802.11協(xié)議模版

1、合 同 模 版注意事項為了維護(hù)您的合法權(quán)益，確保交易的安全，請在使用本合同范本前仔細(xì)閱讀下列注意事項：1、本合同為根據(jù)相關(guān)法律規(guī)定制定的通用性示范文本；2、如有必要，請根據(jù)具體的交易背景、交易目的等適當(dāng)修改、調(diào)整本合同范本的相關(guān)條款；802.11b/g/n協(xié)議一、 符合ieee的移動通信技術(shù)二、 802.11四種主要物理組件1. 工作站(station)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的主要目的是為了在工作站間傳送數(shù)據(jù)。所謂工作站，是指配備無線網(wǎng)絡(luò)接口的計算設(shè)備，即支持802.11的終端設(shè)備。如安裝了無線網(wǎng)卡的pc，支持wlan的手機(jī)等。2. 接入點(access point)802.11網(wǎng)絡(luò)所使用的幀必須經(jīng)過轉(zhuǎn)換，

2、方能被傳遞至其他不同類型的網(wǎng)絡(luò)。具備無線至有線的橋接功能的設(shè)備稱為接入點，接入點的功能不僅于此，但橋接最為重要。為sta提供基于802.11的接入服務(wù)，同時將802.11mac幀格式轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)幀，相當(dāng)于有限設(shè)備和無線設(shè)備的橋接器。3. 無線媒介(wireless medium)802.11標(biāo)準(zhǔn)以無線媒介在工作站之間傳遞幀。其定義的物理層不只一種，802.11最初標(biāo)準(zhǔn)化了兩種射頻物理層(2.4ghz和5ghz)以及一種紅外線物理層。4. 分布式系統(tǒng)(distribution system)當(dāng)幾個接入點串聯(lián)以覆蓋較大區(qū)域時，彼此之間必須相互通信以掌握移動式工作站的行蹤。分布式系統(tǒng)屬于802.11

3、的邏輯組件，負(fù)責(zé)將幀傳送至目的地，將各個ap連接起來的骨干網(wǎng)絡(luò)。三、 無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)類型infrastructure網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以實現(xiàn)多終端共用一個ap。需要ap提供接入服務(wù)，ap負(fù)責(zé)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)的所有通信。這種網(wǎng)路可以提供豐富的應(yīng)用，較多的sta接入數(shù)量。ad-hoc網(wǎng)絡(luò)沒有有線基礎(chǔ)設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點由移動主機(jī)構(gòu)成，無線網(wǎng)卡之間的通訊，不需要通過ap。一般是少數(shù)幾個sta為了特定目的而組成的一種暫時性網(wǎng)絡(luò)，又稱特設(shè)網(wǎng)絡(luò)。802.11-基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)注意：u bss(basic service set)基本服務(wù)集由能互相通信的sta組成，是802.11網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)的基本單元；u ess擴(kuò)展網(wǎng)

4、絡(luò)由多個bss構(gòu)成，是采用相同ssid的多個bss形成的更大規(guī)模的虛擬bsss，是為了解決單個bss覆蓋范圍小的問題而定義的；u ssid（服務(wù)集標(biāo)識），標(biāo)識一個ess網(wǎng)絡(luò)，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)的名稱；u bssid是ap的mac地址，用來標(biāo)識ap管理的bss。bss和ess的關(guān)系如下圖：802.11-自組織網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)四、 802.11-層次和功能各種phy層技術(shù)的區(qū)別在于不同的編碼調(diào)制方式、不同的速率以及不同的phy層幀格式。 l 802.11基本物理層（2.4 ghz頻段）n dsss：1, 2 mbpsn fhss：1, 2 mbpsn ir： 1, 2 mbpsl 802.11b （2.4 gh

5、z頻段）n hr/dsss：dbpsk：1, dqpsk ：2 mbps，cck：5.5，11 mbpsl 802.11g （2.4ghz頻段）-erp（extended rate phy）n erp-dsss/cck：1, 2, 5.5, 11 mbps n erp-ofdm：6,9,12,18,24,36,48,54 mbpsn erp-pbcc(可選)：22, 33 mbpsn dsss-ofdm(可選)：6,9,12,18,24,36,48,54 mbpsl 802.11n （ 2.4ghz 、5ghz頻段）n mimo-ofdm802.11與iso對比80211協(xié)議主要工作在iso協(xié)

6、議的最低兩層上重點看一下mac的訪問機(jī)制plcp空閑信道評估pmdphy這些部分的內(nèi)容。802.11 phy分層結(jié)構(gòu)物理層管理實體plme（physical layer management entity）與mac層管理相連，上層通過該模塊對phy進(jìn)行管理、控制，主要是phy mib寄存器。 物理層匯聚過程plcp（physical layer convergence procedure）子層規(guī)定如何將mac層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(mpdu)映射為合適的物理層幀格式，可以理解為phy層的編碼和封包過程。 物理媒介相關(guān)pmd（physical medium dependent）子層直接與無線媒介發(fā)生關(guān)聯(lián)

