WiFi IEEE 802.11标准的分层结构
IEEE 802.11 标准的内容
物理层 ◆点对点的无线传输。 ◆根据无线传输介质的 特点设计合适的方案。 ◆为上层提供高速可靠 的数据传输通道。
媒体接入控制层 ◆在多个站点共享通道的情况下，将 全部的信道资源分配给各个站点。 ◆保证传输不碰撞或者少碰撞。 ◆保证在相对公平的情况下，尽可能 大地提高系统的吞吐量和服务质量。
传输速度高 无需布线
节省成本，适合 复杂空间应用
发射功率低
辐射剂量很小 使用安全
WiFi技术的特点
WiFi技术的劣势
◆早期版本的通信质量不佳，数据安全性处于蓝牙技术。目前应用 较广的802.11n版本在上述两方面都有一定的改善。
◆抗干扰能力差，大量WiFi设备间存在干扰的问题；在2.4GHz的开放 频段，WiFi设备也易受到其他通信设备的干扰。
IEEE 802.11n 是一个高速无线局域网标准，使用2.4GHz和5GHz频段， 核心是多入多出(MIMO)和OFDM技术，传输速度300Mbps，最高达 600Mbps，可向下兼容802.11b、802.11g。
WiFi网络的体系结构
WiFi无中心网络
◆无中心网络又称对等网络，属 于Ad Hoc网络形态，特点多跳自 组织。 ◆一组无线终端组成一个独立基 本服务集(IBSS),终端具有相同权 限，可直接通信。 ◆只有一个公共广播信道，信道 接入采用CSMA机制。 ◆优点：健壮性好、易建网、成本低。缺点：网络布局复杂，终端数 量(不超过15个)和距离受限。
◆缺乏完善的QoS以及商业模式，由于WiFi设备制造的门槛较低，产 品质量参差不齐，造成部分产品的QoS不佳；目前采用802.11n标准 的设备，已可以保证较稳定的完成语音、视频实时任务。
WiFi技术相关标准
WiFi标准的发展
IEEE 802.11 物理层定义了2.4GHz频段上两种扩频方式(DSSS和FHSS) 和一种红外传输方式，数据速率2Mbps；MAC层使用带有冲突避免 检测的载波监听多路访问(CSMA)的机制。
听到不忙时，经DIFS 时间后进入
竞争期，进行二进制指数退避，
退避后重新尝试发送
◆如果发后未收到ACK(超时)，则
重发帧
802.11 CSMA 接收站
◆如果接收正确，则在SIFS时 间
后应答一个 ACK 帧
其它站点
◆听到信道上在发送数据，则推迟访问信 道 NAV(Network Allocation Vector)时间
---Probe Request/Response帧 (主动扫描时) Beacon帧(信标帧, 被动扫描时 AP 发出) ReAssociation Request / Response帧 (从ESS的一个BSS漫游到另一个
BSS进行重新关联，以便新AP联系老AP取得原来的关联信息)
WiFi技术相关问题
2009年9月，802.11n标准正式发布，无线正式进入百兆时代 2009年全年，全球Wi-Fi芯片发货量达到5.3亿，全球WLAN用户达6亿
2010年1月， Pad等移动终端逐渐普及促使无线取代有线接口 2015年，全球Wi-Fi芯片发货量达到每天650万
WiFi技术简介
蓝牙WiF标i技准术的的发发展展
WiFi IEEE 802.11标准的分层结构
IEEE 802.11 分层结构
◆PMD_SAP 介质依赖子 层服务访问点 ◆MIME_SAP MAC子层管 理实体服务访问点 ◆MIME_PLME_SAP MAC 子层管理实体物理层管 理实体服务访问点 ◆PLME_SAP 物理层管理 实体服务访问点
为什么距离越远信号越弱，速率越低
11Mbps 5.5Mbps 2Mbps 1Mbps
距离
802.11b 采用了动态速率漂移技术，可 以根据环境噪声变化对传输速率进行 自动调整。
在理想情况下，发送节点以最高速率 11Mb/s进行发射。当设备移动到覆盖范 围之外，或者出现重大干扰时，发送 节点将自动逐次降低速率，以5.5Mb/s、 2Mb/s或1Mb/s等速率进行发射。
IEEE 802.11 MAC层“隐藏节点”效应
如只使用 CSMA机制，侦听到信道 “闲” 可能结果不正确，由于： 1.隐蔽站问题 ---- 发送方侦听不到: A, C 不能互相听到，中间有障碍物、信号 衰减，A、C 于是都发给 B， B 处此时会产生冲突。 2.信号强度衰减问题 ---- C 在发送，由于信号传输衰减，传到 A 处时，A 听不 到，A 以为听到信道闲，也发， 接收站 B 处此时产生冲突。
IEEE 802.11 MAC层的功能
访问控制功能
分布式协 调功能 (DCF)
◆竞争获 取访问权
◆基于 CSMA/CA
点协调功能 (PCF)
◆无竞争传 送方式
◆AP进行轮 询，站点在 轮询到时才 能传输
