塑蘭查蘭堡主蘭些堡奎Y蔓81518無線局域網(wǎng)MAC層QOS研究及其嵌入式應(yīng)用【摘要】近年來，無線技術(shù)在通信領(lǐng)域蓬勃發(fā)展。隨著人們對寬帶無線通信需求的不斷增加無線局域網(wǎng)技術(shù)已迅速地發(fā)展成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)至關(guān)重要的組成部分，其應(yīng)用領(lǐng)域也在飛速地?cái)U(kuò)大，無線局域網(wǎng)應(yīng)用備受關(guān)注。IEEE80211無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)地制定成功和不斷改進(jìn)，使無線技術(shù)擺脫了過去互不兼容的狀態(tài)。從而能為無法安裝有線系統(tǒng)的領(lǐng)域提供可靠的、移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)互連方案。尤其是8021LG協(xié)議草案的擬定，為無線局域網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展提供了廣闊的空間。IEEE80211工作組正在制訂IEEE80211MAC增強(qiáng)機(jī)制協(xié)議，也稱為IEEE8021LE協(xié)議。它引入了增強(qiáng)的DCFEDCF和混合協(xié)調(diào)功能HCF兩種機(jī)制。具有IEEE8021LE功能的移動(dòng)終端MT被稱為增強(qiáng)型移動(dòng)終端，為其他L仃提供集中控制的增強(qiáng)型仃被稱為混合協(xié)調(diào)器HCHC通常由AP來擔(dān)任。80211E兼容超幀CP和CFP循環(huán)周期。EDCF只在CP階段使用，HCF在CP和CFP期間都可以使用，因而是一種混合協(xié)調(diào)功能。結(jié)合作者研究生階段“現(xiàn)場總線設(shè)備中的無線通信模塊關(guān)鍵技術(shù)研究”863課題，本文主要研究IEEE80211物理層、MAC層及IEEE80211QO機(jī)制特性等部分相關(guān)技術(shù)包括無線局域網(wǎng)背景、IEEE80211物理層、ILAC層協(xié)議分析，IEEE80211QOS機(jī)制特性以及課題方案的制定及其實(shí)現(xiàn)等等。【關(guān)鍵字】無線局域網(wǎng)、MAC、QOS服務(wù)質(zhì)量、EDCF、HCF、嵌入式、訪問節(jié)點(diǎn)、直接序列擴(kuò)頻、介質(zhì)訪問控制層、物理層、物理層收斂程序子層、物理介質(zhì)相關(guān)子層、點(diǎn)協(xié)調(diào)功能I冀氅煮、零幫同意匆全文公布”浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文QOSRESEARCHOF80211MACANDEMBEDEDSYSTEMAPPLICATIONABSTRACTRECENTLY刪TECHNOLOGYHASDEVELOPEDQUICKLYINCOMMUNICATIONFIELD，WLANHASBEENDEVELOPEDINTOONEOFTHEMOSTIMPORTANTPARTSOFTHECOMPUTERNETWORKWITHTHEINCREASINGDEMANDSFORBROADBANDWIRELESSCOMMUNICATIONITISTHESUCCESSFULESTABLISHMENTANDCONSECUTIVEDEVELOPMENTOFIEEE80211PROTOCOLTHATCAUSESWLANBECOMETHERELIABLEANDFLEXIBLENETWORKCONNECTIONSCHEMEINTHEPLACESWHICHCANNOTBEACCESSEDBYWIREDNETWORKTHEESTABLISHMENTOF8021LGDRAFTPROTOCOLPROVIDESALARGESPACEFORFARTHERDEVELOPMENTOFWLANINORDERTOPROVIDETHEQOSSUPPORT，THEGROUPOFIEEE8021LISESTABLISHINGTHEENHANCEDMECHANISMOFIEEE80211，WHICHISALSOCALLEDIEEE80211ITHASINTRODUCEDTWOMECHANISMS，WHICHAREENHANCEDDCFANDHCFTHEMOBILETERMINALMTHAVINGTHEFUNCTIONOFIEEE80211WILLBECALLEDENHANCEDMTTHEENHANCEDMTWHICHPROVIDESTHECONCENTRATEDCONTROLFOROTHERMRSWILLBECALLEDHC。WHICHIDISUSUALLYSUBSTITUTEDBYACCESSPOINTAPTHEIEEE80211HASCOMBINEDTHESUPERFRAMECPANDTHECIRCULATEPERIODOFCFPEDCFCANONLYBEUSEDINTHEPERIODOFCPHCFCANBEUSEDDURINGTHEPERIODOFCPANDCFP，WHICHISTHEREASONWHYITISCALLEDHCFCOMBINEDWITHTHENATIONALHIGHTECHNOLOGYPROJECTNAMED“KEYTECHNIQUESOFTHEWIRELESSMODULEINFIELDBUSFACILITIES”，THISPAPERFOCUSESONTHEMAINTECHNOLOGIESOFIEEES021LPHYSICALANDMACLAYERS。WHICHINCLUDESTHEBACKGROUNDOFWLANTHESPREADOFTHEPROTOCOLOFMACLAYERINWLANANDOOSMECHANISMOFIEEE80211，ETCKEYWORDSWLANWIRELESSLOCALAREANETWORK、MEDIUMACESSCONTROL、QUALITYOFSERVICE、ENHANCEDDISTRIBUTEDCOORDINATIONFUNCTIONS、HYBRIDCOORDINATI。NFUNCTIONS、EMBEDED、ACCESSPOINTAP、DIRECTSEQUENCESPREADSPECTRUMDSSS、MEDIUACCESSCONTROLLAYER、PHYSICALLAYER、PHYSICALLAYERCONVERGENCEPROCEDURESUBLAYERPLCP、PHYSICALMEDIUMDEPENDENTSUBLAYERPMI、POINTCOOEDINATIONFUNCTIONSPCFII浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論無線局域網(wǎng)WIRELESSLOCALAREANETWORKSWLAN是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻RADIOFREQUENCY；RF技術(shù)，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線COAXIAL所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，使得無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡單的存取架構(gòu)讓用戶透過它，達(dá)到“信息隨身化、便利走天下”的理想境界。1990年7月，IEEE委員會(huì)接收了NCR公司“CSMACD無線媒體標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)充”的提案，成立了IEEE80211工作組。1993年11月形成了基礎(chǔ)協(xié)議。1997年完成了該協(xié)議，并于1998年被IEEE標(biāo)準(zhǔn)作為草案，1999年公布了第一個(gè)正式版本。標(biāo)準(zhǔn)對介質(zhì)訪問控制MAC和物理層PHY作了規(guī)定。有兩種基于無線電的PHY使用24GHZ頻帶，第三個(gè)使用紅外線。三種PHY都支持1MBPS的數(shù)據(jù)速率，以及可選的2MBPS速率。IEEE80211的業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)存取，速率最高只能達(dá)到2MBPS。由于它在速率和傳輸距離上不能很好的滿足人們的需要，因此，IEEE工作組在1999年9月又批準(zhǔn)了8021LB和8021LA兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，兩者現(xiàn)已得到廣泛的應(yīng)用。