CH4a無線局域網課件

CH4a無線局域網課件1WLAN-BSS基本服務集BSS包括一個基站和若干個移動站，距離在100米以內；所有的站在本BSS以內都可以直接通信，但在和本BSS以外的站通信時都要通過本BSS的基站；一個不超過32字節(jié)的服務集標識符SSID和一個信道。

AP基本服務集中的基站叫做接入點AP(AccessPoint)其作用和網橋相似。擴展的服務集ESS(ExtendedServiceSet)由多個BSS構成ESSWLAN-BSS基本服務集BSS2WLAN-ESSDS一個基本服務集可以是孤立的；可通過接入點AP連接到一個主干分配系統(tǒng)DS(DistributionSystem)；然后再接入到另一個基本服務集。DS可以是以太網、點對點鏈路或無線網絡。門橋:ESS還可通過叫做門橋(portal)為無線用戶提供到非802.11無線局域網（例如，到有線連接的因特網）的接入；門橋的作用就相當于一個網橋。WLAN-ESSDS3WLAN與LAN關聯(Association)移動站一定要選擇一個基站，并與之建立一個關聯，才可加入BSS。建立關聯就表示這個移動站加入了選定的AP所屬的子網，并和這個AP之間創(chuàng)建了一個虛擬線路。關聯的建立被動掃描：基站周期性地發(fā)出信標幀(beaconframe)（每秒10次），信標幀中包含有若干系統(tǒng)參數（如SSID和支持的速率）。主動掃描：移動站主動發(fā)出探測請求幀(proberequestframe)，等待從AP發(fā)回的探測響應幀(proberesponseframe)。重建關聯(Reassociation)可使移動站從一個BSS漫游到另一個BSS，分離(Dissociation)可終止這種關聯。WLAN與LAN關聯(Association)4熱點(hotspot)熱點向公眾提供有償或無償接入Wi-Fi的服務，如辦公室、機場、快餐店、旅館、購物中心等。熱區(qū)由許多熱點和AP連接起來的區(qū)域叫做熱區(qū)(hotzone)。無線因特網服務提供者(WISP)WirelessInternetServiceProvider用戶可以通過無線信道接入到WISP，然后再經過無線信道接入到因特網。熱點(hotspot)熱點5

自組無線局域網(ad-hocnetwork)

自組網絡AEDCBF源結點目的結點轉發(fā)結點轉發(fā)結點轉發(fā)結點自組網絡沒有上述基本服務集中的接入點AP而是由一些處于平等狀態(tài)的移動站之間相互通信組成的臨時網絡。特點：每個站點都具有路由器的功能。

自組無線局域網(ad-hocnetwork)自組網絡A6移動自組網絡的應用前景*軍事領域在軍事領域中，攜帶了移動站的戰(zhàn)士可利用臨時建立的移動自組網絡進行通信。這種組網方式也能夠應用到作戰(zhàn)的地面車輛群和坦克群，以及海上的艦艇群、空中的機群。當出現自然災害時，在搶險救災時利用移動自組網絡進行及時的通信往往很有效的。難點路由選擇協議(結構變化較快)/多播協議MANET(MobileAd-hocNETworks)underIETF移動自組網絡的應用前景*軍事領域7無線傳感器網絡WSN(WirelessSensorNetwork)

WSN由大量傳感器結點通過無線通信技術構成的自組網絡。無線傳感器網絡的應用各種數據的采集、處理和傳輸。環(huán)境監(jiān)測與保護、對病房的監(jiān)測和對患者的護理。特點一般并不需要很高的帶寬，但是在大部分時間必須保持低功耗，以節(jié)省電池的消耗。難點由于無線傳感結點的存儲容量受限，因此對協議棧的大小有嚴格的限制。無線傳感器網絡還對網絡安全性、結點自動配置、網絡動態(tài)重組等方面有一定的要求。無線傳感器網絡WSN(WirelessSensorN8傳感器結點的形狀(a)和組成(b)存儲器CPU傳感器硬件電池無線收發(fā)器(a)(b)傳感器結點的形狀(a)和組成(b)存儲器CPU傳感器電池無94.8.2802.11標準中的物理層標準的制定1997年IEEE制訂出無線局域網的協議標準的第一部分，802.11。在1999年又制訂了剩下的兩部分，802.11a和802.11b。802.11的物理層：跳頻擴頻FHSS(FrequencyHoppingSpreadSpectrum)2.4GHzISMband(2.4~2.4835GHz)以2.44GHz為中心，間隔為1MHz的78個跳頻信道，這些跳頻信道被分成3組，每組有26個。發(fā)送器和接收器按隨機模式選擇頻率。1Mb/s:二元GFSK(通過高斯濾波器來平滑頻率偏移)2Mb/s:四元GFSK4.8.2802.11標準中的物理層標準的制定10FHSSFHSS不是抑制干擾，而是容忍干擾。每個傳輸數據包都會被校對，如果它被破壞了，這個數據包將不能再用。隨后使用下一個傳輸頻率的通訊會提供正確的數據包。FHSSFHSS不是抑制干擾，而是容忍干擾。每個傳輸數據包都11直接序列擴頻DSSSDirectSequenceSpreadSpectrum2.4GHzISMband發(fā)送端1位被擴展成N個更小脈沖，叫做碼片(chip)，解擴器把收到的信號和與發(fā)射端相同的擴頻信號(碼片序列)做相關處理。使用11位的chipping－Barker序列－來將數據編碼并發(fā)送，每一個11位的chipping代表一個一位的數字信號1或者0。2.4GHz頻段分成11個相互覆蓋的信道，每2個信道之間的中心頻率間隔是5MHz。1Mb/s:DBPSK(差分二元相移鍵控)2Mb/s:DQPSK(四相差分相移鍵控)直接序列擴頻DSSSDirectSequenceSpre12紅外線