7、，主要是最底層涉及編碼、調(diào)制和無線收發(fā)的部分。 msdu：mac service data unit，mac層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元。這是最原始的待發(fā)數(shù)據(jù)信息；mpdu：mac protocol data unit，mac層協(xié)議數(shù)據(jù)單元。將msdu按一定幀結(jié)構(gòu)包裝后的待發(fā)數(shù)據(jù)信息；psdu：plcp service data unit，plcp子層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元。實際就是從mac層傳來的mpdu信息ppdu：plcp protocol data unit，plcp子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元。將psdu按照特定的幀格式進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝后的數(shù)據(jù)包，這也是最終將經(jīng)由物理介質(zhì)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)封裝。plcp子層將mac層傳來的數(shù)據(jù)

8、mpdu轉(zhuǎn)換為psdu，然后，加上plcp頭（plcp header）信息和前導(dǎo)碼（preamble code）就構(gòu)成了ppdu數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)。ieee定義了兩種前導(dǎo)碼和頭信息組成的ppdu幀結(jié)構(gòu)：長前導(dǎo)碼（long preamble）和頭信息組成的長ppdu幀以及短前導(dǎo)碼（short preamble）和頭信息組成的短ppdu幀。802.11的物理幀結(jié)構(gòu)分物理幀結(jié)構(gòu)要仔細(xì)看一下每個字段是干什么用的為前導(dǎo)信號（preamble）、信頭header和負(fù)載payload。preamble主要用于確定移動臺和接入點之間何時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，傳輸進(jìn)行時告知其它移動臺以免沖突，同時傳送同步信號及幀間隔。pre

9、amble完成，接收方才開始接收數(shù)據(jù)。header 在preamble之后用來傳輸一些重要的數(shù)據(jù)比如負(fù)載長度、傳輸速率、服務(wù)等信息。由于數(shù)據(jù)率及要傳送字節(jié)的數(shù)量不同，payload的包長變化很大，可以十分短也可以十分長。在一幀信號的傳輸過程中，preamble和header所占的傳輸時間越多，payload用的傳輸時間就越少，傳輸?shù)男试降?。在接收ppdu數(shù)據(jù)包時，需要cca（clear channel assessment）：空閑信道評估，它的作用是phy根據(jù)某種條件來判斷當(dāng)前無線介質(zhì)是處于忙還是空閑狀態(tài)，并向mac通報。高速phy至少應(yīng)該按照下面三個條件中的一個來進(jìn)行信道狀態(tài)評估：cca模

10、式1：根據(jù)接收端能量是否高于一個閾值進(jìn)行判斷。如果檢測到超過ed（能量檢測，energy detection）閾值的任何能量，cca都將報告介質(zhì)當(dāng)前狀態(tài)為忙。cca模式2：定時檢測載波。cca啟動一個3.65ms長的定時器，在該定時范圍內(nèi)，如果檢測到高速phy信號，就認(rèn)為信道忙。如果定時結(jié)束仍未 檢測到高速phy信號，就認(rèn)為信道空閑。3.65ms是一個5.5mbps速率的psdu數(shù)據(jù)幀可能持續(xù)的最長時間。cca模式3：上述兩種模式的混合。當(dāng)天線接收到一個超過預(yù)設(shè)電平閾值ed的高速ppdu幀時，認(rèn)為當(dāng)前介質(zhì)為忙。當(dāng)接收機(jī)收到一個ppdu時，必須根據(jù)收到的sfd字段來判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)包是長ppdu還是

11、短ppdu。如果是長ppdu，就以1mbps速率按 bpsk編碼方式對長plcp頭信息進(jìn)行解調(diào)，否則以2mbps速率按qpsk編碼方式對短plcp頭信息進(jìn)行解調(diào)。接收機(jī)將按照plcp頭信息中的信令 （signal）字段和業(yè)務(wù)（service）字段確定psdu數(shù)據(jù)的速率和采用的調(diào)制方式。五、 ieee 802.11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)對比表2.4ghz頻段還有其他應(yīng)用包括藍(lán)牙無線連接，手機(jī)甚至微波爐，這個頻段應(yīng)用的干擾會進(jìn)一步限制wlan用戶的可用帶寬。1 802.11bl 擴(kuò)展的dsss；l 動態(tài)變速1，2，5.5，11mbit/s，取決于snr，bpsk、qpsk、cck(5.5,11)，用戶數(shù)據(jù)