為了提高網(wǎng)絡(luò)的安壘性和服務(wù)質(zhì)量，IEEE工作組在2003上半年又推出了802ILE標(biāo)準(zhǔn)的草案，實(shí)現(xiàn)了QOS機(jī)制這對于無線局域網(wǎng)的發(fā)展又起到進(jìn)一步推進(jìn)作用。IEEE8021LB協(xié)議是對8021L協(xié)議的修改和補(bǔ)充，在物理層其原來的IMBPS、2MBPS傳輸速率在外，增加了55MBPS、LLMBPS的高速直接序列擴(kuò)頻DSSSDIRECTSEQUENCESPREADSPECTRUM方案?？紤]到課題中是采用IEEE8021LB協(xié)議，所以在文中幾處特別闡述IEEE8021LB特點(diǎn)。IEEE8021LA協(xié)議工作在5GHZ頻段。物理層數(shù)據(jù)速率從6埔OPS直到54MBPS，傳輸層可達(dá)到25MBPS。采用正交頻分多路復(fù)用OFDM獨(dú)特的擴(kuò)頻技術(shù)；可提供251FOPS的無線ATM接口和LOMBPS的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口，以及TDDTD姒的空中接口；支持語音、數(shù)據(jù)、圖象等業(yè)務(wù)；一個(gè)扇區(qū)可接入多個(gè)用戶，每個(gè)用戶可帶多個(gè)用戶終端。在IEEE80211系列標(biāo)準(zhǔn)中，較高數(shù)據(jù)速率的MAC層與IMBPS和2MBPS速率的MAC層是相同的。IEEE8021LE協(xié)議是主要針對無線局域網(wǎng)的QOS而提出的，目前還正處于研究完善階段，如何提高無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的QOS，對于無線局域網(wǎng)的發(fā)展具有重要的意義。本文主要內(nèi)容如下第一章簡單介紹無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE80211的歷史背景以及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。第二章扼要介紹IEEE80211物理層規(guī)范。3浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章分析IEEE8021LMAC層規(guī)范，并對幾種訪問機(jī)制進(jìn)行了仿真及分析。第四章提出了具有QOS機(jī)制的IEEE8021L姒C層性能分析，并通過修改MAC層的參數(shù)CW和QIFS來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化，并采用相應(yīng)的算法來實(shí)現(xiàn)仿真。第五章首先提出了項(xiàng)目方案，然后對項(xiàng)目中本人負(fù)責(zé)的嵌入式平臺(tái)搭建工作以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程做詳細(xì)的介紹。第六章對研究工作作出總結(jié)，分析不足之處以及可自B的改進(jìn)方法。同時(shí)，對無線局域網(wǎng)技術(shù)今后的發(fā)展作出了展望。4浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章無線局域網(wǎng)概論無線局域網(wǎng)WIRELESSLOCALAREANETWORKSWLAN是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻RADIOFREQUENCYRF技術(shù)，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線COAXIAL所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，使得無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡單的存取架構(gòu)讓用戶通過它，達(dá)到“信息隨身化、便利走天下”的理想境界。作為一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它減少了電纜連接的需要量，增加了網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性，使新的應(yīng)用成為可能。無線局域網(wǎng)用戶也可在參加會(huì)議或在校園中移動(dòng)到另外一個(gè)地方時(shí)來訪問網(wǎng)絡(luò)和共享資源。但是，無線局域網(wǎng)的好處不僅僅是使用戶可以移動(dòng)，而是這個(gè)網(wǎng)絡(luò)本身也是可以移動(dòng)的。無線局域網(wǎng)已經(jīng)在很多方面顯示出其高效性，如今已具有廣泛的商業(yè)價(jià)值。無線局域網(wǎng)是一個(gè)適應(yīng)性極強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它是有線網(wǎng)在建筑物和校園之間的延長和變通，無線網(wǎng)絡(luò)通過使用無線通信技術(shù)在空中傳送和接收數(shù)據(jù)。最小限度地使用有線連接，于是，它通過簡單地配置使網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)，并同移動(dòng)用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)通信?！?。無線局域網(wǎng)絕不是用來取代有線局域網(wǎng)絡(luò)，而是用來彌補(bǔ)有線局域網(wǎng)絡(luò)之不足，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)延伸之目的。無線局域網(wǎng)將有線網(wǎng)絡(luò)的輸出、移動(dòng)訪問和配置的靈活性很好地結(jié)合起來，提供了一種靈活、方便的聯(lián)網(wǎng)方案。近幾年來，無線局域網(wǎng)得到了很大的發(fā)展，為銀行、油田、港口、證券公司、企業(yè)、學(xué)校、稅務(wù)、公檢法、交通、環(huán)保等行業(yè)用戶提供了廉價(jià)高效的無線通信鏈路。面臨2L世紀(jì)的高校網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該建立校園網(wǎng)絡(luò)，在宿舍、教室、圖書館等整個(gè)園區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。無線局域網(wǎng)因其靈活、方便、快捷的組網(wǎng)方式，特別適臺(tái)校園網(wǎng)絡(luò)。使用無線局域網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)建筑群網(wǎng)絡(luò)連接、寬帶互連網(wǎng)絡(luò)接入及移動(dòng)獲取網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等功能。11無線局域網(wǎng)的概述無線技術(shù)給人們帶來的影響是無可爭議的。如今每一天大約有15萬人成為新的無線用戶，全球范圍內(nèi)的無線用戶數(shù)量目前已經(jīng)超過2億。這些人包括大學(xué)教授、倉庫管理員、護(hù)士、商店負(fù)責(zé)人、辦公室經(jīng)理和卡車司機(jī)。他們使用無線技術(shù)的方式和他們自身的工作一樣都在不斷地更新。無線局域網(wǎng)的應(yīng)用范圍非常廣范，如果將其應(yīng)用劃分為室內(nèi)和室外的話，室內(nèi)應(yīng)用包括大型辦公室、車間、智能倉庫、I胤時(shí)辦公室、會(huì)議室、證券市場室外應(yīng)用包括城市建筑群浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文間通信、學(xué)校校園網(wǎng)絡(luò)、工礦企業(yè)廠區(qū)自動(dòng)化控制與管理網(wǎng)絡(luò)、銀行金融證券城區(qū)網(wǎng)、礦山、水利、油田、港口、碼頭、江河湖壩區(qū)、野外勘測實(shí)驗(yàn)、軍事流動(dòng)網(wǎng)、公安流動(dòng)網(wǎng)等。12無線局域網(wǎng)的演進(jìn)1990年，IEEE執(zhí)行委員會(huì)創(chuàng)建了802II工作組，其目標(biāo)是創(chuàng)建無線局域網(wǎng)WLAN標(biāo)準(zhǔn)，并用于解決不同WLAN設(shè)備之間的兼容性問題。