IRPPM采用斷續(xù)的周期性光脈沖作為載波，載波受到調制信號的控制，脈沖時間位置隨之發(fā)生變化而傳遞信息。在數字PPM通信中，通信時間被分成寬度為T的周期時間段，每時段稱為PPM幀。每幀時間T分成M個時隙，每個時隙寬度T′=T／M秒，其中前Q個時隙稱為傳信時段TQ（＝QT′），后D個時隙不傳信息稱為靜默時段（deadtime）TD（＝DT′）。在發(fā)端激光源每隔時間T在其傳信時段TQ中的一個時隙打開（其余時隙關閉），發(fā)送一個脈沖信號，脈沖寬度為τ。TQ中的Q個時隙位置對應Q個符號，每個符號傳遞log2Qbit的二進制信息。850~950nm,室內傳輸4PPM(位置脈沖調制):1Mbps16PPM:2Mbps小輻射功率對延長電源工作壽命特別重要。紅外線IRPPM采用斷續(xù)的周期性光脈沖作為載波，載波受到調13802.11標準中的物理層（續(xù)）802.11b的物理層使用工作在2.4GHz的直接序列擴頻技術，數據率為5.5或11Mb/sCCK調制方式（ComplementaryCodeKeying）類似于802.11中的DSSS，核心編碼是一個64個8位編碼組成的集合；動態(tài)速率調節(jié)技術為了支持在有噪音的環(huán)境下能夠獲得較好的傳輸速率，802.11b采用了動態(tài)速率調節(jié)技術，來允許用戶在不同的環(huán)境下自動使用不同的連接速度來補充環(huán)境的不利影響。數據傳送率編碼長度調制方式波串速率位數/波串1Mbps11(BS串)BPSK1MSps12Mbps11(BS串)QPSK1MSps25.5Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps411Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps8數據傳送率編碼長度調制方式波串速率位數/波串1Mbps11(BS串)BPSK1MSps12Mbps11(BS串)QPSK1MSps25.5Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps411Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps8數據傳送率編碼長度調制方式波串速率位數/波串1Mbps11(BS串)BPSK1MSps12Mbps11(BS串)QPSK1MSps25.5Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps411Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps8數據傳送率編碼長度調制方式波串速率位數/波串1Mbps11(BS串)BPSK1MSps12Mbps11(BS串)QPSK1MSps25.5Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps411Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps8數據傳送率編碼長度調制方式波串速率位數/波串1Mbps11(BS串)BPSK1MSps12Mbps11(BS串)QPSK1MSps25.5Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps411Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps8802.11標準中的物理層（續(xù)）802.11b的物理層數14802.11a802.11a的物理層工作在5GHz頻帶，采用正交頻分復用OFDM，它也叫做多載波調制技術（載波數可多達52個）?？梢允褂玫臄祿蕿?,9,12,18,24,36,48和56Mb/s。特點802.11a優(yōu)勢在于傳輸速率快（最高54Mbps）且受干擾少，但價格相對較高。另外，11a與11b工作在不同的頻段上,不能工作在同一AP的網絡里，因此11a與11b互不兼容。802.11a802.11a的物理層15802.11g802.11g的物理層對802.11b的擴充(2002)，向后兼容。2.4GHz的OFDM方法，數據率達54Mb/s。特點IEEE802.11g標準能夠與802.11b的WI-FI系統(tǒng)互相連通，共存在同一AP的網絡里，保障了后向兼容性。原有的WLAN系統(tǒng)可以平滑的向高速無線局域網過渡，延長了IEEE802.11b產品的使用壽命，降低用戶的投資。802.11g802.11g的物理層16802.11n高速率WLAN的傳輸速率從802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上，最高速率可達320Mbps；雙頻802.11n協議為雙頻工作模式（包含2.4GHz和5GHz兩個工作頻段），提供兼容性。調制技術計劃采用MIMO與OFDM相結合，使傳輸速率成倍提高。天線技術及傳輸技術，使得無線局域網的傳輸距離大大增加，可以達到幾公里（并且能夠保障100Mbps的傳輸速率）。采用新的高性能無線傳輸技術提升MAC層的性能，優(yōu)化數據幀結構，提高網絡的吞吐量性能。802.11n高速率17幾種常用的802.11無線局域網標準頻段數據速率物理層優(yōu)缺點802.112.4GHz最高為2Mb/sFHSS/IRDSSS802.11b2.4GHz最高為11Mb/sCCK-DSSS最高數據率較低，信號傳播距離最遠，且不易受阻礙802.11a5GHz最高為54Mb/sOFDM最高數據率較高，信號傳播距離較短，且易受阻礙802.11g2.4GHz最高為54Mb/sOFDM最高數據率高，支持更多用戶，信號傳播距離最遠，且不易受阻礙。802.11n2.4GHz5GHz最高為320Mb/sMIMO+OFDM幾種常用的802.11無線局域網標準頻段數據速率物理層184.8.3802.11標準中的MAC層

1.CSMA/CA協議

無線局域網卻不能簡單地搬用CSMA/CD協議。這里主要有兩個原因。檢測成本高CSMA/CD協議要求一個站點在發(fā)送本站數據的同時還必須不間斷地檢測信道，但在無線局域網的設備中要實現這種功能就花費過大。因為接收信號的強度遠小于發(fā)送信號的強度。檢測難度高在無線局域網中，并非所有的站點都能看見對方。因為無線電波傳播距離受限。4.8.3802.11標準中的MAC層

1.CS19A的作用范圍無線局域網的特殊問題C的作用范圍ABCD當A和C檢測不到無線信號時，都以為B是空閑的，因而都向B發(fā)送數據，結果發(fā)生碰撞。這種未能檢測出媒體上已存在的信號的問題叫做隱蔽站問題(hiddenstationproblem)A的作用范圍無線局域網的特殊問題C的作用范圍ABCD當20B的作用范圍無線局域網的特殊問題C的作用范圍ADCB？B向A發(fā)送數據，而C又想和D通信。C檢測到媒體上有信號，于是就不敢向D發(fā)送數據。其實B向A發(fā)送數據并不影響C向D發(fā)送數據這就是暴露站問題(exposedstationproblem)B的作用范圍無線局域網的特殊問題C的作用范圍ADCB？21CSMA/CA協議無線局域網不能使用CSMA/CD，而只能使用改進的CSMA協議。增加碰撞避免(CollisionAvoidance)功能，即CSMA/CA協議設計應盡量減少碰撞發(fā)生的概率增加使用確認機制使用確認幀實現停等協議CSMA/CA協議無線局域網不能使用CSMA/CD，而只22802.11的MAC層*MAC層無爭用服務爭用服務分布協調功能DCF(DistributedCoordinationFunction)(CSMA/CA)點協調功能PCF(選項)(PointCoordinationFunction)物理層2.4GHzFHSS1Mb/s2Mb/s2.4GHzDSSS1Mb/s2Mb/sIR1Mb/s2Mb/s5GHzOFDM6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s2.4GHzDSSS5.5Mb/s11Mb/s802.11b802.11aIEEE802.11MAC層通過協調功能來確定在基本服務集BSS中的移動站在什么時間能發(fā)送數據或接收數據。802.11的MAC層*MAC層無爭用服務爭用服務23MAC子層MAC層通過協調功能來確定在基本服務集BSS中的移動站在什么時間能發(fā)送數據或接收數據。PCF子層使用集中控制的接入算法將發(fā)送數據權輪流交給各個站從而避免了碰撞的產生；AP用探詢方法將發(fā)送權輪流交給各站，如分組話音通信自組網絡沒有PCF功能DCF子層在每一個結點使用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。因此DCF向上提供爭用服務。MAC子層MAC層通過協調功能來確定在基本服務集BSS24CA-幀間間隔IFSIFS(InterFrameSpace)所有的站在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時間（繼續(xù)監(jiān)聽）才能發(fā)送下一幀。這段時間的通稱是幀間間隔IFS。IFS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。低優(yōu)先級幀就必須等待較長的時間，這樣就減少了發(fā)生碰撞的機會。（讓高優(yōu)先級的先發(fā)）CA-幀間間隔IFSIFS(InterFrameSp25三種幀間間隔時間SIFSPIFSDIFS媒體空閑發(fā)送第1幀SIFSPIFS時間NAV（媒體忙）DIFS爭用窗口發(fā)送下一幀推遲接入等待重試時間有幀要發(fā)送源站時間目的站ACKSIFS其他站有幀要發(fā)送SIFS，即短(Short)幀間間隔，長度為28s，是最短的幀間間隔，用來分隔開屬于一次對話的各幀。一個站應當能夠在這段時間內從發(fā)送方式切換到接收方式。使用SIFS的幀類型有：ACK幀、CTS幀、由過長的MAC幀分片后的數據幀，以及所有回答AP探詢的幀和在PCF方式中接入點AP發(fā)送出的任何幀。三種幀間間隔時間SIFSPIFSDIFS媒體空閑26PIFS/DIFSPIFS（點協調功能幀間間隔）為了在開始使用PCF方式時優(yōu)先獲得接入到媒體中。PIFS的長度是SIFS加一個時隙(slot)長度（其長度為50s），即78s。時隙的確定：在一個基本服務集BSS內當某個站在一個時隙開始時接入到媒體時，那么在下一個時隙開始時，其他站就都能檢測出信道已轉變?yōu)槊B(tài)。DIFS(Distributed)分布協調功能幀間間隔（最長的IFS），在DCF方式中用來發(fā)送數據幀和管理幀。DIFS的長度比PIFS再增加一個時隙長度，因此DIFS的長度為128s。

