无线局域网(七)

无线局域网技术与协议
东北大学网
物理服务访问点 IEEE 802.11 （PHY SAP） 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）。
物理层 （P L）
物理层汇聚子层 （PLCP Sublayer）
物理媒体依赖子层 （PMD Sublayer）
2013年9月10日 内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 7.2 物理层结构与主要功能 7.2.1 物理层结构
媒体访问控制子层 （MAC Sublayer）
PLCP 帧前导码
PLCP Header
PLCP 帧适配头 PPDU
直接序列扩频（DSSS）物理层的 PLCP帧——PLCP层协议数据单元 （PPDU），由一个PLCP前导码（同步码SYNC和帧起始定界符 SFD）、PLCP适配头（信号Signal、服务Service、长度Length和帧校 验序列FCS）和MAC层协议数据单元MPDU所组成。
无线局ห้องสมุดไป่ตู้网技术与协议
东北大学网
● PHY-DATA.request：从MAC层向物理层传送数据的一个字节。在 物理层发出PHY-TXSTART.confirm原语后，才有可能出现。 ● PHY-DATA.indication：从物理层向MAC层传送接收到的数据的一 个字节。 ● PHY-DATA.confirm：一条从物理层发向MAC层的原语，用于确认 PHY-TXEND.confirm：一条从物理层发往MAC层原语，用于确认 数据从MAC层传送到了物理层。 一个MPDU传送的结束。 ● PHY-TXSTART.request：从MAC层发往物理层的请求原语，请求开 PHY-CCARESET.request：一条从MAC层发往物理层的请求原语， 始一个MPDU的传送。 用于对信道检测评价状态机的复位。 ● PHY-TXSTART.confirm：从物理层发往MAC层一条原语，用于确 PHY-CCARESET.confirm：一条从物理层发往MAC层的原语，用于 认一个MPDU传送的开始。 确认信道检测评价状态机的复位。 ● PHY-CCA.indication：一条从物理层发往MAC层的原语，用于指明 信道媒体的检测状态。（只有两种状态：忙碌、空闲。每当信道状态发 生变化时，物理层都要发送该原语。） ● PHY-RXEND.indication：一条从物理层发往MAC层的原语，用于 确认接收机已经完成了一个MPDU的接收。
第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议
7.1 引言 7.2 物理层结构与主要功能 7.2.1 物理层结构 7.2.2物理层主要功能 7.3 物理层操作 7.3.1 物理层服务原语 7.3.2 载波帧听功能 7.3.3 数据发送功能 7.3.4 数据接收功能 7.4 直接序列扩频(DSSS)物理层 7.4.1 DSSS物理层的汇聚(PLCP)子层 7.4.2 DSSS物理层的媒体依赖(PMD)子层 7.5 跳频扩频(FHSS)物理层 7.5.1 FHSS物理层的汇聚(PLCP)子层 7.5.2 FHSS物理层的媒体依赖(PMD)子层 7.6 红外线(IR)物理层 7.6.1 红外线（IR）物理层的汇聚(PLCP)子层 7.6.2 红外线（IR）物理层的媒体依赖(PMD)子层 7.7 IEEE 802.11标准的物理层扩充协议
2013年9月10日 内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 7.3 物理层操作
7.3.3 数据发送功能
无线局域网技术与协议
东北大学网
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（04095）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。
● ● ● 载波侦听（CS）功能； 信号发送（TX）功能； 信号接收（RX）功能。 物理层 操作
2013年9月10日
内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 7.3.1 物理层服务原语 7.3 物理层操作
内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
2013年9月10日
第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议
无线局域网技术与协议
东北大学网
7.2 物理层结构与主要功能 7.2.2 物理层主要功能
物理（PHY）层的主要功能包括：
● 直接序列扩频（DSSS）物理层 直接序列扩频（DSSS）物理层规定了两种不同进制的差分 ● 跳频扩频（FHSS）物理层 相移键控调制方式以及要求的数据传输速率： 跳频扩频（FHSS）物理层与直接序列扩频（DSSS）物理层 ● 红外线（IR）物理层 · 利用差分四进制相移键控（DQPSK）调制方式，数据传输 相比，有低成本、低功率消耗、强抗信号干扰能力的优点。 红外线（IR）物理层描述了一种在850到950nM波段运行的 速率2Mbit/s802.11的跳频扩频方式利用无线电从一个频率跳 基于IEEE ； 调制类型，用于小型设备和低速率连接的数据传输应用。 · 利用差分二进制相移键控（DBPSK）调制方式，数据传输 到另外一个频率来发送数据信号，在移动到一个不同的频 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 速率1Mbit/s 。 率之前，在每个频率上传输若干位数据信息。 调制（16PPM）的1Mbit/s速率和利用四进制脉冲位置调制 跳频系统的输出载频以一种随机的方式跳跃。跳频系统的 （4PPM）的2Mbit/s增强速率。基于红外线设备的峰值功率 实施会逐渐便宜而且不像直接序列那样消耗太多的频率资 被限定为2W。 源，所以更加适用于移动式应用。
物理媒体依赖 服务访问点 （PMD SAP）
图7.1 IEEE 802.11 物理（PHY）层结构
2013年9月10日 内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 7.2 物理层结构与主要功能 7.2.1 物理层结构
无线局域网技术与协议
东北大学网
● 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。
2013年9月10日
内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 7.3 物理层操作 7.3.4 数据接收功能
无线局域网技术与协议
东北大学网
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。
2013年9月10日 内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 7.3 物理层操作 7.3.2 载波帧听功能
无线局域网技术与协议
东北大学网
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 PHY-CCA.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 PHY-CCA.indication原语到MAC层。从而MAC层就可以决定 暂不能发送帧。
2013年9月10日
无线局域网技术与协议
东北大学网
内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 7.1 引言
无线局域网技术与协议
东北大学网
IEEE802.11无线局域网标准的物理层协议建议了三种实现方式，分别是 无线电波方式下的直接序列扩频（DSSS）、跳频扩频（FHSS）和红外 线（IR）方式，在2.4GHz波段（全球统一的ISM波段）上进行操作。
比特： 128 SYNC 16 SFD 8 Signal 8 Service 16 Length
无线局域网技术与协议
东北大学网
层具有较大的传输距离和 较高的数据速率，但其实 现成本与设备功耗较高。
Variable Octets MPDU PSDU PLCP层服务数据单元
8 FCS
PLCP Preamble
2013年9月10日 内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 第七章 IEEE802.11物理(PHY)层协议 7.4 直接序列扩频(DSSS)物理层 直接序列扩频(DSSS)物理
7.4.1 DSSS物理层的汇聚(PLCP)子层