中南大学无线网络复习资料.docx
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中南大学无线网络复习资料
无线网络复习题
1、通常是如何对无线网络进行分类的?
依据覆盖范围:
无线局域网,无线城域网,无线蜂窝网
是否依赖基础设施:
无线自组织网络,无线网状网络(两者主要区别:
后者存在网关设备)
从应用角度:
蓝牙系统,无线传感器网络,无线接入网
2、简述常见的无线网络标准。
常见的无线网络标准有:
802.1(高层局域网协议)802.2(逻辑链路控制)802.3(以太网)802.4(令牌总线)802.5(令牌环)802.11(无线局域网)802.15(无线个域网)802.16(无线城域网)等
3、IEEE802.11的物理层技术有哪些?
各有特点?
物理层技术有有红外线技术、FHSS技术、DSSS技术
红外线技术:
使用了0.85或0.95微米波段上的漫射传输。
有1Mbps或2Mbps两种速率。
在1Mbps采用灰色编码,即每4位成一组,每个组被编码成一个16位的码字,其中包括15个0和一个1。
FHSS(跳频扩频):
使用了79个信道,每个信道的宽度为1MHz,从2.4GHzISM频段的低端开始往上。
使用一个伪随机数发生器来产生跳频序列。
DSSS(直接序列扩频):
限制在1Mbps或2Mbps的速率上。
编码方案与CDMA有些相似之处。
4、简述IEEE802.11a物理层的技术特点?
采用OFDM(正交频分复用)
使用5.8G频段,速率可达54Mbps
5、简述IEEE802.11b物理层的技术特点?
采用HR/DSSS(高速直接序列扩频)
使用2.4G频段,速率可达11Mbps
6、简述IEEE802.11g物理层的技术特点?
采用OFDM
使用2.4G频段,速率可达54Mbps,向后兼容802.11b
7、哪些IEEE802.11系列标准用在了无线mesh中?
简述其特点?
IEEE802.11s应用于无线mesh中
特点:
制订与实现目前最先进的mesh网络,提供自主性组态,自主性修复等功能。
无线网状网可以把多个无线局域网连在一起覆盖一个大学校园或者整个城市,当一个新接入点加进来时,它可以自动完成安全和服务质量的设置。
整个网状网的数据包会自动避开繁忙的接入点,找到最好的路由线。
8、哪些IEEE802.11系列标准用在了车联(载)网中?
简述其特点?
IEEE802.11p应用于车载网
特点:
这个协议的设定是从IEEE802.11来扩充延伸,来符合智慧型运输系统的相关应用,应用的层面包括高速率车辆之间以及车辆与5.9千兆赫(5.85-5.925千兆赫)波段的标准ITS路边基础设施之间的资料数据交换,他工作于5.9GHZ的频段,并拥有1000影驰的传输距离和6Mbps的数据速率。
从技术上来看,802.11p对802.11进行了多项针对汽车这样的特殊环境的改进,如热点间切换更先进,更支持移动环境,增强了安全性,加强了身份认证等等。
9、简述无线局域网体系结构的特点以及各组成元素。
10、建构无线局域网的方式有哪些?