PIFS/DIFSPIFS（點協調功能幀間間隔）27CSMA/CA協議的原理(一)先檢測信道在802.11標準中規(guī)定了在物理層的空中接口進行物理層的載波監(jiān)聽。通過收到的相對信號強度是否超過一定的門限數值就可判定是否有其他的移動站在信道上發(fā)送數據。再空閑發(fā)送當源站發(fā)送它的第一個MAC幀時，若檢測到信道空閑，則在等待一段時間DIFS后就可發(fā)送。WhyDIFS?可能有其他的站有高優(yōu)先級的幀(RTS等)要發(fā)送。CSMA/CA協議的原理(一)先檢測信道28CSMA/CA協議的原理(二)ACK確認若正確收到此幀，則經過時間間隔SIFS后，向源站發(fā)送確認幀ACK。超時重傳若源站在規(guī)定時間內沒有收到確認幀ACK（由重傳計時器控制這段時間），就必須重傳此幀，直到收到確認為止?；蛘呓涍^若干次的重傳失敗后放棄發(fā)送。CSMA/CA協議的原理(二)ACK確認29虛擬載波監(jiān)聽(一)前提由于隱蔽站問題，即使未檢測到載波，并非表明沒有站點在發(fā)送數據。思想虛擬載波監(jiān)聽(VirtualCarrierSense)讓源站將它要占用信道的時間（包括目的站發(fā)回確認幀所需的時間）通知給所有其他站，以便使其他所有站在這一段時間都停止發(fā)送數據。“虛擬載波監(jiān)聽”是表示其他站并沒有監(jiān)聽信道，而是由于其他站收到了“源站的通知”才不發(fā)送數據。優(yōu)點這樣就大大減少了碰撞的機會。虛擬載波監(jiān)聽(一)前提30虛擬載波監(jiān)聽(二)實現方法源站的通知源站在其MAC幀首部中的第二個字段“持續(xù)時間”中填入了在本幀結束后還要占用信道多少時間（以微秒為單位），包括目的站發(fā)送確認幀所需的時間。網絡分配向量當一個站檢測到正在信道中傳送的MAC幀首部的“持續(xù)時間”字段時，就調整自己的網絡分配向量NAV(NetworkAllocationVector)。NAV指出了必須經過多少時間才能完成數據幀的這次傳輸，才能使信道轉入到空閑狀態(tài)。虛擬載波監(jiān)聽(二)實現方法31爭用窗口及隨機退避爭用及退避信道從忙態(tài)變?yōu)榭臻e時，任何一個站要發(fā)送數據幀時，不僅都必須等待一個DIFS的間隔，而且還要進入爭用窗口，并計算隨機退避時間以便再次重新試圖接入到信道。目的減少發(fā)生碰撞的概率。策略802.11使用二進制指數退避算法。爭用窗口及隨機退避爭用及退避32圖例凍結剩余的退避時間幀幀幀幀幀DIFSDIFSDIFSDIFS爭用窗口爭用窗口爭用窗口爭用窗口退避退避退避退避ABCDEttttt凍結凍結凍結凍結凍結802.11的退避機制圖例凍33退避算法及退避計時器二進制指數退避算法第i

次退避就在22+i

個時隙中隨機地選擇一個，即：第i次退避是在時隙{0,1,…,22+i

–1}中隨機地選擇一個。。第1次退避是在8個時隙（而不是2個）中隨機選擇一個。例外：信道是空閑的，并且這個數據幀是要發(fā)送的第一個數據幀。退避計時器(back-offtimer)檢測頻率：站點每經歷一個時隙的時間就檢測一次信道。若檢測到信道空閑，退避計時器就繼續(xù)倒計時。如果退避計時器的時間減小到零時，就開始發(fā)送整個數據幀。若檢測到信道忙，就凍結退避計時器的剩余時間，重新等待信道變?yōu)榭臻e并再經過時間DIFS后，從剩余時間開始繼續(xù)倒計時。退避算法及退避計時器二進制指數退避算法34CSMA/CA總結若有新數據要發(fā)送，且信道為空，等待DIFS后發(fā)送。若為忙，則執(zhí)行退避算法。一旦檢測到信道忙，則凍結退避計時器。只要信道為空，則進行倒計時。當退避計時器為零時，站點發(fā)送幀。若收到確認，且還有幀要發(fā)送，則轉第2步。若沒有收到確認，則進行重傳，重傳若干次后則放棄。CSMA/CA總結若有新數據要發(fā)送，且信道為空，等待DIFS35A的作用范圍B的作用范圍2.對信道進行預約802.11允許要發(fā)送數據的站對信道進行預約。ACBDERTSRTS源站A在發(fā)送數據幀之前先發(fā)送一個短的控制幀，叫做請求發(fā)送RTS(RequestToSend)，它包括:源地址、目的地址和這次通信（包括相應的確認幀）所需的持續(xù)時間。A的作用范圍B的作用范圍2.對信道進行預約802.136A的作用范圍B的作用范圍2.對信道進行預約802.11允許要發(fā)送數據的站對信道進行預約。CTSACBDECTS若媒體空閑，則目的站B就發(fā)送一個響應控制幀，叫做允許發(fā)送CTS(ClearToSend)，它包括這次通信所需的持續(xù)時間（從RTS幀中將此持續(xù)時間復制到CTS幀中）。A收到CTS幀后就可發(fā)送其數據幀。

