[精选]无线局域网及IEEE-第一章概述.pptx

IEEE 802.11协议协议WWAN：Wireless WAN WMAN：Wireless MAN WLAN：Wireless LAN WPAN：Wireless PAN WLAN在无线网络中的位置在无线网络中的位置WLAN WLAN Wireless Local Area Network 是指传输范围是指传输范围在在 100米左右的无线网络，它的推动联盟为米左右的无线网络，它的推动联盟为 Wi-Fi Alliance 目前都以目前都以 Wi-Fi 产品的称呼来形容产品的称呼来形容 802.11 的产品，可的产品，可用于单一建筑物或办公室之内，需要使用用于单一建筑物或办公室之内，需要使用WLAN的场合主的场合主要包括：要包括：1不方便架设有线网络的环境不方便架设有线网络的环境;2使用者时常需要移动位置使用者时常需要移动位置;3临时性的网络。临时性的网络。802.11 WLAN主要面向两种应用类型：主要面向两种应用类型：1 接入：无线站点通过无线接入设备访问企业网络接入：无线站点通过无线接入设备访问企业网络 2 中继：利用无线信道作为企业网的干线，用于大楼中继：利用无线信道作为企业网的干线，用于大楼LAN与大与大 楼楼LAN之间的数据传输之间的数据传输WLAN 协议协议-IEEE 802.11 在实际使用上，通常会将在实际使用上，通常会将WLAN和现有的有线局域网结合，不但和现有的有线局域网结合，不但增加原本网络的使用弹性，也可扩大无线网络的使用范围，目前增加原本网络的使用弹性，也可扩大无线网络的使用范围，目前最热门的最热门的 WLAN 技术就是技术就是 IEEE的的802.11及其相关标准。及其相关标准。qIEEE 802.111997.6，1或或2Mbps，工作在工作在2.4GHz频段或使用红外频段或使用红外IRqIEEE 802.11a1999,54Mbps，12个信道，最多个信道，最多8个互不重叠，工作在个互不重叠，工作在5GHz频段频段qIEEE 802.11b1999.9,11Mbps，11个信道，最多个信道，最多3个互不重叠，工作在个互不重叠，工作在2.4GHz频段频段qIEEE 802.11g2003.6,54Mbps，11个信道，最多个信道，最多3个互不重叠，工作在个互不重叠，工作在2.4GHz频段频段 802.11g兼容兼容802.11b802.11b/g 互不重叠信道的选择互不重叠信道的选择16112.412G2.4GHz2.4172.4222.4272.4322.4372.4422.4472.4522.4572.4622.4672.4722.4835GHz234125789101322MHz 中国规定使用中国规定使用111信道。由上图可知，某信道的信号传送时会与相信道。由上图可知，某信道的信号传送时会与相邻的多个信道产生重叠，假设在同一个空间建立多个邻的多个信道产生重叠，假设在同一个空间建立多个BSS/IBSS时，要让它时，要让它们所用的信道不会互相重叠而产生干扰。在同一个空间最多只能使用们所用的信道不会互相重叠而产生干扰。在同一个空间最多只能使用1、6、11这三个信道，假设选用其他信道，最多只能有这三个信道，假设选用其他信道，最多只能有2个互不干扰的信道。个互不干扰的信道。同一空间多信道的使用增加了带宽同一空间多信道的使用增加了带宽Blue=11Mb/s (channel 1)Green=11Mb/s (channel 6)Red=11Mb/s(channel 11)Total Bandwidth=33Mb/s!无线局域网无线局域网 WLAN 的组成的组成两种类型的两种类型的 WLAN：1.Infrastructured 网网有固定基础设施的网络有固定基础设施的网络2.Ad Hoc 网网特定网络，或称自组网络，无固定基础设施特定网络，或称自组网络，无固定基础设施BSS基本效劳集基本效劳集Infrastructured 网网(基础设施网基础设施网)有有AP(Access Point,接入点接入点)，无线站点通信首先要经过无线站点通信首先要经过APAd Hoc 网网（无线自组网）（无线自组网）IBSS(Independent BSS，独立基本独立基本服务集服务集)，无，无AP，站点间直接通信，站点间直接通信）IBSSBSSESS扩展效劳集扩展效劳集 属属 Infrastructured 网网 DS:DS:分配系统，分配系统，APAP：接入点，接入点，SSIDSSID：ESSESS扩展效扩展效劳集标识符。