(最新整理)802.11協議標準詳解2021/7/261(最新整理)802.11協議標準詳解2021/7/261IEEE802.11協議2021/7/262IEEE802.11協議2021/7/262IEEE802.11協議標準概述IEEE802.11系列協議標準的發展IEEE802.11的工作方式無線局域網（WLAN）IEEE802.11的物理層IEEE802.11的MAC層2021/7/263IEEE802.11協議標準概述2021/7/263概述802.11是IEEE是最初制定的一個無線局域網標準，這也是在無線局域網領域內的第一個國際上被認可的協議。主要用于解決辦公室局域網和校園網中，用戶與用戶終端的無線介入，業務主要限于數據存取，速率最高只能達到2Mbps。由于802.11在速率和傳輸距離上不能滿足人們的需要。因此，IEEE小組又相繼推出了802.11b和802.11a兩個新標準。三則之間技術上的主要差別在于MAC子層和物理層。2021/7/264概述802.11是IEEE是最初制定的一個無線局域網標準，這IEEE802.11系列協議標準的發展802.11，定義微波和紅外線的物理層和MAC子層（2.4GHz，2Mbit/s，1997）802.11a，定義了微波物理層及MAC子層（5GHz，54Mbit/s，1999）802.11b，物理層補充DSSS（2.4GHz，11Mbit/s，1997）802.11b+，物理層補充PBCC（2.4GHz，11Mbit/s，2002）802.11c，關于802.11網絡和普通以太網之間的互通協議（2000）802.11d，關于國際間漫游的規范（2000）802.11e，對服務等級QoS的支持（2004）802.11f，基站的互聯性（2003）802.11g，物理層補充OFDM（2.4GHz，54Mbit/s，2003）802.11h，擴展物理層和MAC子層標準（5GHz，歐洲，2003）802.11i，安全和鑒權方面的補充（2004）802.11j，擴展物理成和MAC子層標準（5GHz，日本，2004）802.11k，基于無線局域網的微波測量規范（2005）802.11m，基于無線局域網的設備維護規范（2006）802.11n，導入MIMO（多輸入輸出）技術（2.4G/5GHz，100-300Mbit/s,2007）2021/7/265IEEE802.11系列協議標準的發展802.11，定義微波IEEE802.11的工作方式802.11定義了兩種類型的設備，一種是無線站，通常是通過一臺PC機器加上一塊無線網絡接口卡構成的，另一個稱為無線接入點（AccessPoint，AP），它的作用是提供無線和有線網絡之間的橋接。一個無線接入點通常由一個無線輸出口和一個有線的網絡接口（802.3接口）構成，橋接軟件符合802.1d橋接協議。接入點就像是無線網絡的一個無線基站，將多個無線的接入站聚合到有線的網絡上。無線的終端可以是802.11PCMCIA卡、PCI接口、ISA接口，或者是在非計算機終端上的嵌入式設備。2021/7/266IEEE802.11的工作方式802.11定義了兩種類型的設WLANWLAN(WirelessLocalAreaNetwork)是指傳輸范圍在100米左右的無線網絡，可用于單一建筑物或辦公室之內，需要使用WLAN的場合主要包括：

(1)不方便架設有線網絡的環境;(2)使用者時常需要移動位置;(3)臨時性的網絡。

802.11WLAN主要面向兩種應用類型：(1)接入：無線站點通過無線接入設備訪問企業網絡(2)中繼：利用無線信道作為企業網的干線，利用大樓（LAN）與大樓（LAN）之間的數據傳輸2021/7/267WLANWLAN(WirelessLocalAreaWLAN協議——IEEE802.11

