IEEE802.11MAC层协议
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802.11协议精读学习资料整理一、概述802.11是一种无线局域网（WLAN）协议，它定义了在无线通信中如何实现高速数据传输和网络连接。
该协议的发展始于20世纪90年代初，经过多次更新和改进，如今已经成为无线网络通信的重要标准之一。
本文将对802.11协议进行精读，以帮助读者深入了解该协议的细节和工作原理。
二、802.11协议的主要特性1. 网络拓扑结构802.11协议支持两种主要的网络拓扑结构：基础设施模式和自组织（ad-hoc）模式。
基础设施模式下，无线终端通过接入点（Access Point，简称AP）连接到有线网络。
而在自组织模式下，无线终端可以直接与其他终端进行通信，而不需要基础设施的支持。
2. 频段和信道802.11协议操作在多个频段上，包括2.4GHz和5GHz频段。
每个频段又被划分为多个不重叠的信道，通过在不同信道上进行通信，可以减少干扰和提高系统容量。
3. 链路管理802.11协议提供了一套链路管理机制，用于在无线网络中建立和维护通信链路。
这些机制包括身份验证、关联和漫游等。
身份验证验证终端的身份，关联将终端与AP建立关联关系，而漫游则用于在多个A P之间切换。
4. 介质访问控制（MAC）802.11协议使用的MAC层协议是基于载波侦听多路访问/冲突避免（Carrier Sense Multiple Access with CollisionAvoidance，简称CSMA/CA）的。
CSMA/CA机制通过监听信道上的活动，避免数据碰撞并提高传输的可靠性。
5. 系统容量与速率自适应802.11协议支持自适应调制和编码方案，以根据无线信道的质量和干扰程度来选择合适的调制和编码参数。
这样可以提高系统的容量和传输速率。
三、学习资料推荐是一些学习资料，可以帮助读者更深入地学习和理解802.11协议：1. 《802.11 Wireless Networks: The Definitive Guide》这本书由MatthewGast撰写，是对802.11无线网络的全面介绍。
5．IEEE 802.11 MAC层机制_无线Ad Hoc网络移动模型大全_[共2页]
![5．IEEE 802.11 MAC层机制_无线Ad Hoc网络移动模型大全_[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/c02d4a128bd63186bdebbcc5.png)
无线Ad Hoc网络移动模型大全645．IEEE 802.11 MAC层机制IEEE 802.11主要有两种MAC层接入机制，即基于竞争的分布协调功能（DCF）和可选的基于集中管理的点协调功能（Point Coordination Function，PCF）机制。
DCF是基本的接入机制，PCF 基于DCF机制，通过混合协调器（Hybrid Coordinator，HC）实现对数据传输的集中式管理。
由于DCF机制形式简单，实现方便，因此应用较为广泛。
DCF接入机制为MAC层的基本接入方式，又称为载波侦听多路访问协议（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA），如图1.28所示。
CSMA/CA协议的设计是为了减小网络中数据包碰撞的概率。
当站点需要发送数据时，它首先侦听信道是否空闲。
如果信道状态为空闲，则传输过程继续进行；如果信道状态繁忙，则传输推迟直至信道数据传输完毕。
当信道空闲时，发送站点等待一段确定的时间后（DIFS/EIFS）进入随机避让延时阶段。
这段等待时间是由之前的网络状态决定的：如果在信道传输的上一帧成功发送完毕，则等待时间为DIFS；如果在信道上传输的上一帧没有被成功接收，则等待时间为EIFS （Extended Inter-Frame Space）。
随机避让的时间长度由竞争窗口决定，其大小可由避让时间=随机数×时隙计算得出，这里的随机数是从竞争窗口中随机选择的。
图1.28 IEEE 802.11DCF机制当退避时间结束，站点发送数据帧。
接收站点在正确接收数据帧后，经过 SIFS（Short Inter-Frame Space）时间后发送应答数据帧ACK给源站点，确认数据帧的正确接收。
载波侦听机制分为物理载波侦听机制和虚拟载波侦听机制。
在DCF机制中，为了减少较长数据帧碰撞引起的带宽损失定义了 RTS/CTS 机制。
ieee 802.11系列标准中mac帧的数据帧功能
ieee 802.11系列标准中mac帧的数据帧功能IEEE 802.11系列标准，也称为Wi-Fi标准，定义了无线局域网（WLAN）的媒体访问控制（MAC）层和物理层协议。
在MAC层，802.11标准定义了多种类型的帧，用于实现无线网络的通信和控制功能。
其中，数据帧是用于传输数据的一种帧类型。
数据帧在802.11 MAC层中起到了核心的作用。
其主要功能包括以下几点：数据传输：数据帧的主要功能是传输数据。
在无线网络中，数据帧用于在各个设备之间发送和接收数据。
当一个设备需要向另一个设备发送数据时，它会构造一个数据帧，并将数据放入帧的载荷中，然后发送该帧。
确认机制：为了确保数据的可靠传输，802.11引入了确认机制。
当接收设备成功接收到一个数据帧后，它会发送一个确认帧（ACK帧）给发送设备，表示数据已成功接收。
如果发送设备在一定时间内未收到确认帧，它会重新发送数据帧，直到收到确认或达到重传次数上限。
流量控制：802.11标准使用了一种叫做“帧间间隔”（Interframe Spaces, IFS）的机制来控制流量。