简述各自的特点。
构建无线局域网的方式有三种:
BSS:
仅有一台接入点和多个客户端
ESS:
有两个或多个BSS,而且使用同一个有线网络作为分布式系统。
(一个ESS必须至少有两个架构模式下的接入点。
和BSS相同所有的封包必须经过一台AP,ESS内的AP可再利用不同的SSID做区域隔离)
IBSS:
不需要接入点的存在,也不需要连接到分布式系统。
但有一个覆盖面以及一个SSID。
(因为网络没有接入点在送Beacon,IBSS内的客户端要轮流送出Beacon)
11、简述客户端接入无线局域网的基本过程。
1)Scanning:
安装,设定并启动一个WLAN网络之后,客户端的USB或者PC卡能自动“听”以确定附近是否有一WLAN系统(该过程可分为主动扫描和被动扫描,在发现AP时,client靠AP每隔100ms发出的Beacon,Beacon之中包括SSID以及和该AP相关的许多其他参数)
2)Joining:
可能得到多个可加入的WLAN,Client内部需要决定应该和哪一个WLAN结合
3)Authentication&Association:
即认证和关联。
12、简述无线局域网连接中的认证与关联的作用。
认证:
判断无线设备是否连接到无线网络
关联:
如果允许无线设备连接到无线网络,无线设备要与访问点关联成为无线网络的成员(注:
IBSS没有“关联”步骤)可以将这个过程想象为在有线网络中使用跳线将电脑连接到交换机,关联结束后,无线设备就能够通过无线访问点(AP)发送/接受信息了
13、列出常见的无线局域网的认证方法并简述各自的特点。
认证最初定义了两种方法:
开放系统认证(许多无线设备将这种验证方式称为“开放”)和共享密钥认证(许多无线设备称这种验证方式为“共享”)
开放验证并不进行任何类型的客户端确认,只是客户端和无线访问点(AP)之间互相打招呼的过程,开放系统验证很不安全,所以尽量不使用,即使的却要使用,也必须使用其他方法来确保无线网络的安全
共享密钥验证使用有线4等效保密密钥进行验证,这样就要求在客户端和无线访问点(AP)上都配置相同的WEP密钥(共享密钥名称即来自相同的密钥)
14、简述无线局域网中切换的含义并给出一种切换的实现过程描述。
切换是指client由一台AP的覆盖面游走到另一台AP的覆盖面而不会断线,AP在client不察觉的情况下将client交给另一台AP
15、列出无线局域网面临的安全问题,并阐述一下相应的解决思路或方法。
无线局域网必须考虑的安全问题有以下几种:
●所有常规有线网络存在的安全威胁和隐患都存在;
●外部人员可以通过无线网络绕过防火墙,对公司网络进行非授权存取;
●无线网络传输的信息没有加密或者加密很弱,易被窃取、窜改和插入;
●无线网络易被拒绝服务攻击(DOS)和干扰;
●内部员工可以设置无线网卡为P2P模式与外部员工连接;
●无线网络的安全产品相对较少,技术相对比较新。
解决思路:
1.接入控制:
验证用户,授权接入特定资源,拒绝未授权用户接入
2.确保链路保密与完好:
防止未授权用户读取、引入、变更传输的数据
3.防止阻断服务攻击:
确保没有一个用户会一小批用户占用某个接入点的所有可用带宽,阻断其他用户的正当接入
4.通过SSID验证
5.通过用户终端MAC地址验证
6.IEEE802.11标准通过有线对等保密协议WEP(WiredEquivalentPrivacy)来实现认证与数据加密
16、简述一下IEEE802.16标准的演进过程。
17、简述无线城域网的各组成部件及其功能。
城域网:
组成部件
功能
核心网
传统的交换网或Internet
基站
提供用户基站与核心网之间的连接,可提供灵活的子通道部署和配置功能
用户基站
提供基站与用户终端间的中继连接
中继站
用于提高基站的覆盖能力
用户终端设备
网管
用于监测和控制网络内所有的基站和用户基站,提供查询,状态键控,软件下载,系统参数配置等功能
18、简述无线城域网的业务类型和相应的QoS。
业务类型:
主动授权业务,实时轮询业务,非实时轮询业务,尽力而为业务
其优先级为:
主动授权业务>实时轮询业务>非实时轮询业务>尽力而为业务
19、简述IEEE802.16空中接口协议栈的MAC层的组成结构。
20、简述一下蜂窝网络的特点。
蜂窝网络是一种移动通信硬件架构,把移动电话的服务区分为一个个正六边形的小子区,每个小区设一个基站,形成了形状酷似“蜂窝”的结构。
其主要的特征是终端的移动性,并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。
21、简述一下蜂窝网络的组成。
移动站、基站子系统、网络子系统
(1)移动站就是网络终端设备,比如手机或者一些蜂窝工控设备
(2)基站子系统包括移动基站(大铁塔)、无线收发设备、专用网络(一般是光纤)、无线的数字设备等等的
(3)基站子系统可以看作是无线网络与有线网络之间的转换器
22、简述一下蜂窝网络中频率复用的概念。
每一个蜂窝使用一组频道。
如果两个蜂窝相隔足够远,则可以使用同一组频道。
23、简述一下蜂窝网络中簇的概念。
由N个蜂窝组成的蜂窝组,使用了全部的频率资源
24、列举蜂窝网络中信道分配的常用方法并简述各自的特点。
FDMA系统:
利用信号衰减原理。
关键:
将频谱划分为若干个信道(用户信道载波),在距离足够远时可以复用信道
静态信道分配:
每一蜂窝预先分配一组固定的信道,实现简单
动态信道分配:
基站从MSC(MobileSwitchingCenter)处动态分配一个信道,蜂窝可以使用所有的信道,降低了阻塞概率,实现复杂,需要实时流量检测和基站间的协调处理
25、列出常见的蜂窝网络类型并简述各自的特点。
GSM网络(有些国家叫pcs-1900)、CDMA网络、3G网络
GSM:
由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术,频谱效率高,容量大;语音质量好;开放的接口;安全性好;与ISDN、PSTN等的互连;最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的。
CDMA:
(1)抗干扰能力强;
(2)宽带传输,抗衰落能力强;(3)功率谱密度比较低,有利于信号隐蔽;(4)利用扩频码的相关性来获取用户的信息,抗截获的能力强;(5)采用了多种分集方式;(6)采用了话音激活技术和扇区化技术,可以使整个系统的容量增大;(7)采用了移动台辅助的软切换,可以实现无缝切换,保证了通话的连续性;(8)采用了功率控制技术,降低了平准发射功率;(10)具有软容量特性;(11)兼容性好(12)CDMA的频率利用率高,不需频率规划。
总结:
频谱利用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆盖广等特点,可以大量减少投资和降低运营成本。
3G:
主要优点是能极大地增加系统容量、提高通信质量和数据传输速率。
此外利用在不同网络间的无缝漫游技术,可将无线通信系统和Internet连接起来,从而可对移动终端用户提供更多更高级的服务。
与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升。
26、简述采用蜂窝结构带来的好处。
1,频率复用,有限的频率资源可以在一定的范围内被复用
使用移动电话进行通信时,每个终端都要占用一个信道,也就是说,系统要拿出一个信道供一个终端使用
2,小区分裂,当容量不够的时候,可以减小蜂窝网的范围,划分出更多的蜂窝,进一步提高频率的利用效率。
同时通话的终端多了,有限的信道就可能不够使用,于是便会出现通信阻塞的现象,采用蜂窝结构就可以使用同一组频率在若干个相隔一定距离的小区重复使用,从而达到节省频率资源的目的
27、一个通信区域可供使用的频道数为300个,因此只能同时为300个用户提供通信服务。
若将该区域分成72个小区,每12个小区组成一个小区群。
同时将300个频道分成12个频道组,每个组25个频道,第一个小区群的1号小区使用第1组频道,第一个小区群的2号小区使用第2组频道,以此类推。
请问,采取这样的蜂窝结构,可以同时为多少用户提供通信服务?
