第4章 · 播客 第4集
计算机网络 · 局域网、无线与 3G/4G
🎙️ 本集播客：第4集：局域网五特点与四种拓扑、WLAN 两大模式与 AP 类似网桥、802.11 的 CSMA/CA 与物理层 MAC 层两族标准、3G 三大标准的运营商归属、4G 的 LTE 两大分支与 WiMAX。 语音由微软 Edge 神经网络语音预生成（女声·晓伊，男声·云希）。点击下方任意对话可直接从该句开始播，当前句朗读时下一句已预先加载，无缝衔接。
明
阿明
师姐，前面讲的都是「规则」，现在讲「网」本身了吧？
雅
小雅
对，先分清两个概念：局域网 LAN，是将分散在有限地理范围内的多台计算机通过传输媒体连接起来的通信网络，通过功能完善的网络软件，实现计算机之间的相互通信和资源共享；广域网 WAN，是在传输距离较长的前提下所发展的相关技术的集合，用于将大区域范围内的各种计算机设备和通信设备互联在一起。先攻局域网。
明
阿明
局域网有什么特点，是不是就一个字，快？
雅
小雅
五特点，逐条给你。第一，地理分布范围较小，一般为数百米至数千米的区域范围之内。第二，数据传输速率高，早期的局域网数据传输速率一般为 10Mbps 到 100Mbps，目前 1000Mbps 的局域网已经非常普遍，可适用于语音、图像、视频等各种业务的高速交换。第三，数据误码率低，这是因为局域网通常采用短距离基带传输，可以使用高质量的传输媒体。第四，一般以 PC 为主体，还包括终端和各种外设，网络中一般不架设主骨干网系统。第五，协议相对简单、结构灵活，建网成本低、周期短，便于管理和扩充。
明
阿明
「数百米至数千米」这个范围会考吧？
雅
小雅
会，判断题爱写「局域网覆盖数十公里」，错，那是广域网的地盘。接着是局域网的四种拓扑结构，这是必背框架：星形结构、总线结构、环形结构和网状结构。星形：中间是一个枢纽，也就是网络交换设备，所有的节点都连接到这个枢纽上，像一张蜘蛛网，目前一般办公室的局域网便是该结构。总线结构：由一条共享的通信线路将所有节点连接在一起，这条共享线路可以是一根同轴电缆或其他介质。
明
阿明
环形结构呢，跟总线长得挺像。
雅
小雅
环形与总线类似，也是由一条共享的通信线路将所有节点连接在一起，不同的是环形的共享线路是闭合的，将所有节点排列成一个环，每个节点只与其两个邻居直接相连。行为特征考点：若一个节点想要给另一个节点发送信息，消息报文必须经过它们之间的所有节点。「报文必须经过中间所有节点」，看到这句选环形。
明
阿明
第四种网状结构，听着就贵。
雅
小雅
你的直觉是对的：网状结构是任何节点彼此之间都会由一根物理通信线路相连，任何节点出现故障都不会影响到其他节点，可靠性最好。但代价是布线比较麻烦、网络建设的成本很高、控制方法也很复杂，实际应用中一般很少见到。两条对比记住：故障不影响其他节点的是网状；报文必须经过中间所有节点的是环形。
明
阿明
无线局域网 WLAN 呢？它靠什么取代网线？
雅
小雅
无线局域网主要运用射频技术，也就是 RF，取代原来局域网系统中必不可少的传输介质，例如同轴电缆、双绞线，来完成数据的传送任务。好处有两个：用户不必因使用有线传输介质而破坏原有的工作环境，可根据需要调整网络节点的位置；同时便携式计算机更容易接入局域网。WLAN 可分为两大类，这是必背分类：有接入点模式，叫基础设施网络；无接入点模式，叫 Ad hoc 网络。
明
阿明
接入点 AP 在基础设施网络里起什么作用？
雅
小雅
基础设施网络中整个网络都使用无线通信，但系统存在接入点 AP，通过接入点将一组节点逻辑上联系在一起，形成一个局域网。AP 的作用与网桥类似，负责在 802.11 和 802.3 的 MAC 协议之间进行转换——这句是原话，考「AP 类似于什么设备」，答网桥。再记两个组织单位：一个 AP 覆盖的部分称为基本业务域，AP 控制的所有节点组成基本业务集，由两个以上的基本业务域可以组成一个分布式系统。
明
阿明
那 Ad hoc 网络就是没有 AP 的？
雅
小雅