參照ISO七層模型，IEEE802II系列規(guī)范主要從WLAN的物理層PHY和媒體訪問控制層MAC兩個(gè)層面制訂系列規(guī)范。物理層PHY標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了無線傳輸信號(hào)等基礎(chǔ)規(guī)范，如8021LA、8021LB、8021LD、8021LG、8021LH，而媒體訪問控制層MAC標(biāo)準(zhǔn)是在物理層上的一些應(yīng)用要求規(guī)范，如8021LE、80211F、8021LI。昂初標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定WLAN的業(yè)務(wù)頻率為246HZ波段。7年后1997，工作組批準(zhǔn)了世界上第一個(gè)WL州標(biāo)準(zhǔn)IEEE802I1，速率為1BPS和2MBPS。1999年，工作組叉批準(zhǔn)了80211的兩個(gè)分支18021IASGHZ波段速率為54HBPS，訪問距離僅限于12一】5米；28021IB24GHZISM波段，速率為LLMBPS，訪問距離為300米。歷經(jīng)十幾年的發(fā)展，802II家族已經(jīng)從最初的80211、8021LA、8021IB發(fā)展到了目前的8021LI等八兄弟。其中有3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)如8021LA、802ILB、8021ID已經(jīng)完成，具體內(nèi)容如下802ILA制訂5GHZ波段上的物理層規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成。8021IB制定24GHZ波段上更高速率的物理層規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成。8021LD當(dāng)前802II標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的操作僅在幾個(gè)國家中是合法的，而制訂該標(biāo)準(zhǔn)的目的是為了擴(kuò)充802I1無線局域網(wǎng)在其他國家的應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成。另外5項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)如8021LE、802IIF、8021LG、8021LH、8021II等正在制訂中。具體研究內(nèi)容及目的如下8021LE該標(biāo)準(zhǔn)主要是為了改進(jìn)和管理WLAN的服務(wù)質(zhì)量，保證能在8021I無線網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行話音、音頻、視頻的傳輸、可視會(huì)議、媒體流的傳送、增強(qiáng)的安全應(yīng)用及移動(dòng)訪問應(yīng)用等。標(biāo)準(zhǔn)正在進(jìn)行。8021LF該標(biāo)準(zhǔn)是為了可以在多個(gè)廠商的無線局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)訪問互操作，保證網(wǎng)絡(luò)內(nèi)訪問點(diǎn)之間信息的互換。標(biāo)準(zhǔn)正在進(jìn)行。8021LG該標(biāo)準(zhǔn)是8021LB的擴(kuò)充。目的是制定更高速率的物理層規(guī)范物理層最大數(shù)據(jù)率至少是20MBITS，通過提高數(shù)據(jù)率，來增強(qiáng)80211B兼容網(wǎng)絡(luò)的性能和應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)6浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文正在進(jìn)行。8021LH該標(biāo)準(zhǔn)主要是為了增強(qiáng)5GLLZ波段的8021LMAC規(guī)范及8021LA高速物理層規(guī)范；增強(qiáng)信道能源測度和報(bào)告機(jī)制，以便改進(jìn)頻譜和傳送功率管理。標(biāo)準(zhǔn)正在進(jìn)行。80211I增強(qiáng)WLAN的安全和鑒別機(jī)制。標(biāo)準(zhǔn)正在進(jìn)行。13IEEE80211標(biāo)準(zhǔn)的介紹晟初的8021IPAR規(guī)定“所提議的無線LAN標(biāo)準(zhǔn)的作用范圍是為局域內(nèi)固定的、便攜式的可移動(dòng)站點(diǎn)的無線連接開發(fā)的規(guī)范”。PAR進(jìn)一步說“該標(biāo)準(zhǔn)的目的是為自動(dòng)機(jī)械、設(shè)備以及需要迅速配置的站點(diǎn)提供無線連接它們可以是移動(dòng)的、手提式的或局域內(nèi)可以安裝在移動(dòng)車輛上?！弊罱K的標(biāo)準(zhǔn)，即正式稱為IEEEWLAN介質(zhì)訪問控制MAC和物理層PTTY規(guī)范，定義了局域網(wǎng)內(nèi)必須支持的網(wǎng)絡(luò)廣播協(xié)議。像其他基于802的IEEE標(biāo)準(zhǔn)一樣如8023和802580211標(biāo)準(zhǔn)主要服務(wù)是發(fā)送兩個(gè)同級(jí)LLC聞的MSDUMAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元。典型的是，無線網(wǎng)卡和接入點(diǎn)ACCESSPOINT提供802II標(biāo)準(zhǔn)的功能。80211標(biāo)準(zhǔn)提供MAC和PHY功能，在局域網(wǎng)內(nèi)為固定的、便攜式和以步行或行車速度移動(dòng)的移動(dòng)站提供無線連接。在MAC層以下，80211規(guī)定了三種發(fā)送及接收技術(shù)擴(kuò)頻SPREADSPECTRUM技術(shù)；紅外INFARED技術(shù)；直接序列DSSS技術(shù)。而擴(kuò)頻又分為壹接序列DIRECTSEQUENCEDS擴(kuò)頻技術(shù)簡稱直擴(kuò)，和跳頻FREQUENCYHOPPINGFH擴(kuò)頻技術(shù)。直序擴(kuò)頻技術(shù)，通常又會(huì)結(jié)合碼分多址CDMA技術(shù)。8021L包括下列一些具體的特征提供異步和限時(shí)發(fā)送服務(wù)。通過分布式系統(tǒng)，如以太網(wǎng)，在擴(kuò)展域內(nèi)連續(xù)服務(wù)。調(diào)節(jié)適應(yīng)1MBITS一56MBITS的傳輸速率。支持大部分市場應(yīng)用。多點(diǎn)傳送包括廣播發(fā)送服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)。注冊和認(rèn)證服務(wù)。80211標(biāo)準(zhǔn)考慮到了無線LAN和有線LAN間存在的主要區(qū)別如下帶寬ISM擴(kuò)頻頻段不能提供大量的帶寬，對一些應(yīng)用來說，數(shù)據(jù)速率比理想的7浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文低。然而，80211工作組改進(jìn)了數(shù)據(jù)壓縮方式，充分利用了可用帶寬。目前他們正努力提高80211的數(shù)據(jù)速率以適應(yīng)日益增長的交換越來越龐大文件的需要。安全性無線LAN在比有線介質(zhì)如雙絞線、同軸電纜和光纖電纜大得多的區(qū)域內(nèi)傳輸信號(hào)。因此，在保密方面，無線L心有更大的區(qū)域要保護(hù)。為了配置安全性，80211工作組使自身的工作與80210標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)相協(xié)調(diào)。負(fù)責(zé)為所有802系列LAN開發(fā)安全機(jī)制。尋址無線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是動(dòng)態(tài)的因此，目的地址不能一直與目的位置相一致。當(dāng)路徑信息包穿過網(wǎng)絡(luò)到要發(fā)送的目的地時(shí)就會(huì)出現(xiàn)問題。