在實際使用上，通常會將WLAN和現有的有線網絡結合，不但增加原本網絡的使用彈性，也可擴大無線網絡的使用范圍，目前最熱門的WLAN技術就是IEEE的802.11及其相關標準。IEEE802.11(1997.6)，數據速率最高為1或2Mbps，工作在2.4GHz頻段或使用紅外(InfraredSpectroscopy,IR)IEEE802.11a(1999),數據速率最高為54Mbps，12個信道，最多8個互不重疊，工作在5GHz頻段IEEE802.11b(1999.9),數據速率最高為11Mbps，11個信道，最多3個互不重疊，工作在2.4GHz頻段（最常用）IEEE802.11g(2003.6),數據速率最高為54Mbps，11個信道，最多3個互不重疊，工作在2.4GHz頻段2021/7/268WLAN協議——IEEE802.11在實IEEE802.11的物理層IEEE802.11無線網絡標準規定了3種物理層傳輸介質方式。其中2種物理層傳輸介質工作方式在微波頻段（根據各國當地法規或規定不同，頻段的具體定義也有所不同），采用擴頻傳輸技術進行數據傳輸，包括跳頻序列擴頻傳輸技術（FHSS）和直接序列擴頻傳輸技術（DSSS）。另一種方式以光波段作為其物理層，也就是利用紅外線光波傳輸數據流。2021/7/269IEEE802.11的物理層IEEE802.11無線網絡標準擴頻傳輸技術跳頻擴頻（FHSS，FrequencyHoppingSpreadSpectrum）使用了傳統的窄帶數據傳輸技術，但傳輸頻率將發生周期性的切換。系統在一個擴頻或寬波段的信道上使用不同的中心頻率，以預先安排好的順序在固定的時間間隔內進行跳頻。跳頻現象可以使FHSS系統避免受到信道內窄帶噪音的干擾。直接序列擴頻（DSSS，DirectSequenceSpreadSpectrum）系統則將要傳輸的數據流通過擴展碼調制而人為地擴展帶寬，即使在傳輸波段中存在部分噪聲信號，接收機也可以無錯誤地接受數據。2021/7/2610擴頻傳輸技術跳頻擴頻（FHSS，FrequencyHopp使用擴頻技術的好處擴頻是一種在信號的帶寬進行擴展的技術。采用擴頻的好處是：抗干擾。若使用窄頻，容易受到使用相同頻率的通信干擾導致完全無法通信。對于非特定的目的的接收器，擴展了帶寬的信號混在背景噪聲中，讓蓄意想偵聽竊取數據資料的人不易判別真正的信號，避免他人的截聽。提供了供多個用戶使用同一傳輸波段的方法，保證了無線設備在頻段上的可用性和可靠的吞吐量，也保證了使用同一頻段的設備不互相影響。2021/7/2611使用擴頻技術的好處擴頻是一種在信號的帶寬進行擴展的技術。采用IEEE802.11的MAC層無線局域網雖然也是多個站點共享無線信道，卻不能簡單的搬用以太網的CSMA/CD協議，這里主要有兩個原因：CSMA/CD協議要求一個站點在發送本站數據的同時好必須不簡短地檢測信道，但在無線局域網的設備中要實現這種全雙工花費就會過大。即使我們能夠在發送的同時實現沖突檢測的功能，并且當我們在發送數據檢測到信道是空閑的，在接受端仍然有可能發生沖突。2021/7/2612IEEE802.11的MAC層無線局IEEE802.11的MAC層802.11標準設計獨特的MAC層。它通過協調功能（CoordinationFunction）來確定在基本服務集BSS中的移動站在什么時間能發送數據或接受數據。802.11的MAC包括兩個子層。點協調功能PCF（Pointcoordinationfunction）分布協調功能DCF(Distributedcoordinationfunction)(CSMA/CD)PHY層無爭用服務（選用）爭用服務（必須實現）MAC層2021/7/2613IEEE802.11的MAC層802.11標準設計獨特的MA802.11的MAC層使用DCF或PCF分布協調功能DCF——爭用服務DCF在每一個結點使用CSMA機制的分布式接入算法，讓各個站通過爭用信道來獲取發送權。因此DCF向上提供爭用服務。點協調功能PCF——無爭用服務PCF使用AP集中控制的接入算法將發送數據權輪流交給各個站從而避免了沖突的產生。2021/7/2614802.11的MAC層使用DCF或PCF分布協調功能DCF幀間間隔IFS（InterFrameSpace）所有的站在完成發送后，必須在等待一段很短的時間（繼續監聽）才能發送下一幀。這段時間的通稱為幀間間隔IFS幀間間隔長度取決于該站欲發送的幀的類型。高優先級幀需要等待的時間較短。因此可優先獲得發送權，但有線級幀就必須等待較長的時間。若低優先級幀還沒來得及發送而其他站的高優先級幀已發送到媒體，則媒體變為忙態，因而低優先級幀就只能在推遲發送了。這樣就減少了發生碰撞的機會。2021/7/2615幀間間隔IFS（InterFrameSpace）所有的站在幀間間隔IFSSIFS，即短幀間間隔，它是最短的幀間間隔，用來分隔開屬于一次對話的各幀。一個站應當能夠在這段時間內從發送方式切換到接收方式。PIFS，即點協調功能幀間間隔（比SIFS長），是為了在開始使用PCF方式時（在PCF方式下使用，沒有爭用）優先獲得接入到媒體中。PIFS的長度是SIFS加一個時隙長度。DIFS，即分布協調功能幀間間隔，在DCF方式中用來發送數據幀和管理幀。DIFS的長度比PIFS再增加一個時隙長度。2021/7/2616幀間間隔IFSSIFS，即短幀間間隔，它是最短的幀間間隔，用幀間間隔IFSEIFS，即延長幀間間隔（最長的IFS），站點在進行幀重發時所必須等待的時間。EIFS的長度至少等于DIFS再增加一個時隙長度。SIFS<PIFS<DIFS<EIFS時隙長度：

