計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐 習(xí)題及答案 第7章

第七章習(xí)題答案簡(jiǎn)述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)。答：按覆蓋范圍分類(lèi)1）無(wú)線個(gè)域網(wǎng)無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（WirelessPersonalAreaNetwork，WPAN）一般指短距離通信的小范圍網(wǎng)絡(luò)，如手機(jī)和耳機(jī)通過(guò)無(wú)線相連，電腦和無(wú)線鍵盤(pán)、無(wú)線鼠標(biāo)的連接，以及和打印機(jī)等的無(wú)線連接等。2）無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）可分為有固定基礎(chǔ)設(shè)施和無(wú)固定基礎(chǔ)設(shè)備兩大類(lèi)。有固定基礎(chǔ)設(shè)施的WLAN標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.11，包含預(yù)先建立的基站等固定基礎(chǔ)設(shè)施和若干移動(dòng)站。無(wú)固定基礎(chǔ)設(shè)施的WLAN稱(chēng)為自組織網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用較多的是移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)（MANET），由一些可以移動(dòng)的彼此平等的節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)之間可以相互通信，組成一個(gè)臨時(shí)的無(wú)線局域網(wǎng)，不需要預(yù)先建立固定基礎(chǔ)設(shè)施。在軍事和民事領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。如地面的汽車(chē)群，軍事上的坦克群、戰(zhàn)機(jī)群、艦艇群等。3）無(wú)線城域網(wǎng)無(wú)線通信的便捷性促使對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍有更大的需求。以IEEE802.16為代表的無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)被提出，其單個(gè)基站的覆蓋范圍可達(dá)幾十千米，可組成城市規(guī)模大小的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通常被稱(chēng)為城域網(wǎng)。4）無(wú)線廣域網(wǎng)類(lèi)似衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)或蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等均覆蓋了廣闊的區(qū)域，被稱(chēng)為無(wú)線廣域網(wǎng)。簡(jiǎn)述CSMA/CA的工作原理，并說(shuō)明其和CSMA/CD的區(qū)別。答：CSMA/CA的工作流程如下：（1）發(fā)送站在發(fā)送數(shù)據(jù)前，首先監(jiān)聽(tīng)信道，若信道空閑，需等待一個(gè)IFS，若信道繼續(xù)空閑，則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）在（1）中監(jiān)聽(tīng)信道的過(guò)程中，若信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)信道，直到信道空閑。（3）當(dāng)信道轉(zhuǎn)入空閑時(shí)，等待一個(gè)IFS，若信道依然空閑，則發(fā)送數(shù)據(jù)；若信道轉(zhuǎn)為忙，則執(zhí)行二進(jìn)制指數(shù)退避算法，進(jìn)入爭(zhēng)用窗口，同時(shí)繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)信道。CSMA/CA無(wú)法完全使用CSMA/CD協(xié)議，這是由無(wú)線局域網(wǎng)的幾個(gè)通信特點(diǎn)決定的。（1）信號(hào)強(qiáng)度的問(wèn)題。無(wú)線信號(hào)從源站發(fā)出到接收站的過(guò)程中，無(wú)線介質(zhì)的動(dòng)態(tài)范圍很廣，會(huì)產(chǎn)生較大的衰減，導(dǎo)致發(fā)送端無(wú)線適配器識(shí)別困難，不適合邊發(fā)送邊檢測(cè)沖突的算法。（2）隱蔽站的問(wèn)題。所謂隱蔽站是指雙方彼此檢測(cè)不到對(duì)方的信號(hào)，但卻有可能導(dǎo)致沖突的發(fā)生。請(qǐng)說(shuō)明無(wú)線局域網(wǎng)中為何會(huì)出現(xiàn)隱蔽站的問(wèn)題。答：所謂隱蔽站是指雙方彼此檢測(cè)不到對(duì)方的信號(hào)，但卻有可能導(dǎo)致沖突的發(fā)生。隱蔽站發(fā)生碰撞的情況如下圖所示。在CSMA/CA中有哪幾種幀間間隔（IFS）？為什么這樣設(shè)計(jì)？答：802.11設(shè)計(jì)了三種不同的IFS：（1）短幀間間隔（SIFS）。這是最短的幀間間隔，具有最高的優(yōu)先級(jí)，用于將幀盡快發(fā)送出去，典型值為10μs。（2）點(diǎn)協(xié)調(diào)幀間間隔（PIFS）。在PCF機(jī)制中使用，如中央控制器查詢(xún)幀。PIFS長(zhǎng)度大于SIFS。（3）分布協(xié)調(diào)幀間間隔（DIFS）。在DCF機(jī)制中使用，異步幀爭(zhēng)用訪問(wèn)控制權(quán)時(shí)的幀間間隔，是最長(zhǎng)的IFS，典型值為50μs。為了降低碰撞的發(fā)生，提高傳輸效率，在802.11中針對(duì)不同類(lèi)型的幀設(shè)計(jì)了不同的IFS，這使得802.11中的幀有了事實(shí)上的優(yōu)先級(jí)屬性，因?yàn)閾碛休^短的IFS的幀可以?xún)?yōu)先獲得發(fā)送權(quán)。