哈爾濱哺T人學(xué)碩1晉何論文摘要隨荇信息時(shí)代的到來，無線局域網(wǎng)得到了飛速發(fā)展，無線局域網(wǎng)產(chǎn)R口I|0蹬引得到了國V,J外相關(guān)領(lǐng)域的關(guān)注。無線網(wǎng)卡是實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)的關(guān)鍵硬件，計(jì)算機(jī)安裝上無線局域網(wǎng)網(wǎng)卡可以共享網(wǎng)絡(luò)資源，在一定程度上，網(wǎng)卡的性能決定了網(wǎng)絡(luò)的性能好壞。無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)有幾種，其中IEEE8021L標(biāo)準(zhǔn)是最早的，也是應(yīng)用晟廣泛的。本文第一章和第二章描述了符合IEEE8021L標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)WLAN的特點(diǎn)、構(gòu)件、體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)中各層的幀格式等。其中著重講述了物理層標(biāo)準(zhǔn)和各項(xiàng)指標(biāo)。本文第三章介紹了應(yīng)用ITERSIL公司的PRISM第二代套片實(shí)現(xiàn)網(wǎng)卡的方案。詳細(xì)講述了網(wǎng)卡的功能構(gòu)成、工作原理、從射頻到中頻到基帶的信號(hào)處J過柙、以及媒體訪問控制層MAC協(xié)議處理方法等。木文第刖章和第五章研究設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了無線網(wǎng)卡的物理層擴(kuò)頻通信機(jī)，即收發(fā)信機(jī)部分，它基本符合IEEE8021L標(biāo)準(zhǔn)。給出了詳細(xì)的軟硬件設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)過程，包括從計(jì)算機(jī)用戶端到系統(tǒng)控制端以及具體的信號(hào)信息處理過程。系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間通過RS232串口交換數(shù)據(jù)和控制信息。完成N勺主要工作如下1用VISUALC編寫了人機(jī)界面，即WINDOWS環(huán)境串口通信程序。2系統(tǒng)控制部分用單片機(jī)和現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA來實(shí)現(xiàn)，完成了數(shù)據(jù)的高速傳輸要求，以及單片枧秘收7發(fā)信枕部分的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換。3收發(fā)信機(jī)的信號(hào)處理部分采用INTERSIL公司生產(chǎn)的專用芯片來實(shí)現(xiàn)。包括從基帶到中頻到射頻的轉(zhuǎn)換。關(guān)鍵詞IEEE80211；多址通信四次握手；FPGA哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTWITHTIRECOMINGOFINFORMATIONERA，THEWIRELESSLOCALAREANETWORKISDEVELOPINGVERYFAST，THEDESIGNOFWLANPRODUCTSGAINTHEATTENTIONOFPEOPLEINLANDOROUTLANDTHEWIRELESSNETWORKCARDISTHEKEYHARDWAREOFWLANTHECOMPUTERINSTALLEDNETWORKCARDCALLSHARETHERESOURCESOFWLANTOACERTAINEXTENTTHEPCLML_ILLALLCEOFNETWORKCARDIMPACTSTHECAPACITYOFWLANWLANHASSEVERALSTANDARDSOFWHICHTHEIEEES0211ISTHEEARLIESTONEANDISMOSTWIDELYUSEDNOWINCHAPTERLAND2THEAUTHORDESCRIBESTHECHARACTERSOFWLANANDTHECOMPONENTSOFTHEIEEES0211ARCHITECTURESOMEKEYTECHNOLOGIESTOFORMIEEES0211ANDTHEFLAMEOFSIGNALTRANSFERREDINEACHWL，ANLAYERAREALSODEPICTEDTHESTANDARDANDTECHNICALGUIDELINEOFPHYSICALLAYERPHYAREEMPHASIZEDABLUEPRINTOFDESIGNINGAWIRELESSNETWORKCARDISINTRODUCEDINCHAPTER3INWHICHTHEPRISM1ICHIPSETMADEININTERSILCOISADOPTEDINDETAIL，THEAUTHORNARRATESTHEFUNCTIONANDWORKINGELEMENTSOFNETWORKCARD，ANDTHESIGNALPROCESSINGFROMBASEBANDTO1FTORF，ALSOTHEPROTOCOLPROCESSOFMEDIUMACCESSCONTROLMACLAYERINCHAPTER4AND5，APHYCOMMUNICATIONSPROCESSORBASEDONDIRECTSEQUENCESPREADSPECTRUMDSSS，THATIS，THETRSIGNALPROCESSORPARTINANETWORKCARD，ISDESIGNEDANDREALIZED，WHICHISBASICALLYCOMPROMISETHEIEEES0211STANDARDITEXCHANGESDATAANDCONTROLINFORMATIONWITHCOMPUTERTHROUGHTHESERIALPORTRS232、THEMAINWORKINGFINISHEDAREASFOLLOWS1COMPILEAPERSONCOMPUTERINTERFACE，THATIS，THESERIALCOMMUNICATIONSPROGRAMINWINDOWSENVIRONMENTWITHVISUALC2THEMICROCOMPUTERANDTHEFIELDPROGRAMMABLEGATEARRAYFPGAREALIZETHECONTROLPARTOFTHISTRSIGNALPROCESSORAPPEALINGTHEHIGHSPEEDTRANSFERLEQUESTANDTHETRANSFORMOFCOMMUNICATIONPROTOCOLBETWEENMCUANDTHISSIGNALPROCESSOR哈爾濱工程火學(xué)碩士學(xué)位論文3THEDATATRANSFERPARTOFTHISSIGNALPROCESSORINCLUDESTHEMODULATINGORDEMODULATINGFROMBASEBANDTO1FTOREACCORDINGLY,THEDSSSBASEBANDPROCESSORHFA386LB，THEIQMODULATORDEMODULATORHFA3783，THERFIFCONVERTERHFA3683AAREAPPLIEDKEYWORDSIEEE802，11；MULTIPLEACCESS；FOURTIMEHANDSHAKEFPGA哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文11局域網(wǎng)技術(shù)第1章緒論局域網(wǎng)是在一個(gè)小區(qū)域范圍內(nèi)對(duì)各科T數(shù)據(jù)通信設(shè)備提供互連的通信網(wǎng)。下而從它的傳輸媒體、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及協(xié)議幾方面介紹1、傳輸媒體傳輸媒體是發(fā)送器和接收器之間的物理信號(hào)通路，通常有雙絞線、同軸電纜和光纖，還有無線傳輸媒體。2、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指傳輸媒體與網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的幾何形狀，局域網(wǎng)常見的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星狀、環(huán)狀、總線和樹狀等。