劳集标识符。一个一个移动节点使用某移动节点使用某 ESS 的的 SSID 参加到该扩展效劳集中，参加到该扩展效劳集中，一旦参加一旦参加ESS，移动节点便可实现从该移动节点便可实现从该ESS的一个的一个BSS到另一个到另一个BSS的漫游的漫游WLAN、LAN、Internet 连接连接Portal：门桥作用相当于网桥门桥作用相当于网桥 DS：分配系统可以是以太网、点对点链路或其它无线网分配系统可以是以太网、点对点链路或其它无线网移动自组网移动自组网 Mobile Ad hoc network 移动自组网移动自组网MANET，无基础设施，没有基本效无基础设施，没有基本效劳集中的接入点劳集中的接入点 AP，而是由一些处于平等状态的移动站而是由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络。移动自组网络中的每一个之间相互通信组成的临时网络。移动自组网络中的每一个移动设备都具有路由器的转发分组的功能。移动设备都具有路由器的转发分组的功能。自组网络AEDCBF源结点目的结点转发结点转发结点转发结点接入例：有线网的扩展HubServerSwitchInternetAccess PointHubWireless LAN(WLAN)as an extension to wired LAN典型的典型的 WLAN 拓扑例拓扑例Access PointWireless“Cell”Channel 6Wireless ClientsLAN BackboneChannel 1Access PointWireless“Cell”Wireless Clients中继例：扩展距离中继例：扩展距离-无线网桥无线网桥中继：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。的数据传输。无线中继无线中继 Wireless Repeater 例例Channel 1Access PointWireless ClientsChannel 1Access PointWireless Repeater“Cell”LAN Backbone热备份热备份 Hot Standby 例例Wireless ClientsLAN BackboneMonitored APStandby AP一个校园无线网实例一个校园无线网实例Cisco Aironet 无线网桥实例无线网桥实例802.11 标准中的标准中的 PHY层层q WLAN 传输方式有传输方式有 红外线红外线 Infra Red,IR 和和 无线电射频无线电射频 两种两种q 红外系统的优点：不受无线电干扰；视距传输，检测和窃听困难，保红外系统的优点：不受无线电干扰；视距传输，检测和窃听困难，保密性好。缺点是：对非透明物体的透过性极差，传输距离受限；易受密性好。缺点是：对非透明物体的透过性极差，传输距离受限；易受日光、荧光灯等干扰；半双工通信。日光、荧光灯等干扰；半双工通信。q无线电射频系统采用无线电射频系统采用 扩频扩频 Spread Spectrum 技术进行调制。扩频技术进行调制。扩频技术的频率范围开放在技术的频率范围开放在 ISM 频段频段，此频段不需申请：，此频段不需申请：Industry:902 928 Mhz 26MHz Science:2.42.4835 GHz 83.5MHz Medicine:5.155.35 GHz and 5.7255.825 GHz 300MHz扩频技术主要又分为扩频技术主要又分为 跳频跳频 和和 直接序列直接序列 两种技术。两种技术。FHSS 跳频扩频跳频扩频Frequency Hopping Spread Spectrum FHSS 使用了传统的窄带数据传输技术，但传输频率将发生周期性的切使用了传统的窄带数据传输技术，但传输频率将发生周期性的切换。系统在一个扩展或宽波段的信道上使用不同的中心频率，换。系统在一个扩展或宽波段的信道上使用不同的中心频率，以预先安排以预先安排好的顺序在固定的时间间隔内进行跳频。好的顺序在固定的时间间隔内进行跳频。跳频现象可以使跳频现象可以使FHSS系统避免系统避免受到信道内窄带噪声的干扰。受到信道内窄带噪声的干扰。