72个小区,每12个小区一组,可组成6个用户组,频率可被复用6次,可供共1800个用户使用。
(尽管这些小区基站所使用的无线电频率相同,但由于他们彼此相隔较远,而电波作用范围有限,彼此不会造成干扰)
28、列举一些与蜂窝网络进行集成的其它类型无线网络。
GSM/CDMA授权网络,具有UMA功能的手机(蓝牙,802.11)通过互联网连接WLAN
29、列举一些3G网络的主流技术并对比阐述各自的技术特点。
30、简述一下4G网络的特点。
通信速度快,网络频谱宽,通信灵活,智能性能高,兼容性好,提供增值服务,高质量通信,频率效率高,无处不在的移动设备接口。
31、简述一下蓝牙技术的产生原因和其主要的应用场景。
产生原因:
1998年5月,爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔公司等五家著名厂商,在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术,其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。
这五家厂商还成立了蓝牙特别兴趣组,以使蓝牙技术能够成为未来的无线通信标准。
其技术发展的初衷是为了用一种统一的无线通信技术来取代各种数字化设备之间相互连接的电缆。
主要的应用场景:
在现代企业的办公局域网络中
(1)个人电脑经常要登录单位内部局域网或者Internet
(2)客户经常需要访问网上资源,个人电脑之间要进行文件、资料和设备的共享互换
(3)PC机与各种外设之间,PC机与各种共享设备之间,以及PC机与局域网插口之间,就存在许多的连线,给移动办公及调度管理带来了极大的不便。
后来在电信行业中也开始使用蓝牙技术。
32、蓝牙技术依据发射输出电频可有哪几种距离等级?
分别用于什么场合?
依据发射输出电频可以有3种距离等级
Class1为100m左右:
用在大功率远距离的蓝牙产品,但因成本高和耗电量大不适合用于个人通讯产品,用于部分特殊商业用途;
Class2约为10m:
多用于手机、蓝牙耳机、蓝牙Dongle等个人通讯设备,耗电量和体积小,方便携带;
Class3约为2-3m
一般情况下,其正常的工作范围是10m半径之内,在此范围内,可进行多台设备间的互联。
对于某些产品,设备间的联接距离甚至远隔100m也照样能建立蓝牙通信与信息传递。
32、蓝牙技术使用什么频段?
采用什么调制技术?
通常可达到的速率范围?
蓝牙技术使用2.4GHzISM频段,采用FM调制方式。
异步通道支持最大速率为721kb/s,反向应答速率为57.6kb/s的非对称连接,或者是432.6kb/s的对称连接。
33、简述蓝牙协议栈与OSI模型的对比关系。
OSI模型:
把网络通信的工作分为7层,分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
蓝牙协议栈:
蓝牙协议规范遵循开放系统互连参考模型(OSI/RM),从低到高地定义了蓝牙协议堆栈的各个层次。
SIG所定义的蓝牙技术规范的目的是使符合该规范的各种应用之间能够实现互操作,互操作的远端设备需要使用相同的协议栈,不同的应用需要不同的协议栈。
但是,所有的应用都要使用蓝牙技术规范中的数据链路层和物理层。
蓝牙协议栈由基带协议,链路管理协议,逻辑链路控制与适应议控制和服务搜索协议四部分组成。
34、IEEE802.15.1~IEEE802.15.4四个标准的侧重点各自什么?
802.15.1:
本质上只是蓝牙底层协议的一个正式标准化版本。
802.15.2:
是对蓝牙和802.15.1的一些改变,其目的是减轻与802.11b和802.11g网络的干扰。
802.15.3:
也称WiMedia,旨在实现高速率,它使用超宽带(UWB)的多频段OFDM联盟(MBOA)的物理层,速率高达480Mbit/s。
802.15.4:
属于低速率短距离的无线个人局域网,设计目标是低成本,低速率和低功耗(长电池寿命)。
35、影响无线传感器网络性能的因素有哪些?
故障容忍、扩展性、产品成本、操作环境、网络拓扑、硬件约束、传输媒体、功率消耗
36、无线传感器网络应具备哪些功能?
