無線局域網(wǎng)WLAN

1、無線局域網(wǎng)WLAN無線局域網(wǎng)提供了移動接入的功能，這就給許多需要發(fā)送數(shù)據(jù)但不能坐在辦公室的人提供了方便其次局域網(wǎng)絡管理的主要工作之一就是鋪設(shè)電纜或是檢查電纜是否斷線這種耗時的工作，很容易令人煩躁，也不容易在短時間內(nèi)找出斷線所在。由于配合企業(yè)及應用環(huán)境不斷的更新與發(fā)展，原有的企業(yè)網(wǎng)絡必須配合重新布局，需要重新安裝網(wǎng)絡線路。雖然電纜本身并不貴，可是請技術(shù)人員來配線的成本很高，尤其是老舊的大樓，配線工程費用就更高了。而用無線局域網(wǎng)則比較容易。在局域網(wǎng)剛剛問世后的一段時間，無線局域網(wǎng)的發(fā)展比較緩慢，其原因是價格貴、數(shù)據(jù)傳輸率低、安全性較差，以及使用登記手續(xù)復雜(使用無線電頻率必須得到有關(guān)部門的批準)。

2、但自20世紀80年代末以來，由于人們工作和生活節(jié)奏的加快以及移動通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，無線局域網(wǎng)絡也就逐步進入市場。無線局域網(wǎng)簡稱WLAN(WirelessLocalAreaNetworks)。無線局域網(wǎng)可分為兩大類，第一類是有固定基礎(chǔ)設(shè)施的，第二類是無固定基礎(chǔ)設(shè)施的。所謂“固定基礎(chǔ)設(shè)施”是指預先建立起來的，能夠覆蓋一定地理范圍的一批固定基站。大家經(jīng)常使用的蜂窩移動電話就是利用移動電信公司預先建立的覆蓋全國的大量固定基站來接通用戶手機撥打打電話。無線局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)概述：基于IEEE802.11標準的無線局域網(wǎng)允許在局域網(wǎng)絡環(huán)境中使用可以不必授權(quán)的ISM頻段中的2.4GHz或5GHz射頻波段進行無

3、線連接。它們被廣泛應用，從家庭到企業(yè)再到Internet接入熱點。簡單的家庭無線WLAN:在家庭無線局域網(wǎng)最通用和最便宜的例子，如圖1所示，一臺設(shè)備作為防火墻，路由器，交換機和無線接入點。這些無線路由器可以提供廣泛的功能，例如：保護家庭網(wǎng)絡遠離外界的入侵。允許共享一個ISP(Internet服務提供商)的單一IP地址。可為4臺計算機提供有線以太網(wǎng)服務，但是也可以和另一個以太網(wǎng)交換機或集線器進行擴展。為多個無線計算機作一個無線接入點。通?；灸K提供2.4GHz802.11b/g操作的Wi-Fi,而更高端模塊將提供雙波段Wi-Fi或高速MIMO性能。雙波段接入點提供2.4GHz802.11b/g

4、/n和5.8GHz802.11a性能，而MIMO接入點在2.4GHz范圍中可使用多個射頻以提高性能。雙波段接入點本質(zhì)上是兩個接入點為一體并可以同時提供兩個非干擾頻率，而更新的MIMO設(shè)備在2.4GHz范圍或更高的范圍提高了速度。2.4GHz范圍經(jīng)常擁擠不堪而且由于成本問題，廠商避開了雙波段MIMO設(shè)備。雙波段設(shè)備不具有最高性能或范圍，但是允許你在相對不那么擁擠的5.8GHz范圍操作，并且如果兩個設(shè)備在不同的波段，允許它們同時全速操作。家庭網(wǎng)絡中的例子并不常見。該拓撲費用更高但是提供了更強的靈活性。路由器和無線設(shè)備可能不提供高級用戶希望的所有特性。在這個配置中，此類接入點的費用可能會超過一個相當

5、的路由器和AP一體機的價格，歸因于市場中這種產(chǎn)品較少，因為多數(shù)人喜歡組合功能。一些人需要更高的終端路由器和交換機，因為這些設(shè)備具有諸如帶寬控制，千兆以太網(wǎng)這樣的特性，以及具有允許他們擁有需要的靈活性的標準設(shè)計。1.IEEE802.11對于第一類有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)，1997年IEEE制定出無線局域網(wǎng)的協(xié)議標準802.11W-IEEE802.11系列標準。802.11a是802.11原始標準的一個修訂標準，于1999年獲得批準。2003年5月，我國頒布了WLAN的國家標準，該標準采用了ISO/IEC8802-11系列國際標準，并針對WLAN的安全問題，把國家對密碼算法和無線電頻率的要求納入