当一个设备发送完一个数据帧后，它必须等待一段IFS时间后才能发送下一个帧。
这样可以确保网络中的所有设备都有公平的机会访问媒体，避免冲突和拥塞。
服务质量：802.11标准通过引入多种服务等级（Service Classes）和访问类别（Access Categories），支持不同类型的数据传输需求和服务质量（QoS）。
例如，语音和视频流通常需要更低的延迟和更高的可靠性，而文件下载则对带宽要求更高。
通过不同的访问类别和调度机制，802.11 MAC 层可以满足这些不同的服务质量需求。
安全性：802.11标准支持多种安全协议和技术，如WEP、WPA、WPA2等，以确保数据帧在传输过程中的安全。
这些安全协议提供了加密和认证功能，可以保护数据帧的内容不被窃取或篡改。
综上所述，IEEE 802.11系列标准中的数据帧功能是实现无线局域网中高效、可靠、安全的数据传输的关键。
IEEE-802.11协议与mac层介绍
IEEE 802.11 Wireless LAN 网络1.网络架构及特性简介由于可携式计算机普及率的快速成长，无线局域网络对今日的计算机及通讯工业来讲，将成为一项重要的观念及技术。
在无线局域网络的架构中，计算机主机不需要像在传统的有线网络里，必需保持固定在网络架构中的某个节点上，而是可以在任意的时间作任何的移动，也能对网络上的资料作任意的接入。
大体说来，无线网络有四项特性与传统的有线网络不同：一、无线网络的目的地址(Destination Address)通常不等于目的位置(Destination Location)：在有线网络里，一个地址通常就代表一个固定的位置，然而在无线网络里，这件事不一定成立，因为在无线网络中，事先被给定地址的一部计算机，随时都有可能会移动到不同的地方。
二、无线网络的传输媒介会影向整体网络的设计：无线网络的实体层和有线网络的实体层基本上有很大的不同，无线网络的实体层有下列特性：点和点之间的连结范围是有限的，因为这牵涉到讯号强弱的关系。
使用了一个需要共享的传输媒介。
传送的讯号未被保护，易受外来噪声干扰。
在资料传送的可靠性来讲，较有线网络来的差。
具有动态的网络拓朴结构。
因为上述的原因，使得设计整个网络的软硬体架构，就会和传统的有线网络不同。
举例而言，由于讯号传送范围的受限，使得无线局域网络硬体架构的设计，就必需考虑到只能在一个有着合理几何距离的区域内。
三、无线网络要有能力处理会移动的工作站：对无线网络来讲，一个重要的要求就是，不但能处理可携式的工作站(portable station)，更要能处理移动式的工作站(mobile station)，可携式的工作站也会从某一个位置移动到另一个位置，但长时间来看，它通常还是会固定在某一个位置上。
而移动式的工作站就有可能在短时间内不断的移动，且会在移动中仍对网络上的资料作存取。
四、无线网络和其它IEEE 802 网络层间的关系不同：为了达到网络的透明化，无线局域网络希望做到在逻辑链接层就能和别的网络相通，这使得无线局域网络必需将处理移动性工作站及保持资料传送可靠性的能力全做在网络媒介接入层(MAC Layer) 中，这和传统有线网络在媒介接入层所需具有的功能是不同的。
一种基于IEEE802.11的无线自组网MAC协议
Ｋｅ ｏｄ ：Ｍｅｉ ｃｅｓＣｎｒｌ ＭＡ ） ｉｒ ｕｅ ｏｒｉａ ｏ ｎｔ ｎ ａｋｆａｇｒｈ ；ｃｎ ｅｔ ｎｆ ｄ ａｋ ｙｗ ｒ ｓ ｄｕ Ａ ｃｓ ｏｔ （ Ｃ ；ｄｓｉ ｔ ｃｏｄｎｔ ｎｆ ｃ ｏ ；ｂｃｏ ｏ ｔｍ ｏｇｓｏ ｂ ｃ ｍ ｏ ｔｂ ｄ ｉ ｕ ｉ ｌｉ ｉ ｅ
Ｆｅ ｂ．２ ｏ ｏ７
种 基 于 ＩＥ ８２ １ Ｅ Ｅ ０ ． １的 无 线 自组 网 ＭＡ Ｃ协 议
李 晓峰 ， 楚平 鄢
（ 北计算技 术研 究所 通信 与 移动计 算技 术研 究 室 ， 华 北京 １０ ８ ） ００ ３
（ｉ ＿ ｃ＠ １３ ｃｍ） １ ｆｎ ｉ ６ ．ｏ ｘ
摘
要 ： 于 Ｉ Ｅ Ｓ ２ １ Ｄ Ｆ提 出 了一 种应 用 于无 线 自组 网的媒 质 接 入控 制 协 议 ， 协 议 包括 基 Ｅ Ｅ ０ ． Ｃ １ 该
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ieee 802.11系列标准中mac帧的类型
IEEE 802.11系列标准中MAC帧的类型是无线网络通信中的重要组成部分。
它们对于无线网络的数据传输起着至关重要的作用，并且对于网络的性能和安全性都有着直接影响。
在本文中，我将对IEEE 802.11系列标准中MAC帧的类型进行全面评估，并探讨它们在无线网络通信中的作用和意义。
我们需要了解IEEE 802.11系列标准中MAC帧的类型都有哪些。
根据标准，MAC帧可以分为管理帧、控制帧和数据帧三种类型。
管理帧主要用于网络的管理和控制，包括对网络的加入、退出和定位等操作；控制帧用于控制数据帧的传输和接收，包括对数据传输的确认和重传等控制操作；数据帧则用于实际的数据传输，包括对数据的传输、接收和处理。
这三种类型的MAC帧共同组成了无线网络通信中的基本框架，为无线网络的正常运行提供了基本保障。
在实际的无线网络通信中，这些MAC帧的类型起着非常重要的作用。
管理帧通过对网络的管理和控制，保证了无线网络的正常运行和稳定性；控制帧则通过对数据传输的控制，保证了数据的可靠传输和接收；数据帧则完成了实际的数据传输，保证了用户数据的正常传输和处理。
这三种类型的MAC帧共同构成了无线网络通信的基本框架，为无线网络的正常运行提供了基本保障。
从技术的角度来看，这三种类型的MAC帧又分别具有不同的技术特点和应用场景。