如圖1114所示在星狀結(jié)構(gòu)中，每個(gè)站由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路連接到公共中15,，任意兩個(gè)站點(diǎn)之間的通信均要通過公共中心，中心節(jié)點(diǎn)可以是一個(gè)中繼器，也可以是一個(gè)局域網(wǎng)交換器。所用站點(diǎn)串接在一環(huán)狀回路的布線方式稱為環(huán)狀。環(huán)狀拓?fù)涞拿總€(gè)節(jié)點(diǎn)都必須連接到一中樞裝置，該裝置可將接收到的信號(hào)增強(qiáng)后再送出到下一站。在總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，通信網(wǎng)絡(luò)只是傳輸媒體，沒有交換機(jī)，也沒有轉(zhuǎn)發(fā)器。所有站通過合適的硬件接口連到一條線狀傳輸媒體即總線上，任何一個(gè)站的發(fā)送都在媒體上傳播，并能被其他站所接收。樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是總線結(jié)構(gòu)的一般化，傳輸媒體是不構(gòu)成閉合環(huán)路的分支電纜。I_RLILIJ1R圖12環(huán)狀【口。L_獄J星叫一I圖哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文圖L，3總線圖14樹狀3、局域網(wǎng)怫議采用OSI參考模型來分析，局域網(wǎng)在正常工作的情況下，只需要兩層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。這是由局域網(wǎng)的兩個(gè)重要特性決定的第一，通過局域網(wǎng)傳送的數(shù)據(jù)必須組成幀，并進(jìn)行一定的控制。第二，不存在中間交換，不要求路由選抒。圖1，5是兩個(gè)站或兩個(gè)系統(tǒng)經(jīng)局域網(wǎng)進(jìn)行通信的鏈路要求。較高層。、較高層J芝輯鏈路邏輯鏈路挖制了層LLC控制子層LI上I局域網(wǎng)媒體訪問媒體訪問擰制予層MAC控制了層MAC物那屢_V。物理層圖15局域網(wǎng)通信體系結(jié)構(gòu)其中，較高層等效于運(yùn)輸層及以上各層提供站之間的端對(duì)端服務(wù)。為了幀的發(fā)送和接收，在鏈路層下面的MAC子層提供必要的邏輯以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問。媒體訪問控制MAC是局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能諸如吞吐性能與遲延性能完全取決于所采用的MAC協(xié)議【2】。12多址通信協(xié)議多個(gè)站共享某一固定頻段進(jìn)行通信的技術(shù)稱為多址接入MULTIPLEACCESS技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)通信中當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立工作站在同一時(shí)刻2哈爾濱工程人學(xué)碩士學(xué)位論文共享同一網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)，碰撞就會(huì)產(chǎn)生。為了避免或盡量減少這種碰撞，如何分配資源即多址接入技術(shù)是必須的。在無線通信中，信道資源十分寶貴，如何解決碰撞問題就顯得更加重要。在計(jì)算機(jī)通信中，用媒體訪問控制層MAC拂議來描述和實(shí)施網(wǎng)上各站的多址接入。所以多址接入?yún)f(xié)議就是MAC協(xié)議。當(dāng)前，對(duì)MAC協(xié)議的分類有很多方法，以下就其中一種進(jìn)行討論L_21調(diào)度式接入?yún)f(xié)議L、固定分配式在這種多址接入方式中信道資源以靜態(tài)方式分配給各用戶，不管它們LJ與否。按時(shí)問和頻率分為兩種，即TDMA、FDMA。TDMA是在時(shí)域上劃分子信道，每個(gè)子信道使用不同的時(shí)隙，雖然不同子信道在時(shí)問軸上不重疊，但在頻率上可能重疊。如圖16所示TIMEHUSERL_1孟HUSER3RUSER4TIIR21。，一一USER。一F芝二三7乓二二二I二歲FLAME1FRAME2圖16TDMA時(shí)間分配圖FDMA是在頻域上把給定的頻段分割成若干個(gè)子頻段，每個(gè)頻段表示一個(gè)了信道，不同信道在頻率軸上不藿疊。如圖17所示FREQUENCYRUS孑ERIJ_哆|，_事1III一圖17FDMA頻段分配圖2、按需分配式網(wǎng)絡(luò)按某種循環(huán)的順序詢問每個(gè)節(jié)點(diǎn)是否有數(shù)據(jù)發(fā)送如果有數(shù)據(jù)，則哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文立即發(fā)送，否則網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向詢問下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。依詢問方式不同，可分為集中式控制和分布式控制兩種。查詢選擇法多址接入屬于集中式控制方法，網(wǎng)絡(luò)中有一個(gè)中心控制器，完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的詢問控制過程。如果用戶接收到中心站的詢問信號(hào)，回復(fù)無信息發(fā)送的控制信息或者發(fā)送累積在緩沖區(qū)中的所有信息。當(dāng)最后一個(gè)包發(fā)送后，發(fā)送“READY”信號(hào)給控制器。然后控制器接著詢問F一個(gè)用戶。令牌傳遞多址接入屬于分布式控制方法，網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)都有責(zé)任按某種確定的規(guī)則劉詢問控制過程進(jìn)行管理。令牌總線是它的一個(gè)特例?？偩€上的各個(gè)用戶都有不同的地址，各個(gè)用戶都知道它的后續(xù)用戶的地址，從而形成一個(gè)循環(huán)。用戶是否有權(quán)利發(fā)送信息決定于它是否接收到它的前承用戶發(fā)來的稱為令牌的控制信息。如果收到，就發(fā)送信息，然后把令牌發(fā)送給它的后續(xù)用戶，如果沒有信息發(fā)送，只是把令牌傳遞給后續(xù)用戶。122隨機(jī)競爭類接入?yún)f(xié)議用戶占用信道的順序和方式不是調(diào)度好的，如某節(jié)點(diǎn)有信息要發(fā)送，它將以某種方式競爭信道使用權(quán)，一旦得到使用權(quán)便將信息發(fā)送出去；所有節(jié)點(diǎn)都能接收到任一節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息如果檢測到十發(fā)給自己的則接收下來，否則丟棄。某個(gè)用戶通過檢測信道可能可以確定信道的占用情況，但是無法知道是否還有其它用戶也準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)，如果幾個(gè)用戶同時(shí)發(fā)送，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)傳輸過程的失敗。隨機(jī)多址接入?yún)f(xié)議就是要解決這個(gè)問題。可以分為幾種PALOHA、SALOHA、CSMA等。1、純ALOHAPALOHA協(xié)議按如下方式工作當(dāng)任一站有幀進(jìn)入其發(fā)送緩沖器要求發(fā)送時(shí)，該站不管信道是否忙碌，立即將該幀送入信道發(fā)送出去。當(dāng)發(fā)送站檢測出自己發(fā)送的幀與其它站發(fā)LQJ的幀碰撞后，則發(fā)送站獨(dú)立地延遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后再把幀發(fā)送出去。如再發(fā)生碰撞，則重復(fù)以上過程直至幀發(fā)送成功。2、時(shí)隙ALOHASALOHA協(xié)議是純ALOHA的改進(jìn)。