A的作用范圍B的作用范圍2.對信道進行預約802.137RTS和CTS幀以及數據幀和ACK幀的傳輸時間關系*時間DIFSRTSSIFS時間NAV（RTS）DIFS爭用窗口推遲接入源站時間目的站ACK其他站CTSSIFSSIFS數據NAV（CTS）NAV（數據）RTS和CTS幀以及數據幀和ACK幀的傳輸時間關系*38RTS/CTS問題整個網絡的效率雖有所降低，但其長度只有20個字節(jié)和14個字節(jié)，影響很小。反之，若不使用，則碰撞概率提高。可選方案總是使用RTS/CTS；僅當數據幀長度超過一定長度后，使用RTS/CTS；不使用RTS/CTS。遺留問題兩個站點的RTS仍有發(fā)生碰撞的概率，盡管它很小。RTS/CTS問題394.8.4802.11局域網的MAC幀802.11幀共有三種類型，即控制幀、數據幀和管理幀。下面是數據幀的主要字段。字節(jié)22666260~23124幀控制持續(xù)期地址1地址2地址3序號控制地址4幀主體FCS協議版本類型子類型到DS從DS更多分片重試功率管理更多數據WEP順序位22411111111MAC首部4.8.4802.11局域網的MAC幀802.1140802.11數據幀的三大部分MAC首部共30字節(jié)，幀的復雜性都在幀的首部。幀主體幀的數據部分，不超過2312字節(jié)。這個數值比以太網的最大長度長很多。不過802.11幀的長度通常都是小于1500字節(jié)。幀檢驗序列FCS尾部，共4字節(jié)802.11數據幀的三大部分MAC首部411.關于802.11數據幀的地址四個地址字段，其中地址4用于自組網絡。到DS從DS地址1地址2地址3地址401目的地址AP地址源地址——10AP地址源地址目的地址——到DS從DS地址1地址2地址3步驟10AP1ABAAP101BAP1AAP1B1.關于802.11數據幀的地址四個地址字段，其中地址42序號控制字段、持續(xù)期字段

和幀控制字段序號控制字段占16位，其中序號子字段占12位(0~4096)，分片子字段占4位(0~15)。持續(xù)期字段占16位，且最高位須為0，即(0~215-1[32767])us。幀控制字段(11個子字段)協議版本字段現在是0。類型字段和子類型字段用來區(qū)分幀的功能。更多分片字段置為1時表明這個幀屬于一個幀的多個分片之一。有線等效保密字段WEP占1位。若WEP=1，就表明采用了WEP加密算法。

序號控制字段、持續(xù)期字段

和幀控制字段序號控制字段43分片的發(fā)送舉例ttt源站目的站其他站RTSCTS分片

0ACK分片1ACK分片2ACKSIFSNAV(RTS)NAV(CTS)長的幀劃分為許多分片多個分片的序列子字段相同，而分片子字段則不同；第一個分片使用RTS/CTS，后面僅等待ACK幀。分片的發(fā)送舉例ttt源站目的站其他站RTSCTS分片0444.9無線個人區(qū)域網WPAN

(WirelessPersonalAreaNetwork)

無線個人區(qū)域網WPAN在個人工作地方把屬于個人使用的電子設備用無線技術連接起來自組網絡，不需要使用接入點AP。整個網絡的范圍大約在10m左右。與個人區(qū)域網PAN(PersonalAreaNetwork)并不完全等同，后者不一定都是使用無線連接的。與WLAN的區(qū)別WPAN是以個人為中心來使用的無線人個區(qū)域網，它本質上是一個低功率、小范圍、低速率和低價格的電纜替代技術。WPAN都工作在2.4GHz的ISM頻段。但WLAN卻是同時為許多用戶服務的無線局域網，它是一個大功率、中等范圍、高速率的局域網。4.9無線個人區(qū)域網WPAN

(WirelessPe451.IEEE802.15和藍牙目標：IEEE802.15是由IEEE制定的一種藍牙無線通信規(guī)范標準，應用于無線個人區(qū)域網（WPAN）。特點：IEEE802.15具有以下特征，如短程、低能量、低成本、小型網絡及通信設備，適用于個人操作空間。802.15與藍牙1.1原版802.15.1來源于藍牙規(guī)范并與藍牙1.1完全兼容使用。藍牙技術廣泛成為便攜式數字設備包括筆記本、計算機、外圍設備、蜂窩、電話、傳呼機以及消費電子設備等無線通信的規(guī)范。1.IEEE802.15和藍牙目標：46IEEE802.15和藍牙WPAN通信

IEEE802.15和藍牙WPAN通信47802.15子層RFlayer：該無線接口基于天線能力，范圍從0dB到20dB?；鶐樱˙asebandLayer）：在設備之間建立藍牙物理鏈路，從而形成一個Piconet（即微微網）－通過藍牙技術連接在一起的網絡設備。鏈路管理器（LinkManager）：在藍牙設備間建立鏈路。其功能包括：安全、基帶數據包大小協商、電源模式、藍牙設備的周期性控制以及藍牙設備在Piconet中的連接狀態(tài)。邏輯鏈路控制和適配協議（L2CAP：LogicalLinkControlandAdaptationProtocol）：提供無連接和面向連接服務的上層協議。802.15子層RFlayer：48802.15速率兩種通用802.15種類：低速率的802.15.4（TG4）,TG4版本支持20Kbps或250Kbps的數據速率，低功耗低成本。高速率的802.15.3（TG3）,TG3版本支持20Mbps及以上的數據速率，應用于多媒體應用程序。802.15速率兩種通用802.15種類：49藍牙系統(tǒng)(Bluetooth)藍牙標準最早使用的WPAN是1994年愛立信公司推出的藍牙系統(tǒng)，其標準是IEEE802.15.1。速率和范圍藍牙的數據率為720kb/s，通信范圍在10米左右。連接方式藍牙使用TDM方式和擴頻跳頻FHSS技術組成不用基站的皮可網(piconet)。藍牙系統(tǒng)(Bluetooth)藍牙標準50皮可網(piconet)Piconet直譯就是“微微網”，表示這種無線網絡的覆蓋面積非常小。每一個皮可網有一個主設備(Master)和最多7個工作的從設備(Slave)。通過共享主設備或從設備，可以把多個皮可網鏈接起來，形成一個范圍更大的擴散網(scatternet)。優(yōu)點這種主從工作方式的個人區(qū)域網實現起來價格就會比較便宜。皮可網(piconet)Piconet直譯就是“微微網”，51藍牙系統(tǒng)中的皮可網和擴散網MMSSPSSSSSP皮可網2擴散網皮可網1M——主設備S——從設備P——擱置的設備藍牙系統(tǒng)中的皮可網和擴散網MMSSPSSSSSP皮可網2522.低速WPAN前提低速WPAN主要用于工業(yè)監(jiān)控組網、辦公自動化與控制等領域，其速率是2~250kb/s。標準低速WPAN的標準是IEEE802.15.4。最近新修訂的標準是IEEE802.15.4-2006。實例低速WPAN中最重要的就是ZigBee。ZigBee技術主要用于各種電子設備（固定的、便攜的或移動的）之間的無線通信，其主要特點是通信距離短（10~80m），傳輸數據速率低，并且成本低廉。2.低速WPAN前提53ZigBee的特點功耗非常低在工作時，信號的收發(fā)時間很短；而在非工作時，ZigBee結點處于休眠狀態(tài)，非常省電。對于某些工作時間和總時間之比小于1%的情況，電池的壽命甚至可以超過10年。網絡容量大一個ZigBee的網絡最多包括有255個結點，其中一個是主設備，其余則是從設備。若是通過網絡協調器，整個網絡最多可以支持超過64000個結點。ZigBee的特點功耗非常低54ZigBee標準和協議棧物理層MAC層網絡層應用層IEEE802.15.4定義ZigBee聯盟定義ZigBee協議棧在IEEE802.15.4標準基礎上發(fā)展而來的。所有ZigBee產品也是802.15.4產品。IEEE802.15.4只是定義了ZigBee協議棧的最低的兩層（物理層和MAC層），而上面的兩層（網絡層和應用層）則是由ZigBee聯盟定義的。ZigBee標準和協議棧物理層MAC層網絡層應用層IE55ZigBee物理層和MAC層MAC層沿用CSMA/CA頻段數據速率信道數2.4GHz(全球)250kb/s16915MHz(美國)40kb/s10868MHz(歐洲)20kb/s1物理層ZigBee物理層和MAC層MAC層頻段數據速率信道數2.456ZigBee的組網方式可采用星形和網狀拓撲，或兩者的組合FFDFFDFFDFFDFFDRFD端設備路由器FFDFFD協調器有一個全功能設備FFD充當網絡的協調器(Coordinator)。ZigBee網絡中數量最多的端設備是精簡功能設備RFD結點。Full-FunctionDevice/Reduced-FunctionDeviceZigBee的組網方式可采用星形和網狀拓撲，或兩者的組合573.高速WPAN高速WPAN高速WPAN用于在便攜式多媒體裝置之間傳送數據，支持11~55Mb/s的數據率，標準是802.15.3。超高速標準WPANIEEE802.15.3a工作組還提出了更高數據率的物理層標準的超高速WPAN，它使用超寬帶UWB技術（Ultra-WideBand）。UWB技術工作在3.1~10.6GHz微波頻段，有非常高的信道帶寬。超寬帶信號的帶寬應超過信號中心頻率的25%以上，或信號的絕對帶寬超過500MHz。UWB應用超寬帶技術使用了瞬間高速脈沖，可支持100~400Mb/s的數據率，可用于小范圍內高速傳送圖像或DVD質量的多媒體視頻文件。3.高速WPAN高速WPAN589.3無線城域網WMAN

