计算机网络 IEEE802.11介质访问控制
IEEE802.11标准及特点
IEEE802.11标准及特点IEEE 802.11标准及特点无线局域网和有线网络有机地结合，可灵活实现与有线网络之间的数据交换、移动访问和配置，这使得无线局域网成为一种灵活、方便的组网方案。
然而，由于最初的IEEE 802.11标准支持的数据传输速率较低，一般只有1Mbit/s或2Mbit/s，无法满足现在人们对可移动数据交换的需要，这在一定程度上已影响了无线局域网的发展。
诶了支持更高的数据传输速率，IEEE在802.11的基础上发布了802.11b标准，该标准也称为IEEE 802.11 High Rate，它的数据传输速率高达11Mbit/s，已超过了以太网(10Mbit/s)的数据传输率。
IEEE 802.11b标准的使用，不但使无线局域网在速度上得到了提升，而且还解决了不同厂家产品之间的兼容性等问题，已成为目前无线局域网产品遵循的主要标准。
目前，大量的无线局域网都遵循IEEE 802.11b标准。
除IEEE 802.11b标准之外，还有IEEE 802.11a、IEEE 802.11e和IEEE 802.11g标准等。
1.IEEE 802.11b与IEEE 802.11标准的比较在1997年，IEEE发布了第一个无线局域网标准802.11。
在1999年9月，IEEE批准并以官方的名义发布了IEEE 802.11b标准，该标准对IEEE 802.11标准进行了修改和补充，其中最重要的改进就是在IEEE 802.11a的基础上增加了两种更高速率5.5Mbit/s和11Mbit/s。
有了IEEE 802.11b无线局域网标准，移动用户将可以得到以太网级(10Mbit/s)的无线通信性能、速率和可用性，管理者也可以无缝地将多种局域网技术(如以太网、令牌环网等)集成起来，形成一种能够最大限度满足其商业和普通用户需求的网络，满足了用户对高速增长的数据业务和多媒体业务的通信需要。
同时，像已有的IEEE 802标准一样，IEEE 802.11标准集中在ISO模型的最低两层：物理层和数据链路层。
计算机网络原理 无线局域网标准IEEE802.11
计算机网络原理无线局域网标准IEEE802.111997年，IEEE通过了802.11标准，这是无线局域网领域内的第一个被国际上认可的协议。
IEEE802．11规定了无线局域网在2.4GHz波段进行操作，这一波段被全球无线电法规实体定义为扩频使用波段。
它对网络的物理层和介质访问控制层进行了规定，其中，对访问控制层的规定是重点。
在访问控制层以下，IEEE802．11规定了3种发送及接收技术：扩频（Spread Spectrum）技术、红外（Infared）技术和窄带（Narrow Band）技术。
而扩频又分为直接序列（DS，Direct Sequence）扩频技术和跳频（FH，Frequency Hopping）扩频技术。
直序扩频技术，通常又会结合码分多址CDMA技术。
在1999年，IEEE802．11标准得到了进一步的完善和修订，增加了两项内容：一是IEEE802．11a，传输速率为6Mbps~54Mbps，支持语音、数据、图像业务。
该速率可以满足室内、室外的各种应用场合。
另一种是IEEE802．11b标准，该标准可提供11Mbps的数据速率，是原来IEEE标准无线局域网的5倍。
利用IEEE802．11b，移动用户能够根据环境选择合适的局域网技术来构造自己的网络，满足他们的商业用户和其他用户的需求。
现在大多数的无线局域网产品都基于IEEE802．11b标准。
IEEE802．11定义了两种类型的设备：一种是无线站，通常是通过一台PC机加上一块无线网络接口卡构成的；另一种称为无线接入点（Ap，Access Point），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构成，桥接软件符合IEEE802．11d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网络上。
无线终端可以是IEEE802．11PCMCIA卡、PCI接口，ISA接口或者是在非计算机终端上的嵌入式设备（如手机）。
ieee802.11定义的介质访问控制方法
ieee802.11定义的介质访问控制方法
IEEE 802.11定义了两种介质访问控制方法（MAC）：分布式协调功能（Distributed Coordination Function，DCF）和基础设施模式（Infrastructure Mode）。
1. 分布式协调功能（DCF）：DCF是一种以CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，具有碰撞避免的载波监听多路访问）技术为基础的MAC方法。
它使用随机退避机制来避免碰撞。
在DCF中，设备在传输数据之前必须先监听信道，如果信道空闲，则可以开始传输数据。
如果信道被占用，则设备需要随机选择一个退避时间，在退避时间结束后再次尝试传输。
这种方法可以有效地避免多个设备同时传输导致的碰撞。
2. 基础设施模式（Infrastructure Mode）：基础设施模式是一种在无线局域网（WLAN）中使用的MAC方法。
它主要适用于无线接入点（Access Point，AP）和无线终