在純ALOHA中，由于每個(gè)站都是立即把隨機(jī)產(chǎn)4哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文生的幀發(fā)送出去，從時(shí)間軸上看，每幀發(fā)送的時(shí)刻是任意的。限制幀的發(fā)送時(shí)刻，即，雖然幀的產(chǎn)生是隨機(jī)的，但僅在某些確定的時(shí)刻才允許把它們發(fā)送出去。為此把信道傳輸時(shí)間按幀長T為單位分成一個(gè)一個(gè)的時(shí)間段，并把每幀的發(fā)送時(shí)刻限制在每個(gè)時(shí)間段的起始時(shí)刻。增加了信道吞吐量。3、CSMA載波檢測多址接入分為兩種NONPERSISTENTCSMA、PPERSISTENTCSMA。非持續(xù)型CSMANONPERSISTENTCSMA，用戶發(fā)送數(shù)據(jù)之前先檢測信道占用情況，如果信道空閑就發(fā)送，如果信道忙，等待一段隨機(jī)的時(shí)間后再重發(fā)。用戶得不到接收端的確認(rèn)ACK包，就是發(fā)生了碰撞，數(shù)據(jù)包重新安排等待隨機(jī)時(shí)間重發(fā)。持續(xù)型CSMA按概率P分為PPERSISTENTCSMA和1PERSISTENT，它與FLOFLPERSISTENT不同的就是，當(dāng)發(fā)II碰掩后，數(shù)摒包不是重新安排而是繼續(xù)檢測信道，等到信道空閑，馬上重發(fā)。這樣在信道空閑的一瞬間，堆積的數(shù)據(jù)包發(fā)生碰撞的概率就會(huì)很大。為了緩解這個(gè)問題，在信道空閑的瞬間，在【O，1區(qū)問內(nèi)選擇一個(gè)隨機(jī)數(shù)E，若EP則發(fā)送幀。否則暫停檢測信道，并開始延時(shí)T，延時(shí)結(jié)束后，再檢測信道重復(fù)上述過程。123碼分多址通信協(xié)議CDMA既不屬于非競爭也不屬于競爭多址協(xié)議。它以擴(kuò)頻通信為基礎(chǔ)。每個(gè)用戶分配給不同的擴(kuò)頻碼，將所發(fā)送的信息擴(kuò)頻后發(fā)送到信道中去。接收端用相應(yīng)的同步擴(kuò)頻碼解擴(kuò)，得到正確的信息。根據(jù)擴(kuò)頻方式的不同，可分為直序DSCDMA、跳頻FHCDMA、跳時(shí)THCDMA、混合CDMA等131。13直接序列擴(kuò)頻擴(kuò)頻通信是指待傳輸信息的頻譜用某個(gè)特定的擴(kuò)頻函數(shù)擴(kuò)展后成為寬頻帶信號(hào)，送入信道中傳輸，再利用相應(yīng)手段將其壓縮，從而獲取傳輸信息的通信系統(tǒng)。調(diào)制信號(hào)的帶寬主要由擴(kuò)頻函數(shù)來決定。哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文擴(kuò)頻通信的可行性足從信息淪和抗T擾州淪的堆木公式巾引巾而束的。信息論中關(guān)了二信息容量的仙農(nóng)SHANNON公式為，P、C_糾GZ卜畝J11式中C一信道容量用傳輸速率度量。W一信號(hào)頻帶寬度。P一信號(hào)功率。N一白噪聲功率。式11說明，在給定的傳輸速率C不變得條件下，頻帶寬度W和信噪比PB,I是可以互換的。即可通過增加頻帶寬度的方法，在較低的信噪比PNSN情況下，傳輸信息，擴(kuò)展頻譜換取信噪比要求的降低，正是擴(kuò)頻通信的重要特點(diǎn)，并由此為擴(kuò)頻通信的應(yīng)用奠基了基礎(chǔ)。擴(kuò)頻系統(tǒng)和通常的通信系統(tǒng)相比，具有很強(qiáng)的抗人為干擾、抗窄帶干擾、抗多徑干擾的能力，還具有信息隱蔽、低的空間無線電波“通量密度”及多址保密通信的特點(diǎn)。山于以上優(yōu)點(diǎn)，擴(kuò)頻技術(shù)迅速發(fā)展，F(xiàn)得到廣泛的應(yīng)用在通信、數(shù)掘傳輸、信息保密、定位、測距和多址技術(shù)等方面，顯示了極強(qiáng)的生命力。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)按照其工作方式分為幾種L、直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)DSSS由于待傳信息信號(hào)與高速率的偽隨機(jī)碼波形相乘后，去直接控制射頻信號(hào)的菜個(gè)參員射頻調(diào)制方式?jīng)Q定，擴(kuò)展了傳輸骷寬而得名。2、跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)FH。SS數(shù)字信息與二進(jìn)制偽碼序列模二相加后，去離散地控制射頻載波振蕩器的輸出頻率，使發(fā)射信號(hào)的頻率隨偽碼的變化而跳變。3、跳H寸擴(kuò)頻系統(tǒng)THSS跳時(shí)是用偽碼序列來啟動(dòng)信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻和持續(xù)時(shí)問。發(fā)射信號(hào)的“有”、“無”同偽碼序列樣是偽隨機(jī)的。4、混合式以上三種基本擴(kuò)頻方式中的兩種或多種結(jié)合起來，便構(gòu)成了一些混合擴(kuò)頻體制。直序擴(kuò)頻采用相干解擴(kuò)解調(diào)它利用了頻率和相位信息，性能優(yōu)于調(diào)頻系統(tǒng)。本課題的通信卡的擴(kuò)頻方式采用直序擴(kuò)頻。以下面的發(fā)射和接收系統(tǒng)6哈爾濱工程人學(xué)碩L學(xué)位論文框圖來簡要闡述南序擴(kuò)頻的原理。圖18發(fā)射系統(tǒng)圖19接收系統(tǒng)所渭直接序列擴(kuò)頻，就是數(shù)據(jù)源即信息源經(jīng)過編碼器的二進(jìn)制碼流與一個(gè)高速率的二進(jìn)制偽隨機(jī)序列M序列相乘得到復(fù)合信號(hào)從而擴(kuò)展了傳輸信息的帶寬。每一擴(kuò)頻碼C由N位組成，即有N個(gè)固定的矩形脈沖，總時(shí)問寬度為T。每個(gè)數(shù)據(jù)即為一個(gè)代碼，其寬度為T。如果數(shù)據(jù)位為0，則發(fā)送代碼C如果數(shù)據(jù)位為“L”，則將C中的每一位取反。擴(kuò)頻后的復(fù)合信號(hào)對(duì)載波調(diào)制后，通過發(fā)射機(jī)和無線進(jìn)入信道中傳輸。在接收端用一個(gè)和發(fā)射端同步的偽隨機(jī)碼所調(diào)制的本地信號(hào)，與接收到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理得到信息源。相關(guān)處理是將兩個(gè)信號(hào)相乘，然后求其數(shù)學(xué)期望，或求兩個(gè)信號(hào)瞬時(shí)值相乘的積分。若信道中存在著干擾，這些干擾包括窄帶干擾、人為瞄準(zhǔn)式干擾、單頻干擾、多衽干擾或碼分多址信號(hào)，它們和有用信號(hào)一起進(jìn)入接收機(jī)，南于窄帶噪聲和多徑干擾與本地?cái)U(kuò)頻信號(hào)不相關(guān)，故在相關(guān)處理中被削弱，也就是卜擾信號(hào)的能量被擴(kuò)展到整個(gè)擴(kuò)頻L挎寬內(nèi)，降低了。R擾電平。這就是擴(kuò)頻系統(tǒng)具有抗干擾能力的原因“I。7哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文14本文的主要研究內(nèi)容本文的主要內(nèi)容包括介紹無線局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵技術(shù)，以及它的標(biāo)準(zhǔn)IEEE80211。講述無線局域網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分一無線網(wǎng)卡的功能、工作原理。提出了一種無線網(wǎng)卡的設(shè)計(jì)方案，包括其軟硬件構(gòu)成。在此基礎(chǔ)上具體設(shè)計(jì)了無線網(wǎng)卡的物理層擴(kuò)頻通信機(jī)，基于直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了兩用戶之間的信息交換。