802.11协议标准ppt

物理层结构


物理层管理（Physical Layer Management）：物理层管理与 MAC层管理相连，为物理层提供管理功能。 物理层汇聚子层（PLCP）：媒体访问控制（MAC）子层和物理层 汇聚（PLCP）子层通过物理层服务访问点（SAP）利用原语进行通信 。MAC发出指示后，PLCP就开始准备需要传输的媒体协议数据单元（ MPDU）。PLCP也从无线媒体向MAC层传递接收帧。PLCP为MPDU附 加字段，形成一种合成帧，字段中包含物理层发送器和接收器所需的信 息。IEEE 802.11标准称这个合成帧为PLCP协议数据单元（PPDU）。 PPDU的帧结构提供了工作站之间MPDU的异步传输，因此，接收工作 站的物理层必须同步每个单独的即将到来的帧。 物理媒体依赖（PMD）子层：在PLCP下方，PMD支持两个工作站 之间通过无线媒体实现物理层实体的发送和接收。为了实现以上功能， PMD需直接面向无线媒体，并对帧传送提供调制和解调。PLCP和PMD 之间通过原语进行通信，控制发送和接收。
IEEE802.11的MAC层协议
按照无线局域网（WLAN）的协议体系结构层次划分， MAC子层是位于物理（PHY）层和逻辑链路控制（LLC） 子层中间的一个层次，其主要目的是在LLC子层的支持 下为共享物理媒体提供访问控制以及执行寻址方式和帧 产生与帧识别。 IEEE 802.11 标准中，以CSMA/CA协议作为无线局域 网MAC协议的基础，主要用来支持异步业务，并称其为 分布式访问控制（分布协调功能）方式（DCF）。为了 使得系统也能够支持具有最大时延要求的一些同步或时 限业务，标准中还要求了MAC协议支持用户可选择的中 心网控（点协调功能）方式（PCF）。
IEEE802.11系列协议标准的发展
在物理层或者MAC层进行调整的 802.11协议成员
PHY
802.11(1/2 Mbps)
MAC
802.11/11a/11b/11g MAC 802.11e — QoS
802.11b(5.5/11 Mbps)
802.11h —动态调整 802.11g(54 Mbps) 802.11a(54 Mbps) 802.11n(300 Mbps) 802.11i —安全增强 802.11f — 漫游和切换 802.11s — mesh
IEEE 802.11标准的物理层扩充协议


IEEE 802.11a是对IEEE 802.11标准进行的物理层扩充，它彻底 地抛弃了前述的扩频思想。IEEE802.11a工作在5GHz 频段，物 理层速率可达54Mbit/s，传输层达25Mbit/s。采用正交频分复用 （OFDM）扩频技术。可提供25Mb/s的无线ATM接口和10Mbps 的无线以太网帧结构接口；支持语音、数据、图像业务。 IEEE 802.11b标准的物理层采用的是补码键控CCK（ Complementary Code Keying）技术。在2.4GHz高速局域网标 准中采用CCK调制的主要原因是：它可以在提供高达11Mbit/s数 据传输速率的同时保持了与原有的1Mbit/s和2Mbit/s的无线局域 网的互操作性，即两者具有同样的射频带宽和分组结构。
IEEE802.11的工作方式及802.11网络 基本元素

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（例如802.11手机）。
SSID
AP
STA
SSID＝“marketing” SSID＝“office”
STA
STA

SSID：Service Set ID 服务集识别码
BSS
AP
BSS2 BSS1
AP
STA5 STA1 STA2
STA4
STA6
STA3



STA（Station）：任何的无线终端设备。 AP（Access Point）：一种特殊的STA BSS（Basic Service Set）：基本服务集
概述

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MAC子 层和物理层。
物理层结构
媒体访问控制子层 （MAC Sublayer） 物理服务访问点 （PHY SAP）
物理层 （P L）
物理层汇聚子层 （PLCP Sublayer）
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 IEEE 802.11 标准规定的物理层协议可以分为一般物理层管理和物理层汇聚过 程、物理媒体依赖两个子层（图中未示出物理层管理）。
红外线（IR）物理层