管理帧主要用于网络配置和管理，包括网络的加入、退出和定位等操作，对于网络的正常运行和稳定性至关重要；控制帧则负责对数据传输的控制和调度，包括对数据传输的确认和重传等控制操作，对于保证数据传输的可靠性和稳定性至关重要；数据帧则进行实际的数据传输，完成用户数据的正常传输和处理，对于用户的数据通信至关重要。
除了技术特点外，这三种类型的MAC帧还对无线网络的性能和安全性有着直接影响。
管理帧的稳定和可靠性直接影响着网络的正常运行和稳定性；控制帧的稳定和可靠性直接影响着数据传输的可靠性和稳定性；数据帧的稳定和可靠性则直接影响着用户数据通信的质量和稳定性。
基于IEEE 802.11协议的MAC层协同组播策略
在放大有用信号的同时也放大 了混在接收信号ｒ 的噪 ｆ ］ 卢 ，当噪声较 大时会 影响协 同性能． 译码转 发是指 将 接收 到的信 号进行 译码、重新编码等数宁处 理后 再发 送到 目的节 点．译码转 发又称可 再生中继 ， 虽可 以避
少［１ ．文献 ｉ 给 出 了一 种基 于Ｉ Ｅ ０ ． 络 下 ９２ ＿１ ９ １ Ｅ Ｅ ８ ２１ ６
的协 同组播调度 策略，利用ＭＩ 技 术充 分获取多个 ＭＯ 协 同信号的分集增 益 ， 但功率 消耗会相 增 加 ， 且虚
１１ 转发方式 ．
源节 点转 发数据 时 ， 巾继节点可 以采用放大转
江
ｌ 解放军理工大 学 通信工程 学院，南京 ２ ０ ０ ＿ １０７
摘 要：提出一种基于Ｉ Ｅ ０．１ Ｅ Ｅ８ ２ 协议的ＭＡ （ ｄａａｃｓ ｃｎｒ１ １ Ｃ ｍｅｉ ｃｅｓ ｏｔｏ 层协同组播调度策略， ） 利用正确接收数据
的组内用户充 当临时中继，根据地 理位置信息选择优 秀的转发节 点来 协同传输组播数据 ． 分析 了所提 出的组播策
ＳＯＮＧ ｕ ｂ ｎ Ｌｉ — ｉ ，
ＸＵ ｕ ｙ 一 ＸＩ Ｗ ｅ ， ＹＵ ｉ ｎｇ Ｙｏ — ｕｎ ，， Ｅ ｉ Ｊａ
１ ｎ ｔ ｕｅｏ ｍｍｕ ｉａｉｎ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ｐ Ａ Ｕ ｉｅｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｎａ ｊ ｇ２ ０ ０ ，Ｃ ｉａ ．Ｉ ｓ ｔｔ ｆＣｏ ｉ ｎｃ ｔ ｎ ｉ ｅｒ ， Ｌ ｎｖｒｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏ ， ｎｉ １ ０ ７ ｈｎ ｏ ｎ ｙ ｇ ｎ ２ ．Ｄｅａ ｔ ｎ ｆＥ ｅｔ ｎ ｃＥｎ ｉｅｒｎ Ｊ ｈ ｎ ｈ ｉ ｉｏｏ ｇ Ｕ ｉｅｓｔ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ０ ｈｎ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌｃｒ ｉ ｏ ｏ ｇｎ ｅ ｇ Ｓ ａ ｇ ａ ａ ｔｎ ｎｖ ｒｉ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ４ ，Ｃ ｉａ ｉ Ｊ ｙ
IEEE 802.11无线网络MAC层协议性能分析的开题报告
IEEE 802.11无线网络MAC层协议性能分析的开题报告一、选题背景和意义：IEEE 802.11协议是目前应用最广泛的无线局域网协议标准之一，其MAC层协议规定了无线电信道的访问机制和服务质量保证。
在实际应用中，由于各种因素的影响，如距离、速度、干扰等因素，会导致无线网络性能下降，并出现一系列问题，如数据包丢失、传输时延增加、吞吐量下降等。
因此，对IEEE 802.11无线网络MAC层协议进行性能分析，对于优化网络性能、提高网络效率、改善用户体验具有重要意义。
二、选题内容和研究思路：本文主要研究IEEE 802.11无线网络MAC层协议的性能分析方法和指标，采用网络模拟技术进行仿真实验，并分析和比较不同场景下无线网络性能表现。
具体内容和研究思路如下：1、国内外研究现状分析。
对IEEE 802.11协议的研究现状进行梳理和分析，包括国内外学者提出的相关研究成果、经典的MAC协议、性能指标等。
2、网络模拟技术与工具介绍。
介绍网络模拟技术及其在无线网络性能研究中的应用，以及常用的网络仿真工具，如NS2、NS3等，并对这些工具进行性能比较和评测。
3、性能指标定义和仿真场景设计。
根据IEEE 802.11协议规范，定义网络性能指标，包括传输时延、数据包丢失率、吞吐量等，设计不同场景的仿真实验，如网络拓扑结构、数据传输速率、节点密度等。
4、性能分析和对比实验。
利用网络仿真工具进行验证实验，分析不同场景下无线网络性能表现，比较不同MAC协议、调度算法和数据传输速率等对性能的影响，提高无线网络性能和服务质量。
5、结论和展望。
总结分析结果，得出结论，同时对未来无线网络性能研究进行展望和建议。
三、预期成果：通过本文的研究，可以深入了解IEEE 802.11无线网络MAC层协议的工作原理和性能指标，掌握网络模拟技术及其应用方法，选定适合的场景设计和仿真实验。
同时，本文将得出不同场景下无线网络性能的实验结果，并比较不同MAC协议、调度算法和数据传输速率等对性能的影响，提出优化无线网络性能和服务质量的方案和建议。
80211协议标准[1]
![80211协议标准[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/f720425db52acfc788ebc940.png)
80211协议标准
80211协议标准
概述 IEEE802.11系列协议标准的发展 IEEE802.11的工作方式及802.11网络基本元素 IEEE802.11的物理层协议 IEEE802.11的MAC层协议 无线局域网（WLAN） IEEE802.11n
