6-2、80211协议簇介绍.doc

802.11协议簇介绍 摘要：本文主要针对802.11的PHY层协议进行一些简单的阐述，后续文章针对MAC的一些协议进行展开描述； 关键字： IEEE 802.11工作组（又称为WiFi组织）于1997年IEEE发布了802.11协议，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。之后又相继提出一系列标准或者草案，诸如：802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11h、802.11f、802.11h、802.11i、802.11j、802.11k、802。11r、802.11s等等，下文则针802.11协议簇中的各个协议进行综合的阐述。802.11协议簇主要定义了二层PHY层与DATA Link层，故在OSI模型中处于下，具体如下图所示： OSI模型与WiFi定义层之间关系 802.11工作组简介 在802.11标准组中又细分为了诸多的工作组，各个负责各自组范围中的内容定义，主要包括以下WG(Work Group) 802.11a ：在5G频点的范围内定义PHY层与DATA LINK层协议； 802.11b：在2.4G频点的范围内定义PHY层与DATA LINK层协议； 802.11b-cor：定义与修订802.11的相关MIB； 802.11d： 定义用户跨区域或者国家的无线产品仍能使用的相关支撑标准，这一点主要由于不同国家的无线频点资源使用状况不一样，导致802.11在不同的区域或者国家所使用的频点并不一致； 802.11e：定义QOS标准，以达到基于WiFi网络为不同的业务提供差异化的服务等级； 802.11f：定义IAPP协议（Inter Access Point Protocol），主要是通过AP之间的基于IAPP协议的交互，以达到用户在多AP覆盖范围内移动时不中断网络连接继续使用网络业务，以达到无缝切换的效果； 802.11g：针对2.4层频点范围的PHY层进行重新定义， 将空口带宽提升至54Mbps； 802.11i：基于DATA LINK层定义增强认证与安全机制协议与标准； 802.11k：定义射频频谱管理机制及标准，以为上层网络管理或者频谱管理提供操作API； 802.11n： 针对802.11原有的标准进行修订，以达到为应用层提供大于100M的使用带宽； 802.11r：致力于减少用户在不同的BSS网络的切换时延，以满足实时业务的需求，诸如：VoWLAN、流媒体业务； 802.11s： 在现有的协议基础之上，增加4种协议报以达到在Wireless Mesh网络中互操作性，同时增强了在WDS网络中的组播机制； 802.11详介 802.11协议从宏观上来看主要覆盖了OSI的PHY与DATA LINK层，各个子功能层示意图如下： 802.11分层结构模型图 IEEE802.11标准将MAC层提供的数据接入传输功能称为协调功能（Coordination Function），并提供了两种不同的协调功能：一种是异步的分布协调功能DCF，另一种则是可选的同步的点协调功能PCF。PCF建立在DCF规则之上。 MAC层最核心的功能就是MSDU传输，其中包括DCF和PCF两种接入传输方式，以及MAC实体管理功能。802.11 MAC层提供三种MSDU传输类型：广播（broadcast）、多目（multicast）和单目（unicast）。 在IEEE802.11标准中，将MAC层提供的数据接入传输功能称为协调函数（Coordination Function），并提供了两种不同的协调函数：一种是异步的分布协调函数DCF，另一种则是可选的同步的点协调函数PCF。 （1）DCF 802.11DCF工作机理示意图 DCF使用带二进制指数退避算法的CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）协议来实现介质共享。 DCF协议可以分为两部分，一部分是两路握手方式的基本DCF，还有一种是可选的四路握手方式的RTS/CTS机制，基础都是CSMA/CA协议。 WLAN的DCF功能之所以采用CSMA/CA，而不是以太网协议的CSMA/CD机制，最重要的原因是在无线环境下无法用类似有线条件下的简单的方法进行冲突检测。 基本DCF方式的主要内容是：带二进制指数退避算法的CSMA/CA接入控制机制，以及相应的帧传输及差错恢复机制。 802.11DCF原理示意图 当STA要发送帧时，首先检测信道，确认信道在一个DIFS（Distributed InterFrame Space）时间内保持空闲，然后才发送这个帧。如果发现信道忙，则随机地选择一个退避（backoff）时间等待。当信道重新转为空闲时，这个STA在等待一个DIF