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1、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
2、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，A
3、P 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
4、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 802.11
5、g （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-OFDMComment a1: 重点看一下 MAC的访问机制PLCP空闲信道评估PMDPHY这些部分的内容802.11与 ISO对比80211 协议主要工作在 ISO协议的最低两层上。802.
6、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。Comment a2: 物理帧结构要仔细看一下每个字段是干什么用的物理层汇聚过程 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
7、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
8、 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
9、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 PHY 至少应该按照下面三个条件中的一个来进行信道
10、状态评估：CCA 模式 1：根据接收端能量是否高于一个阈值进行判断。如果检测到超过 ED（能量检测，Energy Detection）阈值的任何能量，CCA 都将报告介质当前状态为忙。CCA 模式 2：定时检测载波。CCA 启动一个 3.65ms 长的定时器，在该定时范围内，如果检测到高速 PHY 信号，就认为信道忙。如果定时结束仍未 检测到高速 PHY 信号，就认为信道空闲。3.65ms 是一个 5.5Mbps 速率的 PSDU 数据帧可能持续的最长时间。CCA 模式 3：上述两种模式的混合。当天线接收到一个超过预设电平阈值 ED 的高速PPDU 帧时，认为当前介质为忙。当接收机收到一个 P
11、PDU 时，必须根据收到的 SFD 字段来判断当前数据包是长 PPDU还是短 PPDU。如果是长 PPDU，就以 1Mbps 速率按 BPSK 编码方式对长 PLCP 头信息进行解调，否则以 2Mbps 速率按 QPSK 编码方式对短 PLCP 头信息进行解调。接收机将按照PLCP 头信息中的信令 （SIGNAL）字段和业务（SERVICE）字段确定 PSDU 数据的速率和采用的调制方式。五、 IEEE 802.11b/g/n 标准对比表2.4Ghz 频段还有其他应用包括蓝牙无线连接，手机甚至微波炉，这个频段应用的干扰会进一步限制 WLAN 用户的可用带宽。Comment a3: 是哪三个，分
12、别是什么频率。其余的信道是哪些，频率范围分别是多少？1 802.11b 扩展的 DSSS； 动态变速1，2，5.5，11Mbit/s，取决于 SNR，BPSK 、QPSK 、CCK(5.5,11)，用户数据传输率最大达到 6Mbit/s; 频率-3 非重叠 ISM频带 ，自由 2.4Ghz ISM频段； 传输范围-户外 300m，室内 30m最大数据传输率要在室内 10m内； 安全WEP802.11b数据传输率2 802.11g 使用 DSSS从 1Mbps到 5.5Mbps与 802.11b相同 使用 OFDM从 6Mbps到 54Mbps与 802.11a相同 与 802.11b向后兼容
13、当 802.11b站点存在时(只是相关)吞吐量严重降低，这是由于 802.11b/g混合模式互用机制的开销造成的 802.11b站点不能解译 OFDM帧，所以 CS失败 前传输 CTS：在 DSSS模式(低速)中发送 CTS来设定 NAV RTS/CTS：处理隐藏终端 两种时槽时间(短/长) 为性能提升进行的专有扩展 封包突发 信道绑定3 802.11n 数据传输率支持 1、2、5.5、6、9、12、18、24、36、48、54Mbps； 正交频分复用(OFDM)、多输入/ 多输出(MIMO)和通道捆绑(CB)，高达 4个空间流； 扩展信道 40Mhz； 更短的保护间隔：400ns 代替了 8
14、00ns最大 600Mbps MAC开销减少，更高效的数据传输率； 3非重叠 ISM频带，频率为 2.4Ghz； 12非重叠需要许可证的国家信息基础设施(UNII)频道，5Ghz 频带； 向后兼容。802.11n OFDM 调制方法、编码和数据率六、 频谱划分WiFi 总共有 14 个信道，如下图所示：1) IEEE 802.11b/g 标准工作在 2.4G 频段，频率范围为 2.4002.4835GHz，共 83.5M 带宽2) 划分为 14 个子信道3) 每个子信道宽度为 22MHz4) 相邻信道的中心频点间隔 5MHz 5) 相邻的多个信道存在频率重叠(如 1 信道与 2、3 、4、5
15、信道有频率重叠)6) 在只允许 11 个频道的地区，整个频段内只有 3 个（1、6、11）互不干扰信道Comment a4: 这四种技术要详细讲一下，尤其是现在在使用的技术每种方式的 RSSI是怎么获得的，有什么区别，如何换算等？2.4GHz中国信道划分802.11b和 802.11g的工作频段在2.4GHz（ 2.4GHz-2.4835GHz） ，其可用带宽为83.5MHz，中国划分为 13个信道，每个信道带宽为 22MHz。北美/FCC 2.412-2.461GHz(11信道) 欧洲/ETSI 2.412-2.472GHz(13信道) 日本/ARIB 2.412-2.484GHz(14信道
16、）七、 802.11物理层关键技术IEEE802.11无线局域网络采用微蜂窝，微微蜂窝结构的自主管理的计算机局域网络。其关键技术大致有三种：DSSS、CCK 技术和 OFDM。每种技术皆有其特点，目前，扩频调制技术正成为主流，而 OFDM技术由于其优越的传输性能成为人们关注的新焦点。1 DSSS(直序扩频)DSSS的基本运作方式：通过精确的控制将 RF能量分散至某个宽频频段。扩频器将窄频输入信号的振幅平坦分布至较宽的频段；接收时原始信号可以通过相关器还原，只要逆转整个扩频程序即可。DSSS系统采用了每秒一千一百万的碎片率。原本 DS PHY 将碎片流分为一系列 11 位的 Barker word，每秒传送一百万个。每个 word当中，编码一或两个位所以速率为 1.0 Mbps 或 2.0 Mbps。DSSS（直接序列）工作