6、進來。有關(guān)無線局域網(wǎng)的IEEE標準都可以從因特網(wǎng)下載W-IEEE802.802.11是個相當復雜的標準。但簡單地說，802.11是無限以太網(wǎng)的標準，它使用星型拓撲，其中心叫做接入點AP(AccessPoint),在MAC層使用CSMA/CA協(xié)議。凡使用802.11系列協(xié)議的局域網(wǎng)又稱為Wi-Fi(Wireless-Fidelity，意思是“無線保真度”)W-WiFi。因此在許多文獻中，Wi-Fi幾乎成了WLAN的同義詞。802.11標準規(guī)定無線局域網(wǎng)的最小構(gòu)件是基本服務集BSS(BasicServiceSet)。一個基本服務集BSS包括一個基站和若干個移動站，所有的站在本BSS以內(nèi)都可以直接通

7、信，但在和本BSS意外的站通信時都必須通過本BSS的基站。當網(wǎng)絡管理員安裝AP時，必須為該AP分配一個不超過32字節(jié)的服務集標識符SSID(ServiceSetIDentifier)和一個信道。SSID其實是指使用該AP的無線局域網(wǎng)的名字。一個基本服務集BSS所覆蓋的地理范圍叫做一個基本服務區(qū)BSA(BasicServiceArea)?；痉諈^(qū)BSA的范圍直徑一般不超過100米。一個基本服務集可以是孤立的，也可通過接入點AP連接到一個分配系統(tǒng)DS(DistributionSystem),然后再連接到另一個基本服務集，這樣就構(gòu)成了一個擴展的服務集ESS(ExtendedServiceSet)o

8、(圖1)分配系統(tǒng)的作用就是使擴展的服務集ESS對上層的表現(xiàn)就像一個基本服務集BSS一樣。分配系統(tǒng)可以使用以太網(wǎng)(這是最常用的)、點對點鏈路或其他無線網(wǎng)絡。擴展服務集ESS還可為無線用戶提供到802.X局域網(wǎng)(也就是非802.11無線局域網(wǎng))的接入。這種接入是通過叫做Portal(門戶)的設(shè)各來實現(xiàn)的。Portal是802.11定義的新名詞，其實它的作用就相當于一個網(wǎng)橋。在一個擴展服務集內(nèi)的幾個不同的本服務集也可能有相交的部分。在圖1中的移動站A如果要和另一個基本服務集中的移動站B通信，就必須經(jīng)過兩個接入點AP和AP2,即A一AP,一AP2-B。我們應當注意到，從APi到AP2的通信是使用有線傳

9、輸?shù)摹７峙湎到y(tǒng)DS漫游J.蚌展的服務集ESS至其他302.x局域隨一基親服務集：七.七基本能易象、,BSS圖1IEEE802.11的基本服務集BSS和擴展服務集ESS圖1還畫出了移動站A從一個基本服務集漫游到另一個基本服務集(圖中的A'),而仍然可保持與另一個移動站B的通信，但A在不同的基本服務集所使用的接入點AP改變了?；痉占姆辗秶怯梢苿诱舅l(fā)射的電磁波的輻射范圍確定的，在圖1中用一個橢圓來表示基本服務集的服務范圍，當然實際上的服務范圍可能是很不規(guī)則的幾何形狀。802.11標準并沒有定義如何實現(xiàn)漫游，但定義了一些基本的工具。例如，一個移動站若要加入到一個基本服務集BSS,就

