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1、WLAN驱动分析文档1 弓I言31.1 目的31.2 项目背景32 参考资料3预备知识32.1 WLAN技术32.1.1 802.11协议简述3概述3802.11工作方式4802.11物理层4802.11b的增强物理层4802.11数字链路层5联合结构、蜂窝结构和漫游52.2 802.11四种主要物理组件63 802.11MAX基础6802.11原子帧传送6RTS/CTS7载波监听功能7帧间间隔8DCF竞争服务8封包帧9PCF无竞争服务9802.11eWMM应用介绍103.1 802.11e与802.11的不同104 802.11eWMM模块的原理10WLAN驱动结构介绍124.1 SDIO驱
2、动124.1.1 详细接口及代码分析12SDIO注册流程分析12WILAN驱动流程分析141引言1.1目的通过编写阅读本文档，可以达到如下目的：1. 对WLAN技术有一定了解对802.11a、802.11b及相应的扩展协议有一定的了解详细阐述了WLAN驱动的原理及802.11e的WMM扩展。2. 对AndroidLIB层与WLAN驱动的接口暂时并无描述。1.2项目背景该项目主要是利用android的开源结构，以三星的S3C6410为CPU,AW-GH381为WLAN网络接口卡的一款android手机系统。1.1 1.3参考资料WLANDesignGuidebyAgilentProvidingQ
3、oSinWLANsbyintel2预备知识WLAN技术WLAN是英文WirelessLAN的缩写，就是无线局域网的意思。无线以太网技术是一种基于无线传输的局域网技术，与有线网络技术相比，具有灵活、建网迅速、个人化等特点。将这一技术应用于电信网的接入网领域，能够方便、灵活地为用户提供网络接入，适合于用户流动性较大、有数据业务需求的公共场所、高端的企业及家庭用户、需要临时建网的场合以及难以采用有线接入方式的环境等。802.11协议简述2.2.1概述作为全球公认的局域网权威，IEEE802工作组建立的标准在过去二十年内在局域网领域独领风骚。这些协议包括了802.3Ethernet协议、802.5To
4、kenRing协议、802.3z100BASET快速以太网协议。在1997年，经过了7年的工作以后，IEEE发布了802.11协议，这也是在无线局域网领域内的第一个国际上被认可的协议。在1999年9月，他们又提出了802.11bHighRate”协议，用来对802.11协议进行补充，802.11b在802.11的1Mbps和2Mbps速率下又增加了5.5Mbps和11Mbps两个新的网络吞吐速率。利用802.11b,移动用户能够获得同Ethernet一样的性能、网络吞吐率、可用性。这个基于标准的技术使得管理员可以根据环境选择合适的局域网技术来构造自己的网络，满足他们的商业用户和其他用户的需求。
5、802.11协议主要工作在ISO协议的最低两层上，并在物理层上进行了一些改动，加入了高速数字传输的特性和连接的稳定性。主要内容：1.802.11工作方式2.802.11物理层3.802.11b的增强物理层4.802.11数字链路层2.2.2 联合结构、蜂窝结构和漫游802.11工作方式802.11定义了两种类型的设备，一种是无线站，通常是通过一台PC机器加上一块无线网络接口卡构成的，另一个称为无线接入点(AccessPoint,AP),它的作用是提供无线和有线网络之间的桥接。一个无线接入点通常由一个无线输出口和一个有线的网络接口(802.3接口)构成，桥接软件符合802.1d桥接协议。接入点就
6、像是无线网络的一个无线基站，将多个无线的接入站聚合到有线的网络上。无线的终端可以是802.11PCMCIA卡、PCI接口、ISA接口的，或者是在非计算机终端上的嵌入式设备(例如802.11手机)。2.2.3 802.11物理层在802.11最初定义的三个物理层包括了两个扩散频谱技术和一个红外传播规范，无线传输的频道定义在2.4GHz的ISM波段内，这个频段，在各个国际无线管理机构中，例如美国的USA,欧洲的ETSI和日本的MKK都是非注册使用频段。这样，使用802.11的客户端设备就不需要任何无线许可。扩散频谱技术保证了802.11的设备在这个频段上的可用性和可靠的吞吐量，这项技术还可以保证同
7、其他使用同一频段的设备不互相影响。802.11无线标准定义的传输速率是1Mbps音频相关概念和2Mbps，可以使用FHSS(frequencyhoppingspreadspectrum)和DSSS(directsequencespreadspectrum)技术,需要指出的是，FHSS和DHSS技术在运行机制上是完全不同的，所以采用这两种技术的设备没有互操作性。2.2.4 802.11b的增强物理层802.11b在无线局域网协议中最大的贡献就在于它在802.11协议的物理层增加了两个新的速度：5.5Mbps和11Mbps。为了实现这个目标，DSSS被选作该标准的唯一的物理层传输技术，这个决定使得
8、802.11b可以和1Mbps和2M的802.11bpsDSSS系统互操作。最初802.11的DSSS标准使用11位的chipping-Barker序列一来将数据编码并发送，每一个11位的chipping代表一个一位的数字信号1或者0,这个序列被转化成波形(称为一个Symbol),然后在空气中传播。这些Symbol以1MSps(每秒1M的symbols)的速度进行传送，传送的机制称为BPSK(BinaryPhaseShiftingKeying),在2Mbps的传送速率中，使用了一种更加复杂的传送方式称为QPSK(QuandraturePhaseShiftingKeying),QPSK中的数据传