端之间的通信。
在基础设施模式中，AP充当一个中心控制器的角色，协调终端设备之间的通信。
终端设备需要首先关联到AP，并通过AP进行数据传输。
基础设施模式提供了更可靠和集中管理的通信方式，适用于大规模的无线网络环境。
无线局域网标准
无线局域网标准无线局域网（Wireless Local Area Network，简称WLAN）是一种利用无线通信技术实现的局域网。
它可以为移动用户提供无线接入，实现移动办公、移动商务和无线互联网接入等功能。
无线局域网标准是指无线局域网技术规范的统一标准，它对无线局域网的设计、实施和管理起着至关重要的作用。
本文将对无线局域网标准进行详细介绍，以帮助读者更好地了解和应用无线局域网技术。
无线局域网标准主要包括IEEE 802.11系列标准和Wi-Fi联盟制定的标准。
IEEE 802.11系列标准是无线局域网技术的国际标准，它定义了无线局域网的物理层和介质访问控制层的技术规范。
IEEE 802.11系列标准包括了很多具体的标准，如802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac等，它们分别对应不同的无线局域网技术。
Wi-Fi联盟制定的标准则是基于IEEE 802.11系列标准的基础上，对无线局域网的认证、互操作性和安全性进行了规范，以确保不同厂家生产的无线设备可以互相兼容和互操作。
在无线局域网标准中，物理层和介质访问控制层的技术规范是最为重要的部分。
物理层定义了无线局域网的无线传输技术和频谱利用规则，包括了调制解调、信道编码、频谱分配等技术。
而介质访问控制层则定义了无线局域网的接入方式和数据传输的管理方式，包括了帧结构、数据传输方式、接入机制等技术。
这些技术规范的制定，对于无线局域网的性能、容量、覆盖范围和安全性都有着直接的影响。
除了物理层和介质访问控制层的技术规范外，无线局域网标准还包括了对网络管理、安全性、互操作性和认证等方面的规范。
这些规范对于无线局域网的部署、运行和管理起着至关重要的作用，它们可以确保无线局域网能够稳定、安全、高效地运行，同时还可以保证不同厂家生产的无线设备可以互相兼容和互操作。
总的来说，无线局域网标准是无线局域网技术的基石，它对无线局域网的设计、实施和管理起着至关重要的作用。
IEEE 802.11、802.15、802.16、802.20标准简介
IEEE 802.11b标准
1999年9月被正式批准，又称Wi-Fi标准，目前最流行的 WLAN协议。该标准规定无线局域网工作频段在 2.4GHz~2.4835GHz，数据传输速率达到11 Mbps。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11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps、1 Mbps的不同速率 间自动切换，而且在2 Mbps、1 Mbps速率时与802.11兼 容。
IEEE 802.16系列标准简介
802.16标准简介
IEEE 802.16：宽带无线 MAN 标准 －WiMAX （ Broadband Wireless MAN Standard - WiMAX）
IEEE 802.16 是为用户站点和核心网络（如：公共电话 网和 Internet）间提供通信路径而定义的无线服务。无 线 MAN 技术也称之为 WiMAX。这种无线宽带访问标 准解决了城域网中“最后一英里”问题
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。
IEEE 802.11g标准
2001年11月批准，该标准可以视作对流行的 802.11b标准的提速（速度从802.11b的11 Mb/s提高到54Mb/s，仍然工作在2.4G频段）。 802.11g接入点支持802.11b和802.11g客户设 备。同样，采用802.11g网卡的笔记本电脑也能 访问现有的802.11b接入点和新的802.11g接入 点。
计算机网络 IEEE 802.11物理介质规范
计算机网络IEEE 802.11物理介质规范在IEEE 802.11中，MAC层被划分为MAC子层和MAC管理子层；物理层分为物理层汇聚协议（Physical Layer Convergence Protocol，PLCP）、物理介质相关（Physical Medium Dependent，PMD）子层和PHY管理子层，如图8-3所示。
图8-3 IEEE 802.11WLAN协议模型在该模型中，物理层汇聚协议（PLCP）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；物理介质相关（PMD）子层主要用于识别相关介质传输的信号所使用的调制和编码技术，它提供了在两个或多个STA之间用于发送和接收数据的接口；PHY管理子层负责为不同的物理层进行信道选择和调谐；站管理主要任务是协调物理层和MAC层之间的交互作用。
IEEE 802.11定义在2.4GHz和5.8GHz的ISM频段内，在PMD中使用FHSS、DSSS和DFIR （扩散红外线）三种技术，即它定义了3种PLCP帧格式来对应3种不同的PMD子层通信技术。
它们在运营机制上完全不同，没有互操作性可言。