80211协议标准
802.11是IEEE（美国电气和电子工程师协会）最初制 定的一个无线局域网标准，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。主要用于解决办公 室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线介入， 业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。 由于802.11在速率和传输距离上不能满足人们的需要。 因此，IEEE小组又相继推出了802.11a和802.11b等许 多新标准。几者之间技术上的主要差别在于MMAC Sublayer）
物理服务访问点 （PHY SAP）
物理层汇聚子层 物理层 （PLCP Sublayer） （P L）
物理媒体依赖子层 （PMD Sublayer）
物理媒体依赖 服务访问点 （PMD SAP）
IEEE 802.11 物理（PHY）层结构图
BSS2
ESS（Extended Service Set）：扩展服务集，采用相同的SSID 的多个BSS形成的更大规模的虚拟BSS。
80211协议标准
STA STA
802.11 MAC相关协议
实现NAV（Network allocate vector）机制，Duration值代表当前进行的传送会占用媒介多少微秒； CFP（contention-free period）所传送的帧，Duration的值为32768，这类帧对一直占用无线环境；
在PS-Poll帧中表示AID(Association ID)， 从省电模式醒来的STA必须发出一个PS-Poll帧，以便从AP取 得之前缓存的帧；STA在PS-Poll帧中加入AID指示其隶属的BSS。
802.11 MAC相关协议
191x
2016.6.24
Agenda
一、802.11 概述 二、802.11 MAC帧 三、802.11 MAC介质访问 四、802.11 QoS
802.11
五、802.11n 六、Q&A
第1页
一、802.11 概述
1、802.11发展
2、802.11与802协议族 3、Wi_Fi概念 4、网络组成 5、网络分类 6、802.11体系结构 7、无线网卡工作流程
2、 MAC 帧格式（一） MAC 帧格式
Frame Control
802.11 MAC帧种类虽多，但都遵循着相同的帧格式规范，均由帧头(MAC Header)、帧主体(Frame Body)和 帧校验(FCS)字段组成。
Framw Control字段 Protocol Version：使用的MAC版本，目前802.11 MAC只有一个版本，编号为0； Type与subtype：帧类型和子类型； To DS与From DS：帧是否来自和去往分布式系统（DS），其实就是AP； More Frag：是否有后续分片的帧待传送； Retry：表示管理帧或数据帧是否重传，用来排除重复帧； Pwr Mgmt：指示STA发送当前帧序列后将要进入的状态，Active或Sleep； More Data：AP若设定此位，即代表至少有一个帧待传给休眠中的STA；
无线传感网络MAC协议
Data prediction
问题：如果节点C有两个子节点(A，B),都有一个数据需 要发送，如果A通过竞争方式获得信道，并且发送数据，这 个数据是没有被标注more data flag,此时节点C就会睡眠， 导致节点B只能在下个周期发送数据，造成传输延迟。 解决方法：节点C在接受到节点A的数据之后，默认假设节点 A还会有数据要传输给它，因此它会先睡眠3u个时间，然后 醒来看有没有数据传送给它，如果没有，则进入睡眠状态， 直到下个周期才醒过来。对于节点B，它在竞争失败进入退 避时，如果收到一个ACK，他就知道有其他节点给节点C发送 了数据，并且节点C会在3u时间后醒过来，那么节点B先睡眠 3u，然后再醒过来发送数据
其他的基于竞争的协议 ■ AC-MAC ■ TEA-MAC ■ asTEA-MAC ■ Sift ■…
小结
这类协议是基于节点的需求，节点有数据要发送时，通过 竞争信道的方式获得发送权，对网络拓扑的改变有较强的 适应性。然而这种接入方式会导致数据传输时冲突的发生 导致数据重传而浪费能量。通过睡眠的方法能够很大程度 上降低空闲侦听所消耗的能量，但会导致一定的时延。
无线传感器网络on) 基于非竞争的协议(contention free) 其它类型的MAC协议
基于竞争的协议
1.IEEE 802.11 MAC 协议
IEEE 802.11协议主要有分布式协调DCF和点协调PCF两种 基本访问控制方式，其中DCF方式是IEEE 802.11的基本控 制方式。
DMAC在数据MAC头标注了一个more data flag用来暗示还 有待传数据，接受方如果收到数据，发现标注了more data flag他会延长自己的活跃时间并且会在ACK上也标注 more data flag. 节点决定延长活跃时间有两个条件： 1.节点发送了一个标注more data flag的数据包并且收到 一个标注more data flag的ACK。 2.节点收到了一个标注more data flag的数据包
1.简述ieee 802.11标准的基本内容
1.简述ieee 80
2.11标准的基本内容
IEEE 802.11标准是一组无线局域网（WLAN）协议，用于在2.4GHz和5GHz频段传输数据。
它包括以下内容：
1.物理层（PHY）：定义了数据传输的物理特征，例如频率、带宽、传输速率、调制方式等。
2.介质访问控制（MAC）层：用于控制设备之间的访问和数据传输。