(WirelessMetropolitanAreaNetwork)

背景802.11x技術一直與許多其他專有技術一起被用于寬帶無線接入(BWA,BroadbandWirelessAccess)。當其用于室外時，在帶寬和用戶數方面將受到限制，同時還存在著通信距離等其他一些問題。無線城域網802.162002年4月通過了802.16無線城域網的標準(歐洲的HiperMAN)。新的、更復雜的全球標準，能同時解決物理層環(huán)境（室外射頻傳輸）和QoS兩方面的問題，以滿足BWA和“最后一英里”接入市場的需要。在許多情況下，無線城域網可用來代替現有的有線寬帶接入，因此它有時又稱為無線本地環(huán)路。9.3無線城域網WMAN

(WirelessMetro59WiMAX

WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess

WiMAX論壇WiMAX常用來表示無線城域網WMAN。IEEE的802.16工作組是無線城域網標準的制訂者，而WiMAX論壇則是802.16技術的推動者。兩個正式標準802.16d（它的正式名字是802.16-2004），是固定寬帶無線接入空中接口標準（2~66GHz頻段）。802.16的增強版本，即802.16e，是支持移動性的寬帶無線接入空中接口標準（2~6GHz頻段），它向下兼容802.16-2004。

WiMAX

WorldwideInteroperabili60802.16物理層802.16d和802.16e的物理層（ＰＨＹ）和媒體接入控制層（ＭＡＣ）是相同的。目前它們所選定的物理層規(guī)范是２５６點FFTOFDMPHY。802.16物理層還具備以下一些特點：靈活的信道寬度自適應突發(fā)信號輪廓采用Ｒｅｅｄ－Ｓｏｌｏｍｏｎ與卷積級聯碼的前向糾錯任選的先進天線系統(tǒng)（ＡＡＳ）（可改善距離／容量）動態(tài)頻率選擇（ＤＦＳ）（可幫助減小干擾）空時編碼（ＳＴＣ）（通過空間分集提高在衰落環(huán)境下的性能）。802.16物理層802.16d和802.16e的物理層（Ｐ61802.16無線城域網服務范圍的示意圖ISP802.11WLAN802.11熱點802.11WLAN802.16802.16802.16基站802.16因特網802.16基站802.16802.16電信網802.16無線城域網服務范圍的示意圖ISP802.1162覆蓋范圍幾種無線網絡的比較1Gb/s100Mb/s10Mb/s1Mb/s100kb/s10kb/s用戶數據率PANLANMANWAN802.15.4ZigBee802.15.1藍牙802.15.3超寬帶802.11g,a802.11b802.162G移動通信3G移動通信4G移動通信Wi-FiWiMAX更高帶寬的、端到端的IP流媒體服務覆蓋范圍幾種無線網絡的比較1Gb/s用戶PAN63經常不斷地學習,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe寫在最后經常不斷地學習,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量寫64謝謝大家榮幸這一路，與你同行It'SAnHonorToWalkWithYouAllTheWay演講人：XXXXXX時間：XX年XX月XX日

謝謝大家演講人：XXXXXX65CH4a無線局域網課件66WLAN-BSS基本服務集BSS包括一個基站和若干個移動站，距離在100米以內；所有的站在本BSS以內都可以直接通信，但在和本BSS以外的站通信時都要通過本BSS的基站；一個不超過32字節(jié)的服務集標識符SSID和一個信道。

AP基本服務集中的基站叫做接入點AP(AccessPoint)其作用和網橋相似。擴展的服務集ESS(ExtendedServiceSet)由多個BSS構成ESSWLAN-BSS基本服務集BSS67WLAN-ESSDS一個基本服務集可以是孤立的；可通過接入點AP連接到一個主干分配系統(tǒng)DS(DistributionSystem)；然后再接入到另一個基本服務集。DS可以是以太網、點對點鏈路或無線網絡。門橋:ESS還可通過叫做門橋(portal)為無線用戶提供到非802.11無線局域網（例如，到有線連接的因特網）的接入；門橋的作用就相當于一個網橋。WLAN-ESSDS68WLAN與LAN關聯(Association)移動站一定要選擇一個基站，并與之建立一個關聯，才可加入BSS。建立關聯就表示這個移動站加入了選定的AP所屬的子網，并和這個AP之間創(chuàng)建了一個虛擬線路。關聯的建立被動掃描：基站周期性地發(fā)出信標幀(beaconframe)（每秒10次），信標幀中包含有若干系統(tǒng)參數（如SSID和支持的速率）。主動掃描：移動站主動發(fā)出探測請求幀(proberequestframe)，等待從AP發(fā)回的探測響應幀(proberesponseframe)。重建關聯(Reassociation)可使移動站從一個BSS漫游到另一個BSS，分離(Dissociation)可終止這種關聯。WLAN與LAN關聯(Association)69熱點(hotspot)熱點向公眾提供有償或無償接入Wi-Fi的服務，如辦公室、機場、快餐店、旅館、購物中心等。熱區(qū)由許多熱點和AP連接起來的區(qū)域叫做熱區(qū)(hotzone)。無線因特網服務提供者(WISP)WirelessInternetServiceProvider用戶可以通過無線信道接入到WISP，然后再經過無線信道接入到因特網。熱點(hotspot)熱點70