10、必須先選擇一個接入點AP,并與此接入點建立關(guān)聯(lián)(association)。建立關(guān)聯(lián)就表示這個移動站加入了選定的AP所屬的子網(wǎng)，并和這個接入點AP之間創(chuàng)建了一個虛擬線路。只有關(guān)聯(lián)的AP才向這個移動站發(fā)送數(shù)據(jù)幀，而這個移動站也只有通過關(guān)聯(lián)的AP才能向其他站點發(fā)送數(shù)據(jù)幀。這和手機開機后必須和某個基站建立關(guān)聯(lián)的概念是相似的。若移動站使用重建關(guān)聯(lián)（reassociation）服務，就可把這種關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)移到另一個接入點。當使用分離（dissociation）服務時，就可終止這種關(guān)聯(lián)。移動站與接入點AP建立關(guān)聯(lián)的方法有兩種。一種是被動掃描，即移動站等待接收接入點AP周期性發(fā)出的（例如每秒10次或100次）信標幀

11、（beaconframe）。信標幀中包含有若干系統(tǒng)參數(shù)（如服務集標識符SSID以及支持的速率等）。另一種是主動掃描，即移動站主動發(fā)出探測請求幀（proberequestframe）,然后等待從接入點發(fā)回的探測晌應幀（proberesponseframe）。由于無線局域網(wǎng)己非常普及，因此現(xiàn)在無論是筆記本電腦或臺式計算機，其主板上都己經(jīng)有了內(nèi)置的無線局域網(wǎng)適配器（也就是無線網(wǎng)），因而不需要再插入外置的無線網(wǎng)卡了。無線局域網(wǎng)的適配器能夠?qū)崿F(xiàn)802.11的物理層和MAC層的功能。只要在無線局域網(wǎng)信號覆蓋的地方，用戶就能夠通過接入點AP連接到因特網(wǎng)由于無線信道的使用日益增多，囚此現(xiàn)在也出現(xiàn)了無線因特網(wǎng)服

12、務提供者WISP（WirelessInternetServiceProvider）這一名詞。用戶可以通過無線信道接入到WISP,然后再經(jīng)過無線信道接入到因特網(wǎng)。若無線局域網(wǎng)不提供免費接入，那么用戶就必須在和附近的接入點AP建立關(guān)聯(lián)時，鍵入已經(jīng)在網(wǎng)絡運營商注冊登記的用戶密碼（這時的通信是加了密的）。如鍵入正確，才能和在該網(wǎng)絡中的AP建立關(guān)聯(lián)。在無線局域網(wǎng)發(fā)展初期，這種接入加密方案稱為WEP（WiredEquivalentPrivacy,意思是“有線等效的保密”），它曾經(jīng)是19”年通過的IEEE802.11b的標準中的一部分。然而WEP的加密方案相對比較容易被破譯，囚此現(xiàn)在的無線局域網(wǎng)普遍采用了保

13、密性更好的加密方案WPA（WiFiProtectedAccess）,意思是“無線局域網(wǎng)受保護的接入”或其第二個版本W(wǎng)PA2。2.移動自組網(wǎng)絡另一類無線局域網(wǎng)是無囿定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)，它又叫做自組網(wǎng)絡（adhocnetwork。這種自組網(wǎng)絡沒有上述基本服務集中的接入點AP,而是由一些處于平等狀態(tài)的移動站之間相互通信組成的臨時網(wǎng)絡（圖2）。圖中還畫出了當移動站A和E通信時，是經(jīng)過A-B,B-C,C-D和最后D-E這樣一連串的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程。因此，在從源結(jié)點A到目的結(jié)點E的路徑中的移動站B,C和D都是轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點，這些結(jié)點都具有路由器的功能。由于自組網(wǎng)絡沒有預先建好的網(wǎng)絡固定基礎(chǔ)設(shè)施（基站），因此自組

14、網(wǎng)絡的服務范圍通常是圖2由處于平等狀態(tài)的一些便攜機構(gòu)成的白組網(wǎng)絡自組網(wǎng)絡通常是這樣構(gòu)成的：一些可移動的設(shè)備發(fā)現(xiàn)在它們附近還有其他的可移動設(shè)各，并且要求和其他移動設(shè)備進行通信。另一個重要問題是多播。在移動自組網(wǎng)絡中往往需要將某個重要信息同時向多個移動站傳送。這種多播比固定結(jié)點網(wǎng)絡的多播要復雜得多，需要有實時性好而效率又高的多播協(xié)議。在移動自組網(wǎng)絡中，安全問題也是一個更為突出的問題。近年來，移動自組網(wǎng)絡中的一個子集無線傳感器網(wǎng)絡WSN(WirelessSensorNetwork)引起了人們廣泛的關(guān)注。無線傳感器網(wǎng)絡是由大量傳感器結(jié)點通過無線通信技術(shù)構(gòu)成的自組網(wǎng)絡。無線傳感器網(wǎng)絡的應用就是進行各種數(shù)