WSN并不界定网路型态,也就是可以是star、mesh、P2P或综合以上型态的网路,但都一定具备下列的功能:
1.传感器/微控制器(Sensors/microcontroller):
侦测、搜集以及处理环境中的资料,例如侦测温度、湿度等等。
2.无线电频率(Radiofrequency):
节点或入口用以收发资料。
3.软件(Software):
包含在节点端的嵌入式系统以及使用者端的管理程式,软体确保资料感测的功能进行顺利以及提供容易阅读的介面。
37、简述IEEE802.15.4为什么适合野外检测生态环境的无线传感网络?
主要是由于其设计目标和主要特点决定的。
IEEE802.15.4被设计的目标是构建低成本、低功耗、低速率的无线网络;
IEEE802.15.4的主要特点:
数据传输速率低:
10k字节/秒~250k字节/秒,专注于低传输应用
功耗低:
在低耗电待机模式下,两节普通5号干电池可使用半年到2年
低成本:
数据传输速率低,协议简单,所以大大降低了成本,且免收专利费
网络容量大:
每个802.15.4网络最多可支持255个设备
时延短:
通常时延都在15毫秒至30毫秒之间
安全:
802.15.4提供了数据完整性检查和鉴权功能,采取AES-128加密算法
有效范围小:
有效覆盖范围10~75米,具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定,基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境
工作频段灵活:
使用频段为2.4GHz、868MHz(欧洲)及915MHz(美国),均为免执照频段。
38、列举一种基于IEEE802.15.4的射频芯片的基本参数。
39、简述一下按IEEE802.15.4标准组建的网络的特点。
(1)在不同的载波频率下实现了20kbps、40kbps和250kbps三种不同的传输速率;
(2)支持星型和点对点两种网络拓扑结构;
(3)有16位和64位两种地址格式,其中64位地址是全球惟一的扩展地址;
(4)支持冲突避免的载波多路侦听技术(carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance,CSMA-CA);
(5)支持确认(ACK)机制,保证传输可靠性。
40、简述一下按IEEE802.15.4标准组建星型网络的基本过程。
(1)建立PANCoordinator(中央控制器)。
任何FFD(完整功能设备)都有机会成为PANCoordinator,由上层协议决定如何确定一个网络的PANCoordinator。
一种简单的确定策略是:
一个FFD在第一次被激活后,首先广播查询PANCoordinator的请求,若接收到回应,则说明已存在PANCoordinator,该FFD就开始一系列的关联过程,就成为了一个普通设备;若没有收到回应或关联没有通过,则该FFD就可以作为PANCoordinator建立新的网络。
可能存在的问题:
PANCoordinator过期、能量耗尽、损坏、多PANCoordinator竞争等。
(2)PANCoordinator为所建网络选择一个唯一网络标识符,所有设备使用该标识符来确定自己在网络中的主从关系。
该网络中两个普通设备需要通信,需先将分组发送到PANCoordinator,然后由PANCoordinator转发。
41、简述一下按IEEE802.15.4标准组建点对点式网络的基本过程。
PANCoordinator(中央控制器)的产生由上层协议确定。
簇树网络是该类拓扑的一个例子:
绝大多数设备是FFD,而RFD(精简功能设备)总是作为叶子设备。
PANCoordinator首先将自己设置为簇头,并将簇标识符设置为0,同时为该簇选择一个未用的PAN网络标识符,形成网络中的第一个簇。
然后PANCoordinator开始广播Beacon帧。
邻近设备收到后,就可加入到该簇,由PANCoordinator决定设备可否成为簇成员。
若请求通过,则该设备作为该簇的子设备加入到PANCoordinator的邻居列表中,新加入的设备会将簇头作为父设备加入到自己的邻居列表中。
上述过程即形成了一个由单簇构成的最简单的簇树网络。
42、列举一下常见的车联网组网形式,并简述各自的特点。
组网形式:
1,车联区域间通信(车联通信和车联通信)2,车联区域与道路区域