自組無線局域網(ad-hocnetwork)

自組網絡AEDCBF源結點目的結點轉發(fā)結點轉發(fā)結點轉發(fā)結點自組網絡沒有上述基本服務集中的接入點AP而是由一些處于平等狀態(tài)的移動站之間相互通信組成的臨時網絡。特點：每個站點都具有路由器的功能。

自組無線局域網(ad-hocnetwork)自組網絡A71移動自組網絡的應用前景*軍事領域在軍事領域中，攜帶了移動站的戰(zhàn)士可利用臨時建立的移動自組網絡進行通信。這種組網方式也能夠應用到作戰(zhàn)的地面車輛群和坦克群，以及海上的艦艇群、空中的機群。當出現自然災害時，在搶險救災時利用移動自組網絡進行及時的通信往往很有效的。難點路由選擇協議(結構變化較快)/多播協議MANET(MobileAd-hocNETworks)underIETF移動自組網絡的應用前景*軍事領域72無線傳感器網絡WSN(WirelessSensorNetwork)

WSN由大量傳感器結點通過無線通信技術構成的自組網絡。無線傳感器網絡的應用各種數據的采集、處理和傳輸。環(huán)境監(jiān)測與保護、對病房的監(jiān)測和對患者的護理。特點一般并不需要很高的帶寬，但是在大部分時間必須保持低功耗，以節(jié)省電池的消耗。難點由于無線傳感結點的存儲容量受限，因此對協議棧的大小有嚴格的限制。無線傳感器網絡還對網絡安全性、結點自動配置、網絡動態(tài)重組等方面有一定的要求。無線傳感器網絡WSN(WirelessSensorN73傳感器結點的形狀(a)和組成(b)存儲器CPU傳感器硬件電池無線收發(fā)器(a)(b)傳感器結點的形狀(a)和組成(b)存儲器CPU傳感器電池無744.8.2802.11標準中的物理層標準的制定1997年IEEE制訂出無線局域網的協議標準的第一部分，802.11。在1999年又制訂了剩下的兩部分，802.11a和802.11b。802.11的物理層：跳頻擴頻FHSS(FrequencyHoppingSpreadSpectrum)2.4GHzISMband(2.4~2.4835GHz)以2.44GHz為中心，間隔為1MHz的78個跳頻信道，這些跳頻信道被分成3組，每組有26個。發(fā)送器和接收器按隨機模式選擇頻率。1Mb/s:二元GFSK(通過高斯濾波器來平滑頻率偏移)2Mb/s:四元GFSK4.8.2802.11標準中的物理層標準的制定75FHSSFHSS不是抑制干擾，而是容忍干擾。每個傳輸數據包都會被校對，如果它被破壞了，這個數據包將不能再用。隨后使用下一個傳輸頻率的通訊會提供正確的數據包。FHSSFHSS不是抑制干擾，而是容忍干擾。每個傳輸數據包都76直接序列擴頻DSSSDirectSequenceSpreadSpectrum2.4GHzISMband發(fā)送端1位被擴展成N個更小脈沖，叫做碼片(chip)，解擴器把收到的信號和與發(fā)射端相同的擴頻信號(碼片序列)做相關處理。使用11位的chipping－Barker序列－來將數據編碼并發(fā)送，每一個11位的chipping代表一個一位的數字信號1或者0。2.4GHz頻段分成11個相互覆蓋的信道，每2個信道之間的中心頻率間隔是5MHz。1Mb/s:DBPSK(差分二元相移鍵控)2Mb/s:DQPSK(四相差分相移鍵控)直接序列擴頻DSSSDirectSequenceSpre77紅外線

IRPPM采用斷續(xù)的周期性光脈沖作為載波，載波受到調制信號的控制，脈沖時間位置隨之發(fā)生變化而傳遞信息。在數字PPM通信中，通信時間被分成寬度為T的周期時間段，每時段稱為PPM幀。每幀時間T分成M個時隙，每個時隙寬度T′=T／M秒，其中前Q個時隙稱為傳信時段TQ（＝QT′），后D個時隙不傳信息稱為靜默時段（deadtime）TD（＝DT′）。在發(fā)端激光源每隔時間T在其傳信時段TQ中的一個時隙打開（其余時隙關閉），發(fā)送一個脈沖信號，脈沖寬度為τ。TQ中的Q個時隙位置對應Q個符號，每個符號傳遞log2Qbit的二進制信息。850~950nm,室內傳輸4PPM(位置脈沖調制):1Mbps16PPM:2Mbps小輻射功率對延長電源工作壽命特別重要。紅外線IRPPM采用斷續(xù)的周期性光脈沖作為載波，載波受到調78802.11標準中的物理層（續(xù)）802.11b的物理層使用工作在2.4GHz的直接序列擴頻技術，數據率為5.5或11Mb/sCCK調制方式（ComplementaryCodeKeying）類似于802.11中的DSSS，核心編碼是一個64個8位編碼組成的集合；動態(tài)速率調節(jié)技術為了支持在有噪音的環(huán)境下能夠獲得較好的傳輸速率，802.11b采用了動態(tài)速率調節(jié)技術，來允許用戶在不同的環(huán)境下自動使用不同的連接速度來補充環(huán)境的不利影響。數據傳送率編碼長度調制方式波串速率位數/波串1Mbps11(BS串)BPSK1MSps12Mbps11(BS串)QPSK1MSps25.5Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps411Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps8數據傳送率編碼長度調制方式波串速率位數/波串1Mbps11(BS串)BPSK1MSps12Mbps11(BS串)QPSK1MSps25.5Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps411Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps8數據傳送率編碼長度調制方式波串速率位數/波串1Mbps11(BS串)BPSK1MSps12Mbps11(BS串)QPSK1MSps25.5Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps411Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps8數據傳送率編碼長度調制方式波串速率位數/波串1Mbps11(BS串)BPSK1MSps12Mbps11(BS串)QPSK1MSps25.5Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps411Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps8數據傳送率編碼長度調制方式波串速率位數/波串1Mbps11(BS串)BPSK1MSps12Mbps11(BS串)QPSK1MSps25.5Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps411Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps8802.11標準中的物理層（續(xù)）802.11b的物理層數79802.11a802.11a的物理層工作在5GHz頻帶，采用正交頻分復用OFDM，它也叫做多載波調制技術（載波數可多達52個）。可以使用的數據率為6,9,12,18,24,36,48和56Mb/s。特點802.11a優(yōu)勢在于傳輸速率快（最高54Mbps）且受干擾少，但價格相對較高。另外，11a與11b工作在不同的頻段上,不能工作在同一AP的網絡里，因此11a與11b互不兼容。802.11a802.11a的物理層80802.11g802.11g的物理層對802.11b的擴充(2002)，向后兼容。2.4GHz的OFDM方法，數據率達54Mb/s。特點IEEE802.11g標準能夠與802.11b的WI-FI系統(tǒng)互相連通，共存在同一AP的網絡里，保障了后向兼容性。原有的WLAN系統(tǒng)可以平滑的向高速無線局域網過渡，延長了IEEE802.11b產品的使用壽命，降低用戶的投資。802.11g802.11g的物理層81802.11n高速率WLAN的傳輸速率從802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上，最高速率可達320Mbps；雙頻802.11n協議為雙頻工作模式（包含2.4GHz和5GHz兩個工作頻段），提供兼容性。調制技術計劃采用MIMO與OFDM相結合，使傳輸速率成倍提高。天線技術及傳輸技術，使得無線局域網的傳輸距離大大增加，可以達到幾公里（并且能夠保障100Mbps的傳輸速率）。采用新的高性能無線傳輸技術提升MAC層的性能，優(yōu)化數據幀結構，提高網絡的吞吐量性能。802.11n高速率82幾種常用的802.11無線局域網標準頻段數據速率物理層優(yōu)缺點802.112.4GHz最高為2Mb/sFHSS/IRDSSS802.11b2.4GHz最高為11Mb/sCCK-DSSS最高數據率較低，信號傳播距離最遠，且不易受阻礙802.11a5GHz最高為54Mb/sOFDM最高數據率較高，信號傳播距離較短，且易受阻礙802.11g2.4GHz最高為54Mb/sOFDM最高數據率高，支持更多用戶，信號傳播距離最遠，且不易受阻礙。802.11n2.4GHz5GHz最高為320Mb/sMIMO+OFDM幾種常用的802.11無線局域網標準頻段數據速率物理層834.8.3802.11標準中的MAC層