对，Ad hoc 网络整个网络都使用无线通信，直接通过无线网卡实现点对点连接，并没有 AP 这样的设备，可扩展性和灵活性更好，但路由和协调控制等技术都难以解决。再补一句部署现实：大多数情况下，无线通信通常是作为有线通信的补充和扩展，多个 AP 通过线缆连接在有线网络上，使无线用户能够访问网络的各部分。
明
阿明
接下来是 IEEE 802.11 吧，第九题就考它。
雅
小雅
IEEE 802 委员会为无线局域网开发了一组标准，即 IEEE 802.11 标准，其中定义了媒体访问控制层 MAC 层和物理层。物理层定义了工作在 2.4GHz 的 ISM 频段上的扩频通信方式——ISM 就是工业、科学和医学频段——总数据传输速率设计为 2Mbps。而在 MAC 层采取了载波侦听多路访问/冲突避免协议 CSMA/CA，即采用主动避免碰撞而非被动侦测的方式来解决冲突问题。
明
阿明
第九题的答案是 CA，干扰项里那个 CD 我总觉得眼熟。
雅
小雅
眼熟是对的，CSMA/CD 是冲突检测，用于有线以太网。一字之差的本质：有线能检测冲突，无线检测不了，所以只能主动避免——这就是 CA 和 CD 的分界。「主动避免而非被动侦测」是题眼；Token Ring 令牌环和 ALOHA 是凑数的。判断题还爱问「802.11 工作在什么频段」，2.4GHz 的 ISM 频段。
明
阿明
802.11 后面那些字母 a、b、g、n、ac 呢？
雅
小雅
分两组记。因为 802.11 的业务主要限于数据存取，速率和传输距离都不能满足需要，IEEE 制定更高速度标准时产生了 802.11a 和 802.11b 两个分支，后来陆续推出 802.11g、802.11n、802.11ac，主要是以物理层的不同作为区分，区别直接表现在工作频段、数据传输率和最大传输距离等指标上——一句话，字母家族 a、b、g、n、ac 都是物理层的。
明
阿明
那 MAC 层的标准是另一拨？
雅
小雅
对，工作在 MAC 层的标准分为 802.11h、802.11e 和 802.11i：802.11h 是 802.11a 的扩展，目的是兼容其他 5GHz 频段的标准，例如欧盟使用的 HyperLAN2；802.11e 是 IEEE 为满足 QoS 方面的要求而制定的标准；802.11i 规定使用 802.1x 认证和密钥管理方式。记忆抓手：h 管频段兼容、e 管服务质量、i 管安全认证，三个字母三种分工。
明
阿明
3G 三大标准，运营商归属我永远记混。
雅
小雅
逐个绑定。WCDMA，宽频 CDMA，支持者主要是以 GSM 全球移动通信系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与；这套系统能够架设在 GSM 网络上，对系统提供商而言可以较轻易地过渡，具有先天的市场优势。目前中国联合网络通信集团公司获得基于 WCDMA 技术制式的 3G 业务经营许可——联通。
雅
小雅
CDMA 2000，也称为 CDMA Multi-Carrier，以美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent 和韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者；它从窄频 CDMA One 数字标准衍生出来，可以从原有结构直接升级到 3G，建设成本低廉。目前中国电信集团公司获得基于 CDMA 2000 技术制式的 3G 业务经营许可——电信。
雅
小雅
TD-SCDMA，由中国大唐电信制定的 3G 标准，将智能天线、同步 CDMA 和软件无线电等技术融于其中，在频谱利用率、业务支持灵活性、频率灵活性及成本等方面具有独特优势，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持。目前中国移动通信集团公司获得基于 TD-SCDMA 技术制式的 3G 业务经营许可——移动。
明
阿明