1．FHSSIEEE 802.11定义了对应于FHSS通信的PLCP帧格式，它包括6个不同字段，如图8-4所示。
其中SYNC是0和1的序列，共80占比特作为同步信号；Start Frame Delimiter（SFD）用作帧的起始符，其比特模式为0000110010111101；PLW表示帧长度，共12位，因此帧的最大长度为4096bits；PSF是分组信令字段，用来标识不同的数据速率；Head Error Check是用于纠错的，在此常用CRC算法，他能够纠正2bits的错误；MPDU表示MAC协议数据单元。
80bits16bits12bits4bits16bits图8-4 用于FHSS通信的PLCP帧格式FHSS技术在2.400-2.4835GHz之间的ISM频带上划分为78个1MHz的子信道，它们又分为3组，每组有26个，分别对应的信道编号为（0，3，6，9，…，63，66，72，75）、（1，4，7，10，…，67，70，73，76）和（2，5，8，11，…，68，71，74，77）。
计算机网络 IEEE 802.11体系结构
计算机网络IEEE 802.11体系结构IEEE 802.11主要针对网络的物理层（PHY）和媒体访问控制（Media Access Control，MAC）子层进行了规定。
由于其在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，随后IEEE工作小组又相继推出了IEEE 802.11x系列标准。
这包括以下几个部分。
●IEEE 802.11a 在1999年推出，是对物理层的补充，它工作在5GHz频段，数据传输率为54Mbit/s。
●IEEE 802.11b 1999年推出，是对物理层的补充，它工作在2.4GHz频段，数据传输率为11Mbit/s。
●IEEE 802.11c 它符合802.1D的媒体接入控制层桥接。
●IEEE 802.11d 它是根据各国无线电规定而做的调整。
●IEEE 802.11e 它提供对服务质量（Quality of Service，QoS）的支持。
●IEEE 802.11g 2003年推出，是对物理层的补充，工作在2.4GHz频段，数据传输率为54Mbit/s。
●IEEE 802.11i 2004年推出，是对无线网络安全方面做出的补充。
IEEE 802.11体系结构是由无线站点（Station，STA）、无线接入点（Access Point，AP）、独立基本服务组（Independent Basic Service Set，IBSS）、基本服务组（Basic Service Set，BSS）、分布式系统（Distributed System，DS），和扩展服务组（Expand Service Set，ESS）六大部分组成，如图8-1所示。
扩展服务组（ESS）图8-1 IEEE 802.1体系结构1．无线站点（STA）STA通常是由一台计算机或笔记本加上一块无线网卡（Wireless LAN Card）构成。
其中，无线网卡分为台式计算机所使用的PCI或ISA插槽的网卡和笔记本所使用PCMCIA网卡。
IEEE 802 系列详解
IEEE 802将OSI的数据链路层分为两个子层，分别是逻辑链路控制（LLC）和介质访问控制（MAC）逻辑链路控制子层：是局域网中数据链路层的上层部分，IEEE 802.2中定义了逻辑链路控制协议。
用户的数据链路服务通过LLC子层为网络层提供统一的接口。
介质访问控制子层：是局域网中逻辑链路层的下层部分。
它提供寻址及媒体存取的控制方式，使得不同设备或网络上的节点可以在多点的网络上通讯，而不会互相冲突，上述的特性在局域网或城域网中格外重要。
MAC子层作为逻辑链路控制子层及物理层之间沟通的媒介，提供了一种寻址的方法，称为实体地址或MAC地址。
IEEE 802.1标准提供了一个对整个IEEE 802系列协议的概述，描述了IEEE 802标准和开放系统基本参照模型（即ISO的OSI 模型）之间的联系，解释这些标准如何和高层协议交互，定义了标准化的介质访问控制（MAC）层地址格式，并且提供一个标准用于鉴别各种不同的协议。
（IEEE 802.1高层局域网协议：定义了局域网体系结构、网络互连、网络管理与性能测试）IEEE 802.2 逻辑链路控制：定义逻辑链路控制（LLC）子层功能与服务IEEE 802.3 以太网路：定义CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层标准（它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。
以太网是当前应用最普遍的局域网技术）IEEE 802.11 无线局域网：定义无线局域网访问控制子层与物理层的标准IEEE 802.15 近距离无线个人局域网：定义近距离无线个人局域网访问控制子层与物理层的标准IEEE 802.16 宽带无线局域网：定义宽带无线局域网访问控制子层与物理层的标准IEEE802.1的功能：1. 802系列的局域网，城域网，个人网的体系结构。
2. 802系列网络之间以及与其他广域网的互连问题。
3.802网络的网络管理4. 介质访问控制（MAC）层及逻辑链路控制（LLC）层之上的协议层的一些问题。
IEEE802.11-2020中译版 MAC服务概述
