无线网络协议

无线网络作为网络技术的一个重要分支,其协议体系结构也基于分层模型,但不同类型的无线网络所关注的协议层次也不同。例如无线局域网一般无路由问题,所以不制定网络层协议,而采用传统 IP 协议。鉴于存在共享访问介质问题,MAC 层协议则是多种无线网络关注的重点,同时无线频谱管理的复杂性使得物理层协议成为重点。
无线网络和有线网络的技术特点存在较多不同,这也决定了二者的传输机制和协议设计的诸多不同。有线网络中,当发送方检测到丢包发生时,一般会认为是网络当前处于拥塞状态,解决方案是降低发送速率。而无线网络出现丢包时,发送方应尽力重新发送。当发送方不了解底层网络类型时,难以正确决定,所以许多无线网络需对传统网络协议进行改进。
无线网络的目标是提供更便捷的通信服务,应用层协议并非关注重点,只要解决了无线网络的连接和可靠性,各种丰富的业务应用都可直接使用无线网络。

无线网络分类

按覆盖范围分类

无线网络按覆盖范围分类,常见的有无线个域网、无线局域网、无线城域网和无线广域网等。

无线个域网

无线个域网(Wireless Personal Area Network, WPAN)指通过短距离无线电连接一台 PC 的各个部件,如显示器、键盘和鼠标等,也可将手机、相机、耳机、音箱、扫描仪和打印机等其他外设连接到计算机。
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无线局域网

无线局域网(Wirelss Local Area Network, WLAN)可分为有固定基础设施和无固定基础设施两大类,固定基础设施指预先建立且能覆盖一定范围的固定基站。
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无固定基础设施的 WLAN 称作自组织网络(Ad Hoc network),移动自组织网络简称 MANET(Mobile Ad Hoc Network),它由一些彼此平等的移动站之间相互通信组成临时网络,无预先建立的固定基础设施(基站)。自组织网络的服务范围通常受到一定限制,且一般不和外界其他网络相连。
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无线城域网

无线城域网的单个基站覆盖范围可达几十公里,传输速率接近无线局域网的水平,而且突出了移动性、高效切换等功能特点。
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无线广域网

无线广域网(WWAN)进一步扩展了传统无线网络范围,是一种覆盖范围更大的无线网络,提供更方便和灵活的无线接入。蜂窝移动通信网络是地面上最大的无线广域网,卫星通信网络也开始大量用于传输数字信息,堪称覆盖范围最大的无线广域网。
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按应用目的分类

根据不同的应用目的,无线网络可分为两大类:互联接入和物联传感。无线局域网、无线城域网和卫星网络等,其主要应用目的是为用户访问因特网提供信息服务,属于互联接入
而另外一些无线网络,如物联网、无线传感网、无线个域网和无线体域网等,其应用目的是将网络触角延伸到传统社会信息之外的自然界、环境、物体和人体等,传输更为丰富多样的信息,属于物联传感
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物联传感 说明
物联网 物物相连的互联网,力图在任何物品与物品、物品与人之间进行信息交换和通信
无线传感网 无线传感器网络通过各类集成化的微型传感器协作进行实时监测、感知和采集各种环境或被监测对象的信息
无线体域网 无线体域网附于人体表面或体内,能智能地收集人体和周围环境信息,由微型可移动的无线传感器和身体主站(协调器)组成