FHSS 的发送与接收的发送与接收ModulatorXspreaderFHPseudo-random frequencygeneratorDataDemodulatorXdespreaderFHPseudo-random frequencygeneratorDataFHSS signalsTransmitterReceiverDSSS直接序列扩频直接序列扩频 Direct Sequence Spread Spectrum（Chip code 也称为也称为 pseudo-noice 或或 spreading code）DSSS系统则将要传输的数据流通过扩展码调制而人为地扩展带宽，即使系统则将要传输的数据流通过扩展码调制而人为地扩展带宽，即使在传输波段中存在部分噪声信号，接收机也可以无错误地接收数据。在传输波段中存在部分噪声信号，接收机也可以无错误地接收数据。DSSS 的发送与接收的发送与接收ModulatorXspreaderDS Widebandpseudo-noice carrierDataDemodulatorXdespreaderDS Widebandpseudo-noice carrierDataDSSS signalsTransmitterReceiver使用扩频技术的好处使用扩频技术的好处 扩频是一种在信号传输前先将信号的带宽进行扩展扩频是一种在信号传输前先将信号的带宽进行扩展的技术。采用扩频的好处是：的技术。采用扩频的好处是：q 抗干扰。假设使用窄频，容易受到使用相同频率的通抗干扰。假设使用窄频，容易受到使用相同频率的通信信 干扰导致完全无法通信干扰导致完全无法通信“盖台盖台q 对于非特定的目的接收器，扩展了带宽的信号混在背对于非特定的目的接收器，扩展了带宽的信号混在背 景噪声中，让蓄意想侦听窃取数据资料的人不易判别景噪声中，让蓄意想侦听窃取数据资料的人不易判别 真正的信号，防止了他人的截听真正的信号，防止了他人的截听q 提供了供多个用户使用同一传输波段的方法，保证了提供了供多个用户使用同一传输波段的方法，保证了 无线设备在频段上的可用性和可靠的吞吐量，也保证无线设备在频段上的可用性和可靠的吞吐量，也保证 使用同一频段的设备不互相影响。使用同一频段的设备不互相影响。IEEE 802.11 PHYFHSS Frequency Hopping Spread Spectrum，跳频扩频DSSS Direct Sequence Spread Spectrum，直接序列扩频OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用（也叫多 载波调制技术，载波数可多达52个），802.11a/g用，信号经相应的各种 调制（如PSK、QAM等）后，速率可达54/48/36/24/18/12/9/6MbpsHR-DSSS High Rate DSSS，802.11b用，信号经相应的各种调制（如PSK、CCK等）后，传输速度可达11/5.5/2/1MbpsOFDM/DSSSPhysical Layer距离越远、信号越弱、速率越低距离越远、信号越弱、速率越低11Mbps5.5Mbps2Mbps1Mbps距离距离 802.11b 采用了动态速率漂移采用了动态速率漂移技术，可以根据环境噪声变化对技术，可以根据环境噪声变化对传输速率进行自动调整。传输速率进行自动调整。在理想情况下，发送节点以最在理想情况下，发送节点以最高速率高速率11Mb/s进行发射。当设备进行发射。当设备移动到覆盖范围之外，或者出现移动到覆盖范围之外，或者出现重大干扰时，发送节点将自动逐重大干扰时，发送节点将自动逐 次降低速率，以次降低速率，以 5.5Mb/s、2Mb/s 或或1Mb/s等速率等速率 进行发射。进行发射。类似地，如果无线设备从低速类似地，如果无线设备从低速率环境进入高速率环境，发射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动态速率漂移技术对上层协议是透明的。透明的。使用不同的调制方法，得到不同的速率。使用不同的调制方法，得到不同的速率。802.11 标准中的标准中的 MAC层层 无线局域网虽然也是多个站点共享无线信无线局域网虽然也是多个站点共享无线信道，却不能简单地搬用以太网的道，却不能简单地搬用以太网的 CSMA/CD 协协议，这里主要有两个原因：议，这里主要有两个原因：q CSMA/CD 协议要求一个站点在发送本站数据的同时协议要求一个站点在发送本站数据的同时还必须不间断地检测信道，但在无线局域网的设备中要还必须不间断地检测信道，但在无线局域网的设备中要实现这种全双工功能花费过大；实现这种全双工功能花费过大；q 即使我们能够在发送的同时实现冲突检测的功能，并即使我们能够在发送的同时实现冲突检测的功能，并且当我们在发送数据时检测到信道是空闲的，在接收端且当我们在发送数据时检测到信道是空闲的，在接收端仍然有可能发生冲突。