IEEE802.11-2020中译版MAC服务概述摘要本系列文章为IEEE802.11-2020标准的中译版，本文原文请参考英文标准的第5.1章。
本章主要对标准的MAC服务做了简要说明。
IEEE802.11-2020中译版第5章1 数据服务1.1概述此服务为对等LLC子层实体或IEEE 802.1Q网桥端口提供交换MSDU的能力。
为了支持此服务，本地MAC使用底层PHY级服务将MSDU传输到对等MAC实体，并在其中将其传送到对等LLC子层或桥接端口。
此类异步MSDU传输是在无连接的基础上执行的。
默认情况下，MSDU传输是尽力而为的。
但是，QoS设施使用流量标识符（TID）基于每个MSDU 指定差别服务。
QoS工具还允许使用TSPEC在面向连接的基础上支持更多的同步行为。
无法保证提交的MSDU将成功交付。
组寻址传输是MAC提供的数据服务的一部分。
由于WM的特征，与单独寻址的MSDU相比，组寻址MSDU的QoS可能较低。
所有STA都支持数据服务，但只有QoS BSS中的QoS STA会根据指定的流量类别或单个MSDU的流量流（TS）。
支持QMF服务的QoS STA根据MMPDU的访问类别区分其MMPDU交付。
每个MMPDU的接入类别由发射机的当前QMF策略指定。
QoS STA中有两个可用的服务类：QoSAck和QoSNoAck。
服务类用于发出MSDU是否要使用MAC级确认进行传输的信号。
在QoS STAs中，无论是在BSS中关联还是在IBSS中具有成员资格，MAC使用一组规则，这些规则往往会导致BSS中较高的UPMSDU在BSS中较低的UPMSDU之前发送。
MAC子层实体根据随这些MSDU提供的TID值确定这些MDU的UP。
如果已通过MAC子层管理实体为TS提供了TSPEC，则MAC会尝试根据TSPEC中包含的QoS参数值。
在BSS中，一些STA支持QoS设施，而另一些不支持QoS设施，在将MSDU交付给非QoS STA时，QoS STA使用与MSDU的UP对应的访问类别（AC）。
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；
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。
WLAN 802.11
.4C H A P T E R无线局域网-IEEE 802.11主要内容IEEE 802.11的基本原理介质访问控制层（MAC）协议载波侦听多址访问/冲突避免CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoid)安全有线等效保密WEP (Wired Equivalent Privacy)协议无线局域网覆盖范围在一个建筑物内访问一般在100m以内(室外增大功率可达300m) 提供LAN和Internet的接入提供高速数据速率802.11b 11Mbps802.11b/g 54 Mbps支持移动性成本低无线局域网的主要标准HIPERLANHigh Performance Radio LAN(高性能无线LAN) 欧洲标准(欧洲电信标准化协会ETSI下的宽带无线电接入网络BRAN小组制定的)，HiperLan1和HiperLan2两个标准，物理层最高速率为54Mpbs(网络层25Mpbs)。
IEEE 802.11美国标准目前在世界范围内主导市场本课程中主要讨论802.11标准IEEE 802.11 的两种模式基础设施模式(Infrastructure Mode) 终端与访问点AP (Access Point)通信无基础设施模式(Ad Hoc Mode)终端进行对等网(peer-to-peer)通信(不需要AP)IEEE 802 协议层OSI参考模型各层功能物理层对物理信号的编解码前同步码的产生与去除透明比特传输介质访问控制(MAC) 层发送端：数据打包成帧进行传输接收端：拆帧并进行错误检测实现和维护MAC协议协调用户对共享介质的访问（寻址）逻辑链路控制(LLC) 层向高层协议提供服务接口，建立和释放数据链路层的连接 进行流控制和错误控制给帧加上编号物理层802.11 支持3种物理传输介质红外(Infrared)实现简单，成本低传输距离短，可视距离射频(2 种)跳频扩频(FH-DS)直接序列扩频(DSSS)覆盖范围较大(比如，可以穿透墙壁)如何访问一个网络?基础设施模式加入网络的四个步骤1.发现可用网络比如，基本服务集(BSS)2.选择一个网络(BSS)3.认证(Authentication)4.结合(Association)步骤1：发现可用网络被动扫描AP周期地发送信标帧(Beacon frame),其中包括: AP的MAC地址，网络名称(服务集标识Service SetIdentifier，即SSID)等。
【计算机网络】介质访问控制
【计算机⽹络】介质访问控制【背景】今天讲介质访问控制，介质访问控制是针对局域⽹的，因为局域⽹是⼀种⼴播式⽹络。
这就意味着局域⽹中所有联机的计算机都共享⼀个公共信道，所以需要⼀种⽅法能够有效的分配传输介质的使⽤权，使得两对节点之间的通信不会互相⼲扰的情况，这种功能就叫介质访问控制。