口诀：联通用 W、电信用 2000、移动用 TD。再补一层防混淆：TD-SCDMA 是唯一由中国制定的标准，问「我国自主制定的 3G 标准」答它。接下来 4G。4G 是第四代移动通信及其技术的简称，是集 3G 与 WLAN 于一体、能够传输高质量视频图像且图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。数字三件套必须背：以 100Mbps 的速度下载，比拨号上网快 2000 倍，上传速度也能达到 20Mbps；还可在 DSL 和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署。
明
阿明
4G 标准有 LTE 和 WiMAX 两个方向？
雅
小雅
对，LTE 又进一步分为 TD-LTE 与 FDD-LTE。TD-LTE 即分时长期演进，由阿尔卡特-朗讯、诺基亚西门子通信、大唐电信、华为技术、中兴通信、中国移动等业者共同开发。这里有个专门的纠偏考点：TD-LTE 与 TD-SCDMA 实际上没有关系。TD-SCDMA 是 CDMA 码分多址技术，TD-LTE 是 OFDM 正交频分复用技术，两者从编解码、帧格式、空口、信令，到网络架构，都不一样。TDD 是时分双工，FDD 是频分双工，两者是相对应的双工技术；TD-LTE 是 TDD 版本的 LTE，FDD-LTE 是 FDD 版本的 LTE。
明
阿明
我一直以为 TD-LTE 就是 TD-SCDMA 升级版，原来根本两码事。
雅
小雅
出题人就赌你这么想，判断题「TD-LTE 是 TD-SCDMA 的演进版本」，错。FDD-LTE 那条演进速率线必须背：FDD-LTE 产业发展领先，已成为采用最广泛、终端种类最丰富的 4G 标准，演进路线与速率为 GSM 9K，GPRS 42K，EDGE 172K，WCDMA 364K，HSDPA/HSUPA 14.4M，HSDPA+/HSUPA+ 42M，FDD-LTE 300M。首尾最常考：起点 GSM 9K，终点 FDD-LTE 300M。
明
阿明
WiMAX 呢，它算 3G 还是 4G？
雅
小雅
有意思的答案：都算。WiMAX 全称全球微波互联接入，另一个名字是 IEEE 802.16，既被纳入到了 3G 技术，也被纳入到了 4G 技术。802.16 工作频段采用无需授权频段，范围在 2GHz 至 66GHz 之间；802.16a 采用 2G 至 11GHz 无需授权频段，频道带宽可在 1.5M 至 20MHz 范围调整。它的优点原文列了：窄信道带宽有利于避开干扰、节省频谱；灵活的带宽调整能力；50 公里的无线信号传输距离，网络覆盖面积是 3G 发射塔的 10 倍，少数基站就能全城覆盖。
明
阿明
听着挺无敌，总有短板吧？
雅
小雅
有，原文明说：WiMAX 在网络覆盖面积和带宽上优势巨大，但移动性有先天缺陷，无法满足高速大于等于 50km/h 情况下的网络无缝链接。两个 50 别混：50 公里是覆盖距离，50km/h 是它跟不上的移动速度。
明
阿明
那广域网技术本身要不要细看？
雅
小雅
原文自己发了免死金牌：由于在架构师考试中考广域网的概率极低，所以在此不详细叙述。你只要知道定位：广域网主要提供面向通信的服务，支持用户使用计算机进行远距离的信息交换；与局域网相比覆盖范围广、通信距离远，需要考虑线路的冗余、带宽的利用和差错处理等因素；一般由电信部门负责组建、管理和维护，向全社会提供面向通信的有偿服务。
明
阿明
我捋一下本集：局域网五特点、四种拓扑两两对比、WLAN 两大模式、AP 像网桥、CSMA/CA、3G 三家运营商、4G 数字三件套。
雅
小雅
补全：802.11 物理层 2.4GHz ISM 频段、设计速率 2Mbps，字母家族是物理层、h/e/i 是 MAC 层；TD-LTE 与 TD-SCDMA 无关，前者 OFDM 后者 CDMA；WiMAX 又名 802.16、3G 4G 都算、覆盖 50 公里但高速移动不行。下一集：五种接入技术、中继器网桥路由器网关各在哪层、三种交换方式谁适合谁，还有 OSPF 属于哪类——选择陷阱全在那儿。