9、输率是BPSK的两倍，以此提高了无线传输的带宽。在802.11b标准中，一种更先进的编码技术被采用了，在这个编码技术中，抛弃了原有的11位Barker序列技术，而采用了CCK(ComplementaryCodeKeying)技术，它的核心编码中有一个64个8位编码组成的集合，在这个集合中的数据有特殊的数学特性使得他们能够在经过干扰或者由于反射造成的多方接受问题后还能够被正确地互相区分。5.5Mbps使用CCK串来携带4位的数字信息，而11Mbps的速率使用CCK串来携带8位的数字信息。两个速率的传送都利用QPSK作为调制的手段，不过信号的调制速率为1.375MSps。这也是802.11b获得高
10、速的机理。表1中列举了这些数据。为了支持在有噪音的环境下能够获得较好的传输速率，802.11b采用了动态速率调节技术，来允许用户在不同的环境下自动使用不同的连接速度来补充环境的不利影响。在理想状态下，用户以11M的全速运行，然而，当用户移出理想的11M速率传送的位置或者距离时，或者潜在地受到了干扰的话，这把速度自动按序降低为5.5Mbps、2Mbps、1Mbps。同样，当用户回到理想环境的话，连接速度也会以反向增加直至11Mbps。速率调节机制是在物理层自动实现而不会对用户和其它上层协议产生任何影响。2.2.5802.11数字链路层802.11的MAC和802.3协议的MAC非常相似，都是在一
11、个共享媒体之上支持多个用户共享资源，由发送者在发送数据前先进行网络的可用性。在802.3协议中，是由一种称为CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)的协议来完成调节，而在802.11无线局域网协议中，冲突的检测存在一定的问题，这个问题称为Near/Far现象，这是由于要检测冲突，设备必须能够一边接受数据信号一边传送数据信号，而这在无线系统中是无法办到的。鉴于这个差异，在802.11中对CSMA/CD进行了一些调整，采用了新的协议CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccesswithCollision
12、Avoidance)或者。DCF(DistributedCoordinationFunction)。CSMA/CA利用ACK信号来避免冲突的发生，也就是说，只有当客户端收到网络上返回的ACK信号后才确认送出的数据已经正确到达目的。CSMA/CA通过这种方式来提供无线的共享访问，这种显式的ACK机制在处理无线问题时非常有效。然而不管是对于802.11还是802.3来说，这种方式都增加了额外的负担，所以802.11网络和类似的Ethernet网比较总是在性能上稍逊一筹。另一个的无线MAC层问题是hiddennode问题。两个相反的工作站利用一个中心接入点进行连接，这两个工作站都能够听”到中心接入点
13、的存在，而互相之间则可能由于障碍或者距离原因无法感知到对方的存在。为了解决这个问题，802.11在MAC层上引入了一个新的Send/CleartoSend(RTS/CTS)选项，当这个选项打开后，一个发送工作站传送一个RTS信号，随后等待访问接入点回送RTS信号，由于所有的网络中的工作站能够”听”到访问接入点发出的信号，所以CTS能够让他们停止传送数据，这样发送端就可以发送数据和接受ACK信号而不会造成数据的冲突，这就间接解决了hiddennode问题。由于RTS/CTS需要占用网络资源而增加了额外的网络负担，一般只是在那些大数据报上采用(重传大数据报会耗费较大)。最后，802.11MAC子层
14、提供了另两个强壮的功能，CRC校验和包分片。在802.11协议中，每一个在无线网络中传输的数据报都被附加上了校验位以保证它在传送的时候没有出现错误，这和Ethernet中通过上层TCP/IP协议来对数据进行校验有所不同。包分片的功能允许大的数据报在传送的时候被分成较小的部分分批传送。这在网络十分拥挤或者存在干扰的情况下(大数据报在这种环境下传送非常容易遭到破坏)是一个非常有用的特性。这项技术大大减少了许多情况下数据报被重传的概率，从而提高了无线网络的整体性能。MAC子层负责将收到的被分片的大数据报进行重新组装，对于上层协议这个分片的过程是完全透明的。2.2.6联合结构、蜂窝结构和漫游802.1
15、1的MAC子层负责解决客户端工作站和访问接入点之间的连接。当一个802.11客户端进入一个或者多个接入点的覆盖范围时，它会根据信号的强弱以及包错误率来自动选择一个接入点来进行连接，一旦被一个接入点接受，客户端就会将发送接受信号的频道切换为接入点的频段。这种重新协商通常发生在无线工作站移出了它原连接的接入点的服务范围，信号衰减后。其他的情况还发生在建筑物造成的信号的变化或者仅仅由于原有接入点中的拥塞。在拥塞的情况下，这种重新协商实现quot;负载平衡”的功能，它将能够使得整个无线网络的利用率达到最高。802.11的DSSS中一共存在着相互覆盖的14个频道，在这14个频道中，仅有三个频道是完全不覆
16、盖的，利用这些频道来作为多蜂窝覆盖是最合适的。如果两个接入点的覆盖范围互相影响，同时他们使用了互相覆盖的频段，这会造成他们在信号传输时的互相干扰，从而降低了他们各自网络的性能和效率。1. 2.3802.11四种主要物理组件工作站(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。2. 接入点(AccessPoint),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。3. 无线媒介(WirelessMedium),802.11标准以无线媒介在工作站之间传递帧。其所定义的物理层不只是一种，802.11最初标准化了两种射频物理层以及一种红外线物理层。4. 分布式系统(DistributionSystem),当几个接入点串联以覆盖较大