12、傳輸率最大達(dá)到6mbit/s;l 頻率-3非重疊ism頻帶是哪三個，分別是什么頻率。其余的信道是哪些，頻率范圍分別是多少？，自由2.4ghz ism頻段；l 傳輸范圍-戶外300m，室內(nèi)30m最大數(shù)據(jù)傳輸率要在室內(nèi)10m內(nèi)；l 安全wep802.11b數(shù)據(jù)傳輸率2 802.11gl 使用dsss從1mbps到5.5mbps與802.11b相同l 使用ofdm從6mbps到54mbps與802.11a相同l 與802.11b向后兼容n 當(dāng)802.11b站點存在時(只是相關(guān))吞吐量嚴(yán)重降低，這是由于802.11b/g混合模式互用機(jī)制的開銷造成的 802.11b站點不能解譯ofdm幀，所以cs失敗

13、前傳輸cts：在dsss模式(低速)中發(fā)送cts來設(shè)定nav rts/cts：處理隱藏終端 兩種時槽時間(短/長)l 為性能提升進(jìn)行的專有擴(kuò)展n 封包突發(fā)n 信道綁定3 802.11nl 數(shù)據(jù)傳輸率支持1、2、5.5、6、9、12、18、24、36、48、54mbps；l 正交頻分復(fù)用(ofdm)、多輸入/多輸出(mimo)和通道捆綁(cb)，高達(dá)4個空間流；l 擴(kuò)展信道40mhz；l 更短的保護(hù)間隔：400ns代替了800ns最大600mbpsl mac開銷減少，更高效的數(shù)據(jù)傳輸率；l 3非重疊ism頻帶，頻率為2.4ghz；l 12非重疊需要許可證的國家信息基礎(chǔ)設(shè)施(unii)頻道，5gh

14、z頻帶；l 向后兼容。802.11n ofdm調(diào)制方法、編碼和數(shù)據(jù)率六、 頻譜劃分wifi總共有14個信道，如下圖所示：1) ieee 802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)工作在2.4g頻段，頻率范圍為2.4002.4835ghz，共83.5m帶寬2) 劃分為14個子信道3) 每個子信道寬度為22mhz4) 相鄰信道的中心頻點間隔5mhz5) 相鄰的多個信道存在頻率重疊(如1信道與2、3、4、5信道有頻率重疊)6) 在只允許11個頻道的地區(qū)，整個頻段內(nèi)只有3個（1、6、11）互不干擾信道2.4ghz中國信道劃分802.11b和802.11g的工作頻段在2.4ghz（2.4ghz-2.4835ghz），其可用

15、帶寬為83.5mhz，中國劃分為13個信道，每個信道帶寬為22mhz。北美/fcc 2.412-2.461ghz(11信道) 歐洲/etsi 2.412-2.472ghz(13信道) 日本/arib 2.412-2.484ghz(14信道）七、 802.11物理層關(guān)鍵技術(shù)ieee802.11無線局域網(wǎng)絡(luò)采用微蜂窩，微微蜂窩結(jié)構(gòu)的自主管理的計算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)。其關(guān)鍵技術(shù)大致有三種：dsss、cck技術(shù)和ofdm這四種技術(shù)要詳細(xì)講一下，尤其是現(xiàn)在在使用的技術(shù)每種方式的rssi是怎么獲得的，有什么區(qū)別，如何換算等？。每種技術(shù)皆有其特點，目前，擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)正成為主流，而ofdm技術(shù)由于其優(yōu)越的傳輸性能成為

16、人們關(guān)注的新焦點。1 dsss(直序擴(kuò)頻)dsss的基本運作方式：通過精確的控制將rf能量分散至某個寬頻頻段。擴(kuò)頻器將窄頻輸入信號的振幅平坦分布至較寬的頻段；接收時原始信號可以通過相關(guān)器還原，只要逆轉(zhuǎn)整個擴(kuò)頻程序即可。dsss系統(tǒng)采用了每秒一千一百萬的碎片率。原本ds phy 將碎片流分為一系列11 位的barker word，每秒傳送一百萬個。每個word當(dāng)中，編碼一或兩個位所以速率為1.0 mbps 或2.0 mbps。dsss（直接序列）工作于2.4ghz頻段，采用bpsk和qpsk兩種調(diào)制方式，對應(yīng)1mbps和2mbps兩種速率。 plcp子層plcp子層從mac層獲取mpdu封包，增