在MAC层，IEEE 802.11定义了一组协议，例如CSMA/CA（带有冲突检测的载波监听多点接入）和TDMA （时分多址）。
3.安全性：包括加密协议和身份验证机制，用于保护无线网络免受未经授权的访问和数据窃听。
4.服务质量（QoS）：用于在网络拥塞或高负载情况下，优先级别交付数据。
5.多种网络拓扑：包括基础设施网络（Infrastructure），跨越多个AP的网状网络（Mesh），和直接连接设备（Ad-hoc）。
总体来说，IEEE 802.11标准用于规范WLAN设备之间的无线通信。
在不断发展的网络技术中，IEEE 802.11标准不断更新和完善，以满足更高的性能、更高的安全性和更多的服务质量要求。
.简述ieee 802.11标准的基本内容
.简述ieee 802.11标准的基本内容IEEE 802.11标准，也被称为Wi-Fi，是一种用于无线局域网（WLAN）的通信协议。
它定义了一系列规范和技术细节，以便设备之间可以进行无线通信。
本文将简述IEEE 802.11标准的基本内容。
1. 引言IEEE 802.11标准是一项由电气和电子工程师协会（IEEE）制定的国际标准，常用于无线局域网的设计和实施。
该标准从20世纪90年代初开始制定，并经历了多个版本的更新和改进。
2. 标准体系结构IEEE 802.11标准是由多个互相关联的子标准组成的，每个子标准都定义了一些特定的无线通信技术和协议。
其中最常见和广泛使用的子标准包括：a. IEEE 802.11a：使用5GHz频段，在较高的数据速率下提供无线通信；b. IEEE 802.11b：使用2.4GHz频段，提供较低的数据速率但更广泛的覆盖范围；c. IEEE 802.11g：使用2.4GHz频段，并提供了向后兼容性，支持较高的数据速率；d. IEEE 802.11n：引入了MIMO（多输入多输出）技术，提高了数据速率和传输稳定性；e. IEEE 802.11ac：使用更高的频段，提供更快的速率和更大的容量。
3. 媒体访问控制（MAC）层IEEE 802.11标准中的MAC层定义了无线局域网中节点的访问控制机制。
最常见的MAC层协议是CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance），它通过监听信道上的活动来避免数据碰撞。
CSMA/CA协议的基本原理是，当一个节点要发送数据时，它先监听信道的状态。
如果信道空闲，节点就发送数据；如果有其他节点正在发送数据，节点则等待一段随机时间后再次尝试发送。
4. 物理层IEEE 802.11标准中定义了多种不同的物理层规范，用于支持不同的频段和数据速率。
常见的物理层技术包括：a. FHSS（频率跳跃扩频技术）：在一段时间内，信号在不同的频率上进行短暂的跳跃；b. DSSS（直接序列扩频技术）：通过将信号扩展到更宽的带宽上来提高抗干扰性能；c. OFDM（正交频分复用技术）：将信号分成多个子载波，并在不同的频率上进行传输。
802.11协议标准
IEEE802.11的工作方式
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（Access Point，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 802.11 PCMCIA卡、PCI接口、ISA接口，或者是在非 计算机终端上的嵌入式设备。
扩频传输技术
跳频扩频（FHSS，Frequency Hopping Spread Spectrum）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。系统在一个扩频或宽波段 的信道上使用不同的中心频率，以预先安排好的顺序 在固定的时间间隔内进行跳频。跳频现象可以使 FHSS系统避免受到信道内窄带噪音的干扰。 直接序列扩频（DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum ）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受数据。
帧间间隔IFS
SIFS，即短帧间间隔，它是最短的帧间间隔，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 间内从发送方式切换到接收方式。 PIFS，即点协调功能帧间间隔（比 SIFS 长），是为 了在开始使用 PCF 方式时（在 PCF 方式下使用， 没有争用）优先获得接入到媒体中。PIFS的长度是 SIFS加一个时隙长度。 DIFS，即分布协调功能帧间间隔，在 DCF 方式中用 来发送数据帧和管理帧。DIFS 的长度比 PIFS 再增 加一个时隙长度。
IEEE802.11无线网络媒体访问控制及认证协议研究
IEEE802.11无线网络媒体访问控制及认证协议研究IEEE 802.11无线网络媒体访问控制及认证协议研究概述目前，无线网络正迅速发展，并成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
在无线网络中，媒体访问控制(MAC)和认证协议是确保无线网络安全和高效运行的关键技术之一。
本文将重点研究IEEE 802.11无线网络的媒体访问控制及认证协议，探讨其原理、特点以及存在的问题，并提出一些改进建议。
一、IEEE 802.11无线网络概述IEEE 802.11是一组用于局域网无线局域网（WLAN）的标准，为无线网络通信提供规范。
其主要由两层组成：物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）。
其中，PHY负责传输介质的物理特性定义和处理，而MAC则负责媒体访问控制、认证和数据帧传输等。