15、據(jù)的采集、處理和傳輸，一般并不需要很高的帶寬，但是在大部分時間必須保持低功耗，以節(jié)省電池的消耗。由于無線傳結(jié)點的存儲容量受限，因此對協(xié)議棧的大小有嚴格的限制。此外，無線傳感器網(wǎng)絡還對網(wǎng)絡安全性、結(jié)點自動配置、網(wǎng)絡動態(tài)重組等方面有一定的要求。據(jù)統(tǒng)計，全球98%的處理器并不在傳統(tǒng)的計算機中，而是處在各種家電設(shè)備、運輸工具以及工廠的機器中。如果在這些設(shè)各上能夠嵌入合適的傳感器和無線通信功能，就可能移動站之間相互通信組成的臨時網(wǎng)絡。移動自組網(wǎng)絡和移動IP并不相同，即使在和因特網(wǎng)相連時，移動自組網(wǎng)絡也是以殘樁網(wǎng)絡(stubnetwork)方式工作的。根據(jù)物理層的不同(如工作頻段、數(shù)據(jù)率、調(diào)制方法等)，8

16、02.11無線局域網(wǎng)可再細分為不同的類型?，F(xiàn)在最流行的無線局域網(wǎng)是802.11b,而另外兩種(802.11a和802.11g)的產(chǎn)品也廣泛存在。2009年還頒布了新的標準802.11n。表1是這四種無線局域網(wǎng)標準的簡單比較。在今后的幾年內(nèi)可能還會有一些更高速率的無線局域網(wǎng)在市場上流行。會務1尺釉南用的無線房港網(wǎng)表1幾種常用的80211無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)最初還使用過跳頻擴頻FHSS(FrequencyHoppingSpreadSpectrum)和紅外技術(shù)IR(InfraRed)，但現(xiàn)在已經(jīng)很少使用了。以上四種標準都使用共同的媒體接入控制協(xié)議，都可以用于有固定基礎(chǔ)設(shè)施的或無固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域

17、網(wǎng)。對于最常用的802.11b無線局域網(wǎng)，所工作的2.42.485GHz頻率范圍中有85MHz的帶寬可用。802.11b定義了11個部分重疊的信道集，但僅當兩個信道由四個或更多信道隔開時它們才無重疊。其中，信道1,6和11的集合是唯一的三個非重疊信道的集合。因此，在同一個位置上可以設(shè)置三個AP,并分別給它們分配信道1,6和11,然后用一個交換機把這三個AP連接起來，這樣就可以構(gòu)成一個最大傳輸速率為33Mb/s的無線局域網(wǎng)。在無線局域網(wǎng)中，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先對媒體進行載波監(jiān)聽。如發(fā)現(xiàn)有其他站在發(fā)送數(shù)據(jù)，就推遲發(fā)送以免發(fā)生碰撞。這樣做是合理的。但問題是“碰撞檢測”(CD)在無線環(huán)境下卻不能使用。理由

18、如下：(1)“碰撞檢測”要求丁個站點在發(fā)送本站數(shù)據(jù)的同時，還必須不間斷地檢測信道。一旦檢測到碰撞，就立即停止發(fā)送。但由于無線信道的傳輸條件特殊，其信號強度的動態(tài)范圍非常大，因此在8(19)。11適配器上接收到的信號強度往往會遠遠小于發(fā)送信號的強度(信號強度可能相差百萬倍)。如要在無線局域網(wǎng)的適配器上實現(xiàn)檢測到碰撞，在硬件上需要的花費就會過大。(2)更重要的是，即使我們能夠在硬件上實現(xiàn)無線局域網(wǎng)的碰撞檢測功能，我們?nèi)匀粺o法避免碰撞的發(fā)生。這就表明，無線局域網(wǎng)不需要進行碰撞檢測。一“無線局域網(wǎng)不需要進行碰撞檢測”是由無線信道本身的特點決定的。我們知道，無線電波能夠向所有的方向傳播，且其傳播距離受限