17、加plcp前導(dǎo)和幀頭，轉(zhuǎn)化為ppdu封包進(jìn)行傳輸。ppdu幀格式如下：各個域作用： sync：同步序列128bit，為全1，用于同步發(fā)射器和接收器； sfd：幀起始符16bit，為“0x05cf”，用于接收器識別一個幀的開始。 signal域：接收器通過該字段識別后面mpdu封包所用的調(diào)制方式和速率，0x0a表示1mbps，0x14表示2mbpsservice域：該域保留，設(shè)置為全0。 length域：該域用于表示傳輸當(dāng)前幀所需的時間，是一個16位無符號整數(shù)，單位是微秒。 擾碼 整個ppdu需要經(jīng)過擾碼器進(jìn)行擾碼，其目的是使數(shù)據(jù)盡量的隨機(jī)化，使頻譜呈現(xiàn)類似白噪聲的特性，從而增強(qiáng)抗衰落的能力。

18、發(fā)送和接收過程 ppdu的前導(dǎo)和幀頭必須采用bpsk調(diào)制（1mbps），mpdu的調(diào)試方式從上層傳遞下來的txvector決定，并將signal域設(shè)置為相應(yīng)的值。接收端從signal域獲知mpdu的調(diào)制方式并按照相應(yīng)的調(diào)制方式進(jìn)行解調(diào)。pmd子層發(fā)送模塊擴(kuò)頻dsss將源數(shù)據(jù)的一個bit擴(kuò)展為一個序列，以較高的碼片速率對較低的數(shù)據(jù)比特率進(jìn)行編碼，達(dá)到擴(kuò)頻的目的。dsss采用11位barker序列作為擴(kuò)頻碼，將0用序列10110111000代替，1用序列01001000111代替，頻譜擴(kuò)展11倍。調(diào)制 dsss提供了2種調(diào)制方式：dbpsk和dqpsk。兩種調(diào)制方式都是差分調(diào)制，即利用后一個波形與

19、前一個波形的相位差表示信源符號。dbpsk一個載波符號編碼1個碼片，碼片對應(yīng)的符號相位如下表；dqpsk一個載波符號編碼2個碼片。 相比dbpsk，dqpsk可提供兩倍的速率，但是抗多徑干擾能力更差（時間差造成的時延是相位差編碼機(jī)制的天敵）。接收模塊相關(guān)器相關(guān)器用于對接收的信號進(jìn)行相關(guān)性計算（相當(dāng)于濾波），從而將有效信號和背景噪聲區(qū)分開來。相關(guān)器還起著載波檢測的作用，檢測有效信號的能量向cca反饋。 時鐘恢復(fù)根據(jù)ppdu的前導(dǎo)序列恢復(fù)出載波頻率、碼片頻率等時間參數(shù)，用于解調(diào)。 解調(diào)從經(jīng)過bpsk或qpsk調(diào)制的載波中，解調(diào)出基帶信號。 符號判決根據(jù)解調(diào)出的碼片序列，恢復(fù)出原始的信息bit序列。

20、2 hr/dsss80211b使用物理層調(diào)制方式為cck的dsss，稱為高速直接序列（hr/dsss），提供更高的傳輸速率5.5mbps和11mbps。cck將碎片流劃分為一系列以8位構(gòu)成的編碼符號，因此底層使用的傳輸率是每秒傳送1.375 百萬個編碼符號。cck 采用了復(fù)雜的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換函數(shù)，可以使用若干8-bit 序列，在每個編碼字中編碼4 或8 個位，因此數(shù)據(jù)總傳輸量5.5 mbp 或11 mbps.此外，cck 所使用的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換函數(shù)，接收器可以輕易辨別不同的編碼，因此可以很好地克服多徑干擾，所以在雷達(dá)和通信中都得到了很好的應(yīng)用。plcp子層hr/dsss物理層采用與基本dsss相同的ppd

21、u幀格式，修改之處在于定義了2種幀前導(dǎo)：144bit長前導(dǎo)，與基本dsss前導(dǎo)相同，可以與基本dsss設(shè)備通信，該種前導(dǎo)是強(qiáng)制具備的；72bit短前導(dǎo)，提高了傳輸效率，短前導(dǎo)幀只能被同樣支持短前導(dǎo)的設(shè)備接收，因此無法與舊有的dsss設(shè)備兼容，該種前導(dǎo)是可選的。 前導(dǎo)字段包括2個域： sync：同步序列，用于同步發(fā)射器和接收器。長前導(dǎo)時為128bit全1，短前導(dǎo)時為56bit全0；sfd：幀起始符16bit，為“0x05cf”，用于接收器識別一個幀的開始。 幀頭字段包括4個域： signal域：接收器通過該字段識別后面mpdu封包所用的調(diào)制方式和速率，hr/dsss增加了2種速率： 0x0a表示

22、1mbps(短前導(dǎo)不支持)；0x14表示2mbps；0x37表示5.5mbps；0x6e表示11mbps； service域：基本dsss中將該域保留，hr/dsss利用了其中3個bit，如下：bit7用于length域的擴(kuò)展，原來的16bit length域已經(jīng)不夠用。 bit3用于表示hr/dsss的調(diào)制方式，0表示cck，1表示pbcc。 bit2 用于表征符號時鐘和發(fā)送載頻是否來自于同一個時鐘。 length域：該域和service域中的bit7共同表示傳輸當(dāng)前幀所需的時間。 crc域：對幀頭進(jìn)行crc計算，用于接收端進(jìn)行校驗。 ppdu幀擾碼、發(fā)送和接收過程與dsss相同。pmd子層