3,车联区域与用户区域通信
WLAN/CellularAdHocHybird
43、列举一下常见的无线mesh网组网形式,并简述各自的特点。
(1)基础设施(或骨干)无线网状网(Infrastructure/BackboneWMNs):
骨干由Mesh路由器构成,供客户节点接入;
构建骨干的技术:
IEEE802.11系列(常用)、其它各种无线技术;
具有网关功能的Mesh路由器可以连接到因特网;
该类型无线网状网为传统客户端提供连接骨干,并且也能将Mesh网与其它已有无线网集成在一起(通过Mesh路由器的网关和桥接功能);
路由器使用两种类型的无线电技术:
用于与骨干中节点间通信、用于与客户节点通信。
(2)客户无线网状网(ClientWMNs):
客户设备既充当路由器又充当客户端;
不需要专门的Mesh路由器;
相比基础设施(或骨干)无线网状网,客户设备的要求有所提高。
(3)混合网状网(HybridWMNs):
是基础设施(或骨干)无线网状网和客户无线网状网的结合,应该是目前应用最广的形式。
44、简述灰色编码的基本步骤。
在红外线技术中使用了0.85或0.95微米波段上的漫射传输。
有1Mbps或2Mbps两种速率。
在1Mbps采用灰色编码,即每4位成一组,每个组被编码成一个16位的码字,其中包括15个0和一个1。
其特性是在时间同步中的一个小错误只会导致输出中的一位错误。
45、简述调频扩频的基本步骤。
跳频扩频就是用扩频的码序列去进行移频键控(FSK)调制,使载波的频率不断地跳变。
跳频系统的跳变频率有多个,多达几十个甚至上千个。
传送的信息与这些扩频码的组合进行选择控制,在传送中不断跳变。
在接收端,由于有与发送端完全相同的本地发生器发生完全相同的扩频码进行解扩,然后通过解调才能正确地恢复原有的信息。
FHSS(跳频扩频)使用了79个信道,每个信道的宽度为1MHz,从2.4GHzISM频段的低端开始往上。
使用一个伪随机数发生器来产生跳频序列。
只要所有的站中的随机数发生器都是用同样的种子,并且这些站在时间上保持同步,那么它们将会同时跳到同样的频率上。
46、简述直接序列扩展的基本步骤。
DSSS(直接序列扩频):
工作于2.4GHz频段,采用BPSK和QPSK两种调制方式,对应1Mbps或2Mbps两种速率。
DSSS将源数据的一个bit扩展为一个序列,序列的码片数称为扩频率,并以较高的码片速率对较低的数据比特率进行编码,达到将频谱展宽的目的。
DSSS采用11位的Barker序列作为扩频码,将源数据0用序列{10110111000}代替,源数据1用序列{01001000111}代替,扩频率为11,将源数据的频谱扩展11倍。
扩频码的码片速率为11M/s(对应1Mbps的数据率)或22M/s(对应2Mbps的数据率)。
47、对比阐述BPSK与QPSK的特点。
BPSK(BinaryPhaseShiftKeying),即二进制移相键控。
由载波的2种相位(0,()表示(0,1)。
BPSK是最简单的PSK形式,相移大小为180°,又可称为2-PSK。
由于BPSK使用严重的失真致使解调器作出错误的判断,所以该调制方式是所有PSK中最强的。
但它只能以1bit/symbol调制而不适合高数据率应用情况。
QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying),即正交移相键控。
由载波的4种相位(0,/2,,3/2)表示2比特数据。
它规定了四种载波相位,分别为45°,135°,225°,315°,调制器输入的数据是二进制数字序列,为了能和四进制的载波相位配合起来,则需要把二进制数据变换为四进制数据,即把二进制数字序列中每两个比特分成一组,共有四种组合,即00,01,10,11,其中每一组称为双比特码元。
每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成,它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。
QPSK是一种频谱利用率高、抗干扰性强的数调制方式,它被广泛应用于各种通信系统中.适合卫星广播。
48、对比阐述DBPSK与DQPSK的特点。
DBPSK是差分BP
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