mb/s和1Mb/s。由于现行的以太网技术可以实现不同速率以太网络之间的兼容，因此有了IEEE802.11b标准之后，移动用户可以得到以太网级的网络性能、速率和可用性，管理