23、發(fā)送模塊： 當(dāng)采用1mbps和2mbps傳輸時，發(fā)送模塊與dsss完全相同。 當(dāng)采用1mbps和2mbps傳輸時，發(fā)送模塊結(jié)構(gòu)與dsss類似，只是將擴(kuò)頻部分的機(jī)制進(jìn)行了變更引入了cck（補碼鍵控）機(jī)制。cck的一組擴(kuò)頻碼由8個碼片組成，每個碼組編碼4個bit或8個bit的源數(shù)據(jù)，對應(yīng)的傳輸速率為5.5mbps或11mbps。cck編碼的優(yōu)點是提高了傳輸?shù)男旁氡萻nr。 當(dāng)采用5.5mbps的速率進(jìn)行傳輸時，cck對源數(shù)據(jù)按4bit一組進(jìn)行編碼，分割器將4-bit數(shù)據(jù)塊進(jìn)一步分割為2個2-bit數(shù)據(jù)段，后一個2-bit段用于選擇合適的碼組；前一個2-bit段用于對碼組的相位進(jìn)行調(diào)制。 當(dāng)采用11

24、mbps的速率進(jìn)行傳輸時，cck對源數(shù)據(jù)按8bit一組進(jìn)行編碼；分割器將8-bit數(shù)據(jù)塊進(jìn)一步分割為1個2-bit數(shù)據(jù)段和1個6-bit數(shù)據(jù)段：接收模塊cck接收模塊基本為發(fā)送模塊的逆過程，只是增加了相關(guān)器和時鐘恢復(fù)模塊，這一點與dsss接收模塊相同。接收模塊的框圖如下：3 pbcc(分組二進(jìn)制卷積碼)pbcc調(diào)制技術(shù)是由ti公司提出的,已作為802.11g的可選項被采納。pbcc也是單載波調(diào)制,但它與cck不同,它使用了更多復(fù)雜的信號星座圖。 pbcc采用8psk,而cck使用bpsk/qpsk；另外pbcc使用了卷積碼，而cck使用區(qū)塊碼。因此，它們的解調(diào)過程是十分不同的。pbcc可以完成

25、更高速率的數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率為11，22和33mbps。4 ofdm(orthogonal frequency division multiplexing)802.11g使用正交頻分復(fù)用技術(shù)(orthogonal frequency division multiplexing，ofdm) ，其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的載波間干擾（ici）。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。p

26、lcp子層前導(dǎo)域：用于同步發(fā)送器和接收器的定時器。signal字段是一個ofdm符號，包括多個域，意義如下： rate域：4個bit，其編碼表示采用的傳輸速率length域：12bit的無符號整數(shù)，表示幀中所傳輸?shù)膍pdu的字節(jié)數(shù)(僅mac幀的字節(jié)數(shù))。 parity域：是其前面16bit數(shù)據(jù)的奇偶校驗位。 tail域： ppdu中有2個tail域，位于幀頭和幀尾，均為6bit的0，用于將2進(jìn)制卷積編碼器設(shè)置為0狀態(tài)。 service域：共16bit，bit0bit6為全0，用于擾碼器同步；bit7bit15也為全0，保留供將來使用。 pad域： 長度不固定的填充數(shù)據(jù)。5 mimo-ofdm技

27、術(shù)mimo技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。它可以定義為發(fā)送端和接收端之間存在多個獨立信道，也就是說天線單元之間存在充分的間隔，因此消除了天線間信號的相關(guān)性，提高信號的鏈路性能增加了數(shù)據(jù)吞吐量。多徑衰落是影響通信質(zhì)量的主要因素，但mimo系統(tǒng)卻能有效地利用多徑的影響來提高系統(tǒng)容量。系統(tǒng)容量是干擾受限的，不能通過增加發(fā)射功率來提高系統(tǒng)容量。而采用mimo結(jié)構(gòu)不需要增加發(fā)射功率就能獲得很高的系統(tǒng)容量。因此將mimo技術(shù)與ofdm技術(shù)相結(jié)合是下一代無線局域網(wǎng)發(fā)展的趨勢。八、 802.11mac層802.11mac幀的類型802.11 mac有三種類型的幀：數(shù)據(jù)幀、控制幀