在一個基本服務集BBS中，當某個站在一個時隙開始接入到信道時，那么在下一個時隙開始時，其他站就能檢測出信道已轉變到忙態，就選定該長度作為時隙長度。2021/7/2617幀間間隔IFSEIFS，即延長幀間間隔（最長的IFS），站虛擬載波監聽虛擬載波監聽(VirtualCarrierSense)：源站將它還要占用信道的時間（包括目的站發回確認幀所需時間）在其MAC幀首部字段“持續時間”中填入指示給所有其他站，其他所有站會在這段時間都停止發送數據,這樣大大減少了沖突的機會。“虛擬”是指其他站并沒有真正監聽信道，而是檢測到源站發送幀中的“持續時間”才不發送數據，這種效果好像是其他站都監聽了信道。當一個站檢測到正在信道中傳送的MAC幀首部的“持續時間”字段時，就調整自己的網絡分配向量NAV(NetworkAllocationVector)，NAV指出了信道處于忙狀態的持續時間2021/7/2618虛擬載波監聽虛擬載波監聽(VirtualCarrierS2021/7/26192021/7/2619(最新整理)802.11協議標準詳解2021/7/2620(最新整理)802.11協議標準詳解2021/7/261IEEE802.11協議2021/7/2621IEEE802.11協議2021/7/262IEEE802.11協議標準概述IEEE802.11系列協議標準的發展IEEE802.11的工作方式無線局域網（WLAN）IEEE802.11的物理層IEEE802.11的MAC層2021/7/2622IEEE802.11協議標準概述2021/7/263概述802.11是IEEE是最初制定的一個無線局域網標準，這也是在無線局域網領域內的第一個國際上被認可的協議。主要用于解決辦公室局域網和校園網中，用戶與用戶終端的無線介入，業務主要限于數據存取，速率最高只能達到2Mbps。由于802.11在速率和傳輸距離上不能滿足人們的需要。因此，IEEE小組又相繼推出了802.11b和802.11a兩個新標準。三則之間技術上的主要差別在于MAC子層和物理層。2021/7/2623概述802.11是IEEE是最初制定的一個無線局域網標準，這IEEE802.11系列協議標準的發展802.11，定義微波和紅外線的物理層和MAC子層（2.4GHz，2Mbit/s，1997）802.11a，定義了微波物理層及MAC子層（5GHz，54Mbit/s，1999）802.11b，物理層補充DSSS（2.4GHz，11Mbit/s，1997）802.11b+，物理層補充PBCC（2.4GHz，11Mbit/s，2002）802.11c，關于802.11網絡和普通以太網之間的互通協議（2000）802.11d，關于國際間漫游的規范（2000）802.11e，對服務等級QoS的支持（2004）802.11f，基站的互聯性（2003）802.11g，物理層補充OFDM（2.4GHz，54Mbit/s，2003）802.11h，擴展物理層和MAC子層標準（5GHz，歐洲，2003）802.11i，安全和鑒權方面的補充（2004）802.11j，擴展物理成和MAC子層標準（5GHz，日本，2004）802.11k，基于無線局域網的微波測量規范（2005）802.11m，基于無線局域網的設備維護規范（2006）802.11n，導入MIMO（多輸入輸出）技術（2.4G/5GHz，100-300Mbit/s,2007）2021/7/2624IEEE802.11系列協議標準的發展802.11，定義微波IEEE802.11的工作方式802.11定義了兩種類型的設備，一種是無線站，通常是通過一臺PC機器加上一塊無線網絡接口卡構成的，另一個稱為無線接入點（AccessPoint，AP），它的作用是提供無線和有線網絡之間的橋接。一個無線接入點通常由一個無線輸出口和一個有線的網絡接口（802.3接口）構成，橋接軟件符合802.1d橋接協議。接入點就像是無線網絡的一個無線基站，將多個無線的接入站聚合到有線的網絡上。無線的終端可以是802.11PCMCIA卡、PCI接口、ISA接口，或者是在非計算機終端上的嵌入式設備。2021/7/2625IEEE802.11的工作方式802.11定義了兩種類型的設WLANWLAN(WirelessLocalAreaNetwork)是指傳輸范圍在100米左右的無線網絡，可用于單一建筑物或辦公室之內，需要使用WLAN的場合主要包括：

(1)不方便架設有線網絡的環境;(2)使用者時常需要移動位置;(3)臨時性的網絡。

802.11WLAN主要面向兩種應用類型：(1)接入：無線站點通過無線接入設備訪問企業網絡(2)中繼：利用無線信道作為企業網的干線，利用大樓（LAN）與大樓（LAN）之間的數據傳輸2021/7/2626WLANWLAN(WirelessLocalAreaWLAN協議——IEEE802.11