仍然有可能发生冲突。802.11 MAC MAC 层通过协调功能来确定在基本效劳集层通过协调功能来确定在基本效劳集 BSS 中的中的移动站在什么时间能发送数据或接收数据。移动站在什么时间能发送数据或接收数据。802.11 MAC 使用使用 DCF 或或 PCFq 分布协调功能分布协调功能 DCF -争用效劳争用效劳必选项必选项 Distributed Coordination Function DCF 在每一个结点使用在每一个结点使用 CSMA 机制的机制的分布式分布式接入接入算法，让各个站通过算法，让各个站通过争用信道争用信道来获取发送权。因此来获取发送权。因此 DCF 向上提供争用效劳。向上提供争用效劳。q 点协调功能点协调功能 PCF -无争用效劳无争用效劳可可选项选项 Point Coordination Function PCF 使用使用 AP 集中控制集中控制的接入算法将发送数据权的接入算法将发送数据权轮流轮流交给各个站从而防止了冲突的产生交给各个站从而防止了冲突的产生802.11 MAC:CSMA802.11 CSMA 发送站：发送站：-如监听到信道空闲如监听到信道空闲,经经DIFS 时间后则发送整个幀发时间后则发送整个幀发送时不用冲突检测送时不用冲突检测-如果监听到信道忙，则坚持如果监听到信道忙，则坚持监听到不忙时，经监听到不忙时，经DIFS 时间后进入竞争期，进行时间后进入竞争期，进行二进制指数退避第二进制指数退避第 i 次次退避时，在退避时，在 2i+2 个时隙中个时隙中随机选择一个，退避后随机选择一个，退避后重新尝试发送重新尝试发送-如果发后未收到如果发后未收到ACK超时超时，则重发幀，则重发幀802.11 CSMA 接收站：接收站：-如果接收正确，则在如果接收正确，则在SIFS时时 间后应答一个间后应答一个 ACK 幀幀 其它站点：其它站点：听到信道上在发送数据，则推迟访问信听到信道上在发送数据，则推迟访问信道道 NAVNetwork Allocation Vector时时间间802.11 MAC：CSMA802.11 MAC Q&AQ：无线站点监听时如何判定信道无线站点监听时如何判定信道“忙？忙？A：802.11 标准规定在物理层的空中接口进行载波监听，标准规定在物理层的空中接口进行载波监听，通过收到的相对信号强度是否超过一定的门限数值来通过收到的相对信号强度是否超过一定的门限数值来 判定是否有其他的无线站点在信道上发送数据。判定是否有其他的无线站点在信道上发送数据。Q：为何无线站点监听到信道空闲还要再等待？为何无线站点监听到信道空闲还要再等待？A：因为此时可能有多个站点都在监听，而其他的站点可因为此时可能有多个站点都在监听，而其他的站点可 能有更高优先级的帧要发送，如其有，就要让高优先能有更高优先级的帧要发送，如其有，就要让高优先 级帧先发送高优先级帧需等待的幀间间隔时间较短，级帧先发送高优先级帧需等待的幀间间隔时间较短，可优先获得发送权，低优先级帧需等待的幀间间隔时可优先获得发送权，低优先级帧需等待的幀间间隔时 间较长，须等待较长时间。间较长，须等待较长时间。SIFS PIFS DIFS EIFS帧间间隔帧间间隔 IFSq 所有的站在完成发送后，必须再等待一段很短的时间所有的站在完成发送后，必须再等待一段很短的时间继续监听才能发送下一帧。这段时间的通称为帧间继续监听才能发送下一帧。这段时间的通称为帧间间隔间隔 IFS InterFrame Spaceq 帧间间隔长度取决于该站欲发送的帧的类型。高优先帧间间隔长度取决于该站欲发送的帧的类型。高优先级帧需要等待的时间较短，因此可优先获得发送权，但级帧需要等待的时间较短，因此可优先获得发送权，但低优先级帧就必须等待较长的时间低优先级帧就必须等待较长的时间q 假设低优先级帧还没来得及发送而其他站的高优先级假设低优先级帧还没来得及发送而其他站的高优先级帧已发送到媒体，则媒体变为忙态，因而低优先级帧就帧已发送到媒体，则媒体变为忙态，因而低优先级帧就只能再推迟发送了，这样就减少了发生碰撞的时机只能再推迟发送了，这样就减少了发生碰撞的时机短帧间间隔短帧间间隔 SIFSq SIFS，即短即短Short 帧间间隔，长度为帧间间隔，长度为 10 10 s s802.11g802.11g时为例，是最短的帧间间隔，用来分隔开属时为例，是最短的帧间间隔，用来分隔开属于一次对话的各帧。