該通信卡的性能指標(biāo)基本符合IEEE80211標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用了RS232串口，MCS51系列單片機(jī)，XC4010系列FPGA，以及INTERSIL公司生產(chǎn)的擴(kuò)頻基帶通信芯片，中頻轉(zhuǎn)換器，射頻轉(zhuǎn)換器等。本文詳細(xì)介紹了所應(yīng)用的各項(xiàng)技術(shù)，所使用的各個(gè)集成電路，具體方案設(shè)計(jì)及分析，以及調(diào)試結(jié)論等。8哈爾濱工程丈學(xué)碩士學(xué)位論文第2章無線局域網(wǎng)技術(shù)無線局域網(wǎng)WLAN就是采用無線傳輸媒體組成的計(jì)算機(jī)局域通信網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)入90年代，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的需求越來越高，要求在任何時(shí)問，任何地點(diǎn)都能享用網(wǎng)絡(luò)資源，而傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備被網(wǎng)線所禁錮，無法實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)的通信。1997年6月，IEEE發(fā)布8021L標(biāo)準(zhǔn)。作為國際網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議。1985年5月FCC為局域網(wǎng)擴(kuò)頻通信開放ISM頻帶，使用時(shí)無須申請(qǐng)執(zhí)照【51。標(biāo)準(zhǔn)的制定及ISM頻段的開放進(jìn)一步推動(dòng)了WLAN的迅速發(fā)展。21無線局域網(wǎng)的構(gòu)件不管WLAN的大小和復(fù)雜程度如何，它都需要如下構(gòu)件1、網(wǎng)絡(luò)接口乎NIC它建立了物理層與主機(jī)的連接。有了它，不需要電纜一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可以與其它的計(jì)算機(jī)在網(wǎng)上通信。2、網(wǎng)關(guān)它的作用類似于集線器或端口，也有防火墻的作用。3、合適的軟TT網(wǎng)關(guān)只有合適的軟件才能正常工作，如硬件驅(qū)動(dòng)，通信軟件和應(yīng)用軟件。4、計(jì)算機(jī)它安裝上軟件和NIC就能與網(wǎng)絡(luò)中其他用戶通信了。5、收發(fā)器它從網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)卡間接收與發(fā)送信息。6、天線它將源信號(hào)發(fā)送至遠(yuǎn)方并接收遠(yuǎn)方的信號(hào)，分定R匈TJ全向兩種。22無線局域網(wǎng)的組網(wǎng)方式1、純WLAN它不需要無線訪問節(jié)點(diǎn)AP，由安裝有網(wǎng)卡可以互相通信的主機(jī)組成9哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文即前面提到過的自組無線局域網(wǎng)ADHOE。2、接八方式它可以使帶有無線通信設(shè)各的工作站以及插有PCMCIA卡的便攜式計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)橋，HUB等無線接入點(diǎn)接入有線主干網(wǎng)。如圖21所示3、F，繼力式它將無線鏈路作為原有基干網(wǎng)的一部分，在兩個(gè)或多個(gè)有線網(wǎng)絡(luò)之間傳輸數(shù)據(jù)，在此，WLAN設(shè)備主要是充當(dāng)廉價(jià)的、易于安裝的互連設(shè)備F61，如圖22所示圈巫蚓刪L一吁9匡墅R有線網(wǎng)絡(luò)。TJL_R_JH二贏F砸J蔓豳圖21接入方式圖22中繼方式23無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)IEEE80211231IEEE80211標(biāo)準(zhǔn)簡介無線局域網(wǎng)協(xié)議定義了無線局域網(wǎng)應(yīng)用的物理層及媒體訪問控制層的規(guī)則，是各工作站得以正確、可靠和有效傳輸?shù)幕A(chǔ)。包括對(duì)信息、管理、控制和物理層的定義。IEEE80211標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802委員會(huì)制定的世界上第一個(gè)WLAN標(biāo)準(zhǔn)。它對(duì)國際無線局域網(wǎng)工作頻段，無線局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，PHY層及MAC層，安全性，移動(dòng)站漫游等特性都有較具體的技術(shù)規(guī)范。J、工作頻段IEEE選擇FCC為局域網(wǎng)擴(kuò)頻通信開放的2424835GHZISM頻段作O一網(wǎng)一I陋叫墮L唑臣LMF廠H一1_1呲乎叮葫哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文為80211的工作頻段州。2、參考模型圖2I示出了IEEE80211的參考模型。IEEE8022邏輯鏈路控制層【JICIEEE8021L媒體訪問控制層MAC跳頻護(hù)頻直序擴(kuò)頻紅外線“CPHY圖23IEEE80211參考模型1物理層PIIY物理層主要完成定義與實(shí)現(xiàn)建立、維持和拆除物理連接信道所必須的機(jī)械、電氣及功能的特性與規(guī)格。8021L提供三種PHY規(guī)范贏序擴(kuò)頻DSSS局域網(wǎng)和跳頻擴(kuò)頻FHSS局域網(wǎng)都采用無線電波作為傳輸媒體，IR局域網(wǎng)使用小于1微米的波長，16PPM。傳輸速率為MBPS2MBPS。紅外線基本傳輸速率為1MBPS，調(diào)制方式為南序擴(kuò)頻無線局域網(wǎng)的物理層指標(biāo)如下1直擴(kuò)系統(tǒng)采用1L位巴克碼BAKER作為擴(kuò)頻碼，它具有理想的自相關(guān)特性，碼序列為】，一1，1，1，一1，1，1，L，1，1，1，最左邊碼片最先輸出，持續(xù)周期為11位碼片。F2提供104DB的處理增益。3IEEE80211為直擴(kuò)定義了個(gè)128BITS的前導(dǎo)域，之后是64BITS的變D包頭中包俞的信息由地址ID、數(shù)據(jù)率、包長、CRC錯(cuò)誤校驗(yàn)域信息。4前導(dǎo)與包頭的傳輸速率固定為1MBPS，其后的數(shù)據(jù)傳輸速率采用包頭中指定的速率。F5IEEE80211規(guī)定直擴(kuò)傳輸需進(jìn)行擾碼處理，擾碼包含整個(gè)數(shù)據(jù)包的同步碼、物理層包頭及數(shù)據(jù)碼，擾碼函數(shù)為OZZ。Z41。6標(biāo)準(zhǔn)還定義了兩種調(diào)制方式，1MBPS的DBPSK方式和2MBPS的DQPSK方式。哈爾濱LJ程大學(xué)碩士學(xué)位論文7標(biāo)準(zhǔn)支持24GHZ頻段內(nèi)14個(gè)信道，每信道擁有約22MHZ的帶寬。對(duì)于跳頻擴(kuò)頻標(biāo)準(zhǔn)提供22利，跳頻圖樣可供選擇，跳頻間隔為至少每秒25跳S規(guī)定存整個(gè)頻段內(nèi)覆蔫79個(gè)信道，每一信道占有約1MHZ帶寬。2媒體訪問控制層MACMAC層主要完成發(fā)送數(shù)據(jù)前，按某種規(guī)則接收數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)加上控制信息，形成幀送往物理層；接收數(shù)據(jù)時(shí)，從物理層接收數(shù)據(jù)幀，將正確的數(shù)據(jù)去掉控制信息后送到LLC層【I】。MAC子層分為點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF和分布協(xié)調(diào)功能DCF兩部分，PCF是多區(qū)無線局域網(wǎng)方式中的選項(xiàng)，主要負(fù)責(zé)調(diào)查當(dāng)前哪個(gè)工作站具有數(shù)據(jù)發(fā)送權(quán)，哪些工作站有發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并在必要時(shí)給予發(fā)送權(quán)。