在實際使用上，通常會將WLAN和現有的有線網絡結合，不但增加原本網絡的使用彈性，也可擴大無線網絡的使用范圍，目前最熱門的WLAN技術就是IEEE的802.11及其相關標準。IEEE802.11(1997.6)，數據速率最高為1或2Mbps，工作在2.4GHz頻段或使用紅外(InfraredSpectroscopy,IR)IEEE802.11a(1999),數據速率最高為54Mbps，12個信道，最多8個互不重疊，工作在5GHz頻段IEEE802.11b(1999.9),數據速率最高為11Mbps，11個信道，最多3個互不重疊，工作在2.4GHz頻段（最常用）IEEE802.11g(2003.6),數據速率最高為54Mbps，11個信道，最多3個互不重疊，工作在2.4GHz頻段2021/7/2627WLAN協議——IEEE802.11在實IEEE802.11的物理層IEEE802.11無線網絡標準規定了3種物理層傳輸介質方式。其中2種物理層傳輸介質工作方式在微波頻段（根據各國當地法規或規定不同，頻段的具體定義也有所不同），采用擴頻傳輸技術進行數據傳輸，包括跳頻序列擴頻傳輸技術（FHSS）和直接序列擴頻傳輸技術（DSSS）。另一種方式以光波段作為其物理層，也就是利用紅外線光波傳輸數據流。2021/7/2628IEEE802.11的物理層IEEE802.11無線網絡標準擴頻傳輸技術跳頻擴頻（FHSS，FrequencyHoppingSpreadSpectrum）使用了傳統的窄帶數據傳輸技術，但傳輸頻率將發生周期性的切換。系統在一個擴頻或寬波段的信道上使用不同的中心頻率，以預先安排好的順序在固定的時間間隔內進行跳頻。跳頻現象可以使FHSS系統避免受到信道內窄帶噪音的干擾。直接序列擴頻（DSSS，DirectSequenceSpreadSpectrum）系統則將要傳輸的數據流通過擴展碼調制而人為地擴展帶寬，即使在傳輸波段中存在部分噪聲信號，接收機也可以無錯誤地接受數據。2021/7/2629擴頻傳輸技術跳頻擴頻（FHSS，FrequencyHopp使用擴頻技術的好處擴頻是一種在信號的帶寬進行擴展的技術。采用擴頻的好處是：抗干擾。若使用窄頻，容易受到使用相同頻率的通信干擾導致完全無法通信。對于非特定的目的的接收器，擴展了帶寬的信號混在背景噪聲中，讓蓄意想偵聽竊取數據資料的人不易判別真正的信號，避免他人的截聽。提供了供多個用戶使用同一傳輸波段的方法，保證了無線設備在頻段上的可用性和可靠的吞吐量，也保證了使用同一頻段的設備不互相影響。2021/7/2630使用擴頻技術的好處擴頻是一種在信號的帶寬進行擴展的技術。采用IEEE802.11的MAC層無線局域網雖然也是多個站點共享無線信道，卻不能簡單的搬用以太網的CSMA/CD協議，這里主要有兩個原因：CSMA/CD協議要求一個站點在發送本站數據的同時好必須不簡短地檢測信道，但在無線局域網的設備中要實現這種全雙工花費就會過大。即使我們能夠在發送的同時實現沖突檢測的功能，并且當我們在發送數據檢測到信道是空閑的，在接受端仍然有可能發生沖突。2021/7/2631IEEE802.11的MAC層無線局IEEE802.11的MAC層802.11標準設計獨特的MAC層。它通過協調功能（CoordinationFunction）來確定在基本服務集BSS中的移動站在什么時間能發送數據或接受數據。802.11的MAC包括兩個子層。點協調功能PCF（Pointcoordinationfunction）分布協調功能DCF(Distributedcoordinationfunction)(CSMA/CD)PHY層無爭用服務（選用）爭用服務（必須實現）MAC層2021/7/2632IEEE802.11的MAC層802.11標準設計獨特的MA802.11的MAC層使用DCF或PCF分布協調功能DCF——爭用服務DCF在每一個結點使用CSMA機制的分布式接入算法，讓各個站通過爭用信道來獲取發送權。因此DCF向上提供爭用服務。點協調功能PCF——無爭用服務PCF使用AP集中控制的接入算法將發送數據權輪流交給各個站從而避免了沖突的產生。2021/7/2633802.11的MAC層使用DCF或PCF分布協調功能DCF幀間間隔IFS（InterFrameSpace）所有的站在完成發送后，必須在等待一段很短的時間（繼續監聽）才能發送下一幀。這段時間的通稱為幀間間隔IFS幀間間隔長度取決于該站欲發送的幀的類型。高優先級幀需要等待的時間較短。因此可優先獲得發送權，但有線級幀就必須等待較長的時間。若低優先級幀還沒來得及發送而其他站的高優先級幀已發送到媒體，則媒體變為忙態，因而低優先級