一个站应当能够在这段时间内从于一次对话的各帧。一个站应当能够在这段时间内从发送方式切换到接收方式。发送方式切换到接收方式。q 使用使用 SIFS 帧间间隔的场合：帧间间隔的场合：1 应答应答 ACK 帧帧 2 应答应答 CTS 帧帧 3 过长的过长的 MAC 帧分片后的数据帧帧分片后的数据帧 4 应应答答 AP 探询帧探询帧 5 PCF 方式中接入点方式中接入点 AP 发送出的任何帧。发送出的任何帧。PCF 帧间间隔帧间间隔 PIFSq PIFS，即点协调功能帧间间隔比即点协调功能帧间间隔比 SIFS 长，是为长，是为了在开始使用了在开始使用 PCF 方式时在方式时在 PCF 方式下使用，没方式下使用，没有争用优先获得接入到媒体中。有争用优先获得接入到媒体中。q PIFS 长度长度:SIFS 加一个时隙加一个时隙slot长度其长度为长度其长度为 20 20 s s，即即 30 30 s sq时隙时隙时间片时间片长度选多长？长度选多长？在一个基本效劳集在一个基本效劳集 BSS 内，假设一无线站点在某个时内，假设一无线站点在某个时隙开始接入到媒体，则在下一个时隙开始时，其他站都隙开始接入到媒体，则在下一个时隙开始时，其他站都能检测出信道已转变为忙态，选定该长度作为时隙长度。能检测出信道已转变为忙态，选定该长度作为时隙长度。DCF 帧间间隔帧间间隔DIFS、延长幀间间隔延长幀间间隔EIFSq DIFS，即分布协调功能帧间间隔即分布协调功能帧间间隔，在在 DCF 方式中用方式中用来发送数据帧和管理帧。来发送数据帧和管理帧。DIFS 的长度比的长度比 PIFS 再增加再增加一个时隙长度，因此一个时隙长度，因此 DIFS 的长度为的长度为 50 50 s sq EIFS，即延长幀间间隔即延长幀间间隔最长的最长的 IFS，站点在进行站点在进行幀重发时所必须等待的时间。幀重发时所必须等待的时间。EIFS的长度至少等于的长度至少等于DIFS再增加一个时隙长度，因此再增加一个时隙长度，因此 DIFS 的长度为的长度为 70 70 s sq SIFS PIFS DIFS EIFS虚拟载波监听虚拟载波监听 虚拟载波监听虚拟载波监听Virtual Carrier Sense：源站将它还要占用信道的时间包括目的站发回确认帧所需源站将它还要占用信道的时间包括目的站发回确认帧所需时间在其时间在其 MAC 帧首部字段帧首部字段“持续时间中填入指示给所有其持续时间中填入指示给所有其他站，其他所有站会在这段时间都停止发送数据他站，其他所有站会在这段时间都停止发送数据,这样大大减少这样大大减少了冲突的时机。了冲突的时机。q “虚拟是指其他站并没有真正监听信道，而是检测到源站虚拟是指其他站并没有真正监听信道，而是检测到源站发送幀中的发送幀中的“持续时间才不发送数据，这种效果好似是其他站持续时间才不发送数据，这种效果好似是其他站都监听了信道。都监听了信道。q 当一个站检测到正在信道中传送的当一个站检测到正在信道中传送的 MAC 帧首部的帧首部的“持续时持续时间字段时，就调整自己的网络分配向量间字段时，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。据帧的这次传输，才能使信道转入到空闲状态。隐终端隐终端Hidden terminal效效应应q 如只使用如只使用 CSMA，侦听到信道侦听到信道“闲闲 可能结果不正确，由于：可能结果不正确，由于：a 隐蔽站问题隐蔽站问题-在发送方侦听不到在发送方侦听不到:A,C 不能互相听到，中间有障碍物、不能互相听到，中间有障碍物、信号衰减，信号衰减，A、C 于是都发给于是都发给 B，B 处此时会产生冲突。处此时会产生冲突。b 信号强度衰减问题信号强度衰减问题-C 在发送在发送，由于信号传输衰减，传到由于信号传输衰减，传到 A 处时，处时，A 听不到，听不到，A 以为听到信道闲，也发，以为听到信道闲，也发，接收站接收站 B 处此时产生冲突。处此时产生冲突。隐终端是指在接收者的通信范围内而在发送者通信范围外的终端。是指在接收者的通信范围内而在发送者通信范围外的终端。