1.CSMA/CA協議

無線局域網卻不能簡單地搬用CSMA/CD協議。這里主要有兩個原因。檢測成本高CSMA/CD協議要求一個站點在發(fā)送本站數據的同時還必須不間斷地檢測信道，但在無線局域網的設備中要實現這種功能就花費過大。因為接收信號的強度遠小于發(fā)送信號的強度。檢測難度高在無線局域網中，并非所有的站點都能看見對方。因為無線電波傳播距離受限。4.8.3802.11標準中的MAC層

1.CS84A的作用范圍無線局域網的特殊問題C的作用范圍ABCD當A和C檢測不到無線信號時，都以為B是空閑的，因而都向B發(fā)送數據，結果發(fā)生碰撞。這種未能檢測出媒體上已存在的信號的問題叫做隱蔽站問題(hiddenstationproblem)A的作用范圍無線局域網的特殊問題C的作用范圍ABCD當85B的作用范圍無線局域網的特殊問題C的作用范圍ADCB？B向A發(fā)送數據，而C又想和D通信。C檢測到媒體上有信號，于是就不敢向D發(fā)送數據。其實B向A發(fā)送數據并不影響C向D發(fā)送數據這就是暴露站問題(exposedstationproblem)B的作用范圍無線局域網的特殊問題C的作用范圍ADCB？86CSMA/CA協議無線局域網不能使用CSMA/CD，而只能使用改進的CSMA協議。增加碰撞避免(CollisionAvoidance)功能，即CSMA/CA協議設計應盡量減少碰撞發(fā)生的概率增加使用確認機制使用確認幀實現停等協議CSMA/CA協議無線局域網不能使用CSMA/CD，而只87802.11的MAC層*MAC層無爭用服務爭用服務分布協調功能DCF(DistributedCoordinationFunction)(CSMA/CA)點協調功能PCF(選項)(PointCoordinationFunction)物理層2.4GHzFHSS1Mb/s2Mb/s2.4GHzDSSS1Mb/s2Mb/sIR1Mb/s2Mb/s5GHzOFDM6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s2.4GHzDSSS5.5Mb/s11Mb/s802.11b802.11aIEEE802.11MAC層通過協調功能來確定在基本服務集BSS中的移動站在什么時間能發(fā)送數據或接收數據。802.11的MAC層*MAC層無爭用服務爭用服務88MAC子層MAC層通過協調功能來確定在基本服務集BSS中的移動站在什么時間能發(fā)送數據或接收數據。PCF子層使用集中控制的接入算法將發(fā)送數據權輪流交給各個站從而避免了碰撞的產生；AP用探詢方法將發(fā)送權輪流交給各站，如分組話音通信自組網絡沒有PCF功能DCF子層在每一個結點使用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。因此DCF向上提供爭用服務。MAC子層MAC層通過協調功能來確定在基本服務集BSS89CA-幀間間隔IFSIFS(InterFrameSpace)所有的站在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時間（繼續(xù)監(jiān)聽）才能發(fā)送下一幀。這段時間的通稱是幀間間隔IFS。IFS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。低優(yōu)先級幀就必須等待較長的時間，這樣就減少了發(fā)生碰撞的機會。（讓高優(yōu)先級的先發(fā)）CA-幀間間隔IFSIFS(InterFrameSp90三種幀間間隔時間SIFSPIFSDIFS媒體空閑發(fā)送第1幀SIFSPIFS時間NAV（媒體忙）DIFS爭用窗口發(fā)送下一幀推遲接入等待重試時間有幀要發(fā)送源站時間目的站ACKSIFS其他站有幀要發(fā)送SIFS，即短(Short)幀間間隔，長度為28s，是最短的幀間間隔，用來分隔開屬于一次對話的各幀。一個站應當能夠在這段時間內從發(fā)送方式切換到接收方式。使用SIFS的幀類型有：ACK幀、CTS幀、由過長的MAC幀分片后的數據幀，以及所有回答AP探詢的幀和在PCF方式中接入點AP發(fā)送出的任何幀。三種幀間間隔時間SIFSPIFSDIFS媒體空閑91PIFS/DIFSPIFS（點協調功能幀間間隔）為了在開始使用PCF方式時優(yōu)先獲得接入到媒體中。PIFS的長度是SIFS加一個時隙(slot)長度（其長度為50s），即78s。時隙的確定：在一個基本服務集BSS內當某個站在一個時隙開始時接入到媒體時，那么在下一個時隙開始時，其他站就都能檢測出信道已轉變?yōu)槊B(tài)。DIFS(Distributed)分布協調功能幀間間隔（最長的IFS），在DCF方式中用來發(fā)送數據幀和管理幀。DIFS的長度比PIFS再增加一個時隙長度，因此DIFS的長度為128s。

