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网络系统集成-WLAN

分类: 文章 • 2024-02-10 23:43:46

IEEE 802.11 无线局域网
802.11b

  1. 2.4-2.5GHz免费频段(unlicensed spectrum)
  • 最高速率：11 Mbps
  • 物理层采用直接序列扩频(DSSS)技术
  • 所有主机使用相同的码片序列802.11a
  1. 5-6 GHz频段
  • 最高速率：54 Mbps
  1. 802.11g
  • 2.4-2.5 GHz频段
  • 最高速率：54 Mbps
  1. 802.11n: 多天线(MIMO)
  • 2.4-2.5 GHz频段
  • 最高速率：600 Mbps

上述协议共同点

  • 均用 使用CSMA/CA 多路访问控制协议
  • 均有基础设施( 基站) 网络模式和特定网( 自组网)

表格术语解释
ofdm(正交频分复用技术)
mimo(多进多出)
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体系结构

无线主机与基站通信

  • 基站(base station) = 访问点(access point-AP)
  • 基本服务集BSS(BasicService Set) ，也称为单元(cell)

基础设施网络式模式包含:
• 无线主机
• AP: 基站

自组网 网(ad hoc) 模式:

  • 只有主机

802.11 ：信道与AP 关联

802.11b: 2.4GHz-2.485GHz频谱划分为11个不同频率的信道，其中：

  • 每个AP选择一个频率(信道)
  • 存在干扰可能: 相邻的AP可能选择相同的信道

主机: 必须与某个AP关联(associate)

  • 扫描信道，监听包含AP名称(服务集标识符-SSID )和MAC地址的信标(beacon)帧
  • 选择一个AP进行关联
  • 可能需要进行身份认证
  • 典型情形：运行DHCP获取IP地址等信息

802.11ap关联(被动扫描与主动扫描)

  1. 被动扫描过程：
    各AP发送信标帧 -> 主机(H1)向选择的AP发送关联请求帧-> AP向主机(H1)发送关联响应帧
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  2. 主动扫描:
    主动广播探测请求帧(Probe Request Frame)-> AP发送探测响应帧(ProbeResponse Frame)-> 主机(H1)向选择的AP发送关联请求帧-> AP向主机(H1)发送关联响应帧

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多路访问控制

概述

  1. 避免2+节点同时传输的手段，802.11的csma即在发送数据前监听信道，从而避免与正在进行传输的其他节点冲突。
  2. 802.11不能像csma/cd那样，边发送边检测冲突，原因：(1) 无线信道难以实现。 (2)无法侦听到有可能的冲突，例如：隐藏站、信号衰弱等原因的信号。所以我们的目标应该是避免冲突：csma/ca

IEEE 802.11 MAC协议 ：CSMA/CA

工作过程伪代码实现

发送端
if (监听到信道空闲了DIFS 时间 )
then
发送整个帧(并无同时检测冲突，即CD)
else if( 监听到信道忙 )
then
开始随机退避计时
当信道空闲时，计时器倒计时
当计时器超时时，发送帧
if (没有收到ACK)
then
增加随机退避间隔时间
goto第2步

接收端
if (正确接收帧)
由于存在隐藏站问题,延迟SIFS时间(指用来分隔开属于一次对话的各帧。在这段时间内，一个站应当能够从发送方式切换到接收方式)，再向发送端发送ACK。

总结
由发送端预约信道，而不是随机发送数据帧，从而避免长数据帧的冲突。其过程概述为：
发送端首先利用CSMA向BS发送一个很短的RTS(request-to-send)帧
，RTS帧仍然可能彼此冲突 (但RTS帧很短)，所以网络有足够的时间处理好这个冲突。
BS广播一个CTS(clear-to-send)帧作为对RTS的响应，且CTS帧可以被所有结点接收，还可以：

  • 消除隐藏站影响
  • 发送端可以发送数据帧
  • 其他结点推迟发送
    就这样利用很小的预约帧彻底避免了数据帧冲突

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802.11 mac帧
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IEEE 802.11 数据帧地址

802.11数据帧有4个地址字段，因为地址 4 用于不常看到的自组网络，所以仅介绍地址1~地址3，如下图，当标志位为1时，就代表它是由ap发出或者去请求下一个ap的：

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802.11帧到802.3帧转换过程
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