19、。當電磁波在傳播過程中遇到障礙物時，其傳播距離就會受到限制。如圖9-4所示的例子表示了無線局域網(wǎng)的特殊問題。圖中給出兩個無線移動站A和B,以及接入點AP。我們假定無線電信號傳播的范圍是以發(fā)送站為圓心的一個圓形面積。錯誤！圖3無線局域網(wǎng)中的特殊問題圖3(a)表示站點A和C都想和B通信。但A和C相距較遠，彼此都聽不見對方。當A和C檢測到信道空閑時，就都向B發(fā)送數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)生了碰撞。G6BK-1114P-US-5V這種未能檢測出信道上其他站點信號的問題叫做隱蔽站問題(hiddenstationproblem)。圖3(b)給出了另一種情況。站點B向A發(fā)送數(shù)據(jù)。而C叉想和D通信。但C檢測到信道忙，于是就

20、不敢向D發(fā)送數(shù)據(jù)，其實B向A發(fā)送數(shù)據(jù)并不影響C向D發(fā)送數(shù)據(jù)(如果這時不是B向A發(fā)送數(shù)據(jù)而是A向B發(fā)送數(shù)據(jù)，則當C向D發(fā)送數(shù)據(jù)時就會干擾B接收A發(fā)來的數(shù)據(jù))。這就是暴露站問題(exposedstationproblem)。在無線局域網(wǎng)中，在不發(fā)生干擾的情況下，可允許同時多個移動站進行通信。這點與有線局域網(wǎng)有很大的差別。由此可見，無線局域網(wǎng)可能出現(xiàn)檢測錯誤的情況：檢測到信道空閑，其實并不空閑；而檢測到信道忙，其實并不忙。我們知道，CSMA/CD有兩個要點，一是發(fā)送前先檢測信道，信道空閑就立即發(fā)送，信道忙就隨機推遲發(fā)送；二是邊發(fā)送邊檢測信道，一發(fā)現(xiàn)碰撞就立即停止發(fā)送。因此，偶爾發(fā)生的碰撞并不會使局域

21、網(wǎng)的運行效率降低很多。但無線局域網(wǎng)不能使用碰撞檢測，只要開始發(fā)送數(shù)據(jù)，就一定把整個幀發(fā)送完畢。由此可見，如果在無線局域網(wǎng)的發(fā)送過程中，一旦發(fā)生了碰撞，那么整個信道資源在這段時間就白白浪費了。因此，無線局域網(wǎng)應當盡量減少碰撞的發(fā)生。802.11局域網(wǎng)就使用CSMA/CA協(xié)議。CA表示CollisionAvoidance，是碰撞避免的意思，或者說，協(xié)議的設(shè)計是要盡量減少碰撞發(fā)生的概率。802.11局域網(wǎng)在使用CSMA/CA的同時，還使用停止等待協(xié)議。這是因為無線信道的通信質(zhì)量遠不如有線信道的，因此無線站點每通過無線局域網(wǎng)發(fā)送完一幀后，要等到收到對方的確認幀后才能繼續(xù)發(fā)送下一幀。這叫做鏈路層確認。8

22、02.11標準設(shè)計了獨特的MAC層(圖4)。它通過協(xié)調(diào)功能CCoordinationFunction)來確定在基本服務集BSS中的移動站，在什么時間能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。802.11的MAC層在物理層的上面，它包括兩個子層。HjfdiiuitHJOJ:kincti4)n!分布我HI助俺DCFtill7rlhnii<*dZe出Fimvsinm)illMACA)圖4802.11的MAC層(1)分布協(xié)調(diào)功能DCF(DistributedCoordinationFunction。DCF不采用任何中心控制，而是在每一個結(jié)點使用CSNIA機制的分布式接入算法，讓各個站通過爭用信道來獲取發(fā)送權(quán)。因此D

23、CF向上提供爭用服務。802.11協(xié)議規(guī)定，所有的實現(xiàn)都必須有DCF功能。(2)點協(xié)調(diào)功能PCF(PointCoordinationFunction)。PCF是選項，是用接入點AP集中控制整個BSS內(nèi)的活動，囚此自組網(wǎng)絡就沒有PCF子層。PCF使用集中控制的接入算法，類似于探詢的方法把發(fā)送數(shù)據(jù)權(quán)輪流交給各個站，避免了碰撞的產(chǎn)生。對于時間敏感的業(yè)務，如分組話音，就應使用提供無爭用服務的點協(xié)調(diào)功能PCF。為了盡量避免碰撞，802.11規(guī)定，所有的站在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時問(繼續(xù)監(jiān)聽)才能發(fā)送下一幀。這段時間通稱為幀間間隔IFS(InterFramespace)。幀間間隔的長短取決于該