IEEE 802.11无线网络广泛应用于家庭、企业和公共场所等各个领域。
二、IEEE 802.11媒体访问控制协议1. CSMA/CA协议在IEEE 802.11网络中，采用了一种名为CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）的媒体访问控制协议。
CSMA/CA协议通过监听无线信道的空闲状态，避免了同时发送数据帧的冲突，并采用随机退避算法来解决碰撞问题。
此外，CSMA/CA还引入了网络分片、ACK应答机制等技术，提高了网络的吞吐量和可靠性。
2. 帧结构IEEE 802.11使用的数据帧结构包括：帧控制、目的地址、源地址、长度、序列控制以及数据和FCS（帧检验序列）。
其中，帧控制字段用于标识帧的类型和一些相关控制信息，序列控制字段用于标识数据帧的传输顺序。
3. 虚拟载波监听在IEEE 802.11网络中，由于无线信道的广播特性，存在着隐藏和暴露终端问题。
当A和B两个终端之间进行通信时，C终端无法听到A和B之间的传输，导致无法正确感知信道状态，从而可能引发碰撞。
IEEE 802.11、802.15、802.16、802.20标准简介
IEEE 802.11系列标准简介
802.11标准简介
IEEE 802.11最早是由IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电 气和电子工程师协会 )在1997年6月正式发布， 此文档为无线网络的标准规格。 1999年，IEEE协会进一步提出IEEE802.11的扩 展规格：IEEE 802.11a和IEEE802.11b。扩展 规格的出现，让无线网络的速度倍增，也增加 了无线网络的实用性。
因为这时网络资源得到了更加有效的利用。
IEEE 802.11n标准
IEEE 802.11n，2004年1月IEEE宣布组成一个 新的单位来发展新的802.11标准。资料传输速 度估计将达540Mbit/s(需要在物理层产生更高速 度的传输率)，此项新标准应该要比802.11b快 上50倍，而比802.11g快上10倍左右。802.11n
也将会比目前的无线网络传送到更远的距离。
IEEE 802.11s标准
IEEE 802.11s 制订与实现目前最先进的MESH 网路，提供自主性组态（self-configuring）,自 主性修复（self-healing）等能力。无线网状网 可以把多个无线局域网连在一起从而能覆盖一 个大学校园或整个城市。当一个新接入点加入 进来时，它可以自动完成安全和服务质量方面 的设置。整个网状网的数据包会自动避开繁忙 的接入点，找到最好的路由线。
802.11b使用直接序列（Direct Sequence）DSSS作为协 议。802.11b和工作在5GHz频率上的802.11a标准不兼容。 由于价格低廉，802.11b产品已经被广泛地投入市场，并 在许多实际工作场所运行。
802.11协议标准有哪些
1990年IEEE 802标准化委员会成立IEEE 802.11无线局域网标准工作组。
该标准定义物理层和媒体访问控制(MAC)规范。
物理层定义了数据传输的信号特征和调制，工作在2.4000～2.4835GHz频段。
IEEE 802.111990年IEEE 802标准化委员会成立IEEE 802.11无线局域网标准工作组。
该标准定义物理层和媒体访问控制(MAC)规范。
物理层定义了数据传输的信号特征和调制，工作在2.4000～2.4835GHz频段。
IEEE 802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于难于布线的环境或移动环境中计算机的无线接入，由于传输速率最高只能达到2Mbps，所以，业务主要被用于数据的存取。
IEEE 802.11a1999年，IEEE 802.11a标准制定完成，该标准规定无线局域网工作频段在5.15～5.825GHz，数据传输速率达到54Mbps/72Mbps(Turbo)，传输距离控制在10～100米。
802.11a采用正交频分复用(OFDM)的独特扩频技术; 可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口，以及TDD/TDMA的空中接口; 支持语音、数据、图像业务; 一个扇区可接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。
IEEE 802.11b1999年9月IEEE 802.11b被正式批准，该标准规定无线局域网工作频段在2.4～2.4835GHz，数据传输速率达到11Mbps。
该标准是对IEEE 802.11的一个补充，采用点对点模式和基本模式两种运作模式，在数据传输速率方面可以根据实际情况在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps的不同速率间自动切换，而且在2Mbps、1Mbps速率时与802.11兼容。
802.11b使用直接序列(Direct Sequence)DSSS作为协议。
802.11b和工作在5GHz频率上的802.11a标准不兼容。
对IEEE 802.11 MAC层协议公平性改进的研究
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ieee.802.11p的工作原理
ieee.802.11p的工作原理IEEE 802.11p是一种无线通信标准，也被称为Wireless Access in Vehicular Environments（WAVE），它主要应用于车辆与车辆之间的通信，也被视为一种短距离的无线接入技术。