红外线（ IR ）物理层描述了一种在 850 到 950nM 波段 运行的调制类型，用于小型设备和低速率连接的数据 传输应用。这种红外线介质的基本数据速率是利用十 六进制脉冲位置调制（16PPM）的1Mbit/s速率和利用 四进制脉冲位置调制（ 4PPM ）的2Mbit/s 增强速率。 基于红外线设备的峰值功率被限定为2W。
物理层主要功能
3.数据接收功能
如果信道检测评价到媒体处在忙碌状态，同时有合法的即将到 来的前同步码，则物理层汇聚（PLCP）子层就开始监视该适配头。 当PMD检测到的信号能量超过85dBm，它就认为媒体忙碌。如果 PLCP子层检测到帧的适配头是无误的，它将向MAC层发送一条 PHY-RXSTART.indication原语，通知一个帧的到来。随同这个原语 一起发送的，还有帧适配头的一些信息。 PLCP根据PLCP服务数据单元（PSDU）适配头长度的值，来 设置字节计数器。计数器跟踪接收到的帧的字节数目，使PLCP知道 帧什么时间结束。 PLCP在接收数据的过程中，通过PHY-DATA.Indication信息向 MAC层发送PSDU的字节。收到最后一个字节后，向MAC层发送 PHY-RXEND.infication原语，声明帧的结束。
物理层主要功能
1.载波帧听功能
物理层通过命令其物理媒体依赖（PMD）子层检查媒体状态来执行 载波侦听操作。 探测信号的到来（Detection of Incoming Signal）：工作站的 PLCP持续地对媒体进行监听。当媒体忙时，PLCP将读取PLCP前同 步码和帧头，并试图同步接收器和数据率。 信道评价（Clear Channel Assessment）：信道评价操作用于 检测无线媒体忙碌还是空闲。 · 如果媒体空闲，PLCP将发送一条状态字段表明为空闲的PHYCCA.indication原语到MAC层，使得MAC层可以考虑决定发送帧； · 如果媒体忙碌，PLCP将发送一条状态字段表明为忙碌的PHYCCA.indication原语到MAC层。从而MAC层就可以决定暂不能发送 帧。
IEEE802.11的MAC层

802.11标准设计独特的MAC层。它通过协调功能（Coordination Function）来确定在基本服务集BSS中的移动站在什么时间能发 送数据或接受数据。802.11的MAC包括两个子层。
无争用服务（选用）
点协调功能PCF （Point coordination function）
Ad Hoc
STA
STA
STA STA
Ad Hoc构成一种特殊的无线网络应用模式，STA间可直接互相连接， 资源共享，而无需通过AP。
STA
IEEE802.11的物理层协议

IEEE802.11无线网络标准规定了3种物理层传输介质方 式。其中2种物理层传输介质工作方式在微波频段（根据 各国当地法规或规定不同，频段的具体定义也有所不 同），采用扩频传输技术进行数据传输，包括跳频序列 扩频传输技术（FHSS）和直接序列扩频传输技术 （DSSS）。另一种方式以光波段作为其物理层，也就是 利用红外线光波传输数据流。
物理层主要功能
2.数据发送功能
如果前述的载波侦听出现媒体空闲状态，则物理层汇聚子层（ PLCP）在接收到MAC层的PHY-TXSTART.request原语后便将PMD从 常规的检测接收模式转换到传输发送模式。同时，MAC层将与该请求 一道告知PLCP要发送数据的字节数（0-4095）和数据速率。然后， PMD通过无线发送器在20微秒内发射帧的前同步码。 发送器以1Mbit/s的速率发送前同步码和适配头，为接收器的收听 提供特定的通用数据速率。适配头的发送结束后，发送器将数据速率改 到适配头确认的速率。整个发送完成后，PLCP向MAC层发送一条 PHY-TXEND.confirm原语，关闭发送器，并将PMD电路转换到接收模 式。
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。
IEEE802.11协议
IEEE802.11 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
争用服务（必须实现）
MAC层
分布协调功能DCF (Distributed coordination function) (CSMA/CD)
PHY层
分布式访问控制方式(DCF)
分布式访问控制方式(DCF)是IEEE 802.11标准规定的物 理层兼容的无线局域网中的工作站和访问点（AP）之间 共享无线媒体的主要访问控制协议。和IEEE 802.3 总线 式以太网的CSMA/CD MAC 协议类似，IEEE 802.11标 准规定无线局域网的分布式访问控制方式(DCF)使用具 有碰撞避免功能的载波侦听多址接入（CSMA/CA）协 议。
使用扩频技术的好处
扩频是一种在信号的带宽进行扩展的技术。采用扩频 的好处是： 抗干扰。若使用窄频，容易受到使用相同频率的通信 干扰导致完全无法通信。 对于非特定的目的的接收器，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 别真正的信号，避免他人的截听。 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 了使用同一频段的设备不互相影响。
DS
BSS1
AP
DS
AP BSS2

DS（Distribution System）：分布式系统
ESS
BSS1
Service set identify (SSID1)
属于同一VLAN的客户端
ESS
AP1
AP2
DS
Service set identify (SSID1)
பைடு நூலகம்
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。