LocationSignal strengthABC暴露终端暴露终端Exposed terminal效效应应q当节点当节点B向节点向节点A发送数据时，节点发送数据时，节点C也希望向节点也希望向节点D发送数据。发送数据。根据根据CSMA协议，节点协议，节点C侦听信道，它将听到节点侦听信道，它将听到节点B正在发送数据，于是正在发送数据，于是错误地认为它此时不能向节点错误地认为它此时不能向节点D发送数据，发送数据，但实际上它的发送不会影但实际上它的发送不会影响节点响节点A的数据接收，这就导致节点的数据接收，这就导致节点C所谓暴露终端问题的出现。所谓暴露终端问题的出现。暴露终端是指在发送者的通信范围之内而在接收者通信范围之外的终端。是指在发送者的通信范围之内而在接收者通信范围之外的终端。ABCD改进改进 CSMAq 目的目的:为了尽可能防止冲突，要进一步为了尽可能防止冲突，要进一步 改进改进CSMAq 改进改进:CSMA CSMA/CA CSMA/CA:CSMA with Collision Avoidance冲突防止冲突防止:增加增加 RTS-CTS 交互交互进一步改进进一步改进:qCSMA/CA:信道预约信道预约q发送站发送站:发出短的发出短的 RTS幀幀request to send预约信预约信道道q接收站接收站:应答短的应答短的 CTS幀幀 clear to send同意预约同意预约qCTS 为发送站保存信道为发送站保存信道,起起了通知其它可能隐蔽的站了通知其它可能隐蔽的站点的效果点的效果q防止防止了隐蔽站点造成的冲突了隐蔽站点造成的冲突 冲突防止冲突防止:RTS-CTS 预约信道预约信道RTS 与与 CTS 为短幀为短幀:q由于由于RTS幀长幀长20字节，字节，CTS幀长幀长14字节，比最大数据字节，比最大数据幀长度幀长度2346字节要短很多，所以发生冲突可能性很小字节要短很多，所以发生冲突可能性很小q最后效果类似于冲突检测最后效果类似于冲突检测 协议设计精巧，碰撞很少会发生。但极少数情况下协议设计精巧，碰撞很少会发生。但极少数情况下碰撞仍可能发生，如碰撞仍可能发生，如B和和C站同时向站同时向A发送发送RTS幀，这两幀，这两个个RTS幀就会发生碰撞，幀就会发生碰撞，A收不到正确的收不到正确的RTS幀，因而也幀，因而也不会发送后续的不会发送后续的CTS幀，这时，幀，这时，B和和C发现超时后，会随发现超时后，会随机推迟一段时间后重新发送其机推迟一段时间后重新发送其RTS幀，推迟时间的算法幀，推迟时间的算法也是使用二进制指数退避。也是使用二进制指数退避。隐终端问题解决方式隐终端问题解决方式1.节点节点A欲发送一数据包给节点欲发送一数据包给节点B,首先首先A发送一发送一RTS给给B;2.B发送发送CTS;3.A收到收到CTS后发送数据后发送数据;4.C监听到监听到CTS，知道有节点在发送数据，知道有节点在发送数据，A和和B数据传输数据传输时间时间C不会发数据包。不会发数据包。暴露终端问题解决方式暴露终端问题解决方式1、发送者发送发送者发送 RTS。2、接收者返回、接收者返回 CTS。3、邻居节点：、邻居节点：如果收到如果收到 CTS则保持安静，不能传输数据。则保持安静，不能传输数据。如果只收到如果只收到 RTS 而没收到而没收到 CTS,可以传输数据。可以传输数据。802.11 MAC:CSMA/CA计算随机退避时间2i+2个时隙选一以再次重新试图接入信道二进制指数退避二进制指数退避 Binary Backoffq 当信道从忙态变为空闲时，任何一个站要发送数据幀当信道从忙态变为空闲时，任何一个站要发送数据幀时，不仅都必须等待一个时，不仅都必须等待一个 DIFS 间隔，间隔，而且还要进入而且还要进入争用窗口争用窗口，并计算随机退避时间以便再次重新试图接，并计算随机退避时间以便再次重新试图接入到信道，入到信道，这样就减少了发生冲突的概率当多个站这样就减少了发生冲突的概率当多个站都打算占用信道时都打算占用信道时q 以下情况不使用退避算法：以下情况不使用退避算法：当一个站要发送的是它的第一个数据幀时，当一个站要发送的是它的第一个数据幀时，并检并检测到信道为空闲。测到信道为空闲。q 其余情况下，都必须使用退避算法。即：其余情况下，都必须使用退避算法。即：l在发送第一个帧之前检测到信道为忙在发送第一个帧之前检测到信道为忙l在每一次的重传后在每一次的重传后l在每一次的成功发送后在每一次的成功发送后Binary Backoff 802.11使用的二进制指数退避算法使用的二进制指数退避算法Binary Backoff如下：如下：第第 i 次退避时，在次退避时，在 2i+2 个时隙中随机选择一个。