因此，需要利用基于TCPIP協(xié)議如移動(dòng)IP調(diào)整移動(dòng)站點(diǎn)。電源管理大部分札AN網(wǎng)絡(luò)接口卡網(wǎng)卡適用于PCMCIAII型格式，這些設(shè)備必須依賴電池為內(nèi)部電子設(shè)備供電。添加1LAN網(wǎng)卡到便攜式計(jì)算機(jī)上會(huì)很快用光電量。802117作組開發(fā)了新技術(shù)，能讓無線網(wǎng)卡在不傳輸時(shí)定期轉(zhuǎn)換為低功耗的備用模式，從而降低電池的消耗。在某個(gè)具體的或用戶可定義的時(shí)間段內(nèi)，當(dāng)沒有傳輸活動(dòng)發(fā)生時(shí)，MAC層讓無線網(wǎng)卡睡眠即降低功耗實(shí)現(xiàn)電源管理。并通過并入緩存器消除排隊(duì)，解決了站點(diǎn)在睡眠過程中可能錯(cuò)過關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。為了保證與目前標(biāo)準(zhǔn)的互操作性，8021L工作組發(fā)展了與目前其他802標(biāo)準(zhǔn)兼容的標(biāo)準(zhǔn)，如下所示IEEE802功能要求。IEEE8022MAC服務(wù)定義。IEEE802卜A概述和結(jié)構(gòu)。IEEE8021BLANMN管理。IEEE802卜D透明橋接器。IEEE802卜F開發(fā)層管理標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)方針。IEEE80210安全數(shù)據(jù)交換14IEEE80211拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)IEEE80211拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由很多組件組成，它們相互作用提供一個(gè)WLAN，能使站點(diǎn)和移動(dòng)性對高層協(xié)議層透明，如LLC是含有80211協(xié)議功能的任一設(shè)備即MAC層、PHY層和無線介質(zhì)的接口“3。80211標(biāo)準(zhǔn)的功能體現(xiàn)在無線網(wǎng)卡一驅(qū)動(dòng)網(wǎng)卡和接入點(diǎn)的軟件接口。80211標(biāo)準(zhǔn)支持下列兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)8浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文獨(dú)立基本服務(wù)集IBSS網(wǎng)絡(luò)。擴(kuò)展服務(wù)集ESS網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)使用一個(gè)基本構(gòu)件塊，IEEES0211標(biāo)準(zhǔn)稱之為基本服務(wù)集BSS，它提供一個(gè)覆蓋區(qū)域，使BSS中的站點(diǎn)保持充分的連接。一個(gè)站點(diǎn)可以在BSS內(nèi)自由移動(dòng)，但如果它離開了BSS區(qū)域內(nèi)就不能夠直接與其他站點(diǎn)建立連接了。無線局域網(wǎng)組網(wǎng)分兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對等網(wǎng)絡(luò)和結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)。對等網(wǎng)絡(luò)也成ADHOC網(wǎng)絡(luò)，它覆蓋的服務(wù)區(qū)稱獨(dú)立基本服務(wù)區(qū)。對等網(wǎng)絡(luò)用于一臺(tái)無線工作站和另一臺(tái)或多臺(tái)其他無線工作站的直接通訊，該網(wǎng)絡(luò)無法接入有線網(wǎng)絡(luò)中，只能獨(dú)立使用。圖1_1對等網(wǎng)絡(luò)對等網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)必需能同時(shí)“看”到網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)，否則就認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)中斷，因此對等網(wǎng)絡(luò)只能用于少數(shù)用戶的組網(wǎng)環(huán)境，比如4至8個(gè)用戶，并且他們離得足夠近。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)由無線訪問點(diǎn)AP、無線工作站STA以及分布式系統(tǒng)DSS構(gòu)成，覆蓋的區(qū)域分基本服務(wù)區(qū)BSS和擴(kuò)展服務(wù)區(qū)ESS。無線訪問點(diǎn)也稱無線HUB，用于在無線STA和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收、緩存和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。無線訪問點(diǎn)通常能夠覆蓋幾十至幾百用戶，覆盞半徑達(dá)上百米。基本服務(wù)區(qū)由一個(gè)無線訪問點(diǎn)以及與其關(guān)聯(lián)ASSOCIATE的無線工作站構(gòu)成，在任何時(shí)候，任何無線工作站都與該無線訪問點(diǎn)關(guān)聯(lián)。換句話說，一個(gè)無線訪問點(diǎn)所覆蓋的微蜂窩區(qū)域就是基本服務(wù)區(qū)。無線工作站與無線訪問點(diǎn)關(guān)聯(lián)采用AP的基本服務(wù)區(qū)標(biāo)識(shí)符BSSID，在80211中，BSSID是AP的MAC地址。IBSS是一個(gè)獨(dú)立的BSS，它沒有中樞鏈路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，至少包括兩個(gè)無線站點(diǎn)如圖12所示。因?yàn)樗恍枰嘁?guī)劃就能被快速建立，所以這類網(wǎng)絡(luò)常常被稱為特別網(wǎng)絡(luò)ADHOCNETWORK特別無線網(wǎng)絡(luò)就能基本滿足控制一個(gè)較小區(qū)域如一個(gè)房間、一個(gè)銷售樓層或者醫(yī)院側(cè)樓的用戶需要。9浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文圖12IBSS邏輯結(jié)構(gòu)擴(kuò)展服務(wù)區(qū)是指由多個(gè)AP以及連接它們的分布式系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，所有AP必需共享同一個(gè)擴(kuò)展服務(wù)區(qū)標(biāo)示符ESSID，也可以說擴(kuò)展服務(wù)區(qū)ESS中包含多個(gè)BSS。分布式系統(tǒng)在80211標(biāo)準(zhǔn)中并沒有定義，但是目前大都是指以太網(wǎng)。擴(kuò)展服務(wù)區(qū)是一個(gè)LAYER2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對于高層協(xié)議比如IP來說，它是一個(gè)子網(wǎng)。圈13ESS邏輯結(jié)構(gòu)80211標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可一些可移動(dòng)類型不遷移型NOTRANSITION這種移動(dòng)類型指那些非移動(dòng)的站點(diǎn)和在局部BSS內(nèi)移動(dòng)的站點(diǎn)。BSS遷移型BSSTRANSITION這種移動(dòng)類型指站點(diǎn)從ESS中的一個(gè)BSS移動(dòng)到相同ESS中的另一個(gè)BSS。0ESS遷移型ESSTRANSITION這種移動(dòng)類型指從一個(gè)ESS移動(dòng)到另一個(gè)ESS。很顯然，802II標(biāo)準(zhǔn)支持不遷移型和BSS遷移型兩種移動(dòng)類型。然而，對進(jìn)行ESS遷移時(shí)，該標(biāo)準(zhǔn)不能繼續(xù)保證連接。802II標(biāo)準(zhǔn)定義分布式系統(tǒng)為通過AP在ESS內(nèi)使BSS相互連接的組件。分布式系統(tǒng)通過提供邏輯服務(wù)支持802II移動(dòng)性類型，邏輯服務(wù)在處理地址到目的地的變換和多重BSS的無縫集成是必要的。”