802.11b/g/n协议
一、符合IEEE的移动通信技术
二、802.11四种主要物理组件
1.工作站(Station)
构建网络的主要目的是为了在工作站间传送数据。所谓工作站,是指配备无线网络接口的计算设备,即支持802.11的终端设备。如安装了无线网卡的PC,支持WLAN的手机等。
2.接入点(Access Point)
802.11网络所使用的帧必须经过转换,方能被传递至其他不同类型的网络。具备无线至有线的桥接功能的设备称为接入点,接入点的功能不仅于此,但桥接最为重要。为STA提供基于802.11的接入服务,同时将802.11mac帧格式转换为以太网帧,相当于有限设备和无线设备的桥接器。
3.无线媒介(Wireless Medium)
802.11标准以无线媒介在工作站之间传递帧。其定义的物理层不只一种,802.11最初标准化了两种射频物理层(2.4GHz和5GHz)以及一种红外线物理层。
4.分布式系统(Distribution System)
当几个接入点串联以覆盖较大区域时,彼此之间必须相互通信以掌握移动式工作站的行踪。
分布式系统属于802.11的逻辑组件,负责将帧传送至目的地,将各个AP连接起来的骨干网络。
三、无线局域网的网络类型
Infrastructure网络架构可以实现多终端共用一个AP。需要AP提供接入服务,AP负责基础结构型网络的所有通信。这种网路可以提供丰富的应用,较多的STA接入数量。
Ad-hoc网络没有有线基础设施,网络节点由移动主机构成,无线网卡之间的通讯,不需要通过AP。一般是少数几个STA为了特定目的而组成的一种暂时性网络,又称特设网络。
802.11-基础结构网络的架构
注意:
◆BSS(basic service set)基本服务集由能互相通信的STA组成,是802.11
网络提供服务的基本单元;
◆ESS扩展网络由多个BSS构成,是采用相同SSID的多个BSS形成的更大规模
的虚拟BSSS,是为了解决单个BSS覆盖范围小的问题而定义的;
◆SSID(服务集标识),标识一个ESS网络,相当于网络的名称;
◆BSSID是AP的MAC地址,用来标识AP管理的BSS。
BSS和ESS的关系如下图:
802.11-自组织网络的架构
四、802.11-层次和功能
各种PHY层技术的区别在于不同的编码调制方式、不同的速率以及不同的PHY 层帧格式。
●802.11基本物理层(2.4 GHz频段)
⏹DSSS:1, 2 Mbps
⏹FHSS:1, 2 Mbps
⏹IR:1, 2 Mbps
●802.11b (2.4 GHz频段)
⏹HR/DSSS:DBPSK:1, DQPSK :2 Mbps,CCK:5.5,11 Mbps
●802.11g (2.4GHz频段)--ERP(Extended Rate PHY)
⏹ERP-DSSS/CCK:1, 2, 5.5, 11 Mbps
⏹ERP-OFDM:6,9,12,18,24,36,48,54 Mbps
⏹ERP-PBCC(可选):22, 33 Mbps
⏹DSSS-OFDM(可选):6,9,12,18,24,36,48,54 Mbps
●802.11n (2.4GHz 、5GHz频段)
⏹MIMO-OFDM
802.11与ISO对比
802.11协议主要工作在ISO协议的最低两层上。
802.11 PHY分层结构
物理层管理实体PLME(Physical Layer Management Entity)
与MAC层管理相连,上层通过该模块对PHY进行管理、控制,主要是PHY MIB寄存器。
物理层汇聚过程PLCP(Physical Layer Convergence Procedure)子层
规定如何将MAC层协议数据单元(MPDU)映射为合适的物理层帧格式,可以理解为PHY 层的编码和封包过程。
物理媒介相关PMD(Physical Medium Dependent)子层
直接与无线媒介发生关联,主要是最底层涉及编码、调制和无线收发的部分。
MSDU:MAC Service Data Unit,MAC层业务数据单元。这是最原始的待发数据信息;MPDU:MAC Protocol Data Unit,MAC层协议数据单元。将MSDU按一定帧结构包装后的待发数据信息;
PSDU:PLCP Service Data Unit,PLCP子层业务数据单元。实际就是从MAC层传来的MPDU 信息
PPDU:PLCP Protocol Data Unit,PLCP子层协议数据单元。将PSDU按照特定的帧格式进行数据封装后的数据包,这也是最终将经由物理介质发送出去的数据封装。
PLCP子层将MAC层传来的数据MPDU转换为PSDU,然后,加上PLCP头(PLCP Header)信息和前导码(Preamble Code)就构成了PPDU数据帧结构。IEEE定义了两种前导码和头信息组成的PPDU帧结构:长前导码(Long Preamble)和头信息组成的长PPDU帧以及短前导码(Short Preamble)和头信息组成的短PPDU帧。
802.11的物理帧结构分为前导信号(Preamble)、信头Header和负载Payload。Preamble 主要用于确定移动台和接入点之间何时发送和接收数据,传输进行时告知其它移动台以免冲突,同时传送同步信号及帧间隔。Preamble完成,接收方才开始接收数据。Header 在Preamble 之后用来传输一些重要的数据比如负载长度、传输速率、服务等信息。由于数据率及要传送字节的数量不同,Payload的包长变化很大,可以十分短也可以十分长。
在一帧信号的传输过程中,Preamble和Header所占的传输时间越多,Payload用的传输时间就越少,传输的效率越低。
在接收PPDU数据包时,需要CCA(Clear Channel Assessment):空闲信道评估,它的作用是PHY根据某种条件来判断当前无线介质是处于忙还是空闲状态,并向MAC通报。高速