PIFS/DIFSPIFS（點協調功能幀間間隔）92CSMA/CA協議的原理(一)先檢測信道在802.11標準中規(guī)定了在物理層的空中接口進行物理層的載波監(jiān)聽。通過收到的相對信號強度是否超過一定的門限數值就可判定是否有其他的移動站在信道上發(fā)送數據。再空閑發(fā)送當源站發(fā)送它的第一個MAC幀時，若檢測到信道空閑，則在等待一段時間DIFS后就可發(fā)送。WhyDIFS?可能有其他的站有高優(yōu)先級的幀(RTS等)要發(fā)送。CSMA/CA協議的原理(一)先檢測信道93CSMA/CA協議的原理(二)ACK確認若正確收到此幀，則經過時間間隔SIFS后，向源站發(fā)送確認幀ACK。超時重傳若源站在規(guī)定時間內沒有收到確認幀ACK（由重傳計時器控制這段時間），就必須重傳此幀，直到收到確認為止?；蛘呓涍^若干次的重傳失敗后放棄發(fā)送。CSMA/CA協議的原理(二)ACK確認94虛擬載波監(jiān)聽(一)前提由于隱蔽站問題，即使未檢測到載波，并非表明沒有站點在發(fā)送數據。思想虛擬載波監(jiān)聽(VirtualCarrierSense)讓源站將它要占用信道的時間（包括目的站發(fā)回確認幀所需的時間）通知給所有其他站，以便使其他所有站在這一段時間都停止發(fā)送數據。“虛擬載波監(jiān)聽”是表示其他站并沒有監(jiān)聽信道，而是由于其他站收到了“源站的通知”才不發(fā)送數據。優(yōu)點這樣就大大減少了碰撞的機會。虛擬載波監(jiān)聽(一)前提95虛擬載波監(jiān)聽(二)實現方法源站的通知源站在其MAC幀首部中的第二個字段“持續(xù)時間”中填入了在本幀結束后還要占用信道多少時間（以微秒為單位），包括目的站發(fā)送確認幀所需的時間。網絡分配向量當一個站檢測到正在信道中傳送的MAC幀首部的“持續(xù)時間”字段時，就調整自己的網絡分配向量NAV(NetworkAllocationVector)。NAV指出了必須經過多少時間才能完成數據幀的這次傳輸，才能使信道轉入到空閑狀態(tài)。虛擬載波監(jiān)聽(二)實現方法96爭用窗口及隨機退避爭用及退避信道從忙態(tài)變?yōu)榭臻e時，任何一個站要發(fā)送數據幀時，不僅都必須等待一個DIFS的間隔，而且還要進入爭用窗口，并計算隨機退避時間以便再次重新試圖接入到信道。目的減少發(fā)生碰撞的概率。策略802.11使用二進制指數退避算法。爭用窗口及隨機退避爭用及退避97圖例凍結剩余的退避時間幀幀幀幀幀DIFSDIFSDIFSDIFS爭用窗口爭用窗口爭用窗口爭用窗口退避退避退避退避ABCDEttttt凍結凍結凍結凍結凍結802.11的退避機制圖例凍98退避算法及退避計時器二進制指數退避算法第i

次退避就在22+i

個時隙中隨機地選擇一個，即：第i次退避是在時隙{0,1,…,22+i

–1}中隨機地選擇一個。。第1次退避是在8個時隙（而不是2個）中隨機選擇一個。例外：信道是空閑的，并且這個數據幀是要發(fā)送的第一個數據幀。退避計時器(back-offtimer)檢測頻率：站點每經歷一個時隙的時間就檢測一次信道。若檢測到信道空閑，退避計時器就繼續(xù)倒計時。如果退避計時器的時間減小到零時，就開始發(fā)送整個數據幀。若檢測到信道忙，就凍結退避計時器的剩余時間，重新等待信道變?yōu)榭臻e并再經過時間DIFS后，從剩余時間開始繼續(xù)倒計時。退避算法及退避計時器二進制指數退避算法99CSMA/CA總結若有新數據要發(fā)送，且信道為空，等待DIFS后發(fā)送。若為忙，則執(zhí)行退避算法。一旦檢測到信道忙，則凍結退避計時器。只要信道為空，則進行倒計時。當退避計時器為零時，站點發(fā)送幀。若收到確認，且還有幀要發(fā)送，則轉第2步。若沒有收到確認，則進行重傳，重傳若干次后則放棄。CSMA/CA總結若有新數據要發(fā)送，且信道為空，等待DIFS100A的作用范圍B的作用范圍2.對信道進行預約802.11允許要發(fā)送數據的站對信道進行預約。ACBDERTSRTS源站A在發(fā)送數據幀之前先發(fā)送一個短的控制幀，叫做請求發(fā)送RTS(RequestToSend)，它包括:源地址、目的地址和這次通信（包括相應的確認幀）所需的持續(xù)時間。A的作用范圍B的作用范圍2.對信道進行預約802.1101A的作用范圍B的作用范圍2.對信道進行預約802.11允許要發(fā)送數據的站對信道進行預約。CTSACBDECTS若媒體空閑，則目的站B就發(fā)送一個響應控制幀，叫做允許發(fā)送CTS(ClearToSend)，它包括這次通信所需的持續(xù)時間（從RTS幀中將此持續(xù)時間復制到CTS幀中）。A收到CTS幀后就可發(fā)送其數據幀。

A的作用范圍B的作用范圍2.對信道進行預約802.1102RTS和CTS幀以及數據幀和ACK幀的傳輸時間關系*時間DIFSRTSSIFS時間NAV（RTS）DIFS爭用窗口推遲接入源站時間目的站ACK其他站CTSSIFSSIFS數據NAV（CTS）NAV（數據）RTS和CTS幀以及數據幀和ACK幀的傳輸時間關系*103RTS/CTS問題整個網絡的效率雖有所降低，但其長度只有20個字節(jié)和14個字節(jié)，影響很小。反之，若不使用，則碰撞概率提高?？蛇x方案總是使用RTS/CTS；僅當數據幀長度超過一定長度后，使用RTS/CTS；不使用RTS/CTS。遺留問題兩個站點的RTS仍有發(fā)生碰撞的概率，盡管它很小。RTS/CTS問題1044.8.4802.11局域網的MAC幀802.11幀共有三種類型，即控制幀、數據幀和管理幀。下面是數據幀的主要字段。字節(jié)22666260~23124幀控制持續(xù)期地址1地址2地址3序號控制地址4幀主體FCS協議版本類型子類型到DS從DS更多分片重試功率管理更多數據WEP順序位22411111111MAC首部4.8.4802.11局域網的MAC幀802.11105802.11數據幀的三大部分MAC首部共30字節(jié)，幀的復雜性都在幀的首部。幀主體幀的數據部分，不超過2312字節(jié)。這個數值比以太網的最大長度長很多。不過802.11幀的長度通常都是小于1500字節(jié)。幀檢驗序列FCS尾部，共4字節(jié)802.11數據幀的三大部分MAC首部1061.關于802.11數據幀的地址四個地址字段，其中地址4用于自組網絡。到DS從DS地址1地址2地址3地址401目的地址AP地址源地址——10AP地址源地址目的地址——到DS從DS地