频分多路复⽤信道划分介质访问控制时分多路复⽤波分多路复⽤码分多路复⽤介质访问控制ALOHA协议随机访问介质访问控制CSMA协议CSMA/CD协议CSMA/CA协议轮询访问介质访问控制令牌传递协议信道划分介质访问控制信道划分介质访问控制将使⽤介质的每个设备与来⾃同⼀通信信道上的其他设备的通信隔离开来，把时域和频域资源合理地分配给⽹络上的设备。
信道划分的实质就是通过分时、分频、分波，分码等⽅法把原来的⼀条⼴播信道，逻辑上分为⼏条⽤于两个结点之间通信的互不⼲扰的⼦信道，实际上就是把⼴播信道转变为点对点信道。
信道划分介质访问控制分为以下4 种：频分多路复⽤（Frequency division multiplexing FDM）频分多路复⽤是⼀种将多路基带信号调制到不同频上，再叠加形成⼀个复合信号的多路复⽤ 技术。
每个⼦信道分配的带宽可不相同，但它们的总和必须不超过信道的总带宽。
在实际应⽤中，为了防⽌⼦信道之间的⼲扰，相邻信道之间需要加⼊“保护频带”。
频分多路复⽤的优点在于充分利⽤了传输介质的带宽，系统效率较⾼；由于技术⽐较成熟，实现也较容易。
缺点在于⽆法灵活地适应站点数及其通信量的变化。
时分多路复⽤（Time division multiplexing TDM）时分多路复⽤是将⼀条物理信道按时间分成若⼲时间⽚，轮流地分配给多个信号使⽤。
每个时间⽚ 由复⽤的⼀个信号占⽤。
就某个时刻来看，时分多路复⽤信道上传送的仅是某⼀对设备之间的信号；就某段时间⽽⾔，传送的是按时间分割的多路复⽤信号。
但由于计算机数据的突发性，⼀个⽤户对已经分配到的⼦信道的利⽤率⼀般不⾼。
IEEE_802 11技术_第二章
IEEE 802.11技术
● 利用差分四相相移键控(DQPSK)调制的2 Mb/s。 ● 利用差分二相相移键控(DBPSK)调制的1 Mb/s。 在DSSS中，将2.4 GHz的频宽划分成14个22 MHz的信 道(Channel)，邻近的信道互相重叠，在14个信道内，只有 3个信道是互相不覆盖的，数据就是从这14个信道中的一 个进行传送而不需要进行信道之间的跳跃。在不同的国家， 信道的划分是不相同的。
IEEE 802.11技术
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。
无线局域网采用的传输媒体或介质分为射频(Radio Frequency，RF)无线电波(Radio Wave)和光波两类。
射频无线电波主要使用无线电波和微波(Microwave)，光 波主要使用红外线(Infrared)。
IEEE 802.11技术
这些网络使用一个基本组件，IEEE 802.1l标准称之 为基本服务集(BSS)，它提供一个覆盖区域，使BSS中的 站点保持充分的连接。
一个站点可以在BSS内自由移动，但如果它离开了 BSS区域内就不能够直接与其他站点建立连接了。
IEEE 802.11技术
1) IBSS网络 IBSS是一个独立的BSS，它没有接入点作为连接的中心。 这种网络又叫做对等网(Peer to Peer)或者非结构组网(Ad hoc)， 其网络结构如图2-2所示。 该方式连接的设备之间都能直接通信而不用经过一个无 线接入点与有线网络进行连接。在IBSS网络中，只有一个 公用广播信道，各站点都可竞争公用信道，采用 CSMA/CAMAC协议。
IBSS网络在不需要访问有线网络中的资源，而只需要 实现无线设备之间互相通信的环境中特别有用，如宾馆、 会议中心或者机场等。
802.11中的服务概述
1 802.11中的服务概述1.1概述802.11标准指定了许多服务。
其中六个服务用于支持STA之间的媒体访问控制（MAC ）服务数据单元（MSDU）传递。
其中三项服务用于控制IEEE 802.11 LAN访问和机密性。
其中两项服务用于提供频谱管理。
其中一项服务为具有QoS要求的LAN应用程序提供支持。
另一个服务提供对更高层计时器同步的支持。
其中一项服务用于无线电测量。
此节介绍服务、每个服务的使用方式概述，以及每个服务如何与其他服务和IEEE 802.11体系结构相关联的说明。
这些服务按顺序呈现，旨在帮助了解IEEE 802.11网络的运行情况。
因此，组成SS和DSS的服务按顺序混合（而不是按类别分组）。
构成PCPS的服务是SS和DSS提供的服务的子集。
每个服务都由一个或多个MAC帧类型支持。
某些服务受MAC管理PDU支持，这些PDU在MAC管理帧中传输。
MAC数据帧支持MSDU传递服务。
所有这些帧都通过第10条中指定的IEEE 802.11 MAC子层介质访问方法访问WM。
IEEE 802.11 MAC子图层使用四种类型的帧—数据、管理、扩展和控制（请参阅条款9）。
数据帧由MAC数据平面处理（参见图5-1）。
MAC管理帧和MAC扩展帧（请参阅9.3.4）通过MAC管理平面进行处理。
MAC控制帧用于支持IEEE 802.11数据、管理和扩展帧的交付。
此处的示例假定为ESS环境。
ESS、PBSS和IBSS环境之间的差异在4.7中单独讨论。
1.2DS中MSDU的分布1.2.1 分发这是IEEE 802.11非GLK STA使用的主要服务。
从概念上讲，它由与在ESS中运行的IEEE 802.11非GLK STA之间的每条数据消息调用（当帧通过DS发送时）。
分发是通过DSS进行的。
请参阅图4-18中的ESS，并考虑从STA1发送到STA4的MSDU。
包含MSDU的一个或多个帧从STA1发送，并由STA2（“输入”AP）接收。