DCF采用CSMA，CA帶碰撞避免的載波檢鍘多址接入方式進(jìn)行媒體訪問控制，采用CSMACAACK協(xié)議，保障在MAC層對(duì)I陜丟失予以檢測并重新發(fā)送，為進(jìn)一步減小碰撞概率，源站與目的站在數(shù)據(jù)交換前交換控制幀RTSCTS。232IEEE80211體系結(jié)構(gòu)目前較為流行的WLAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)有IEEE8021L、篩牙技術(shù)、HOMERF等。IEEE8021L是世界上第一個(gè)WLAN標(biāo)準(zhǔn)，它對(duì)國際WLAN工作頻段，WLAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，物理層及介質(zhì)訪問層安全性，移動(dòng)漫游等特性都有較具體圖24IEEE80211基本體系結(jié)構(gòu)哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文下面分別介紹WLAN的主要構(gòu)件1、基本結(jié)構(gòu)單元BSS它是WLAN的最基本也是最小構(gòu)成單元，至少由兩個(gè)工作站組成。獨(dú)立的BSS即IBSS是WLAN的基本組成類型，它自成網(wǎng)絡(luò)，其中的站點(diǎn)可以互通信息，UIJ俗稱的人DLLOC網(wǎng)。2、分布系統(tǒng)DS它是用來連接多個(gè)BSS的體系結(jié)構(gòu)成分，不同的BSS之問需要通過它才能通信。3、網(wǎng)絡(luò)訪問節(jié)點(diǎn)AP它是兼具工作站STA和DS功能的STA。數(shù)據(jù)和控制信息通過它在BSS和DS之間傳送，它還兼具網(wǎng)管的功能。4、擴(kuò)展結(jié)構(gòu)單元ESS它是擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，即多區(qū)無線局域網(wǎng)INFRASTRUCTURE的一種應(yīng)用模式，加入DS和AP，就可以任意擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的大小和復(fù)雜程度，工作站STA可以漫游于不同的BSS之間，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信。5、分布系統(tǒng)業(yè)務(wù)DSS主要功能有發(fā)送DISTRIBUTION、集成INTEGRATION、聯(lián)合ASSOCIATION、再聯(lián)合REASSOCIATION、分離DISASSOCIATION。下面分別介紹1DISTRIBUTION是最主要的一種業(yè)務(wù)，不同的BSS內(nèi)的STA之間交換信息必須通過DS，它執(zhí)行發(fā)送業(yè)務(wù)，將信息傳給目的站所在BSS的AP。2如果DS的發(fā)送業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)目的站位于非無線網(wǎng)內(nèi)，這時(shí)DS就啟動(dòng)集成業(yè)務(wù)，將信息通過入口PORTAL傳給目的站。3不同的工作站通過DS傳輸信息時(shí)，DS的發(fā)送業(yè)務(wù)需要確定正確的AP，這個(gè)任務(wù)由ASSOCIATION來完成。4如圖25，STAI與STA2位于不同的BSS，二者通信，已經(jīng)建立了STAL和AP2之問的聯(lián)合，當(dāng)STA2由BSS2漫游到BSS3時(shí)，STAL又需建立與AP3之間的聯(lián)合，這是由REASSOCIATION來完成的。哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文BSSL酷S2BSS3圖25基本結(jié)構(gòu)單元、工作站、訪問結(jié)點(diǎn)之間的位置關(guān)系5當(dāng)已存在的聯(lián)合終止時(shí)，DS執(zhí)行DISASSOCIATION。6、工作站業(yè)務(wù)SS主要功能有確認(rèn)AUTHENTICATION、確認(rèn)失效DEAUTHENTICATION、加密PRIVACY、MSDU傳送DELIVERY。下面分別介紹1不同于有線網(wǎng)絡(luò)，WLAN不能通過物理連接阻止非法訪問，所有站點(diǎn)必須與通信對(duì)方建立身份確認(rèn)。21確認(rèn)失效發(fā)生于已存在的確認(rèn)終止時(shí)，隨之，斷開連接。3不同于有線網(wǎng)絡(luò)，合法及非法的用戶都能接收到WLAN中的信息，為了取得與有線網(wǎng)絡(luò)同等的保密性，所有的站點(diǎn)都對(duì)信息進(jìn)行了加密。4MSDU傳送即MAC層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元的傳送。7、邏輯接入點(diǎn)PORTAL信息通過它從一個(gè)非局域網(wǎng)協(xié)議系統(tǒng)進(jìn)入無線局域網(wǎng)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的分布系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合LTO。233IEEE80211信號(hào)幀格式為保證WLAN內(nèi)各站點(diǎn)正確傳送信息，IEEE80211標(biāo)準(zhǔn)對(duì)信號(hào)的幀格式作了明確的規(guī)定。所有的工作站傳輸數(shù)據(jù)時(shí)必須能正確地創(chuàng)建該格式，即打包，反之接收信息時(shí)能正確地解包。14哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文23131幀的基本組成巾貞的組成可以罔26表示圖26幀的基本組成1、PLCPPREAMBLE1幀同步碼它是物理層所加的，包括128BITS的同步字頭SYNCHRONIZATION，以便接收端執(zhí)行必要的同步操作，還有16BITS的幀開始限定字。2、PLCPHEADER幀包頭它是物理層所加的，包括8BITSIEEE80211SIGNALING信號(hào)1，向物理層指示了對(duì)MPDU的調(diào)制方法8BITSLEEE80211SEVIEE0日務(wù)；16BITSLENGHTH長度16BITSCCITTCRC16錯(cuò)誤檢測。物理會(huì)聚子層PLCP將MAC層傳來的協(xié)議數(shù)據(jù)單元MPDU通過加上PREAMBLE和HEADER即打包變成可以傳出去的PLCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元PPDU。3、MACDATAMAC層數(shù)據(jù)它包括MACHEADER幀頭、FRAMEBODY幀體、FCS幀檢測順序，不同的幀類型其值不同。FRAMEOURATIONADDRESSLADDRESS2ADDRESS3SEFLUENCEADDRESS4FRMAEFCSCONTROIIDCONTROLBODYPROTOCALTYPETODSFROMMOREVERSIONSUBL，YDEDSFRAGRETRY牦PORDERMANAGE圖27MAC層幀格式1幀控制域FRAMECONTR01PROTOCALVERSION代表了協(xié)議版本號(hào)；TYPESUBTYPE注明幀的功能；15哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文TODS為1，代表是STA傳給DS的數(shù)據(jù)幀F(xiàn)FOMDS為1，代表是DS傳給STA的數(shù)據(jù)幀；MOREFRAG為1，代表該幀后邊有其他分段FRAGMENT；RETRY為1代表是再次傳輸?shù)膸琍OWERMANAGE示出了STA的I二作模式；MORE當(dāng)STA處于功率節(jié)省模式時(shí)，該域通知它不止一個(gè)MSDU要傳送給它WEPWEP是一種加密算法，用過該算法的幀，其值為L；ORDER包括MSDU及其分段，并且按嚴(yán)格順序傳的幀其值為1。