2024软考网络工程师笔记 - 第5章.无线通信网

移动通信与 5G

1️⃣移动通信

2️⃣移动通信制式

3️⃣5G 应用场景与关键技术

• 5G关键技术包括：超密集异构无线网络、大规模输入输出(MIMO)、毫米波通信、软件定义网络和网络功能虚拟化。

🕑WLAN 通信技术

1️⃣WLAN 通信技术

• 无线网主要使用三种通信技术：红外线、扩展频谱（扩频）和窄带微波技术。
• 扩展频谱通信：将信号散步到更宽的带宽上以减少发送阻塞和干扰的机会。
• WLAN主要使用扩展频谱技术：频率跳动扩频FHSS(蓝牙)和直接序列扩展频谱DSSS(Wi-Fi)。

🕒WLAN 频谱与信道（高频考点）

1️⃣WLAN 网络分类

• WLAN网络可以分为三类：基础无线网络、AdHoc网络和分布式无线系统。

• • 基础无线网络(Infrastructure Networking):用户通过无线接入点AP接入。
  • 特殊网络(AdHoc Networking):用于军用自组网或寝室局域网联机游戏。
  • 分布式无线系统：通过AC控制大量AP组成的无线网络。

2️⃣ISM频段

• ISM频段主要是开放给工业、科学、医学机构使用，该频段是依据美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来，并没有所谓使用授权的限制。

3️⃣不重叠信道（重点）

• 2.4G频段（常考）

• • 13个信道，3个不重叠信道(1、6和11)

• 5G+5.8G频段

• • 开放的不重叠信道有5个

4️⃣2.4 和 5GHz 频段

5️⃣中国的 5.8G Hz 信道

• 在中国，5.8GHz频段内有5个非重叠信道，分别为：149，153, 157, 161, 165,如下图：

6️⃣信道重用与 AP 部署

7️⃣802.11 技术标准对比（重点）

• 1.Wi-Fi标准的工作频段。2.4GHz:802.11、802.11b和802.11g 5GHz:802.11a 和 802.11ac; 2.4GHz+5GHz 802.11n和 802.11ax。
• 2.非重叠信道数量。2.4GHz频段包含13个信道，有3个不重合信道，常用信道为1、6和11，不重合信道间隔5个信道。
• 3.不同准的最大速率。比如，802.11n最大支持600Mbps,802.11ax速率可达9600Mbps。

🕓802.11 MAC 层

1️⃣802.11 访问控制机制

• 802.11标准为MAC子层定义了3种访问控制机制。

• • CSMA/CA分布式协调功能：大家争用访问（有竞争）。
  • RTS/CTS信道预约：要发送先打报告，其他终端记录信道占用时间。
  • PCF点协调功能：由AP集中轮询所有终端，将发送权限轮流交给各个终端，类似令牌（无竞争）。

2️⃣802.11三种帧间间隔

• IFS(分布式协调IFS):最长的IFS, 优先级最低，用于异步帧竞争访问的时延。
• PIFS(点协调IFS):中等长度的IFS, 优先级居中，在PCF操作中使用。
• SIFS(短IFS):最短的IFS, 优先级最高，用于需要立即响应的操作（确认ACK）。

🕔移动AD Hoc网络

1️⃣移动AD Hoc网络

• 802.11定义ADHoc网络是由无线移动节点组成的对等网，无需网络基础设施的支持，每个节点既是主机，又是路由器，是一种MANNET(Mobile Ad Hoc Network)网络。
• Ad Hoc是拉丁语，具有”即兴，临时”的意思。

2️⃣MANET网络特点

• 网络拓扑结构动态变化的，不能使用传统路由协议。
• 无线信道提供的带宽较小，信号衰落和噪声干扰的影响却很大。
• 无线终端携带的电源能量有限。
• 容易招致网络窃听、欺骗、拒绝服务等恶意攻击的威胁。

🕕WLAN安全（重要）

1️⃣WLAN安全

• (1)SSID访问控制：隐藏SSID,让不知道的人搜索不到。

• (2)物理地址过滤：在无线路由器设置MAC地址黑白名单。

• (3)WEP认证和加密：PSK预共享密钥认证，RC4加密。

• （4)WPA(802.11i草案)

• • 认证：802.1x。
  • 加密：RC4(增强)+TKIP(临时密钥完整协议，动态改变密钥)支持完整性认证和防重放攻击。

• ( 5) WPA2(802.11i )

• • 针对WPA优化，加密协议是由RC4变为基于AES的CCMP。

🕖章节总结

• 无线局域网扩频技术FHSS/DSSS。

• 无线频谱与信道 :2.4G/5GHz,2.4 GHz共13个信道，3个不重叠信道。

• CSMA/CA，隐藏节点，MANET。
  ) WPA2(802.11i )

• • 针对WPA优化，加密协议是由RC4变为基于AES的CCMP。

🕖章节总结

• 无线局域网扩频技术FHSS/DSSS。
• 无线频谱与信道 :2.4G/5GHz,2.4 GHz共13个信道，3个不重叠信道。
• CSMA/CA，隐藏节点，MANET。
• 无线安全：WEP、WPA、WPA2、AES/TPIK/CCMP。