24、站要發(fā)送的幀的類型。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)，但低優(yōu)先級幀就必須等待較長的時間。至于各種幀間間隔的具體長度，則取決于所使用的物理層特性。下面解釋最常用的兩種幀間間隔的作用(參考圖5):DIFS時間源站有幀要發(fā)送目的站DIFS爭用窗|口SIFS發(fā)送下一幀NAV(媒體忙)等待重試時間發(fā)送第1幀CK時間有幀要發(fā)送推遲接入媒體空閑圖5CSMA/CA協(xié)議的工作原理(1) SIFS,即短(short)幀間間隔，長度為28Ns。SIFS是最短的幀間間隔，用來分隔開屬于一次對話的各幀。(2) DIFS,即分布協(xié)調(diào)功能幀間間隔，它比SIFS的幀間間隔要長得多，長度為128I%。在DCF

25、方式中，DIFS用來發(fā)送數(shù)據(jù)幀和管理幀。CSMA/CA協(xié)議的工作原理可用圖5來說明。要發(fā)送數(shù)據(jù)的站先檢測信道。在802.11通過收到的相對信號強度是否標準中，規(guī)定了在物理層的空中接口進行物理層的載波監(jiān)聽。超過一定的門限數(shù)值，就可判斷是否有其他的移動站在信道上發(fā)送數(shù)據(jù)。當源站發(fā)送它的第一個MAC幀時，若檢測到信道空閑，則在等待一段時間DIFS后就可發(fā)送。802.11標準還采用了一種叫彳虛擬載波監(jiān)聽（VirtualCarrierSense）的機制，這就是讓源站把它要占用信道的時間（包括目的站發(fā)回確認幀所需的時間）及時通知給所有其他站，以便使其他所有站在這一段時間都停止發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣就大大減少了碰撞

26、的機會?！疤摂M載波監(jiān)聽”是表示其他站并沒有監(jiān)聽信道，而是由于其他站收到了“源站的通知”才不發(fā)送數(shù)據(jù)。這種效果好像是其他站都監(jiān)聽了信道。所謂“源站的通知”就是源站在其MAC幀首部中的第二個字段“持續(xù)時間”中，填入了在本幀結(jié)束后還將要占用信道多少時間（以微秒為單位），包括目的站發(fā)送確認幀所需的時間。當一個站檢測到正在信逍中傳送的MAC幀首部的“持續(xù)時間”字段時，就調(diào)整自己的網(wǎng)絡分配向量NAV（NetworkAllocationVector）。NAV指出了必須經(jīng)過多少時間才能完成數(shù)據(jù)幀的這次傳輸，才能使信道轉(zhuǎn)入到空閑狀態(tài).因此，某個站認為信道處于忙態(tài)就有兩種可能，一種可能是由于其物理層的載波監(jiān)聽檢測

27、到信道忙，另一種可能就是由于V1AC層的虛擬載波監(jiān)聽機制指出了信道忙。一圖5指出，當信道從忙態(tài)變?yōu)榭臻e時，任何一個站要發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，只要不是要發(fā)送的第一個幀，不僅都必須等待一個DIFS的間隔，而且還要進入爭用窗口，并計算隨機退避時間，以便再次重新試圖接入到信道。請讀者注意，在以太網(wǎng)的CSMA/CD協(xié)議中，要發(fā)送數(shù)據(jù)的站，在監(jiān)聽到信道變?yōu)榭臻e就立即發(fā)送數(shù)據(jù)，同時進行碰撞檢測。如果發(fā)生了碰撞，就執(zhí)行退避算法。但在8n.11標準的C啞£A協(xié)議中，因為沒有像以太網(wǎng)那樣的碰撞檢測機制，所以，在信道從忙態(tài)轉(zhuǎn)為空閑時，各站就要執(zhí)行退避算法。這樣做就減少了發(fā)生碰撞的概率。802.11標準也是使用二進

