Question

无线局域网802.11标准

Answer 1

※有线网络里可以通过提高带宽或者改善编码方案来提高数据发送速率。但是在无线网里无法提高带宽，只能通过改变编码方案来提高。因为无线信号发出去以后，编码方案是公开的，所以大家都能收到信息并且知道信息的内容，这时候就有安全隐患问题，因此无线网络的编码还要有加密机制。即使收到信号，但是无法解析信号的意思

调频扩频FHSS
直接序列扩频DSSS
红外线IR

☆使用802.11b无线通信，在遵循这些安全制约的前提下，这时就是Wifi接口了

无线局域网不能简单地搬用CSMA/CD协议，原因为：
CSMA/CD协议要求一个站点在发送本站数据的同时还必须不间断地检测信道，但在无线局域网的设备中要实现这种功能就花费过大；即使能够实现冲突检测的功能，并且当我们在发送数据时检测到信道是空闲的，在接收端仍然有可能发生冲突

这种未能检测出媒体上已存在的信号的问题叫做隐蔽站问题

当A和C检测不到无线信号时，都以为B是空闲的，因而都向B发送数据，结果发生碰撞
而在有线网络里，任何一个站点发送的信号，在共享介质的节点上都能看到发送端发送的信号。只是由于广播延迟的影响，有的节点看到得早，有的节点看到得晚，但是不存在看不到信号的情况。而↑图就会看不到

B向A发送数据并不影响C向D发送数据，这就是暴露站问题

B向A发送数据，而C又想和D通信。C检测到媒体上有信号，于是就不敢向D发送数据

因为隐蔽站和暴露站这样的问题存在，使得冲突情况变得复杂。无线局域网不能使用CSMA/CD，而只能使用改进的CSMA协议。改进的办法是将CSMA增加一个冲突避免功能。802.11就使用CSMA/CA协议。而在使用CSMA/CA的同时还增加使用确认机制

是不是可靠性传输和传输介质没有关系。网数据传输由于可靠性传输只是加了一个可靠性保障机制。无线局域它的通信环境恶劣，本身信道的传输误码率高，差错率也高，导致传输效果比较差。这种服务如果直接被上层使用那么这个无线通信质量就会很差。但是通过可靠性保障，在无线通信层或者在MAC层向上层提供的是可靠性的数据传输的话，就屏蔽了无线通信的不稳定性对上层的影响，使得上层应用基于无线通信的效果变得更好一些

MAC层通过协调功能来确定在基本服务集BSS中的移动站在什么时间能发送数据或接收数据

• 点协调功能（无争用服务）：PCF子层使用集中控制的接入算法将发送数据权轮流交给各个站从而避免了碰撞的产生
• 分布协调功能（争用服务）：DCF子层在每一个节点使用CSMA机制的分布式接入算法，让每个站通过争用信道来获取发送权。因此DCF向上提供争用服务。各个站点是平等的，可以随时发送数据，会容易发生冲突

站在完成发送后，必须再等待一段很短的时间（继续监听）才能发送下一帧。这段时间的通称是帧间间隔IFS。这是为了竞争信道使用权
帧间间隔长度取决于该站欲发送的帧的类型，高优先级帧需要等待的时间较短。低优先级帧还没来得及发送而其他站的高优先级帧已发送到媒体，则低优先级帧只能再推迟发送，减少发生冲突的机会

三种IFS类型：
• SIFS 短帧间间隔，长度为28微秒
• PIFS 点协调功能帧间间距，长度为78微秒
• DIFS，分布协调功能帧间间距，长度为128微秒

待发送数据的站先检测信道。在802.11标准中规定了在物理层的空中接口进行物理层的载波监听。发送数据通过收到的相对信号强度是否超过一定的门限数值就可判定是否有其他的移动站在信道上。当源站发送它的第一个MAC数据帧时，若检测到信道空闲，则在等待一段时间DIFS后就可发送（目的：让可能存在的高优先级帧先发送）。源站发送了自己的数据帧，目的站若正确收到此帧，则经过时间间隔SIFS后，向源站发送确认帧ACK。若源站在规定时间内没有收到确认帧ACK（由重传计时器控制这段时间），就必须重传此帧，直到收到确认为止，或者经过若干次的重传失败后放弃发送。是一种可靠性传输（可靠或不可靠传输并不是数据会不会传成功或者失败，而是不管成功还是失败发送方会知道结果，这就是可靠性传输）

源站在MAC帧首部中的第二个字段将它要占用信道的时间（包括目的站发回确认帧所需的时间）通知给所有其他站，以便使其他所有站在这一段时间都停止发送数据，大大减少冲突机会
“虚拟载波监听”表示其他站并没有真正地物理监听信道，而是由于其他站收到了“源站的通知”才不发送数据

当一个站检测到正在信道中传送的MAC帧首部的“持续时间”字段时，就调整自己的网络分配向量NAV（Network Allocation Vector）。NAV指出了必须经过多少时间对方站才能完成数据帧的这次传输，才能使信道转入到空闲状态

信道从忙态变为空闲时，任何一个站要发送数据帧时，不仅都必须等待一个DIFS的间隔，而且还要进入争用窗口，并计算随机退避时间以便再次重新试图接入到信道。在信道从忙态转为空闲时，各站就要执行退避算法，这样就减少了发生碰撞的概率

802.11使用二进制指数退避算法：
第i次退避就在2 ^{2 + i} 个时隙中随机地选择一个
第1次退避是在8个时隙（而不是2个）中随机选择一个
第2次退避是在16个时隙（而不是4个）中随机选择一个

源站A在发送数据帧之前先发送一个短的控制帧，叫做请求发送RTS（Request To Send），它包括源地址，目的地址和这次通信（包括相应的确认帧）所需的持续时间

若媒体空闲，则目的站B就发送一个相应控制帧，叫做允许发送CTS（Clear To Send）。A收到CTS帧后就可发送其数据帧

同一个数据会话期间的内部帧间隔就是个短帧间隔（SIFS）
源站在等待DIFS时间以后，应该还要等一个争用窗口，这里假设争用窗口为0

覆盖城市的部分区域，网络跨度较大。对于基站的功率、网络安全性都有较高的要求
每个单元的用户数量比IEEE 802.11多。需要更高的带宽，称为宽带无线网络标准
IEEE802.16工作环境通常在室外，容易受到天气等因素的干扰
设计目标能够支持实时流应用的服务质量要求。IEEE 802.11只是提供一定程度的支持
802.11 窄带无线网络 主要应用于室内，也称为Wifi