28、、管理幀。l 數(shù)據(jù)幀：主要負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù)報文。802.11定義了兩種數(shù)據(jù)幀：n data：貨真價實的數(shù)據(jù)幀，所有802.11的數(shù)據(jù)報文的承載體；n null：只有802.11mac頭和fcs尾，sta可以使用它通知ap自己省電模式的切換。l 控制幀：主要用來協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，負(fù)責(zé)無線區(qū)域的清空，信道的獲取，還用于收到數(shù)據(jù)時的確認(rèn)。n rts/cts：負(fù)責(zé)無線信道的清空，取得媒介控制權(quán)；n ps-poll：sta從省電模式醒來，可發(fā)送ps-poll幀，從ap獲取緩存幀；n ack：接收端收到報文后需要回應(yīng)ack幀向發(fā)送端確認(rèn)收到了報文；n block ack request/block ack：8

29、02.11n中，為提升mac層效率，使用block ack機(jī)制對一批數(shù)據(jù)幀一次性確認(rèn)。block ack request/block ack用來建立block ack通道。l 管理幀：負(fù)責(zé)無線網(wǎng)絡(luò)的管理，包括網(wǎng)絡(luò)信息通告、加入或退出無線網(wǎng)絡(luò)、頻譜管理等。n beacon：周期性宣告某個802.11b網(wǎng)絡(luò)的存在以及支持的各類無線參數(shù)，如ssid、支持的速率、認(rèn)證類型、緩存幀的sta列表等；n probe request/reponse：探測針，sta可發(fā)送probe request來主動探測周圍有哪些802.11網(wǎng)絡(luò)，接收到的ap需回應(yīng)probe response，其中基本包含了beacon幀的

30、所有參數(shù)；n authentication/deauthentication：認(rèn)證/解除認(rèn)證，用于無線身份認(rèn)證；n association request/response：關(guān)聯(lián)請求/應(yīng)答，sta嘗試關(guān)聯(lián)某個ap時使用；n disassociation：解除關(guān)聯(lián)，ap和sta均可以發(fā)送此幀解除和對方的關(guān)聯(lián)；802.11-mac幀格式802.11 mac幀種類雖多，但都遵循著相同的幀格式規(guī)范，均由幀頭(mac header)、幀主體(frame body)和幀校驗(fcs)字段組成。幀類型的確定主要依據(jù)幀頭中的屬性字段。l 種類/子類n 控制幀(01)，管理幀(00)，數(shù)據(jù)幀(10)n rts：

31、種類=01 子類=1011n 信標(biāo)：種類=00 子類=1000n 數(shù)據(jù)幀：種類=10，子類=0000l 地址n 接收器，發(fā)射器(物理的)，bss標(biāo)識符，發(fā)射器(邏輯的)l 幀控制字段(2 bytes)：n 協(xié)議版本：顯示該幀使用的mac版本，目前802.11mac只有一個版本，編號為0；n 電源管理：指示sta發(fā)送當(dāng)前幀序列后將要進(jìn)入的狀態(tài)，active或sleep；n 更多數(shù)據(jù)：ap若設(shè)定此位，即代表至少有一個幀待傳送給休眠中的sta；l 持續(xù)時間/id字段(2 bytes)：n 設(shè)定nav(網(wǎng)絡(luò)分配矢量)：bit15=0，此字段用來設(shè)置nav，duration代表當(dāng)前進(jìn)行的傳送會占用媒介的

32、時間；n 無競爭周期所傳送的幀：bit15=1，bit14=0，其他位全為0，duration的值為32768；n 在ps-poll幀中表示aid(association id)：bit14=bit15=1，從省電模式醒來的sta必須發(fā)送一個ps-poll幀，以便從ap取得之前緩存的幀；sta在ps-poll幀中加入aid指示其隸屬的bss。aid值介于1到2007l 地址字段(24 bytes)：需要和幀控制字段的to ds、from ds結(jié)合確定l 順序控制（sequence control）字段（2 bytes）：n 此字段用來重組幀片段以及丟棄重復(fù)幀；16位包含順序編號（12bit）+

33、 片段編號（4 bit）；被分段的幀的所有幀片段順序編號相同，包括重傳幀，片段編號由0開始遞增；l frame body 字段（0-2312 byte）：n 數(shù)據(jù)字段，負(fù)責(zé)傳遞上層有效載荷(payload)。在802.11中，在進(jìn)入mac處理之前，待傳輸?shù)妮d荷報文更多的被稱為msdumac service data unit。l fcs 字段 （4 byte）：n fcs讓工作站能夠檢查所有收到的幀的完整性；特殊幀ack，rts，cts802.11 mac層功能802.11 mac層功能主要包括：媒介訪問控制、掃描、認(rèn)證與保密、關(guān)聯(lián)、電源管理、定時器同步等功能。802.11 mac 主要有二種

