802.11基础解析

802.11主要标准
• 802.11b： • 2.4GHz • 物理层：采用补码键控CCK/DSSS增加了2个新速率 5.5Mb/s和 11Mb/s。 自适应速率选择机制 • WiFi的由来 • 802.11g： • 2.4GHz • 物理层：OFDM (6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s) CCK/DSSS (1,2,5.5,11Mb/s) 兼容802.11b • 802.11e： • 对MAC层改进，增加了4个服务等级:AC_VO (voice), AC_VI (video), AC_BE (best effort), and AC_BK (background).
802.11网络基本结构
• WLAN包括； IEEE 802.11 BlueTooth HiperLAN HomeRF
BSS
AP
STA
STA BSSID=“NJUPT” DS
AP
STA
STA BSSID=“NJUPT”
ESS
802.11主要标准
• 802.11：1997，除802.11（2007） 和f、t外，其它都是对它的修正案。 • 2.4GHz • 定义了三种物理层传输技术 (DSSS, FSSS,IR) • MAC层：CSMA/CA, RTS/CTS • 802.11a： • 5GHz（电磁波在空中传输的损耗与频 率平方成正比，比2.4GHz 传输衰耗大， 距离短。） • 物理层：OFDM
802.11主要标准
• 802.11n： • 2.4GHz和5GHz(40M带宽） • 物理层：OFDM+MIMO互补,智能天线，信道绑定 • MAC层：帧聚合
物理层
• PLCP(物理层会聚协议)子层：主要进行载 波侦听的分析和针对不同的物理层形成相 应格式的分组。 • PMD(物理介质相关协议)子层：用于识别相 关介质传输的信号所使用的调制和编码技 术。 • 物理层管理子层：进行信道选择和调谐。
• Passive scanning
AP周期性广播Beacon消息，内容包括SSID、BSSID、安全参数等。
STA侦听Beacon消息，收集所有AP信息，选择其中一个进行连接。
认证
Shared Key：4次握手
STA给AP发鉴权消息Authentication发起Shared Key鉴权。
AP给STA发Authentication消息，带challenge text，质询STA。 STA给AP发Authentication消息，带加密的chanllenge，回复质询。 AP给STA发Authentication消息，回复鉴权结果。
Figure 2.Timing of frame exchanges and NAVsettings of the 802.11 DCF
Figure 3. An example of PCF operation
• Station 1 is the PC and polls station 2. Station 3 detects the beacon frame and updates the NAV to the whole CFP. Station 3 has learned from earlier beacons that a CFP starts after the TBTT shown here.
MAC层访问机制
• DCF:Distributed Coordination Function 基本的，CSMA/CA, RTS/CTS，Optional Fragmentation • PCF: Point coordination function 可选的， to support QoS for time-bound services.
802.11e对QoS的支持
802.11e中tive scanning
STA在不同信道上主动发Probe Request广播来探测AP，包的内容包 括SSID。 STA收听AP的Probe Response，包的内容与Beacon相似。
STA收集到的所有的AP信息，选择其中一个进行连接。
IEEE 802.11基础及发展
——yuqing
references
• Stefan Mangold,Sunghyun Choi, “Analysis of IEEE 802.11e for QoS Support in Wireless LANs”, IEEE Wireless Commun., Dec. 2003 • Eldad Perahia“IEEE 802.11n Development: History,Process, and Technology” IEEE Commun Magazine,Jul.2008 • Josip Lorincz“Physical Layer Analysis of Emerging IEEE 802.1 in WLAN Standard” ICA0T Feb. 2006 • Yang Xiao“Throughput and Delay Limits of IEEE 802.11” 2002 IEEE • Eldad Perahia《下一代无线局域网802.11n的吞吐率、强 健性和可靠性》，人民邮电出版社2010年9月
outline
• • • • • • • • 802.11网络基本结构 802.11主要标准 物理层 MAC层访问机制： CSMA/CA， RTS/CTS 802.11e对QoS的支持及块确认机制 用户接入的整个过程：扫描、认证、关联 802.11n对802.11的改进 802.11的未来：802.11ac、802.11ad
CSMA/CA
• Carrier Sense Multiple Access （先听后说） Collision Avoidance （backoff） 与 802.3以太网 CSMA/CD的不同
RTS/CTS
• Request to send/clear to send
Figure 1.An illustration of the backoff procedure