基于IEEE802.11p标准的车载网络MAC层协议研究
大连海事大学毕业论文Array二○一四年六月基于IEEE802.11p标准的车载网络MAC层协议研究专业班级：电子信息工程1班姓名：陈平指导教师：那振宇信息科学技术学院摘要车载自组织网络是由在高速公路或者城市街道上行驶的车辆以及道路两侧的路边单元等构成的一种特殊形式的移动自组织网络。
它将自组织网络技术应用于车辆之间的通信，能够使驾驶员获得超视距范围内的信息，在交通安全、娱乐服务等应用方面都有着广阔的前景。
不同于传统的移动自组织网络，车载网具有拓扑结构频繁变化、网络连通性差等特点，而且随着车流量密度的变化，网络中的信息负载量也不断地变化，这就给车载网络的介质访问控制层设计带来了很大的挑战。
因此，设计适合于车载网络的介质访问控制层协议逐渐变为一个重要的研究方向。
本论文主要对车载网络的介质访问控制层协议进行了相关研究。
通过对基于IEEE802.11与IEEE802.11p标准的介质访问控制层协议的对比，分析了802.11p介质访问控制层协议的性能优势与不足之处。
论文首先介绍了车载自组织网络和网络仿真软件NS-2。
然后简单阐述了基于IEEE802.11标准的介质访问控制协议。
接着对基于IEEE802.11p标准的介质访问控制协议进行了详细的分析，在NS-2中通过修改802.11协议的源代码，成功实现了802.11p协议，通过建立仿真场景实现了两种协议的对比，结果表明802.11p协议更适合车载网中的各种应用。
最后针对802.11p协议提出了一些改进的方向。
关键词：车载自组织网络; 介质访问控制；IEEE 802.11p；NS-2AbstractVehicular Ad Hoc Networks (V ANETs), composed of moving vehicles and roadside units, are a kind of self-organizing networks. It applies self-organized technology to vehicle-to-vehicle communication, which allows drivers to obtain information out of their horizons. It has a bright prospect in applications of traffic safety and entertainment services. However, different from traditional Ad Hoc networks, since V ANETs are featured by frequent change and poor network connectivity, the network load will change with the change of traffic flow. It makes design of MAC (Media Access Control) protocol a huge challenge. Therefore, how to design a feasible MAC protocol becomes an important issue in V ANETs research.This thesis works on MAC protocol of V ANETs. Comparing MAC protocols based on IEEE 802.11p standard with IEEE 802.11 standard, it analyzes the advantages and disadvantages of 802.11p protocol.Firstly, this thesis describes Vehicular Ad Hoc Networks and network simulator NS-2, Secondly, a simple introduction to MAC protocol based on IEEE 802.11 standard. Next, it describes MAC protocol based on IEEE802.11p standard in detail, and realizes the 802.11p protocol by modifying source codes of 802.11 in NS-2. Based on simulation scenarios, it compares the two protocols. Simulation results show that 802.11p protocol is more suitable for applications in V ANETs. Finally, some improvement suggestions are proposed in the end of the paper according to 802.11 p protocol.Keywords: Vehicular Ad Hoc Networks，media access control，IEEE 