2DURATIONID在控制幀中，代表STA的連接身份，在其它幀中，保留。3地址域ADDRESSFIELDS用于指示BSS的身份，包括目的地址，源地址等。4順序控制SEQUENCECONTR01用于指每分段FRAGMENT的順序。5幀體FRAMEBODY包含要傳輸?shù)男畔ⅰ?FCS是32BIT的循環(huán)冗余檢測碼，它由標(biāo)準(zhǔn)的本原多項(xiàng)式來計(jì)算。2332MAC幀類型為了實(shí)現(xiàn)介質(zhì)服務(wù)數(shù)據(jù)單元MSDU在對(duì)等邏輯鏈路層LLC之間的傳送，MAC層用到了多種幀類型，每種幀類型都有其特殊的用途。1、管理幀，負(fù)責(zé)在工作站和AP之間建立初始的通信，提供連接和認(rèn)證等工作。2、控制幀，。1T作壹1II和AP之問建贏連接和認(rèn)證之厲，控制幀為幀數(shù)捅的發(fā)送提供輔助功能。3、數(shù)據(jù)幀，其主要功能是傳送信息到目標(biāo)工作站，轉(zhuǎn)交給LLC層。數(shù)據(jù)幀可以從LLC層承載特定信息，監(jiān)督未編號(hào)的幀19L。16哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文234實(shí)現(xiàn)IEEE8021L的關(guān)鍵技術(shù)2341CSMACA多址接入?yún)f(xié)議L、CSMACA的工作流程由于無線信道傳輸?shù)奶厥庠?，無線網(wǎng)卡不易檢測到信道是否存在沖突，所以IEEES0211不采用有線網(wǎng)絡(luò)中的骷碰撞檢測的載波監(jiān)聽多址接入CSMACD方法，而采用了帶垡撞壁魚的載波監(jiān)聽多址接入CSMACA技術(shù)。占是WLANMAC層最基本的接入方法，是分布協(xié)調(diào)功能DCF的基礎(chǔ)，。圖28明確地講述了信號(hào)的發(fā)送流程圖28CSMACA協(xié)議下信號(hào)發(fā)送流程7哈爾濱J程人學(xué)碩士學(xué)位論文具體描述如下交易丌始發(fā)送信息的一作站先檢測信道是甭窄閑，如果空閑，再等待IEEE80211規(guī)定的幀間隔時(shí)間IFS，再繼續(xù)監(jiān)測信道，如果信道空閑，發(fā)送數(shù)據(jù)到信道中。目的工作站接收到正確的信息后會(huì)發(fā)送確認(rèn)幀ACK，一次交易成功。發(fā)送工作站檢測到信道空閑，但是等待IFS時(shí)間間隔后，檢測到信道忙，查看是否重發(fā)次數(shù)已達(dá)最多，如果否，就導(dǎo)致發(fā)送工作站開始進(jìn)入隨機(jī)退避算法BACKOFFALGRITHOM。這里，BACKOFFTIME是在一定范圍內(nèi)隨機(jī)選擇的，它規(guī)定了信息重發(fā)的次數(shù)。在此，BACKOFFTIME開始倒計(jì)，以時(shí)隙ASLOTTIME為幣位，每倒計(jì)一次，等待一個(gè)IFS，再次檢測信道，如果信道空閑，倒計(jì)BACKOFFTIME，再判斷隨機(jī)退避時(shí)間是否結(jié)束，如果是，信息重發(fā)，如果否，加倍選擇BACKOFFTIME，回到上述過程。就是說，只有信道空閑的時(shí)問達(dá)到一個(gè)IFS，BACKOFFTIME才會(huì)倒計(jì)。如果其它待發(fā)工作站選擇的BACKOFFTIME較小，就會(huì)搶先占用信道發(fā)送。2、工作站檢測信道的方法工作站檢測信道是否空閑有兩種方法虛擬載波檢測和物理載波檢測。前者由代表將來信道占用情況的信息來完成，一種方法是在信息數(shù)據(jù)傳輸前交換RTSCTS幀，即下文要講述的四次握手協(xié)議。RTSCTS幀包含DURATIONID域，它定義了下一時(shí)刻信道空閑時(shí)間問隔，這就是網(wǎng)絡(luò)分配矢量NAV，它宣布了將來信道占用的情況。另一種方法是由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)送幀的DURATIONID域來確定后者通過接收信號(hào)的能量強(qiáng)弱來確定，每當(dāng)信道由空閑轉(zhuǎn)為忙或由忙轉(zhuǎn)為空閑時(shí)，物理層子層都產(chǎn)生一種基單元一PHYCCAINDICATIONSTATE，它有兩個(gè)參數(shù)值BUSY和IDLE，當(dāng)物理予層檢測到信道忙，其值為BUSY，反之，為IDLE。3、隨機(jī)退避時(shí)間的規(guī)定IEEE80211對(duì)BACKOFFTIME的確定專門規(guī)定了計(jì)算方程BACKOF丌IMERANDOM、ASLOTTIMEPHY子層的服務(wù)基單元一PLMECHARACIERISTICS提供了很多PHY予層特征值，ACWMIN，ACWMAX，ASLOTTIME就是其中的三個(gè)，在DSSSWLANI喻爾濱，1程大學(xué)碩十學(xué)付論文中分別為31，1023，20微秒【9】。其中，RANDOM是均勻分布于0，CW】中的隨機(jī)整數(shù)，競爭窗口CW介于ACWMIN和ACWMAX之間。CW參數(shù)的初始值取為ACWMIN，每次不成功發(fā)送，CW值都雙倍增加，一直到ACWMAX。這提高了重負(fù)荷條件下接口協(xié)議的穩(wěn)定性。4、CSMACA協(xié)議的性能分析CSMACA可以提高網(wǎng)絡(luò)性能，對(duì)避免碰撞有很好的效果，但是并不能完全避免。衡量CSMACA協(xié)議的指標(biāo)有信道吞吐量、傳輸延時(shí)和碰撞概率。對(duì)于不同的物理層規(guī)范，DS、FH或者IR，它的性能不同。影響CSMACA性能的還有網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷量OFFEREDLOAD、傳播延時(shí)等M】。圖29是在給定的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷量以及傳播延時(shí)為一個(gè)時(shí)隙的條件下，三種不同的物理層規(guī)范下吞吐量的對(duì)比圖。圖29吞吐量表示圖圖210是在發(fā)送包長度為500字節(jié)，傳播延時(shí)為一個(gè)時(shí)隙的條件下，三利叼I同的物理層規(guī)范下傳輸延時(shí)的列比圖。圖210傳輸延時(shí)表示圖19哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文圖211是三種不同物理層下，碰撞概率比較圖，可見，DSSS局域網(wǎng)的碰撞概率最小。2_342隱藏終端問題圖211碰撞概率比較圖隱藏終端問題是無線多址通信組網(wǎng)中出現(xiàn)的特殊問題，它可以由圖212來描述圖212隱藏終端問題A、B、C三工作站所覆蓋的區(qū)域如上圖。A和B覆蓋的區(qū)域有重疊，二者直接通信沒問題，同理，B和C也可以直接通信。但是，A和C由于覆蓋的區(qū)域無重疊，或相距的距離較遠(yuǎn)，也不能檢測到對(duì)方信號(hào)。所以，若A向B發(fā)送信息時(shí)，它無法檢測到C同時(shí)也向B發(fā)送信息，從而導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生沖突，引起信息丟失。不論是在基本結(jié)構(gòu)單元BSS，還是在擴(kuò)展結(jié)構(gòu)單元ESS中，由于無線媒質(zhì)的特殊性，隱藏終端問題都可能發(fā)生，都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)碰撞的發(fā)生。然而，IEEES0211采用的碰撞避免機(jī)制CA不允許在其它工作站發(fā)送信息的同時(shí)，該站還向同一目的站發(fā)送信息。因此，必須采用特殊措20哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文施來解決這一問題，IEEE80211采用四次握手協(xié)議來解決隱藏終端問題。2343四次握手協(xié)議IEEE80211在CSMACA的基礎(chǔ)上提供了確認(rèn)幀ACKACKNOWLEGEMENT，保證在MAC層對(duì)幀丟失予以檢測并重新發(fā)送。為了進(jìn)一步避免碰撞解決隱藏終端問題，又加入了RTSCTSACK協(xié)議。