。AP是一個(gè)可設(shè)定地址的站點(diǎn)，它提供接口到分布式系統(tǒng)，以便將浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文位于各種BSS內(nèi)的站點(diǎn)連接起來。單獨(dú)的BSS和ESS網(wǎng)絡(luò)對LLC層是透明的。在ESS內(nèi)，80211標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整BSS的下列物理配置部分重疊BSSBSSSTHATAREPARTIALLYOVERLAP這類配置在一個(gè)己定義區(qū)域內(nèi)提供鄰接覆蓋，如果應(yīng)用中難以容忍網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中斷的話，它是最好的選擇。自然分離BSSBSSSTHATAREPHYSICALLYDISJOINTED對這種情況，配置不提供鄰接覆蓋。8021L沒有指定BSS間距離的限制。自然配置BSSBSSSTHATAREPHYSICALLYCONNECTED這對于提供一個(gè)冗余的或者高操作性的網(wǎng)絡(luò)是必要的。80211標(biāo)準(zhǔn)沒有強(qiáng)制分布式系統(tǒng)的構(gòu)成；因此它可能是符合802的網(wǎng)絡(luò)，或是符合非標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)。如果數(shù)據(jù)幀需要在一個(gè)非IEEES0211網(wǎng)絡(luò)內(nèi)來回傳輸，那么這些數(shù)據(jù)幀同樣和80211標(biāo)準(zhǔn)定義的相同。它們可以通過一個(gè)稱為入口PORTAL的邏輯點(diǎn)進(jìn)入，該入口在現(xiàn)存的有線網(wǎng)絡(luò)和80211網(wǎng)絡(luò)之間提供邏輯集成。當(dāng)分布式系統(tǒng)被802型組件如8023以太網(wǎng)或者8025令牌環(huán)集成時(shí)，該入口和AP則合二為一。15IEEE80211邏輯結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了網(wǎng)絡(luò)的物理部件，而邏輯結(jié)構(gòu)著重定義網(wǎng)絡(luò)操作。IEEE80211標(biāo)準(zhǔn)的邏輯結(jié)構(gòu)如圖14所示，每個(gè)站點(diǎn)所應(yīng)用的80211標(biāo)準(zhǔn)的邏輯結(jié)構(gòu)包括一個(gè)單一MAC層和多個(gè)PHY中的一個(gè)。LICMAC跳頻直接序列紅辨光PHYPHYTHY圖148021LMAC層支持三個(gè)分離的PHR“IAC層在LLC層的支持下為共享介質(zhì)PHV提供訪問控制功能如尋址方式、訪問協(xié)調(diào)、幀校驗(yàn)序列生成的檢查，以及LLCPDU定界等。MAC層在LLC層的支持下執(zhí)行尋址方式和幀識(shí)別功能。80211標(biāo)準(zhǔn)MAC層采用CSMACA載波監(jiān)聽多路訪問沖突避免協(xié)議控制每一個(gè)站點(diǎn)的接入。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文151IEEE8021LMAC層80211無線局域網(wǎng)的所有工作站和訪問節(jié)點(diǎn)都提供介質(zhì)訪問控制MAC層服務(wù)，HLAC服務(wù)是指同層LLC邏輯鏈路控制層在MAC服務(wù)訪問節(jié)點(diǎn)SAP之間交換MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元MSDU的能力，包括利用共享無線電波或紅外線介質(zhì)進(jìn)行MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元的發(fā)送。MAC層具有三個(gè)主要功能無線介質(zhì)訪問網(wǎng)絡(luò)連接提供數(shù)據(jù)驗(yàn)證和保密A無線介質(zhì)訪問在IEEE80211標(biāo)準(zhǔn)中定義了兩種無線介質(zhì)訪問控制的方法，它們是分布式訪問方式DCF分布式訪問方式類似于IEEES023有線局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議，它采用具有沖突避免的載波偵聽多路訪問。分布式訪問控制方式是物理層兼容的工作站和訪問節(jié)點(diǎn)AP之間自動(dòng)共享無線介質(zhì)的主要的訪問協(xié)議。80211網(wǎng)絡(luò)采用CSMACA協(xié)議進(jìn)行無線介質(zhì)的共享訪問，該協(xié)議與8023以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的MAC協(xié)議CSLACD類似。載波偵聽可以讓MAC層監(jiān)測介質(zhì)是處于繁忙還是空閑狀態(tài)。物理層PHY提供信道的物理檢測，把物理信道評估結(jié)果發(fā)送到MAC層，作為確定信道狀態(tài)信息的一個(gè)因素”“。MAC控制機(jī)制利用幀間持續(xù)時(shí)間字段的保留信息實(shí)現(xiàn)虛擬監(jiān)測協(xié)議，這一保留信息發(fā)布向所有其他工作站本工作站將要使用介質(zhì)的消息。MAC層監(jiān)聽所有MAC幀的持續(xù)時(shí)間字段，如果監(jiān)聽到的值大于當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)分配矢量NAV值，就用這一信息更新該工作站的NAV。NAV工作起來就像一個(gè)計(jì)數(shù)器，開始值是最后一次發(fā)送的幀的持續(xù)時(shí)間字段值，然后倒計(jì)時(shí)到0。當(dāng)NAV的值為0，且PHY控制機(jī)制表明有空閑信道時(shí)，這個(gè)工作站就可以發(fā)送幀了。點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF點(diǎn)協(xié)調(diào)功能是一個(gè)無競爭訪問協(xié)議，它是一種基于優(yōu)先級(jí)別的訪問，適用于節(jié)點(diǎn)安裝有點(diǎn)控制器的網(wǎng)絡(luò)。PCF方式提供可選優(yōu)先級(jí)的無競爭的幀傳送。在這種工作方式下，由點(diǎn)協(xié)調(diào)控制器控制來自工作站的幀的傳送，所有工作站均服從點(diǎn)協(xié)調(diào)控制器的控制在12浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文每一個(gè)無競爭期的開始時(shí)間設(shè)置它們的NAV網(wǎng)絡(luò)分配矢量值。當(dāng)然，對于無競爭的輪詢CFPOLL幀，工作站可以有選擇地進(jìn)行回應(yīng)。在無競爭期開始，點(diǎn)協(xié)調(diào)控制器首先獲得介質(zhì)的控制權(quán)，并遵循PIFS對介質(zhì)進(jìn)行訪問因此，點(diǎn)協(xié)調(diào)控制器可以在無競爭期保持控制權(quán)，等待比工作在分布式控制方式下更短的發(fā)送間隔。B網(wǎng)絡(luò)連接當(dāng)工作站接通電源之后，首先通過被動(dòng)或主動(dòng)掃描方式檢測有無現(xiàn)成的工作站和訪問節(jié)點(diǎn)可供加入。加入一個(gè)BSS基本服務(wù)組或ESS擴(kuò)展服務(wù)組之后，工作站從訪問節(jié)點(diǎn)接收SSID、時(shí)間同步函數(shù)TSFTIMERSYNCHRONIZATIONFUNCTION、計(jì)時(shí)器的值和物理PHY安裝參數(shù)。在被動(dòng)掃描模式下，工作站對每一個(gè)信道都進(jìn)行一段時(shí)間的監(jiān)聽，具體時(shí)間的長短由CHANNELTIME參數(shù)確定。該工作站只尋找具有本站希望加入的SSID的信標(biāo)幀，搜索到這個(gè)信標(biāo)后，繼而便分別通過認(rèn)證和連接過程建立起連接。在主動(dòng)掃描方式下，工作站發(fā)送包含有該站希望加入的SSID信息的探詢PROBE幀，然后開始等待探詢響應(yīng)幀PROBEREPONSEFRAME，探詢響應(yīng)幀將標(biāo)識(shí)所需網(wǎng)絡(luò)的存在。