34、不同的媒介訪問機(jī)制：n dcf：分布式協(xié)調(diào)功能 (distributed coordination function)；n pcf：點協(xié)調(diào)功能 (point coordination function) ；dcf是ieee 802.11 mac的基本接入方法，它主要是利用載波偵聽多路訪問及沖突避免(csma/ca)技術(shù)，這種方法可用在 ad hoc 和 infrastructure 的無線局域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中。pcf 提供工作站送收具有時限性的資料，屬于無競爭方法，因此不會發(fā)生幀沖撞的情形，但只能用在某種基礎(chǔ)架構(gòu)的無線局域網(wǎng)絡(luò)中。載波監(jiān)聽與navn 載波監(jiān)聽主要用來判斷媒介是否處于可用狀態(tài)。工作站想

35、要在無線媒介上發(fā)送幀之前，必須監(jiān)聽無線媒介是否空閑，若不空閑，則工作站必須推遲發(fā)送；工作站可通過兩種方式確定媒介是否被占用：物理載波監(jiān)聽與虛擬載波監(jiān)聽。n 由于為基于射頻的媒介打造物理載波監(jiān)聽硬件非常昂貴；并且由于隱藏節(jié)點隨處都是，物理載波監(jiān)聽無法提供所有必要信息；因此802.11主要采用虛擬載波監(jiān)聽。n 虛擬載波監(jiān)聽由網(wǎng)絡(luò)分配矢量（nav）提供；nav用來指定預(yù)計要占用媒介多少時間（802.11幀的duration字段）。工作站將nav設(shè)為預(yù)計使用媒介的時間，其他工作站倒數(shù)nav的值直到零，nav不為零，代表媒介處于忙碌狀態(tài)。n nav是一個計時器，可以被無線媒介上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀更新；如下圖為

36、一個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型bss。a發(fā)送一個幀給c，因為無線媒介的特點是廣播，b也可接收到這個幀。802.11幀包含一個duration字段，其中記載的時間足夠發(fā)送完幀并收到確認(rèn)幀。b、c將會更新它的nav=duration字段的值，并且在nav倒數(shù)為0前不會嘗試發(fā)送；需要注意的是：工作站只會在duration字段的值大于當(dāng)前nav值時更新nav；幀間間隔(ifs)與優(yōu)先級兩幀發(fā)送的時間間隔被稱作ifs。sta通過載波偵聽功能，判斷媒體在規(guī)定的時間間隔內(nèi)是否空閑。定義了四種不同的ifs以提供訪問無線媒體的優(yōu)先級，高優(yōu)先級幀需要等待的時間較短，因此可優(yōu)先獲得發(fā)送權(quán)，低優(yōu)先級幀等待的時間較長。 四種幀間間隔如

37、下：sifs（短幀間間隔）：高優(yōu)先級用來分隔開屬于一次對話的各幀使用sifs的幀包括：ack 幀、cts 幀、分片的數(shù)據(jù)幀、所有應(yīng)答ap探詢的幀和在pcf方式中ap發(fā)送出的任何幀；pifs（pcf 幀間間隔）：中優(yōu)先級在開始使用pcf方式時站點利用pifs獲得對媒體的訪問權(quán)；pifs = asifstime+ aslottime；difs（dcf 幀間間隔）：低優(yōu)先級在dcf方式中用來發(fā)送數(shù)據(jù)幀和管理幀；difs = asifstime+ 2aslottime；eifs (擴(kuò)展的幀間間隔)。最低優(yōu)先級 - 工作站在進(jìn)行重送幀時所必須等待的時間。由上圖可以看出，媒介經(jīng)過一段時間的繁忙之后進(jìn)入閑置

38、狀態(tài)，此時各個工作站開始倒數(shù)nav以競爭媒介的訪問權(quán)。較短的幀間間隔將使得工作站的nav數(shù)值較小，有更高的機(jī)會獲取媒介的訪問權(quán)，因此優(yōu)先級較高。由圖可見，優(yōu)先級：sifspifsdifs。1 csma/ca(載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免)訪問方法n 站點準(zhǔn)備發(fā)送開始監(jiān)聽媒介(載波監(jiān)聽基于cca，空閑信道評估)n 如果媒介在一個幀內(nèi)部間隔(ifs)的周期為閑，則站點可以開始發(fā)送(ifs依賴于服務(wù)類型)n 如果媒介忙，站點就得等待一個閑的ifs，然后站點還得附加等待一個隨機(jī)后退時間(沖突避免，多個時槽)u 時槽時間=20us用于802.11b，9us用于802.11gu cw最小值=32u cw最大