无线网络的应用

应用 说明
可移动终端 目前在高速铁路和飞机上使用笔记本电脑和平板电脑已司空见惯,而高速公路的车载网络终端也有很大的应用需求。
移动办公 旅行者可收发电话、传真和电邮,或浏览页面、访问文件和数据库等
风景名胜区和古建筑群组网 传统有线网络需铺设各种线缆,可能会对原始风貌和环境造成不利影响,无线网络技术有效消除了这种障碍
军事领域 无线网络能够有效帮助检查运载清单或其他文件,提供目标信息,解答疑难问题,提供人的生理数据
井下监控和报警 如在煤矿井下分布较多的无线传感器,实时监测瓦斯、温度和湿度等多种环境和工人体征信息
智能交通领域 例如物流运输中的车辆定位调度系统集成了卫星定位和无线网络传输技术,能有效降低事故率
无线抄表 主要采用无线传感器网络、射频等技术,抄表员不需要到各水电表处读取数据,就可快速获取该范围所有水电表的记录
无线支付 用户不需再通过现金或其他有形方式支付,仅通过手持终端设备接入网络,就能快速完成特定的支付操作。
物联网和增强现实技术 可提供对空间和运动的感知能力
移动计算 笔记本电脑可移动到任何有网线接入的场所以实现移动性

相关标准化组织

国际电信联盟

国际电信联盟(International Telecommunication Union, ITU)成立于 1865 年,目前为联合国的专门机构,总部在日内瓦。ITU 下设 3 个部门:电信标准化部(ITU-T)、无线通信部(ITU-R)和开发部(ITU-D)。其中 ITU-T 最具影响,其建于 1993 年,下设 14 个研究组,涉及网络运营、电信管理、外设、电视、终端传输和多媒体等方面。
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国际标准化组织

国际标准一般由国际标准化组织(ISO)制定和颁布。ISO 成立于 1946 年,是自愿的、非条约性的组织,其成员包括 160 多个国家和地区。ISO 已发布了包括 ISO/OSI 模型在内的 17000 多个标准,有近千个涉及各个专门领域的技术委员会。
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IEEE 和 IEEE802 委员会

IEEE(电气和电子工程师学会)是世界上最大的专业技术学会,已有 120 多年的历史。最初是为电子信息领域的科学家、工程师、厂商等提供交流信息、专业教育等服务。它一直引领着电子电气、计算机、通信和自动化等领域的技术革新,现在的领域已扩充到制造业工程、航空、海洋、核能、地学和车辆等。
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IEEE 下属的 802 委员会成立于 1980 年 2 月,最初的工作重心主要围绕有线局域网的数据链路层和物理层,现在则承担了各种无线网络技术的标准制定工作。IEEE802 委员会下设许多工作组,各工作组承担了不同的工作。

ISOC/IAB/IETF

国际因特网协会(Internet Society, ISOC)就是主管因特网的非政府、非营利的国际组织,其宗旨是促进因特网的开放发展,处理困扰因特网未来发展的问题,负责网络架构标准。ISOC 下设因特网架构委员会(Internet Architecture Board, IAB)和因特网工程任务组(Internet Engineering Task Force, IETF)。

ACM

美国计算机协会(Association for Computing Machinery, ACM)创立于 1947 年,是世界上最大的科学及教育性计算机学会。ACM 专注计算机科学与技术的创新发展,每年的 ACM 图灵奖影响力堪比诺贝尔奖。ACM 分设 35 个特殊兴趣组,关注不同领域的技术发展。ACM 的数字图书馆提供了其学术会议和期刊发表的学术论文,ACM 的国际学术会议影响力很大。
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3GPP

3GPP 是权威的第 3 代移动通信(3G)技术规范机构,成立于 1998 年,也主导了 4G、5G 以及物联网等相关网络通信技术的技术标准制定。
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ETSI

欧洲电信标准化协会(European Telecommunications Standards Institute, ETSI)是欧盟主导的电信标准化组织,主要负责电信业、信息及广播技术领域的欧洲标准化活动。
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中国计算机学会

中国计算机学会(China Computer Federation, CCF)是我国计算机专业领域的学术团体,开展学术会议、论坛、评奖、学术出版、竞赛、培训、科普、工程教育认证等工作,在计算机专业人士中拥有很大的影响力。其下属互联网、物联网等不同领域的专业委员会共 34 个,发行《中国计算机学会通讯》等学术刊物 10 余种。
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参考资料

《无线网络技术教程(第3版)——原理、应用与实验》,金光、江先亮编著,清华大学出版社