以下是对其工作原理的简要介绍：1. 物理层（Physical Layer）：这是IEEE 802.11p协议的最底层，主要负责处理无线信号的发送和接收。
它包括调制、扩频、解扩频、混频等操作，以将数据转化为适合无线传输的信号。
2. 数据链路层（Data Link Layer）：这一层包括逻辑链路控制子层（LLC）和媒体访问控制子层（MAC）。
LLC子层负责处理错误检测和修复，以及数据序列的重排。
MAC子层则负责管理无线信道的访问，包括信道分配、流量控制和多路复用等。
3. 网络层（Network Layer）：这一层主要负责处理数据包的路由选择和转发。
它使用IP协议进行数据包的封装和解析，并通过无线路由器或其他网络设备将数据包从一个网络转发到另一个网络。
4. 传输层（Transport Layer）：这一层主要负责提供端到端的通信服务，包括数据包的分段、重组、错误控制和流量控制等。
通常使用TCP或UDP协议。
5. 应用层（Application Layer）：这是最顶层，它根据应用程序的不同需求，提供各种应用协议。
例如，在车辆间通信中，可能会使用交通安全应用协议、导航应用协议等。
在通信过程中，IEEE 802.11p使用直序扩频（DSSS）或者跳频扩频（FHSS）方式发送数据，接收端则通过对应的方式接收和解码数据。
此外，为了确保通信的可靠性，IEEE 802.11p还支持多种重传机制，例如自动重传请求（ARQ）和前向纠错（FEC）。
IEEE 802.11p是一种非常有效的短距离无线通信技术，尤其适用于车辆间的高速移动通信环境。
然而，由于其工作原理涉及到复杂的编码和解码过程，以及多个层次的协议处理，因此在实际应用中需要针对具体场景进行优化和调整。
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CSMA/CA流程图
CSMA/CA与CSMA/CD的区别
CSMA/CD 当节点侦听到信道空闲时，立即发送数据 “先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发” CSMA/CA 空闲 推迟DIFS时间后如果信道还是空闲，立即发送数据 忙碌（无论是最初监听到忙，还是在 DIFS 周期内监听到） 监听信道直到空闲时间达到DIFS时间间隔后再采用退 避算法随机回退，退避机制完成后才发送数据，这是 为了减少冲突的发生
扩展服务集ESS（Extended Service Set） 至少有两个无线基站工作在 BSS 结构模式 包含多个小区 两个 BSS 之间可使用不同的服务集标识
MAC层协议？
数据链路层: 逻辑链路控制子层LLC 介质访问控制子层MAC 无线信道MAC层协议作用： 提供对共享无线介质的竞争使用和无竞争使 用，如何分配无线信道资源
字段简介：
Sequence Control：4位片段编号+12位顺序编号 作 用：重组帧片段以及丢弃重复帧； Frame Body：封装的是上层的数据单元，范围为 0~2312bytes，所以802.11MAC层帧的最大长度是 2346bytes。 FCS：校验和
4、评价网络性能的参数
CSMA/CA采用了载波监听机制、帧间间隔机制、随机 退避机制
载波监听机制
监听方式有两种 物理载波监听 从接收射频或天线信号检测信号能量或根据接收信号的质 量来估计信道的忙闲状态，取决于物理层使用的媒介和 调制方式 MAC层的虚拟载波监听 源站通知其他节点要占用信道的时间，其他节点在此段 时间内不发送数据，其他站不监听，但是效果好像监听 了一样，所以叫做虚拟载波监听
3、IEEE 802.11 MAC层帧结构
802.11 MAC层定义了三种类型的帧： 数据帧、控制帧、管理帧 如果MSDU的长度超过了拆分门限，MAC协议就会 对MSDU进行分段 每一分段被独立的发出，并从接收方返回各自的 ACK，这样使得协议开销增大 拆分门限和RTS门限存在一定的关联性，如果拆分门 限小于RTS门限则RTS/CTS协议会话功能不可能启用。 为了提高信道预留效率，这两个门限值的设置应尽 可能匹配。
BEB
每次发生冲突时 竞争窗口CW变为原来的两倍，直到达到最大门限值 Cwmax
每次成功传输数据后 默认信道竞争程度降低了，每个节点的竞争窗口CW都会 减为Cwmin
BEB的缺点： 1、有利于前一次成功发送的节点短时间内再次竞争信道， 导致对其他节点不公平。 2、当网络节点数较多时，每次成功发送后各个节点都将 竞争窗口CW重置为CWmin，容易引起新的碰撞。
802.11 MAC协议的限制
以太网使用的MAC协议: CSMA/CD （载波监听多路访问/冲突检测） carrier sense multiple access/collision detection “先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发” 不能应用于WLAN的原因： WLAN的隐藏终端&暴露终端 大多数的无线电收发装置是半双工的，不能在发送过 程中进行监听
指数增长指数下降算法（EIED）
弥补了BEB跟MILD的缺点 当发生数据冲突时，节点竞争窗口的大小按后退参数j 成倍增加 当成功传输包后，竞争窗口的大小按后退参数k成倍减 少 既不是BEB算法中统一将CW值重置为最小竞争窗口， 这在重负载网络中极易引起下一轮冲突； 也不是MILD算法中将CW值都减1，这在较轻负载网络 中又会导致系统的低效，造成资源的浪费。
IEEE 802.11采用了避免冲突的方式 由于无线介质的特殊性，介质上的信号的动态范围很 广，发送站点无法确认检测到的信号是自己传输的信 号还是噪声信号
1、PCF&DCF