39、值=1024n 如果另一個站點在該站點的后退時間內(nèi)占據(jù)媒介，則后退時間停止(公平)n 當(dāng)后退計時器到達(dá)零，則開始傳輸u 如果多于一個站點在同一時間內(nèi)減少到零，將引發(fā)一個沖突n 如果一個沖突被引發(fā)(錯過ack)，則相應(yīng)節(jié)點將cw的大小翻倍并從以增加的cw中選擇其后退時間n 在成功傳輸之后，cw大小被重設(shè)為其最小值2 rts/cts隱藏節(jié)點：在無線網(wǎng)絡(luò)中，a節(jié)點可以被b節(jié)點看到，但是卻不能被與b節(jié)點通信的c節(jié)點看到，那么a節(jié)點與c節(jié)點互為隱藏節(jié)點； 在無線網(wǎng)絡(luò)中，由隱藏節(jié)點所導(dǎo)致的沖突問題非常難以偵測，因為無線收發(fā)器通常都是半雙工的工作模式，無法同時完成收發(fā)。為解決隱藏結(jié)點導(dǎo)致的沖突問題，802.

40、11允許工作站使用request to send（請求發(fā)送，簡稱rts）和clear to send（清除發(fā)送，簡稱cts）信號來清空傳送區(qū)域,以解決隱藏節(jié)點的問題；a和c均在b的范圍內(nèi)，但是均不知道彼此的存在，a發(fā)送rts幀，預(yù)定包括接收到ack幀所需要的時間，b回應(yīng)cts幀，所有b范圍內(nèi)的工作站將更新nav，這樣，c就不會和a產(chǎn)生沖突了；rts幀、cts幀及其后的數(shù)據(jù)幀和ack幀均被視為相同原子操作的一部分。rts幀和普通幀一樣必須經(jīng)過dcf，但是cts幀和ack幀類似，只需要等待sifs即可發(fā)送。rts/cts四次握手機(jī)制n 發(fā)送端在等待媒介閑置了difs后，發(fā)送rts幀，預(yù)約了：3個s

41、ifs + cts + 數(shù)據(jù) + ack 的時間；n 接收端在sifs后發(fā)送cts，預(yù)約：2個sifs+數(shù)據(jù)+ack 的時間（cts再次預(yù)約是為解決隱藏節(jié)點）；n 發(fā)送端在sifs后發(fā)送數(shù)據(jù)；n 接收端在sifs后發(fā)送確認(rèn)幀ack；rts包的發(fā)送頻率需要合理設(shè)置，設(shè)置rts閾值需考慮：如果閾值較小，則會增加rts包的發(fā)送頻率，消耗更多帶寬。但rts包發(fā)送得越頻繁，無線網(wǎng)絡(luò)從沖突中恢復(fù)得就越快。3 dcf/pcf3.1 dcf分布式協(xié)調(diào)功能是 ieee 802.11 最基本的接入方法。無論是無基礎(chǔ)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(ad hoc) 或有基礎(chǔ)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(infrastructure), 所有工作站都應(yīng)該具有分

42、布式協(xié)調(diào)功能。dcf主要是利用載波偵聽多路訪問及沖突避免(csma/ca)技術(shù)。csma/ca利用載波偵聽技術(shù)監(jiān)測某一頻寬中的信號能量是否達(dá)到一個基準(zhǔn)點來判斷媒介是否空閑。如果信號的強(qiáng)度在這基準(zhǔn)點之下，就表示該頻寬未被占用，因此工作站就可使用該頻寬來送收資料。反之，則表示傳輸媒介目前是忙碌的，在這種情況之下，工作站必需延緩(defer)幀傳送時間，直到發(fā)現(xiàn)傳輸媒介是空閑的，才能傳送幀。先產(chǎn)生隨機(jī)延遲時間的目的是想預(yù)先避免發(fā)生沖撞，所以此方法叫沖突避免。這樣做主要是因為在無線網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)中沖撞檢測的任務(wù)不容易完成，無法做的像有線網(wǎng)絡(luò)中那樣好。因為在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，不同工作站在傳輸媒介上所使用的信號強(qiáng)度范圍是不定的，因此物理層很難在每次沖撞發(fā)生時，都能偵測出發(fā)生沖撞。ieee 802.11解決物理載波監(jiān)聽不足的方法是采用虛擬載波偵聽，虛擬載波偵聽利用nav，記載其它工作站還需要多久的時間來傳送幀，而使工作站根據(jù)這些信息能知道傳輸媒介現(xiàn)在是否忙碌。為在各種環(huán)境下進(jìn)一步減少碰撞，在數(shù)據(jù)傳輸之前先交換短控制幀rts和cts，預(yù)約信道的使用權(quán)。rts幀cts幀都需要攜帶持續(xù)時間值的是為了解決可能存在的隱藏節(jié)點問題。ieee 802.11又利用不同的幀間間隔將幀分為三種不同的優(yōu)先權(quán)等級，以方便一些優(yōu)先級比較高的幀的傳送。其中 sifs pifs difs eifs。