802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

1、IEEE802.11協(xié)議協(xié)議IEEE802.11 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)l概述lIEEE802.11系列協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展lIEEE802.11的工作方式l無線局域網(wǎng)（WLAN）lIEEE802.11的物理層lIEEE802.11的MAC層概述概述l802.11是IEEE是最初制定的一個無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，這也是在無線局域網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)的第一個國際上被認(rèn)可的協(xié)議。主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中，用戶與用戶終端的無線介入，業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)存取，速率最高只能達到2Mbps。由于802.11在速率和傳輸距離上不能滿足人們的需要。因此，IEEE小組又相繼推出了802.11b和802.11a兩個新標(biāo)準(zhǔn)。三則之間技術(shù)上的

2、主要差別在于MAC子層和物理層。IEEE802.11系列協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展系列協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展l802.11，定義微波和紅外線的物理層和MAC子層（2.4GHz，2Mbit/s，1997）l802.11a，定義了微波物理層及MAC子層（5GHz，54Mbit/s，1999）l802.11b，物理層補充DSSS（2.4GHz，11Mbit/s，1997）l802.11b+，物理層補充PBCC（2.4GHz，11Mbit/s，2002）l802.11c，關(guān)于802.11網(wǎng)絡(luò)和普通以太網(wǎng)之間的互通協(xié)議（2000）l802.11d，關(guān)于國際間漫游的規(guī)范（2000）l802.11e，對服務(wù)等級QoS的支持（2

3、004）l802.11f，基站的互聯(lián)性（2003）l802.11g，物理層補充OFDM（2.4GHz，54Mbit/s，2003）l802.11h，擴展物理層和MAC子層標(biāo)準(zhǔn)（5GHz，歐洲，2003）l802.11i， 安全和鑒權(quán)方面的補充（2004）l802.11j，擴展物理成和MAC子層標(biāo)準(zhǔn)（5GHz，日本，2004）l802.11k，基于無線局域網(wǎng)的微波測量規(guī)范（2005）l802.11m，基于無線局域網(wǎng)的設(shè)備維護規(guī)范（2006）l802.11n，導(dǎo)入MIMO（多輸入輸出）技術(shù)（2.4G/5GHz，100-300Mbit/s,2007）IEEE802.11IEEE802.11的工作方式

4、的工作方式l802.11定義了兩種類型的設(shè)備，一種是無線站，通常是通過一臺PC機器加上一塊無線網(wǎng)絡(luò)接口卡構(gòu)成的，另一個稱為無線接入點（Access Point，AP），它的作用是提供無線和有線網(wǎng)絡(luò)之間的橋接。一個無線接入點通常由一個無線輸出口和一個有線的網(wǎng)絡(luò)接口（802.3接口）構(gòu)成，橋接軟件符合802.1d橋接協(xié)議。接入點就像是無線網(wǎng)絡(luò)的一個無線基站，將多個無線的接入站聚合到有線的網(wǎng)絡(luò)上。無線的終端可以是802.11 PCMCIA卡、PCI接口、ISA接口，或者是在非計算機終端上的嵌入式設(shè)備。WLANlWLAN (Wireless Local Area Network ) 是指傳輸范圍在 1

5、00米左右的無線網(wǎng)絡(luò)，可用于單一建筑物或辦公室之內(nèi)，需要使用WLAN的場合主要包括： (1) 不方便架設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境; (2) 使用者時常需要移動位置; (3) 臨時性的網(wǎng)絡(luò)。 l802.11WLAN主要面向兩種應(yīng)用類型： (1) 接入：無線站點通過無線接入設(shè)備訪問企業(yè)網(wǎng)絡(luò) (2) 中繼：利用無線信道作為企業(yè)網(wǎng)的干線，利用大樓（LAN）與大樓（LAN）之間的數(shù)據(jù)傳輸 WLAN協(xié)議協(xié)議IEEE802.11 在實際使用上，通常會將WLAN和現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，不但增加原本網(wǎng)絡(luò)的使用彈性，也可擴大無線網(wǎng)絡(luò)的使用范圍，目前最熱門的WLAN技術(shù)就是IEEE的802.11及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。lIEEE 802

6、.11(1997.6)， 數(shù)據(jù)速率最高為1或2Mbps， 工作在2.4GHz頻段或使用紅外(Infrared Spectroscopy, IR)lIEEE 802.11a(1999),數(shù)據(jù)速率最高為54Mbps， 12個信道，最多8個互不重疊，工作在5GHz頻段lIEEE 802.11b(1999.9),數(shù)據(jù)速率最高為11Mbps ， 11個信道，最多3個互不重疊，工作在2.4GHz頻段（最常用）lIEEE 802.11g(2003.6),數(shù)據(jù)速率最高為54Mbps， 11個信道，最多3個互不重疊，工作在2.4GHz頻段IEEE802.11的物理層的物理層lIEEE802.11無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

7、了3種物理層傳輸介質(zhì)方式。其中2種物理層傳輸介質(zhì)工作方式在微波頻段（根據(jù)各國當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)或規(guī)定不同，頻段的具體定義也有所不同），采用擴頻傳輸技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸，包括跳頻序列擴頻傳輸技術(shù)（FHSS）和直接序列擴頻傳輸技術(shù)（DSSS）。另一種方式以光波段作為其物理層，也就是利用紅外線光波傳輸數(shù)據(jù)流。擴頻傳輸技術(shù)擴頻傳輸技術(shù)l跳頻擴頻（FHSS，F(xiàn)requency Hopping Spread Spectrum）使用了傳統(tǒng)的窄帶數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，但傳輸頻率將發(fā)生周期性的切換。系統(tǒng)在一個擴頻或?qū)挷ǘ蔚男诺郎鲜褂貌煌闹行念l率，以預(yù)先安排好的順序在固定的時間間隔內(nèi)進行跳頻。跳頻現(xiàn)象可以使FHSS系統(tǒng)避免受到信道內(nèi)