28、制指數(shù)退避算法，1具體做法稍有不同。這就是：第次退避就在'+7個時隙中隨機地選擇一個。這就是說，第1次退避是在8個時隙（而不是2個）中隨機選擇一個，而第2次退避是在16個時隙（而不是4個）中隨機選擇一個。當某個要發(fā)送數(shù)據(jù)的站，使用退避算法選擇了爭用窗口中的某個時隙后，就根據(jù)該時隙的位置設(shè)置一個退避計時器（backofftimer）。當退避計時器的時間減小到零時，就開始發(fā)送數(shù)據(jù)。也可能當退避計時器的時間還未減小到零時而信道又轉(zhuǎn)變?yōu)槊B(tài)，這時就凍結(jié)退避計時器的數(shù)值，重新等待信道變?yōu)榭臻e，再經(jīng)過時間DIFS后，繼續(xù)啟動退避計時器（從剩下的時間開始）。這種規(guī)定有利于繼續(xù)啟動退避計時器的站更早地

29、接入到信道中?？谙niFS叫$-i,帶川川d.4伍啊門閾勒寸心t段圖圖6802.11的退避機制圖6表示當A正在發(fā)送數(shù)據(jù)時，B,C和D都有數(shù)據(jù)要發(fā)送（用向上的箭頭表示）。由于這三個站都檢測到信道忙，因此都要執(zhí)行退避算法，各自隨機退避一段時間再發(fā)送數(shù)據(jù)。標準規(guī)定，退避時間必須是整數(shù)倍的時隙時間。這里決定退避時間的變量i稱為退避變量。退避時間選定后，就相當于設(shè)置了一個退避計時器(backofftimer)。站點每經(jīng)歷一個時隙的時間就檢測一次信道。這可能發(fā)生兩種情況:若檢測到信道空閑，退避計時器就繼續(xù)倒計時;若檢測到信道忙，就凍結(jié)退避計時器的剩余時間，重新等待信道變?yōu)榭臻e并再經(jīng)過時間DIFS后，從剩

30、余時間開始繼續(xù)倒計時。如果退避計時器的時間減小到零時，就開始發(fā)送整個數(shù)據(jù)幀。從圖9-7可以看出，C的退避計時器最先減到零，于是C立即把整個數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去。請注意，A發(fā)送完數(shù)據(jù)后信道就變?yōu)榭臻e。C的退避計時器一直在倒計時。當C在發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中，B和D檢測到信道忙，就凍結(jié)各自的退避計時器的數(shù)值，重新期待信道變?yōu)榭臻e。正在這時E也想發(fā)送數(shù)據(jù)。由于E檢測到信道，卜t,因此E就執(zhí)行退避算法和設(shè)置退避計時器。凍結(jié)退避計時器剩余時間的做法是為了使協(xié)議對所有站點更加公平。CSMA/CA算法歸納如下：(1)若站點最初有數(shù)據(jù)要發(fā)送(而不是發(fā)送不成功再進行重傳)，且檢測到信道空閑，在等待時間DIFS后，就發(fā)送整個

31、數(shù)據(jù)幀。(2)否則，站點執(zhí)行CSMA/CA協(xié)議的退避算法。一旦檢測到信道忙，就凍結(jié)退避計時器。只要信道空閑，退避計時器就進行倒計時。(3)當退避計時器時間減少到零時(這時信道只可能是空閑的)，站點就發(fā)送整個的幀并等待確認。(4)發(fā)送站若收到確認，就知道已發(fā)送的幀被目的站正確收到了。這時如果要發(fā)送第二幀，就要從上面的步驟(2)開始，執(zhí)行CSMA/CA協(xié)議的退避算法，隨機選定一段退避時間。若源站在規(guī)定時間內(nèi)沒有收到確認幀ACK(由重傳計時器控制這段時間)，就必須重傳此幀(再次使用CSMA/CA協(xié)議爭用接入信道)，直到收到確認為止，或者經(jīng)過若干次的重傳失敗后放棄發(fā)送。應當指出，當一個站要發(fā)送數(shù)據(jù)幀時