个时隙中随机选择一个。例例 第第1次退避在次退避在8个时隙中随机选择一个而不是象以太网个时隙中随机选择一个而不是象以太网那样第那样第1次冲突后在次冲突后在2个时隙中选；个时隙中选；第第2次退避在次退避在16个时隙中随机选择一个而不是象以太网那个时隙中随机选择一个而不是象以太网那样第样第2次冲突后在次冲突后在4个时隙中选。个时隙中选。然后根据该时隙数设置一个退避计时器进行减然后根据该时隙数设置一个退避计时器进行减1计时，当计计时，当计时器时间减小到时器时间减小到0时就开始发送数据。假设时间还未减到时就开始发送数据。假设时间还未减到0信道信道又变为忙，则冻结该计时值重新等待信道变为空闲、再经过时又变为忙，则冻结该计时值重新等待信道变为空闲、再经过时间间DIFS后，继续启动退避计时器从剩下的时间开始。这样后，继续启动退避计时器从剩下的时间开始。这样规定有利于该继续启动计时器的站更早地接入信道中。规定有利于该继续启动计时器的站更早地接入信道中。点协调功能点协调功能 PCF 选项选项 q前面讲的是：前面讲的是：分布协调功能分布协调功能 DCF CSMA/CA,争用效劳争用效劳必选项必选项 所有的所有的 AP、STA都须具有此功能都须具有此功能qIEEE 802.11 还有：还有：点协调功能点协调功能 PCF 无争用效劳无争用效劳可可选项选项 Point Coordination Function,某些某些 AP 有此功有此功能。能。具有该功能的具有该功能的 AP 使用使用集中控制集中控制的接入算法将发送数的接入算法将发送数据权据权轮流轮流交给各个站，从而防止了冲突的产生。交给各个站，从而防止了冲突的产生。q可以用在时间敏感的效劳场合，如音频、视频传输时；可以用在时间敏感的效劳场合，如音频、视频传输时；qAP 通过使用短的帧间间隔通过使用短的帧间间隔 PIFS，可获得优先发送权；可获得优先发送权；qAP 有了优先发送权，就可以轮流向各个无线站点发送有了优先发送权，就可以轮流向各个无线站点发送查询请求，从而控制无线介质的访问。查询请求，从而控制无线介质的访问。无线接入过程无线接入过程 STA 工作站启动初始化、开始正式使用工作站启动初始化、开始正式使用 AP 传送数据幀前，要经过三个阶段才能接入传送数据幀前，要经过三个阶段才能接入:1 扫描扫描SCAN 2 认证认证Authentication 3 关联关联Association 无线接入过程无线接入过程 无线接入第一阶段无线接入第一阶段:扫描扫描 SCAN 阶段阶段q假设无线站点假设无线站点 STA 设成设成 Ad-hoc 模式：模式：STA先寻找是否已有先寻找是否已有 IBSS与与STA所属相同的所属相同的SSID存在，存在，如有，则参加如有，则参加join；假设无假设无,则会自己创立一个则会自己创立一个IBSS，等等其他站来其他站来 join。q假设无线站点假设无线站点 STA 设成设成 Infrastructure 模式：模式：1、主动扫描方式特点：能迅速找到、主动扫描方式特点：能迅速找到 STA 依次在依次在11个信道发出个信道发出 Probe Request 帧，寻找与帧，寻找与STA所属有相同所属有相同SSID的的AP，假设找不到有相同，假设找不到有相同 SSID 的的 AP，则则一直扫描下去一直扫描下去 2、被动扫描方式特点：找到时间较长，但、被动扫描方式特点：找到时间较长，但STA节电节电 STA被动等待被动等待AP 每隔一段时间定时送出的每隔一段时间定时送出的 Beacon 信标信标幀，该帧提供了幀，该帧提供了AP及所在及所在BSS相关信息相关信息：“我在这里我在这里 无线接入第二阶段无线接入第二阶段:认证认证Authentication阶段阶段 当当 STA 找到与其有相同找到与其有相同 SSID 的的 AP，在，在 SSID 匹配匹配的的 AP 中，根据收到的中，根据收到的 AP 信号强度，选择一个信号最信号强度，选择一个信号最强的强的 AP，然后进入认证阶段。只有身份认证通过的站然后进入认证阶段。只有身份认证通过的站点才能进行无线接入访问。点才能进行无线接入访问。