C認(rèn)證和加密IEEE8021L標(biāo)準(zhǔn)提供兩種認(rèn)證服務(wù)，以此來增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性1開放系統(tǒng)認(rèn)證OPENSYSTEMAUTHENTICATION這是系統(tǒng)缺省的認(rèn)證服務(wù)。不需要對發(fā)送工作站進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，一般采用開放系統(tǒng)認(rèn)證。如果接收工作站通過MIB中的AUTHENTICATIONTYPE參數(shù)指明其采用開放系統(tǒng)認(rèn)證模式，那么采用開放系統(tǒng)認(rèn)證模式的發(fā)送工作站可認(rèn)證任何其他工作站和”。2共享密鑰認(rèn)證SHAREDKEYAUTHENTICATION與開放系統(tǒng)認(rèn)證相比，共享密匙認(rèn)證方式提供更高的安全檢查級(jí)別。采用共享密匙認(rèn)證的工作站必須執(zhí)行WEP。3加密80211規(guī)范定義了可選的WEP，以使無線網(wǎng)絡(luò)具有和有線網(wǎng)絡(luò)相同的安全性。如果要避免網(wǎng)絡(luò)受到安全威脅攻擊，就必須同時(shí)實(shí)施WEP和認(rèn)證服務(wù)。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文152IEEE802II物理層無線局域網(wǎng)物理層由三部分組成物理層管理PHYSICALLAYERMANAGEMENT；為物理層提供管理功能，它與MAC層管理相連。物理層匯聚予層PLCPMAC層和PLCP通過物理層服務(wù)訪問點(diǎn)SAP利用原語進(jìn)行通信。MAC層發(fā)出指示后，PLCP就開始準(zhǔn)備需要傳輸?shù)慕橘|(zhì)協(xié)議數(shù)據(jù)單元MPDUS。PLCP也從無線介質(zhì)向MAC層傳遞引入幀。PLCP為肝DU附加字段，字段中包含物理層發(fā)送和接收所需的信息，80211標(biāo)準(zhǔn)稱這個(gè)合成幀為PLCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元PPDU。PLCP將MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元映射成適合被PMD傳送的格式，從而降低MC層對PMD層的依賴程度。PPDU的幀結(jié)構(gòu)提供了工作站之間肝叫的異步傳輸，因此，接收工作站的物理層必須同步每個(gè)單獨(dú)的即將到來的幀。物理介質(zhì)依賴PMD子層在PLCP下方，PMD支持兩個(gè)工作站之間通過無線介質(zhì)實(shí)現(xiàn)物理層實(shí)體的發(fā)送和接收。為了實(shí)現(xiàn)以上功能，PMD需直接面向無線介質(zhì)大氣空間，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)。PLCP和PMD之間通過原語通信，控制發(fā)送和接收功能。在80211標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了無線局域網(wǎng)物理層實(shí)現(xiàn)的功能載波偵聽判斷介質(zhì)的狀態(tài)是否空閑。無線局域網(wǎng)的物理層通過PMD子層檢查介質(zhì)狀態(tài)來完成載波偵聽功能。發(fā)送發(fā)送網(wǎng)絡(luò)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀。PLCP在接收到MAC層的發(fā)送請求PHYTXSTARTREQUEST原語后將帥轉(zhuǎn)換到傳輸模式。同時(shí)，MAC層將與該請求一道發(fā)送字節(jié)數(shù)O一4095和數(shù)據(jù)率指示。然后，舳通過天線在20微秒內(nèi)發(fā)射幀的前同步碼。接收接收網(wǎng)絡(luò)傳送過來的數(shù)據(jù)幀。如果載波偵聽檢測到介質(zhì)繁忙，同時(shí)有合法的即將到來幀的前同步碼，則PLCP就開始監(jiān)視該幀的適配頭。當(dāng)PMD監(jiān)聽到的信號(hào)能量超過85DBM，它就認(rèn)為介質(zhì)忙。如果PLCP測定適配頭無誤，目的接收地址是本地地址，它將向MAC層通知幀的到來發(fā)送PHYRXSTARTINDICATION原語。同時(shí)還發(fā)送幀適配頭的一些信息如字節(jié)數(shù)、RSSI和數(shù)據(jù)率。PLCP根據(jù)PS叫PLCP服務(wù)數(shù)據(jù)單元適配頭字段長度的值，來設(shè)置字節(jié)計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器跟蹤接收到的幀的數(shù)目，使PLCP知道幀什么時(shí)間結(jié)束。PLCP在接14浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文收數(shù)據(jù)的過程中，通過PHYDATINDICATION信息向MAC層發(fā)送PSDU的字節(jié)。接收到最后一個(gè)字節(jié)后，它向MAC層發(fā)送一條PHYRXENDINDICATION原語，申明幀的結(jié)束。16IEEE80211服務(wù)80211標(biāo)準(zhǔn)對LLC層在網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)實(shí)體間要求發(fā)送IS叫MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元的服務(wù)做了定義。MAC層執(zhí)行的這些服務(wù)分為下列兩種類型1站點(diǎn)服務(wù)認(rèn)證不認(rèn)證保密MSDU發(fā)送2分布式系統(tǒng)服務(wù)結(jié)合分離分布集成重新結(jié)合I61站點(diǎn)服務(wù)80211標(biāo)準(zhǔn)定義“服務(wù)”為在各個(gè)站點(diǎn)聞提供的功能。站點(diǎn)可以位于網(wǎng)絡(luò)任一無線組件中，而且，所有AP都執(zhí)行站點(diǎn)服務(wù)。為了發(fā)揮必要的功能，這些站點(diǎn)需要發(fā)送和接收MSDU以及保持較高的安全標(biāo)準(zhǔn)。1認(rèn)證因?yàn)?YLAN對于避免未經(jīng)許可的訪問來說，物理安全性較低，所以80211規(guī)定了認(rèn)證服務(wù)以控制LAN對無線連接相同層的的訪問。所有80211站點(diǎn)，不管它們是獨(dú)立BSS網(wǎng)絡(luò)還是ESS網(wǎng)絡(luò)的一部分，在與另一個(gè)想要進(jìn)行通信的站點(diǎn)建立連接之前，都必須；FF用認(rèn)證服務(wù)。執(zhí)行認(rèn)證的站點(diǎn)發(fā)送一個(gè)管理認(rèn)證幀到一個(gè)相應(yīng)的站點(diǎn)。2不認(rèn)證當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)不愿意與另一個(gè)站點(diǎn)建立連接時(shí)，它就調(diào)用不認(rèn)證服務(wù)。不認(rèn)證是發(fā)出通知，而且不準(zhǔn)對方拒絕A站點(diǎn)通過發(fā)送一個(gè)認(rèn)證管理幀或組到多個(gè)站點(diǎn)的幀去“建議”認(rèn)15浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文證終止來執(zhí)行不認(rèn)證服務(wù)。3保密在一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)中，所有站點(diǎn)和其他設(shè)各都能夠“聽到”數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)通過，這嚴(yán)重影響了無線鏈路的安全性。IEEE80211提供了一個(gè)保密服務(wù)選項(xiàng)解決了這個(gè)問題，將80211網(wǎng)絡(luò)的安全級(jí)提高到有線網(wǎng)絡(luò)的程度。該項(xiàng)保密功能應(yīng)用于所有數(shù)據(jù)幀和一些認(rèn)證管理幀，它是建立在80211有線等效保密EPWIREDEQUIVALENTPRIVACY算法基礎(chǔ)上的，可以有效地降低網(wǎng)上被竊聽地危險(xiǎn)。