网络连 接功能
◆通过 被动或 主动方 式加入 AP
寻址和 帧识别 功能
◆在 LLC层 的支持 下执行
WiFi技术的目的是改善基于IEEE802.11标准的无线设备之间的互通性。
WiFi也是一个无线网络通信技术的品牌，由WiFi联盟所持有。
WiFi技术简介
WiFi技术的发展
6G以下频段和60G频段
传输速率不小于1Gbit/s 2.4G频段和5.8G频段 协议制定和完善中 速率达到到300M
11g 2.4G频段 兼容11a/11b/11g
如果无线设备从低速率环境进入高速 率环境，发射速率将会随之自动逐次 提高。这种动态速率漂移技术对上层 协议是透明的。
WiFi技术相关问题
WiFi的无线网桥是什么拓扑结构
中继：利用无线信道作为企业网的干线，用于大楼与大楼之间 的 数据传输。
WiFi IEEE 802.11标准的分层结构
IEEE 802.11 物理层
物理层功能
载波监听 ◆为MAC层提供物理 载波监听功能
◆避免数据冲突 ◆通过PMD实现介质 状态检查和载波监听
提供接口
◆实现数据帧比特流的传 送与接收 ◆通过PLCP实现接收，将 PMD转换为传输模式
◆发送完成后，关闭发送 器，PMD转换为接收模式
PPDU(PLCP子层协议数据单 元，PLCP Protocol Data Unit)
WiFi IEEE 802.11标准的分层结构
IEEE 802.11 MAC层CSMA机制
802.11 CSຫໍສະໝຸດ A 发送站◆如监听到信道空闲, 经DIFS 时
间后则发送整个帧（发送时不用
冲突检测）
◆如果监听到信道忙，则坚持监
802.11ac
速率54M 兼容11b 11b 2.4G频段速率
802.11ad
5.5M和11M
2012年
11a 5.8G频段速率54M
IEEE推出的第一代 WLAN标准 2.4G频段传输速率1M
WiFi技术简介
WiFi技术的发展
1999年，802.11b、802.11a标准相继发布
2007年，802.11n draft 2.0草案获通过, 802.11n进入试用
WiFi网络的体系结构
WiFi有中心网络
◆有中心网络即结构化网络，又 称基础设施(AP)结构化网络。 ◆AP和与其关联的终端构成基本 服务集(BSS)；AP是BSS的中心站， 终端对网络的访问均通过AP。 ◆AP为接入有线主干网提供逻辑 访问点，使终端与有线网络得到 连接。 ◆优点：易于组网、调试容易、维护简单。缺点：健壮性差(AP故障 则全网瘫痪)，AP的引入增加了成本。
WiFi IEEE 802.11标准的分层结构
IEEE 802.11 MAC层虚拟载波监听
虚拟载波监听
源站将还需占用信道的时间在
MAC 帧头字段“持续时间”中指 示给所有其他站，其他站会在这 段时间都停止发送数据。
“虚拟”是指其他站未真正监
听信道，而是检测源站发送帧中 的“持续时间”才不发送数据。
当一个站检测到正在信道中传
送的 MAC 帧首部的“持续时间 ”字段时，就调整自己的网络分 配向量 NAV (Network Allocation Vector)。
NAV 指出了必须经过多少时间才能
完成数据帧的这次传输，才能使信道 转入到空闲状态。
WiFi IEEE 802.11标准的分层结构
普通的11g传输文件测试，只能达到23Mbps左右，而11n能达到多少呢？
150 Mbps
整整是11g网络速率的6倍！
WiFi技术的特点
WiFi技术的优点
半径可达 100米
覆盖广
全球范围使 用频段
高阶版本基 本可兼容低
版本
可承受 密集接入
开放性强 兼容性强
组网简单 易于实现
802.11n传输速率 可达600Mbps
WiFi网络的体系结构
WiFi的ESS LAN
◆ESS LAN即扩展服务集网络，有多 个AP与有线网络连接构成多个BSS， 一些终端也可和有线网络直接连接。 ◆不是所有AP都连接在有线网络上， 可以用AP连接AP的方式实现分布式 连接(桥接的一种形式)。 ◆终端在ESS覆盖范围内可自由移动， 且保持网络连接。 ◆ESS中位于不同BSS的终端通信(图中终端A与B通信)时，需要标注终 端的服务区别号(BSSID),每个BSS有单独的BSSID。
WiFi技术相关标准
WiFi标准的发展
IEEE 802.11e/f/h 802.11e对MAC层协议改进，支持多媒体传输； 802.11f 定义访问节点之间的通信，支持802.11的接入点互操作协议(IAPP)； 802.11h用于802.11a的频谱管理技术。
IEEE 802.11g 对2.4GHz频段802.11b标准的提速(11Mbps→54Mbps)，兼容 802.11b，与802.11b的WiFi系统互联互通，可共存于同一个AP下。