8、窄帶噪音的干擾。l直接序列擴頻（DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum ）系統(tǒng)則將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流通過擴展碼調(diào)制而人為地擴展帶寬，即使在傳輸波段中存在部分噪聲信號，接收機也可以無錯誤地接受數(shù)據(jù)。使用擴頻技術(shù)的好處使用擴頻技術(shù)的好處l擴頻是一種在信號的帶寬進行擴展的技術(shù)。采用擴頻的好處是：l抗干擾。若使用窄頻，容易受到使用相同頻率的通信干擾導(dǎo)致完全無法通信。l對于非特定的目的的接收器，擴展了帶寬的信號混在背景噪聲中，讓蓄意想偵聽竊取數(shù)據(jù)資料的人不易判別真正的信號，避免他人的截聽。l提供了供多個用戶使用同一傳輸波段的方法，保證了無線設(shè)備在頻段上的可用性和可靠的吞吐量

9、，也保證了使用同一頻段的設(shè)備不互相影響。IEEE802.11的的MAC層層 無線局域網(wǎng)雖然也是多個站點共享無線信道，卻不能簡單的搬用以太網(wǎng)的CSMA/CD協(xié)議，這里主要有兩個原因：lCSMA/CD協(xié)議要求一個站點在發(fā)送本站數(shù)據(jù)的同時好必須不簡短地檢測信道，但在無線局域網(wǎng)的設(shè)備中要實現(xiàn)這種全雙工花費就會過大。l即使我們能夠在發(fā)送的同時實現(xiàn)沖突檢測的功能，并且當(dāng)我們在發(fā)送數(shù)據(jù)檢測到信道是空閑的，在接受端仍然有可能發(fā)生沖突。IEEE802.11的的MAC層層l802.11標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計獨特的MAC層。它通過協(xié)調(diào)功能（Coordination Function）來確定在基本服務(wù)集BSS中的移動站在什么時間能

10、發(fā)送數(shù)據(jù)或接受數(shù)據(jù)。802.11的MAC包括兩個子層。點協(xié)調(diào)功能PCF（Point coordination function）分布協(xié)調(diào)功能DCF(Distributed coordination function)(CSMA/CD)PHY層無爭用服務(wù)（選用）爭用服務(wù)（必須實現(xiàn)）MAC層802.11的的MAC層使用層使用DCF或或PCFl分布協(xié)調(diào)功能DCF 爭用服務(wù) DCF在每一個結(jié)點使用CSMA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DCF向上提供爭用服務(wù)。l點協(xié)調(diào)功能PCF 無爭用服務(wù) PCF使用AP集中控制的接入算法將發(fā)送數(shù)據(jù)權(quán)輪流交給各個站從而避免了沖突的產(chǎn)生。幀間

11、間隔幀間間隔IFS（InterFrame Space）l所有的站在完成發(fā)送后，必須在等待一段很短的時間（繼續(xù)監(jiān)聽）才能發(fā)送下一幀。這段時間的通稱為幀間間隔IFSl幀間間隔長度取決于該站欲發(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)，但有線級幀就必須等待較長的時間。l若低優(yōu)先級幀還沒來得及發(fā)送而其他站的高優(yōu)先級幀已發(fā)送到媒體，則媒體變?yōu)槊B(tài)，因而低優(yōu)先級幀就只能在推遲發(fā)送了。這樣就減少了發(fā)生碰撞的機會。幀間間隔幀間間隔IFSlSIFS，即短幀間間隔，它是最短的幀間間隔，用來分隔開屬于一次對話的各幀。一個站應(yīng)當(dāng)能夠在這段時間內(nèi)從發(fā)送方式切換到接收方式。lPIFS，即點協(xié)調(diào)功能

12、幀間間隔（比 SIFS 長），是為了在開始使用 PCF 方式時（在 PCF 方式下使用，沒有爭用）優(yōu)先獲得接入到媒體中。PIFS的長度是SIFS加一個時隙長度。lDIFS，即分布協(xié)調(diào)功能幀間間隔，在 DCF 方式中用來發(fā)送數(shù)據(jù)幀和管理幀。DIFS 的長度比 PIFS 再增加一個時隙長度。幀間間隔幀間間隔IFSlEIFS，即延長幀間間隔（最長的 IFS），站點在進行幀重發(fā)時所必須等待的時間。EIFS的長度至少等于DIFS再增加一個時隙長度。lSIFSPIFSDIFSEIFSl時隙長度： 在一個基本服務(wù)集BBS中，當(dāng)某個站在一個時隙開始接入到信道時，那么在下一個時隙開始時，其他站就能檢測出信道已轉(zhuǎn)變到忙態(tài)，就選定該長度作為時隙長度。虛擬載波監(jiān)聽虛擬載波監(jiān)聽虛擬載波監(jiān)聽虛擬載波監(jiān)聽(Virtual Carrier Sense)： 源站將它還要占用信道的時間（包括目的站發(fā)回確認(rèn)幀所需時間）在其 MAC 幀首部字段“持續(xù)時間”中填入指示給所有其他站，