IEEE802.11采用的两种算法
1、集中式的算法 由中央节点进行统筹决定，分配信道资源 2、分布式的算法 采用载波监听CSMA/CA算法
PIFS(PCF Interframe Space) 比SIFS多了一个时隙长度，比DIFS短 用于点协调功能中 DIFS(DCF Interframe Space) 比PIFS长，比SIFS多两个时隙长度 由工作在 DCF 方式下的站点使用，以发送数据帧和管理帧
随机退避机制
出于效率考虑，DCF 使用离散退避机制 一个空闲 DIFS 时间过后的时间片被划分为时隙，一个节 点只能在某个时隙开始的时刻发送包，从而避免了用户 发送数据的随意性，提高了信道的利用率
IEEE802.11 MAC层协议学习
IEEE802.11 定义三种基本组网模式
基本服务集BSS(Basic Service Set) 有中心控制结构 包含 1 个无线基站 (AP) 和多个无线客户端 独立基本服务集IBSS(Independent BSS) 分布对等式结构 各站点竞争公用信道，站点数过多时，信道竞争成为限 制网络性能的要害
考虑到成本问题，厂家一般采用虚拟载波监听
NAV （Network Allocation Vector）
“源站的通知” 一个定时器 用来指定预计要占用媒体多少时间 在MAC层帧首部的第二个字段Duration/ID段标识了NAV的数 值 NAV不为0 表明信道忙碌 NAV为0 表明信道空闲
可选RTS/CTS方式 RTS 帧的头部 Duration 字段中包含有完成数据传输过程所需 的持续时间 收到这个 RTS 的每个非目的节点根据Duration 字段来设置各 自的 NAV，这个 NAV 指定了它们可以试图访问无线介质的 最早开始时间
CSMA/CA（Collision Avoidance 冲突避免） 利用随机时间退避算法减少冲突 为了解决隐藏终端问题 采用RTS-CTS-DATA-ACK握手协议 （可选选项） 有利于减少信道的冲突 控制帧增加了网络的时延
RTS门限： 设置传送上限字节数，一旦待传送的数据大于它时， 启动RTS/CTS 握手协议
Duration/ID：2个字节，该字段被用来设定NAV； Address：包含不同类型的MAC地址，地址的类型取决于发 送帧的类型，48bits，有如下几种不同的用途： （1）基本服务级标识（BSSID） （2）来源地址（SA：发送数据包的MAC实体的地址） （3）目的地址（DA：数据包的最终地址） （4）接收地址（RA：接收帧的AP地址） （5）发送地址（TA：发送帧的AP地址）
语句为： If (on a collision) CW = min[j*CW，CWmax] on a collision Else if (on a success) CW = max[CW/k，CWmin] on a success
两个参数j、k可随网络负载量进行动态调整 例如当网络负载大时，可设置j>2；当网络负载小时， 可设置j<2。
OPNET常用编辑器说明
（1）节点编辑器 OPNET 节点编辑器提供了模拟内部功能所需的资源。在节 点编辑器中，用户可以使用多种模块，每种模块实现了节点 行为的某一方面，诸如数据生成、数据存储、数据处理和数 据传输或选路等。
（2）进程编辑器 OPNET 进程模型描述了实际进程中的逻辑，例如通信协议 和算法、共享资源管理、排队原则。
802.11 MAC层的帧结构
字段简介：
Frame Control：帧控制字段，2个字节 帧收发的控制信息 包括11个子域（版本号、帧类型、帧子类型、是否去往有 线网络、是否来自有线网络、是否还有后继段、是否重发 帧、功率控制（休眠/唤醒）、是否还有后继帧、是否加密、 是否要按顺序处理）
MAC子层结构
PCF（Point Coordination Function）点协 调功能
可选项 提供无竞争服务 采用中央轮询的方式询问各个站点是否要发送数据， 并为站点提供专用的发送信道 不会产生冲突 处于此服务中的工作站只需经过一段较短的时间间 隔（PIFS）就可传送帧
DCF (Distributed Coordination Function） 分布式协调功能
提供竞争服务 发送数据之前，工作站会检查无线链路是否处于空 闲状态，若不空闲，则会随机为每个帧选定一段规 避时间来避免冲突 多数情况下，DCF已能够满足要求，在发送音频和 视频等限时信息时，可考虑激活PCF方式 不过由于轮询帧的发送，PCF会增大网络的系统开销
CSMA/CA
帧间间隔机制
为了避免碰撞，IEEE802.11的MAC 协议规定，所有 的站在发送后，必须再等待一段很短的时间 (继续 监听) 才能发送下一帧，这段时间统称为帧间间隔 (IFS)。
三种时间间隔
us为单位 具体取值根据物理信道特征（跳频、红外、直接序列）来定
SIFS（Short Interframe Space） 最短的帧间间隔 最高的优先级 用于ACK帧、CTS帧、过长的MAC帧分片后的数据帧、所有应答 AP探询的帧前
避免竞争窗口太小，减少数据冲突的发生
MILD的缺点
语句为： If (on a collision) CW = min[1.5*CW，CWmax] Else if (on a success) CW = max[CW-1，CWmin] on a success MILD的缺点： 线性下降使得在轻负载网络中节点传输效率降低
乘法增加线性减少算法（MILD）
为了改善BEB的缺点，引进MILD算法，此算法用于重 负载的网络，解决BEB算法的竞争窗口重设的问题
与BEB不同之处： 1、发生数据冲突时，竞争窗口CW不是翻倍，而是 CW=CW*1.5 2、成功传输数据后，CW不是减为CWmin，而是 CW=CW-1