如何解決無(wú)線局域網(wǎng)中的隱蔽站問(wèn)題？答：針對(duì)隱蔽站帶來(lái)的碰撞問(wèn)題，發(fā)送站在送出數(shù)據(jù)前，先發(fā)送一段請(qǐng)求傳送幀RTS到目標(biāo)站，并等待目標(biāo)站對(duì)該請(qǐng)求的回應(yīng)幀CTS，握手同意后，發(fā)送站即可發(fā)送數(shù)據(jù)幀，幀中都包含通信所需的時(shí)間通告，相當(dāng)于對(duì)信道進(jìn)行預(yù)約，其他站點(diǎn)接收到此信息后，會(huì)推遲發(fā)送，避免了收發(fā)雙方后面的數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生碰撞。簡(jiǎn)述藍(lán)牙技術(shù)及其應(yīng)用。答：藍(lán)牙作為一種小范圍無(wú)線連接技術(shù)，能在設(shè)備間實(shí)現(xiàn)方便快捷、靈活安全、低成本、低功耗的數(shù)據(jù)通信和語(yǔ)音通信，因此它是實(shí)現(xiàn)無(wú)線個(gè)域網(wǎng)通信的主流技術(shù)之一。能在包括移動(dòng)電話(huà)、PDA、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦及相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息傳輸。藍(lán)牙使用IEEE802.15協(xié)議，工作在全球通用的2.4GHzISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。藍(lán)牙傳輸距離較短，藍(lán)牙技術(shù)的主要工作范圍在10米左右，經(jīng)過(guò)增加射頻功率后的藍(lán)牙技術(shù)，可以在100米的范圍進(jìn)行工作。藍(lán)牙主要有以下一些應(yīng)用：1）車(chē)載設(shè)備間的通信2）工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用3）醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用簡(jiǎn)述ZigBee技術(shù)及其應(yīng)用。答：ZigBee無(wú)線通信技術(shù)是基于蜜蜂相互間聯(lián)系的方式而研發(fā)的一項(xiàng)應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)通信的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其基于IEEE的802.15.4無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。通常用在無(wú)線個(gè)域網(wǎng)或機(jī)器人間的組網(wǎng)中。相較于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，ZigBee無(wú)線通信技術(shù)表現(xiàn)出更為高效、便捷的特征。作為一項(xiàng)近距離、低成本、低功耗的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，尤為適用于數(shù)據(jù)流量偏小的業(yè)務(wù)，該技術(shù)可便捷地在一些固定式、便攜式移動(dòng)終端中進(jìn)行安裝。ZigBee網(wǎng)絡(luò)的理論最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為2的16次方，即65536個(gè)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中的任意節(jié)點(diǎn)之間都可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并具有自動(dòng)修復(fù)功能。當(dāng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系也會(huì)發(fā)生變化，節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信模塊可以通過(guò)重新搜索通信對(duì)象，通過(guò)確定它們之間的聯(lián)系來(lái)重置原始網(wǎng)絡(luò)。只要節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)模塊通信的范圍內(nèi)自動(dòng)找到對(duì)方，它們就可以快速形成互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。ZigBee技術(shù)的先天性?xún)?yōu)勢(shì)，使得它在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)逐漸成為一種主流技術(shù)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、智能家居等領(lǐng)域得到大規(guī)模的應(yīng)用。例如，它可用于廠房?jī)?nèi)進(jìn)行設(shè)備控制、采集粉塵和有毒氣體等數(shù)據(jù)。在農(nóng)業(yè)方面，可以實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、pH值等數(shù)據(jù)的采集并根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行灌溉、通風(fēng)等操作。在礦井中，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境檢測(cè)、語(yǔ)音通信和人員位置定位等功能。什么是移動(dòng)IP，其含義是什么？答：當(dāng)使用手機(jī)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，用戶(hù)已經(jīng)習(xí)慣了一邊移動(dòng)一邊通信，但從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展來(lái)看，計(jì)算機(jī)站點(diǎn)的地理位置一般是固