L62分布式系統(tǒng)服務(wù)80211所定義的分布式系統(tǒng)服務(wù)，是為整個(gè)分布式系統(tǒng)提供服務(wù)功能。AP提供分布式系統(tǒng)服務(wù)。1結(jié)合每個(gè)站點(diǎn)在通過分布式系統(tǒng)發(fā)送信息之前必須首先借助AP調(diào)用結(jié)合服務(wù)。該結(jié)合通過AP將一個(gè)站點(diǎn)映射到分布式系統(tǒng)。每個(gè)站點(diǎn)只能與單AP連接，而每個(gè)AP卻可以與多個(gè)站點(diǎn)連接。結(jié)合也是為一個(gè)站點(diǎn)在BSS間提供可移動(dòng)性的第一步。2分離每一個(gè)站點(diǎn)或AP可以調(diào)用分離服務(wù)終止一個(gè)現(xiàn)存的結(jié)合，它是一種標(biāo)志信息。因此，任何一方都不能拒絕終止。離開網(wǎng)絡(luò)時(shí)站點(diǎn)就可以分離。例如一個(gè)AP如被移動(dòng)用于維護(hù)，它將與所有站點(diǎn)分離。3分布一個(gè)站點(diǎn)每次發(fā)送MAC幀經(jīng)過分布式系統(tǒng)時(shí)都要利用分布式服務(wù)。802。11標(biāo)準(zhǔn)沒有指明分布式系統(tǒng)如何發(fā)送數(shù)據(jù)。分布式服務(wù)僅向分布式系統(tǒng)提供足夠的信息去判定正確的目的地BSS。4集成集成服務(wù)使得MAC幀能夠通過分布式系統(tǒng)和一個(gè)非80211L_N間的入口發(fā)送。集成功能執(zhí)行所有必須的介質(zhì)和地址空間轉(zhuǎn)換。集成功能的具體情況依據(jù)分布式系統(tǒng)的實(shí)施，而且不在80211標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。5重新結(jié)合重新結(jié)合服務(wù)能使一個(gè)站點(diǎn)改變它當(dāng)前的結(jié)合狀態(tài)。再結(jié)合為結(jié)合站點(diǎn)提供附加的功能以支持BSS靈活地轉(zhuǎn)換。再結(jié)合能使一個(gè)站點(diǎn)從一個(gè)AP到另一個(gè)置P變換結(jié)合。當(dāng)站點(diǎn)在ESS內(nèi)從BSS移動(dòng)到BSS時(shí)，能讓分布式系統(tǒng)一直了解AP和站點(diǎn)間的當(dāng)前變換。當(dāng)多個(gè)站16浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文點(diǎn)與同一個(gè)AP保持連接時(shí)，重新結(jié)合還能改變已確定結(jié)合的結(jié)合屬性。移動(dòng)站點(diǎn)總是啟動(dòng)重新結(jié)合服務(wù)。17總結(jié)本章對無線局域網(wǎng)的演變歷史。IEEE80211標(biāo)準(zhǔn)、拓?fù)?、邏輯及其服?wù)等作了簡單、系統(tǒng)的介紹。高速無線局域網(wǎng)通信給各個(gè)行業(yè)的企業(yè)和機(jī)構(gòu)帶來了各種新功能。這些功能可以為許多機(jī)構(gòu)提供最關(guān)鍵的競爭優(yōu)勢。無線局域網(wǎng)VGLAN技術(shù)將推動(dòng)擴(kuò)大和加速低成本的可互操作產(chǎn)品的部署。因?yàn)樵诳焖贌o線傳輸大容量文件與高分辨率圖像、訪問互聯(lián)網(wǎng)、支持無線視頻會(huì)議和快速重新配置高帶寬站點(diǎn)方面具有靈活性，高速無線技術(shù)承諾以有線基礎(chǔ)設(shè)施將局域網(wǎng)LAN推上一個(gè)新的高度。簡而言之，無線網(wǎng)絡(luò)必須與有線網(wǎng)絡(luò)緊密集成，以建立一個(gè)無縫的整體。17折江大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章IEEE80211物理層規(guī)范IEEE80211是中高速、室內(nèi)環(huán)境50300M下的一個(gè)最合適的無線通信方案。IEEE8021LB無線局域網(wǎng)的帶寬最高可達(dá)11LIBPS，比其早幾年前兩日批準(zhǔn)的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。另外，也可根據(jù)實(shí)際情況采用55DBPS、2MBPS和1MBPS帶寬，實(shí)際的工作速度在5MBPS左右，與普通的LOBASET規(guī)格有線局域網(wǎng)幾乎是處于同一水平。作為公司內(nèi)部的設(shè)施?？梢曰緷M足使用要求。IEEE8021LB使用的是開放的24G頻段，不需要申請就可使用。既可作為對有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，也可獨(dú)立組網(wǎng)，從而使網(wǎng)絡(luò)用戶擺脫網(wǎng)線的束縛，實(shí)現(xiàn)真正意義上的移動(dòng)應(yīng)用。8021IB使用的是24GHZ的ISMINDUSTRIAL，SCIENTIFICANDMEDICAL頻段，這個(gè)頻段只能提供83MHZ可用帶寬給包括1LAN在內(nèi)的所有無線應(yīng)用，如無繩電話等其他應(yīng)用。21前言IEEE80211具體規(guī)定了媒體訪問MAC層及物理層PHY的結(jié)構(gòu)和協(xié)議。其業(yè)務(wù)功能要求有A由無線媒體提供含分組語音在內(nèi)的1MBPS20MBPS無連結(jié)MAC業(yè)務(wù)B刪中的站為局部區(qū)域內(nèi)固定或可移動(dòng)的站；C。應(yīng)用環(huán)境為辦公室、建筑群、工廠、機(jī)場等；D任意兩站問可自由通信；E滿足802I、B0210、8022的功能條件F分組丟失率正22MHZ五為載波中心頻率。測量時(shí)使用一個(gè)1001DLZ通帶濾波器，顯示帶寬為30KHZ。9射頻載波抑制射頻載波中心的功率比峰值功率至少低15DB。測量時(shí)使用一個(gè)100KHZ通帶濾波器，測試無擾碼發(fā)射的OL序列，調(diào)制方式為DQPSK。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文10接收靈敏度輸入1024字節(jié)的數(shù)據(jù)包，天線端口輸入電平一80DBM，誤碼率小于810。11鄰道抑制輸入長度為1024字節(jié)，調(diào)制方式為DQPSK，誤幀率低于8104時(shí)，鄰道抑制小于35DB。12信道空閑設(shè)置直擴(kuò)方式檢測到功率超出預(yù)定門限，檢測到偽碼序列或檢測列載波信號(hào)超出預(yù)定門限等條件下提供信道忙信號(hào)。222IEEE80211物理層包括以下三個(gè)協(xié)議功能1、物理層融合功能PHYCONVERGENCEFUNCTION，這個(gè)功能是由PLCPPHYCONVERGENCEPROCEDURE子層來完成的，見圖22。通過這個(gè)功能可以把與具體的物理實(shí)現(xiàn)有關(guān)的PMDPHYSICALMEDIUMDEPENDENT子層的功能轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的物理層服務(wù)PHYSERVICE，然后提供給MAC層“1。這個(gè)功能使MAC層可以不用關(guān)心PIED子層的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。在兩個(gè)物理層之間交換的數(shù)據(jù)單元是包含PSDUPLCPSERVICEDATAUNITS的PPDUPHYPROTOCOLDATAUNITS。而在兩個(gè)MAC層之間交換的數(shù)據(jù)單元是MPDUMACSUBLAYERPROTOCOLDATAUNITS，每個(gè)MPDU對應(yīng)于一個(gè)在PPDU內(nèi)的PSDU。2、PMD子層它的功能是定義了在兩個(gè)或者更多的站點(diǎn)之間通過無線媒體發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和具體實(shí)現(xiàn)方法。3、PLME子層PLMEPHYMANAGEMENTENTITY的功能是協(xié)同MAC管理單元完成本地PHY功能的管理。PLCP幀格式在PLCP子層在發(fā)送時(shí)會(huì)在MP叫即PS叫前面插入PLCPPREAMBLE和HEADER一構(gòu)成PPDUPHYPROTOCOLDATAUNITS；而在接收時(shí)，將去掉MPDU前的PLCPPREAMBLE和HEADER，然后再進(jìn)行MPDU的解調(diào)。