802.11提供几种认证方法，提供几种认证方法，有简单有复杂，如采用有简单有复杂，如采用802.1x/EAP认证方法时大致为：认证方法时大致为：1.STA向向AP发送认证请求发送认证请求2.AP向认证效劳器发送请求信息要求验证向认证效劳器发送请求信息要求验证STA的身份的身份3.认证效劳器认证完毕后向认证效劳器认证完毕后向AP返回相应信息返回相应信息4.如果如果STA身份不符，身份不符，AP向向STA返回错误信息返回错误信息 如果如果STA身份相符，身份相符，AP向向STA返回认证响应信息返回认证响应信息 无线接入过程无线接入过程 无线接入第三阶段无线接入第三阶段:关联关联Association阶段阶段 当当 AP 向向 STA 返回认证响应信息、身份认证获得通过返回认证响应信息、身份认证获得通过后，后，进入关联阶段。进入关联阶段。1.STA 向向 AP 发送关联请求发送关联请求2.AP 向向 STA 返回关联响应返回关联响应3.至此，接入过程才完成，至此，接入过程才完成，STA 初始化完毕，可以开初始化完毕，可以开始向始向4.AP 传送数据幀。传送数据幀。无线接入过程无线接入过程无线接入过程示意图无线接入过程示意图Authentication ServerAPSTAProbe RequestProbe Response Probe RequestProbe ResponseSSID比较Authentication RequestAuthentication ResponseAssociation RequestAssociation Response扫描扫描认证认证关联关联Y802.11协议定义三类幀协议定义三类幀q 数据幀数据幀q 控制幀控制幀-RTS幀、幀、CTS幀、幀、ACK幀幀 等等q 管理幀管理幀-Probe Request/Response幀幀 主动扫描主动扫描时时 Beacon幀幀 信标幀信标幀,被动扫描时被动扫描时 AP 发出发出 Authentication Request/Response幀、幀、DeAuthentication幀幀 去掉认证去掉认证 Association Request/Response幀、幀、Disassociation幀幀 去掉关联去掉关联 ReAssociation Request/Response幀幀 从从 ESS的一个的一个BSS漫游到另一个漫游到另一个BSS进行进行 重新关联，以便新重新关联，以便新AP联系老联系老AP取得取得 原来的关联信息原来的关联信息Data Frame FormatIEEE 802.11 无线无线MAC数据帧格式数据帧格式Addressing Mechanism:Case 1 A、B in the same IBSS，AB Ad hoc 无线自组网中的数据帧的地址格式无线自组网中的数据帧的地址格式Addressing Mechanism:Case 2 从从 AP 发出的无线数据帧发出的无线数据帧中的地址格式中的地址格式Addressing Mechanism:Case 3 发到发到 AP 的无线数据帧的无线数据帧中的地址格式中的地址格式Addressing Mechanism:Case 4 通过无线分配系统传输的无线数据帧通过无线分配系统传输的无线数据帧中的地址格式中的地址格式IEEE 802.11 MAC/PHY 小结小结点击图标回到本章目录点击图标回到本章目录q9、静夜四无邻，荒居旧业贫。4月-234月-23Wednesday,April 19,2023q10、雨中黄叶树，灯下白头人。17:16:4117:16:4117:164/19/2023 5:16:41 PMq11、以我独沈久，愧君相见频。4月-2317:16:4117:16Apr-2319-Apr-23q12、故人江海别，几度隔山川。17:16:4117:16:4117:16Wednesday,April 19,2023q13、乍见翻疑梦，相悲各问年。4月-234月-2317:16:4117:16:41April 19,2023q14、他乡生白发，旧国见青山。19 四月 20235:16:41 下午17:16:414月-23q15、比不了得就不比，得不到的就不要。四月 235:16 下午4月-2317:16April 19,2023q16、行动出成果，工作出财富。2023/4/19 17:16:4117:16:4119 April 2023q17、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的