SREOTHERLDIFSRTSDATASIFSSHORTIFSSIFSL量巨蚓町FS_DCF“5CTSN涵一1。IBLFSNAVRTS7NAVCTSCONTENTIONWINDOWDEFERACCESSBACKEFFAFTERDEFER圖2，13四次握手協(xié)議圖213示出了SRC源站和DEST目的站之間通信的過程，以及其它站點(diǎn)設(shè)置NAV的情況。1、工作站在發(fā)送信息之前先發(fā)送一“發(fā)送請(qǐng)求”控制包，即RTS給目的站。2、如果信道空閑，日的站回發(fā)_“發(fā)送響應(yīng)”控制包，即CTS，如果檢測信道忙，不發(fā)送CTS，這樣可避免不同工作站同時(shí)向同一目的站發(fā)送信息。3、如果源站收到CTS幀，證明信道空閑，它就可以繼續(xù)發(fā)送有用數(shù)據(jù)DATA。4、如果該DATA需要，目的站在成功接收后，經(jīng)過最短幀問隔時(shí)間后就回發(fā)確認(rèn)幀ACK，如果在規(guī)定的時(shí)間問隔后，源站未能收到ACK，那么它就可判斷出信息發(fā)送失敗，可根據(jù)需要重發(fā)，這樣可避免信息丟失。其它工作站接收到RTS或CTS設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分配矢量NAV，用該信息來進(jìn)行虛擬載波監(jiān)測，同PHY層的物理載波檢測一起確定信道的空閑與否州。2L哈爾濱程大學(xué)碩士學(xué)位論文2344擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)頻就是將要傳輸?shù)男畔U(kuò)展到比源信息帶寬寬得多的頻譜上去，使信號(hào)的平均能量降低。在實(shí)際傳輸時(shí)如果接收端接收到的信號(hào)混合了高能量且頻段相對(duì)窄的干擾，該混合信號(hào)經(jīng)過同步隨機(jī)碼源解調(diào)，在中心頻點(diǎn)處重新解析出有用的源信號(hào)，而混合的干擾被解調(diào)為平均能量很低的背景噪聲實(shí)際上它的頻帶被擴(kuò)展了。由此提高了系統(tǒng)的抗干擾、抗多徑的能力，它可以實(shí)現(xiàn)多址通信，更具有一定的安全保密性。IEEE80211標(biāo)準(zhǔn)【J_F另外兩種物層規(guī)范都利用無線電波傳播，并采用擴(kuò)頻技術(shù)。它們是直接序列擴(kuò)頻DS和跳頻FFH。I、直接序列擴(kuò)頻直接序列擴(kuò)頻是將要發(fā)送的信號(hào)用偽隨機(jī)PN碼擴(kuò)展到一個(gè)很寬度的頻帶上去，在接L|曼端，用于發(fā)端相同的PN碼進(jìn)行相關(guān)處理，恢復(fù)M發(fā)送信息。對(duì)干擾信號(hào)，由于和PN碼不相關(guān)，在接收端被擴(kuò)展，使落入信號(hào)通帶內(nèi)的干擾信號(hào)功率降低，提高相關(guān)器的輸出信噪比，達(dá)到抗干擾的目的。2、跳頻擴(kuò)頻跳頻是指載波頻率在很寬的頻帶范網(wǎng)內(nèi)按某種圖案偽隨機(jī)序列進(jìn)行跳變，此序列能被收信機(jī)識(shí)別、同步并解調(diào)。235IEEE80211標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展1997年IEEE80211標(biāo)準(zhǔn)被認(rèn)為是全球唯的WLAN標(biāo)準(zhǔn)，不過由于它的速率最高只能達(dá)到2MBPS，在傳輸速率上不能滿足人們的需要，因此IEEE相繼推出了8021LB和80211A。802IJB工作在24GHZ頻段，傳輸速率最高可達(dá)1IMBPS，比IEEE8021L標(biāo)準(zhǔn)快5倍，擴(kuò)大了無線局域網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域。80211A工作在5GHZ頻段，傳輸速率可以達(dá)到54MBPSI”】。哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文24WLAN的保密措施無線局域網(wǎng)在不同層次采取措施來保證通信的安全性。首先，采用適當(dāng)?shù)膫鬏敶胧?，例如，采用擴(kuò)頻方式。其次，為防止不同無線局域網(wǎng)間干擾與數(shù)據(jù)泄漏，需采取網(wǎng)絡(luò)隔離或設(shè)置網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證措施。最后，在同一一網(wǎng)中，應(yīng)設(shè)置嚴(yán)密的用戶口令及認(rèn)證措施，防止非法用戶入網(wǎng)。還應(yīng)設(shè)胃用戶可選的數(shù)據(jù)加密方法M1。25WLAN的優(yōu)點(diǎn)WLAN有很多優(yōu)點(diǎn)首先，WLAN不受網(wǎng)線限制，可以隨時(shí)建立和拆除，允許用戶在一定范圍內(nèi)任何時(shí)候都可以訪問網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，不需要指定明確的訪問地點(diǎn)，用戶可在網(wǎng)絡(luò)中漫游，這是WLAN與有線網(wǎng)絡(luò)的最本質(zhì)的區(qū)別，也是它最大的優(yōu)點(diǎn)。其次WLAN組網(wǎng)靈活，可以由一群PC機(jī)安上無線網(wǎng)卡互通信息而形成純WLAN，即自組無線局域網(wǎng)ADHOC，也可以與原有的有線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合。再次，WLAN的長期費(fèi)用少。有線網(wǎng)絡(luò)需要安裝高成本費(fèi)用的線纜，租用線纜的費(fèi)用也較高，從長遠(yuǎn)來看，WLAN從安裝到日后維護(hù)都有很大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。最后，WLAN性能可靠。有線網(wǎng)絡(luò)有個(gè)很大的弱點(diǎn)就是線路本身容易遭到破壞，因此抗毀性較差，WLAN采用直接序列技術(shù)和跳頻技術(shù)，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力【5】。26WLAN的發(fā)展前景隨著標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展與無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的成熟，無線局域網(wǎng)已經(jīng)能夠覆蓋有線網(wǎng)絡(luò)所無法顧及的領(lǐng)域。主要用于不能或不方便架設(shè)電纜、頻繁更換工作場地、終端變動(dòng)頻繁、業(yè)務(wù)成長快速、突發(fā)性強(qiáng)的場合。無線局域網(wǎng)通信作為一種成熟的技術(shù)廣泛應(yīng)用于金融、企業(yè)、醫(yī)療、教育等系統(tǒng)的主干備份通信哈爾濱L群人學(xué)碩十學(xué)位論文網(wǎng)絡(luò)，使信息電子化更加完善，使各行各業(yè)更好地服務(wù)于社會(huì)和大眾。無線局域網(wǎng)的市場越來越大?，F(xiàn)在，全球的各廠商都看準(zhǔn)這一高速增長的市場，紛紛抓緊商機(jī)。隨著通信網(wǎng)向數(shù)字化、綜合化、寬帶化迅速發(fā)展，WLAN也向?qū)拵Щ较虬l(fā)展，其所支持的業(yè)務(wù)也向綜合化方向發(fā)展。有關(guān)專家還提到，無線局域網(wǎng)的前景是無線互聯(lián)網(wǎng)。到那時(shí)，人們隨時(shí)隨地能通過各種形式取得聯(lián)系，進(jìn)行信息交流。27本章小結(jié)本章基于IEEE80211標(biāo)準(zhǔn)全面介紹了無線局域網(wǎng)技術(shù)。包括其概念、特點(diǎn)、構(gòu)件及體系結(jié)構(gòu)、發(fā)展前景，詳細(xì)講述了符合IEEE80211協(xié)議的MAC層及物理層幀格式，實(shí)現(xiàn)IEEES021LWLAN所需的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括MAC脅泌一CSMACA多址接入?yún)f(xié)議，WLAN中特有的隱藏終端問題，四次握手防議，物理層PHY層的直序擴(kuò)頻技術(shù)，跳頻技術(shù)。