802.11p, NS-2目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 论文的主要工作 (5)1.4 论文的章节安排 (5)第二章车载自组织网络 (7)2.1 车载网介绍 (7)2.1.1 网络结构 (7)2.1.2 网络特点 (7)2.1.3 典型应用 (8)2.2 研究现状 (8)2.3 主要问题 (9)2.4 本章小结 (10)第三章网络仿真器NS-2 (12)3.1 NS-2简单介绍 (12)3.2 NS-2基础 (12)3.2.1 NS-2的运行机制 (12)3.2.2 NS-2的基本组成 (12)3.2.3 NS-2的简单应用 (13)3.3 NS-2 仿真过程 (14)3.4 本章小结 (15)第四章介质访问控制（MAC）层协议概述 (16)4.1 MAC层的基本概念 (16)4.2 基于IEEE 802.11标准的MAC层协议 (17)4.3 车载网MAC层协议 (19)4.4 本章小结 (19)第五章车载网络MAC层协议仿真 (20)5.1 引言 (20)5.2 基于IEEE 802.11p标准的MAC层协议 (20)5.2.1 协议的基本概述 (20)5.2.2 协议的工作机制 (21)5.3 仿真结果分析 (22)5.3.1 仿真场景 (23)5.3.2 仿真结果 (23)5.4 本章小结 (25)第六章总结与展望 (26)6.1 MAC层协议设计总结 (26)6.2目前学习方向与展望 (26)6.2.1 目前学习方向 (26)6.2.2 展望 (27)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (32)附录1 (1)基于IEEE802.11p标准的车载网络MAC层协议研究第一章绪论1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景最近几年，汽车行业发展的非常迅猛，人们的生活水平也不断提高，汽车已经逐步成为人们不可或缺的出行工具，它为我们的生活带来了很大的便利。
IEEE802.11-2020中译版第3章：定义和缩略语
3 定义和缩略语3.1定义就本标准而言，以下术语和定义适用。
IEEE 标准词典在线应引用本条款中未定义的术语。
访问控制：防止未经授权使用资源。
接入点（AP）：包含一个站（STA）并通过无线介质（WM）为关联的STA提供对分发系统服务的访问的实体。
AP包括STA和分发系统访问功能（DSAF）。
接入点（AP）可访问性：如果预身份验证消息可以通过分发系统（DS）在STA和目标AP之间交换，则AP可由站（STA）访问。
注意—预身份验证在12.6.10.2中定义。
其他身份验证数据（AAD）：未加密但受加密保护的数据。
准入控制：一种算法，旨在通过控制新流的准入来防止违反网络对允许流做出的参数化服务承诺资源受限的网络。
聚合介质访问控制（MAC）协议数据单元（A-MPDU）：包含一个或多个MPDU并由物理层（PHY）作为单个PHY服务数据传输的结构单位（PSDU）。
聚合介质访问控制（MAC）协议数据单元（A-MPDU）子帧：A-MPDU的一部分，它包含分隔符，并选择性地包含MPDU和任何必要的填充。
聚合介质访问控制（MAC）服务数据单元（A-MSDU）：包含一个或多个MSDU并在单个（未分段）数据介质访问控制（MAC）中传输的结构协议数据单元（MPDU）。
聚合介质访问控制（MAC）服务数据单元（A-MSDU）子帧：A-MSDU的一部分，其中包含标头和关联的MSDU。
天线连接器：用于电台（STA）中射频（RF）测量的测量参考点。
天线连接器是STA 架构中的点，表示用于无线电接收的接收器的输入（天线的输出）和天线（发射器的输出）用于无线电传输。
在使用多个天线或天线阵列的系统中，天线连接器是一个虚拟点，表示多个天线的聚合输出（或输入）。
在使用有源天线阵列进行处理的系统中，天线连接器是有源阵列的输出，其中包括有源天线的任何处理增益子系统。
天线选择（ASEL）接收器：执行接收ASEL的站（STA）。
天线选择（ASEL）发射器：执行传输ASEL的站（STA）。
IEEE 802.11系列标准简介
简介
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 802.11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的计算机的无线接 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 802.11a 标准
1999年制定完成.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54 Mbps/72 Mbps (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25 Mbps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. 高速WLAN协议,使用5G赫兹频段. 最高速率54Mbps,实际使用速率约为22-26Mbps 与802.11b不兼容,是其最大的缺点.也许会因此而被 802.11g淘汰.