PLCP的格式定義如圖22所示圖22PLCP幀格式定義圖22中的PLCP前導(dǎo)包包括以下域同步SYNC和幀開始SFD。PLCP頭包含以下域IEEE80211信號(hào)SIGNAL，IEEE80211服務(wù)SERVICE，長度LENGTH，和冗余碼2I浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文糾錯(cuò)CRC。整個(gè)PLCP前導(dǎo)包和字頭應(yīng)該采用1MBPS或2MBPSCPBFSK調(diào)制方式來傳輸。SYNC由128BIT位組成，她對接收起必要的同步作用。在PLCP前導(dǎo)包中，SFD起著標(biāo)致PHY依賴層參數(shù)的開始，一共16BIT位，其中LSB位先傳送。80211SIGNAL域?qū)τ赑HY的調(diào)制來說是用來PSDU傳送用的。數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)該等于SIGNAL域值乘以LOOKBITS。PATE包含了調(diào)制類型以及對應(yīng)的編碼速率，具體設(shè)置如下RATEMBPSRLR461I019111112010118DLLL24I001361011480001540011表21RATE字段設(shè)置表LENGTH為12BIT的無符號(hào)型數(shù)，表示當(dāng)前MAC要求PHY發(fā)送的PSDU的字節(jié)數(shù)。最低位LSB最先傳送。PARITYP、RESERVEDR和SIGNALTAIL,PPDU中第四位保留為以后使用；第十七位為第零位到第十六位的正校驗(yàn)偶校驗(yàn)位；第十八到十三位構(gòu)成SIGNALTAIL域，必須設(shè)置為全零。IEEE8021LASERVICE域有十六位，第零位最先發(fā)送。第零位到第六位設(shè)置為零，用于接收端解繞碼同步。剩下的九位以后使用。置為零。PPDUTAILBITS域PPDUTAILBITS域由六個(gè)BIT零構(gòu)成。這樣做的原因是為了讓發(fā)送端卷積編碼器返回到“零狀態(tài)”，從而能夠提高接收端卷積解碼器的糾錯(cuò)功能接收端卷積解碼器解碼當(dāng)前BIT時(shí)需要使用到以后的N個(gè)BITS。PPDUPADBITSPAD域按照協(xié)議規(guī)定，DATA域的BIT數(shù)必須是此”CODEDBITSPEROFDMSYMB01的整數(shù)倍。PAD的作用就是擴(kuò)展PPDU的長度添加到PPDU的末尾，使PPDU的長度成為KDATABITSPEROFDMSYMBOLS的整數(shù)倍。需要添加的PAD數(shù)目可以由下列計(jì)算式確定蠅CEILIING168LEI舊TH6，地M魅K脅月一16十8TLENGTH622浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文其中H是一幀內(nèi)的OFDM符號(hào)數(shù)；腸N是DATA域內(nèi)的BIT數(shù)目；是需要添加的PAD數(shù)目。CEILINGFJ是向下取整函數(shù)。2238021LB數(shù)據(jù)傳送速率規(guī)范在8021IB標(biāo)準(zhǔn)中，一種更先進(jìn)的編碼技術(shù)被采用了，在這個(gè)編碼技術(shù)中，拋棄了原有的11位BARKER序列技術(shù)，而采用了CCKCOMPLEMENTARYCODEKEYING技術(shù)，它的核心編碼中有一個(gè)64個(gè)8位編碼組成的集合，在這個(gè)集合中的數(shù)據(jù)有特殊的數(shù)學(xué)特性使得他們能夠在經(jīng)過干擾或者由于反射造成的多方接受問題后還能夠被正確地互相區(qū)分。55MBPS使用CCK串來攜帶4位的數(shù)字信息而LLMBPS的速率使用CCK串來攜帶8位的數(shù)字信息。兩個(gè)速率的傳送都利用QPSK作為調(diào)制的手段。不過信號(hào)的調(diào)制速率為1375MSPS。這也是8021IB獲得高速的機(jī)理。表22中列舉了這些數(shù)據(jù)。為了支持在有噪音的環(huán)境下能夠獲得較好的傳輸速率，8021LB采用了動(dòng)態(tài)速率調(diào)節(jié)技術(shù)，來允許用戶在不同的環(huán)境下自動(dòng)使用不同的連接速度來補(bǔ)充環(huán)境的不利影響。在理想狀態(tài)下，用戶以LLM的全速運(yùn)行，然而，當(dāng)用戶移出理想的1LM速率傳送的位置或者距離時(shí)，或者潛在的受到了干擾的話，這把速度自動(dòng)按序降低為55MBPS、2MBPS、1MBPS。同樣，當(dāng)用戶回到理想環(huán)境的話，連接速度也會(huì)以反向增加直至LLMBPS。速率調(diào)節(jié)機(jī)制是在物理層自動(dòng)實(shí)現(xiàn)而不會(huì)對用戶和其它上層協(xié)議產(chǎn)生任何影響。數(shù)據(jù)傳送率IL編碼長度調(diào)制方式波特速率位數(shù)波特1脅NS忙CES串，J|BPSX1GSPSL2IB。S|11BS串OPSX卜NS4Z55MBPS8CCKSX卜。，SMSNS41IMBPS8CCKQPSK1375MSPS8L表22021LB數(shù)據(jù)傳送速率規(guī)范23IEEE80211的增強(qiáng)物理層由于IEEE8021LA與IEEE8021IB不兼容且產(chǎn)品成本較高，因此，它沒有成為市場的主流產(chǎn)品?，F(xiàn)主要闡述IEEE802IIB標(biāo)準(zhǔn)考慮到課題中采用的是80211B協(xié)議。IEEE80211B增加了11MBPS利55L_FOPS兩種速率由于FHSS的調(diào)制帶寬收到限制，速率難以提高，因此，載IEEES021LB中DSSS被選擇為唯一的物理層傳輸方式”“。和23浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文IEEE802II一樣，IEEE8021LB也工作于24GHZ頻段，信道的分配方式及在LHFOPS和2MBPS速率的調(diào)制方式也相同，所以，它能在IMBPS和2MBPS速率上和IEEE802II的DSSS系統(tǒng)互操作。在IEEES021LB標(biāo)準(zhǔn)中，能夠獲得高傳輸速率的一個(gè)重要原因是它采；L了更為先進(jìn)的CCK編碼技術(shù)，在這個(gè)編碼中，8比特的CCK串?dāng)U頻碼取代了IEEE802I1標(biāo)準(zhǔn)中11位的BARKER碼序列，CCK編碼支持55MBPS和LLMBPS兩種工作速率，在55MBPS速率中，使用CCK串來攜帶4位數(shù)字信息；在LLMBPS速率中，使用CCK串來攜帶8位數(shù)享信息。這兩種速率都采用0PSK調(diào)制，調(diào)制速率為I375MBPS。IEEE8021LB的另一個(gè)優(yōu)勢是動(dòng)態(tài)速率調(diào)整技術(shù)的使用，它使得在不同的用戶環(huán)境下，系統(tǒng)能夠自動(dòng)使用不同的連接來適應(yīng)外界環(huán)境變化干擾和傳輸距離等的影響。速率調(diào)節(jié)的級(jí)別為1LFLOPS、55INOPS、2IBPS和IMBPS，它是在物理層自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，不對用戶和上層協(xié)議造成影響。24總結(jié)本章主要對IEEE80211協(xié)議物理層基帶規(guī)范做了簡單介紹，對IEEE8021I物理層包括的協(xié)議功能、PPDU幀格式和物理層特性作了簡單介紹，并簡要闡述了IEEE8021IB物理層特性。為下面幾章作進(jìn)一步分析提供原理基礎(chǔ)。24浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章無線局域網(wǎng)MAC層規(guī)范及其性能分析在IEEE80211定義的MAC層功能較復(fù)雜，它主要包括的功能模塊有；1LAC數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口2泓C控制狀態(tài)機(jī)制3MC管理業(yè)務(wù)接口4姒C管理業(yè)務(wù)機(jī)制5分布式業(yè)務(wù)接口另外，MAC層還使用MIBMANAGEMENTINFORMATIONBASE來存放ILAC層的管理信息這些功能模塊之間的關(guān)系如圖31所示。LLCSUT