重點(diǎn)講述了80211標(biāo)準(zhǔn)直序擴(kuò)頻無線局域網(wǎng)的物理層指標(biāo)。哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文第3章無線網(wǎng)卡的設(shè)計(jì)方案3，I網(wǎng)卡功能構(gòu)成WLAN網(wǎng)卡LB擴(kuò)頻通信機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口和天線三大部分組成，與主機(jī)的接口可以是工業(yè)界比較流行的總線接口，如ISA，PCI，PCMCIA總線，也可以是根據(jù)自己需要而定義的非標(biāo)準(zhǔn)接口，網(wǎng)卡的硬件結(jié)構(gòu)如圖31主LSATXDTXIPCMCIATXCTXOSI1HRFBQ天線RXDRXIRIRXCRX0、IFNTFLSS圖31網(wǎng)卡硬件構(gòu)成框圖其中收發(fā)信機(jī)擴(kuò)頻通信機(jī)有擴(kuò)頻解擴(kuò)SS模塊、中頻調(diào)N解調(diào)IF模塊及微波收發(fā)RF模塊組成。要使網(wǎng)卡能完成其功能，還需要完成上層M議與網(wǎng)接門的驅(qū)動(dòng)程序。網(wǎng)絡(luò)接口控制器NIC與數(shù)據(jù)鏈路層中的媒體訪問控制層相對(duì)應(yīng)，完成從L層接收數(shù)據(jù)并裝幀發(fā)送、從下層接收數(shù)據(jù)比特流、幀同步、拆幀并遞交上層、進(jìn)行媒體訪問控制、完成與主機(jī)的接口、移動(dòng)管理和網(wǎng)絡(luò)同步。擴(kuò)頻通信機(jī)使得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息得以實(shí)現(xiàn)無線電信號(hào)的接收與發(fā)刺，完成從L層接收數(shù)據(jù)流并經(jīng)過基帶加擾、擴(kuò)頻、調(diào)制、上混頻、功率等處理后把數(shù)據(jù)流經(jīng)天線發(fā)送出去，從天線接收信號(hào)并經(jīng)低噪聲放大、下混頻、調(diào)制、解擴(kuò)、數(shù)據(jù)解擾等處理后把信號(hào)恢復(fù)成比特流送至網(wǎng)絡(luò)接口層、載波監(jiān)聽及天線分集等。25哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文第3章無線網(wǎng)卡的設(shè)計(jì)方案3，I網(wǎng)卡功能構(gòu)成WLAN網(wǎng)卡LB擴(kuò)頻通信機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口和天線三大部分組成，與主機(jī)的接口可以是工業(yè)界比較流行的總線接口，如ISA，PCI，PCMCIA總線，也可以是根據(jù)自己需要而定義的非標(biāo)準(zhǔn)接口，網(wǎng)卡的硬件結(jié)構(gòu)如圖31主LSATXDTXIPCMCIATXCTXOSI1HRFBQ天線RXDRXIRIRXCRX0、IFNTFLSS圖31網(wǎng)卡硬件構(gòu)成框圖其中收發(fā)信機(jī)擴(kuò)頻通信機(jī)有擴(kuò)頻解擴(kuò)SS模塊、中頻調(diào)N解調(diào)IF模塊及微波收發(fā)RF模塊組成。要使網(wǎng)卡能完成其功能，還需要完成上層M議與網(wǎng)接門的驅(qū)動(dòng)程序。網(wǎng)絡(luò)接口控制器NIC與數(shù)據(jù)鏈路層中的媒體訪問控制層相對(duì)應(yīng)，完成從L層接收數(shù)據(jù)并裝幀發(fā)送、從下層接收數(shù)據(jù)比特流、幀同步、拆幀并遞交上層、進(jìn)行媒體訪問控制、完成與主機(jī)的接口、移動(dòng)管理和網(wǎng)絡(luò)同步。擴(kuò)頻通信機(jī)使得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息得以實(shí)現(xiàn)無線電信號(hào)的接收與發(fā)刺，完成從L層接收數(shù)據(jù)流并經(jīng)過基帶加擾、擴(kuò)頻、調(diào)制、上混頻、功率等處理后把數(shù)據(jù)流經(jīng)天線發(fā)送出去，從天線接收信號(hào)并經(jīng)低噪聲放大、下混頻、調(diào)制、解擴(kuò)、數(shù)據(jù)解擾等處理后把信號(hào)恢復(fù)成比特流送至網(wǎng)絡(luò)接口層、載波監(jiān)聽及天線分集等。25哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文當(dāng)站點(diǎn)上層協(xié)議有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，NIC負(fù)責(zé)接收站點(diǎn)上層協(xié)議發(fā)送的數(shù)據(jù)，按照一定的格式封裝成幀，然后根據(jù)多址接入?yún)f(xié)議CSMACA把數(shù)據(jù)幀發(fā)送到信道中去；當(dāng)接收數(shù)據(jù)時(shí)，NIC根據(jù)接收幀中的目的地址判別是否是發(fā)往本機(jī)的數(shù)據(jù)，如果是則接收該幀信息，并進(jìn)行CRC檢驗(yàn)，拆去幀頭，把數(shù)據(jù)提交給站點(diǎn)上層協(xié)議，為實(shí)現(xiàn)上述功能，NIC還需要完成發(fā)送和接收緩存的管理，通過微機(jī)總線進(jìn)行DMA操作和IO操作，與站點(diǎn)上層協(xié)議交換數(shù)據(jù)。2、擴(kuò)頻通信機(jī)工作原理在發(fā)送數(shù)掘時(shí)剝數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻，中頻處理器把擴(kuò)頻后的數(shù)掘調(diào)制到中頻載波上去，再山射頻處理器把中頻信號(hào)調(diào)制到射頻載波上去，經(jīng)天線發(fā)送到信道中接收數(shù)據(jù)時(shí)，先是將射頻信號(hào)變換到中頻上，然后由中頻處理器將接收信號(hào)下變頻到基帶上，擴(kuò)頻處理單元對(duì)該基帶信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)、解調(diào)，把屜后獲得F內(nèi)數(shù)據(jù)交給NIC處理。33電路設(shè)計(jì)基于前兩節(jié)對(duì)無線網(wǎng)卡功能及原理的論述，這里提出的網(wǎng)卡設(shè)計(jì)方案包括從擴(kuò)頻通信機(jī)到網(wǎng)絡(luò)接口控制器即MAC層兩部分，即從射頻、中頻、基帶到媒體訪問控制層MAC協(xié)議的處理等。圖32是整個(gè)電路實(shí)現(xiàn)框圖廣L控。HI射巾基頻頻帶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)處HFA3841瞥磊L換換理MACL放大器L器器|TF1抻制圖32網(wǎng)卡的電路實(shí)現(xiàn)26主機(jī)哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文331擴(kuò)頻通信機(jī)部分的設(shè)計(jì)擴(kuò)頻通信機(jī)包括基帶、中頻和射頻三大部分，下面分別介紹3311射頻部分射頻部分包括功率放大器和射頻調(diào)制解調(diào)器兩部分，分別用了INTERSIL公司生產(chǎn)的HFA3983功放和HFA3683A射頻轉(zhuǎn)換器。HFA3983是INTERSIL公司生產(chǎn)的工作于ISM頻段的24GHZ功率放大器。它有兩個(gè)主要特點(diǎn)，其一是含有兩級(jí)驅(qū)動(dòng)放大器；其二是內(nèi)部帶有24GHZ功率峰值檢測器，動(dòng)態(tài)輸出所發(fā)送信息的功率，用于整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)增益控制I。圖33是它的簡單框圖。HFA3683A是1NTERSI