32、，僅在下面的情況下才不使用退避算法：檢測到信道是空閑的，并且這個數(shù)據(jù)幀是它想發(fā)送的第一個數(shù)據(jù)幀。除此以外的所有情況，都必須使用退避算法。具體來說，以下幾種情況都必須使用退避算法：(1)在發(fā)送第一個幀之前檢測到信道處于忙態(tài)。(2)每一次的重傳。(3)每一次的成功發(fā)送后再要發(fā)送下一幀。為了更好地解決隱蔽站帶來的碰撞問題，802.11允許要發(fā)送數(shù)據(jù)的站對信道進行預約。具體的做法是這樣的。如圖7所示，源站在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前先發(fā)送一個短的控制幀，叫做請求發(fā)送RTS(RequestTosend),它包括源地址、目的地址和這次通信(包括相應的確認幀)所需的持續(xù)時間。當然，源站在發(fā)送RTS幀之前，必須先監(jiān)聽信道

33、。若信道空閑，則等待一段時間DIFS后，就能夠發(fā)送RTS幀了。若目的站正確收到源站發(fā)來的RTS幀，且媒體空閑，等待一段時間SIFS后，就發(fā)送一個響應控制幀，叫做允許發(fā)送CTS(ClearToSend),它也包括這次通信所需的持續(xù)時間(從RTS幀中將此持續(xù)時間復制到CTS幀中)。源站收到CTS幀后，再等待一段時間&FSB,就可發(fā)送其數(shù)據(jù)幀。若目的站正確收到了源站發(fā)來的數(shù)據(jù)幀，在等待時間SIFS后，就向源站發(fā)送確認幀ACK。錯誤！UFB快*心L*hEH氣堵RTtWlRCTS/11際-It發(fā)送RTS幀和CTS幀以避免碰撞使用RTS幀和CTS幀會使整個網(wǎng)絡的通信效率有所下降。但由于這兩種控制幀

34、都很短，其長度分別為20字節(jié)和14字節(jié)，與數(shù)據(jù)幀（最長可達23弱字節(jié)）相比開銷不算大。相反，若不使用這種控制幀，則一旦發(fā)生碰撞而導致數(shù)據(jù)幀重發(fā)，則浪費的時間就更多。協(xié)議設(shè)有三種情況供用戶選擇：（1）使用RTS幀和CTS幀；（勾只有當數(shù)據(jù)幀的長度超過某一數(shù)值時，才使用RTS幀和CTS幀（顯然，當數(shù)據(jù)幀本身就很短時，再使用RTS幀和CTS幀只能增加開銷）；（3）不使用RTS幀和CTS幀。雖然協(xié)議經(jīng)過了精心設(shè)計，但碰撞仍然會發(fā)生。例如，F(xiàn)H12-50S-0.5SV有兩個站同時向同一個目的站發(fā)送RTS幀。這兩個RTS幀發(fā)生碰撞后，使得目的站收不到正確的RTS幀,因而目的站就不會發(fā)送后續(xù)的CTS幀。這時

35、，原先發(fā)送RTS幀的兩個站就各自隨機地推遲一段時間后重新發(fā)送其RTS幀。推遲時間的算法也是使用二進制指數(shù)退避。在圖9-8中，在除源站和目的站以外的其他各站中，在收到CTS幀（或數(shù)據(jù)幀）后就設(shè)置其網(wǎng)絡分配向量NAV,以便推遲接入到無線局域網(wǎng)中。這樣就保證了源站和目的站之間的通信不會受到其他站的干擾。:為了更好地理解CSMA/CA協(xié)議，圖8給出了CSMA/CA協(xié)議的基本流程圖，它能幫助我們抓住這個協(xié)議的重點。我們可以看出，在這個流程圖中沒有考慮許多較為復雜的情況（如尋他一歸曬時M鼾此-IiiijaL_a-Iapm-?'1I即HE曲nralk圖9刀中的凍結(jié)剩余的退避時間等問題）。圖8CSMA/CA的基本流程圖802.11局域網(wǎng)的MAC幀的結(jié)構(gòu)。802.11幀共有三種類型，即控制幀、數(shù)據(jù)幀和管802.11理幀。通過下面圖9所介紹的802.11局域網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的主要字段，可以進一步了解局域網(wǎng)的MAC幀的特點。MACr-a6d260-J312*同用時午”1副世邦11itthr1112：hti；l4帕t”二句心*3411itjii，TriIJ交I,.fI1廿APMj-j此叫膏周|航赤L1P圖9802.11局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀從圖9可以看出，802.11數(shù)據(jù)幀由以下三大部分組成：（1）WIAC首部，共30字節(jié)。幀的復雜性都在幀的MAC首部。（2）幀主體，也就是