IEEE 802.11b标准
1999年9月被正式批准,又称Wi-Fi标准.该标准规定无线 局域网工作频段在2.4GHz~2.4835GHz,数据传输速率达 到11 Mbps.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11 Mbps,5.5 Mbps,2 Mbps,1 Mbps的不同速率间自动切换,而且在2 Mbps,1 Mbps速 率时与802.11兼容. 802.11 802.11b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. 目前最流行的WLAN协议,使用2.4G赫兹频段.最高速率 11Mbps,实际使用速率根据距离和信号强度可变(150米 内1-2Mbps,50米内可达到11Mbps)802.11b的较低速率 使得无线数据网的使用成本能够被大众接受(目前接入节 点的成本仅为10-30美元).
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计算机网络IEEE802.11介质访问控制
通过对前面章节的学习，我们已经知道IEEE 802.3标准的以太网采用CSMA/CD的访问控制方法。
在这种戒指访问控制方式下，准备传输数据的设备首先检测载波信道，如果在同一时间内没有侦听到载波，那么这个设备就可以发送数据。
如果两个设备同时传送数据，就会发生冲突碰撞，并被所有冲突设备检测到，这种冲突便延缓了数据的重传，使得它们在间隔一段时间后才发送数据。
由于在无线网络传输中侦听载波及冲突检测都是不可靠的，而且侦听载波也是相当困难的。
另外，在通常情况下，无线电波经由天线发送出去时，是无法监视的，因此冲突检测实际上是做不到的。
而在IEEE 802.11x系列标准中的IEEE 802.11b标准定义的无线局域网中，使用的介质访问控制方式为载波监听多路访问/冲突避免（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance，CSMA/CA）。
在IEEE802.11介质访问控制中，将冲突检测（Collision Detection）变成了冲突避免（Collision Avoidance），其侦听载波技术由两种方式来实现，一种是实际的去侦听是否有电波在传送，然后加上优先权控制；另一种是虚拟的侦听载波，并告知其等待多久时间后可以传送数据，通过这样的方法来防止冲突发生。
具体的来讲，它定义了一个帧间隔（Inter Frame Spacing，IFS）时间和后退计数器。
其中，后者的初始值是由随机数生成器随机设置的，递减计数一直到归零为止。
其工作过程如下：
●如果一个工作站需要发送数据并且监听到信道忙，则产生一个随机数设置自己的后
退计数器并坚持监听。
●当监听到信道空闲后等待一个IFS时间，并开始计数。
最先完成技术的工作站开始
发送数据。
●其它工作站监听到有新的工作站开始发送数据后暂停计数，在新的工作站发送完成
后在等待一个IFS时间继续计数，直到计数完成后开始发送数据。
由于在两次IFS之间的时间间隔是各个工作站竞争发送的时间，它对于参与竞争的工作站是公平的，基本上是按照先来先服务的顺序来获得发送数据的机会。
在CSMA/CA中，通信方式将时间域的划分与帧格式紧密联系起来，以保证某一时刻只有一个站点在发送数据，它实现了网络系统的集中控制。
由于传输介质的不同，CSMA/CD 与CSMA/CA的检测方式也不同。
CSMA/CD是通过电缆中电压的变化来检测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随之发生变化；而在CSMA/CA中是采用能量检测（ED）、载波检测（CS）和能量载波混合检测3中检测信道空闲的方式。