1.无线网络结构
802.11网络包含四种主要的物理组件:工作站,接入点,无线媒介,分布式系统
802.11规范的重心放在OSI模型的最下面的两层,因为它同时涵盖了物理(PHY)与数据链路(data link)组件。只要是802网络,就必然会同时具备MAC与PHY两种组件。MAC是一组用以决定如何访问媒介与传送数据的规则,至于传送与接收的细节则交由PHY负责。
分布式系统是接入点间转发帧的骨干网络,产品几乎都是以Ethernet为骨干网络
基本服务集是802.11网络的基本组件,由一组相互通信的工作站所构成。
BSS分为两种
独立型网络(IBSS):工作站之间可以之间通信,但两者间的距离必须在可以直接通信的范围内,最低限度的802.11网络是由两个工作站所组成的IBSS。常见情况就是会议室中的个别会议。
基础结构型网络:判断是否为基础结构型网络只要查看是否有接入点参与其中即可。接入点负责基础结构型网络所有的通信,包括同一服务区域中所有移动节点之间的通信。
BSS的服务范围可以涵盖整个小型办公室或家庭,无法服务较广的区域。802.11允许将几个BSS串联为扩展服务集(ESS),所谓ESS,就是利用骨干网络将几个BSS串联在一起。所有位于同一个ESS的接入点将会有相同的网络名称(SSID)。
无竞争服务:采用精确控制的PCF(点协调功能)
Ethernet之类的CSMA/CA由DCF(分布式协调功能)控制
在各取所需的DCF与PCF之间,网络也可以介于两种极端之间采取混合协调的HCF。
无竞争服务只用于基础性结构网络提供,只要工作站支持HCP,就可以提供QoS。
2.RTS/CTS,帧分段,帧格式
载波虚拟监听由网络分配矢量(NAV)所提供。802.11的帧通常会包含一个Duration字段,用来预定一段媒介使用时间。NAV本身就是一个定时器。RTS/CTS过程即属于一种基本操作,下图是整个过程的描述
完成整个过程,经过一段分布式时间间隔(DIFS),任何工作站均可对媒介进行访问,此时便进入竞争窗口,如图中的右半部所示
过大的无线帧通常会被进行分段,利用帧分段,可让干扰只影响较小的帧片段,而非较大帧,通过降低被干扰的数据量,帧分段可以提高整体的有效吞吐量。当上层封包大小超过所设定的分段阈值(fragmentation threshold),就会进行帧分段,每一个帧片段(fragment)都会有相同帧序号(frame sequence number)和一个递增的帧片段编号(fragment number)便于重组。帧控制信息(frame control information)用来指示是否还有其他帧片段待接收。
构成整个帧的所有帧片段通常会在所谓的片段突发期传送,其中包含一个RTS/CTS过程,因为片段通常与RTS/CTS阈值被设为相同的数值。上图显示了NAV与SIFS的组合来控制媒介。
一般的802.11MAC帧中包含了四个地址字段,并非所有的帧都会用到所有的地址,这些地址字段的值会因为帧类型不同而有所差异,字段的传送顺序从左至右,最高有效位将会最后出现。
802.11 MAC帧并没有包含Ethernet帧的典型功能。如type/length和preamble(前导码)。AP产品上的fragment阈值即为所有字段之和2346
每个帧或帧片段都会对应到一个重式计数器。工作站本身有两个重试计数器:短帧重试计数器和长帧重试计数器。长度小于RTS阈值的帧被视为短帧,超过该阈值的帧被视为长帧。长帧和短帧都均含有不同长度的前导码。
Protocol字段
Protocol字段由两位构成,当前802.11MAC只有一个版本,协议编号为0。
Type与Subtype字段
用来指定使用的帧类型最高位,最高位有效位会最先出现,Type字段是(b3 b2),Subtype字段是(b7 b6 b5 b4)
To DS与From DS位
这两个位用来指示目的地是否为分布式系统,基础性网络中,每个帧都会设定其中一个DS位。
More fragments位
类似IP的”more fragments”,帧片段会将此位设为1,其他帧为设为0。
Retry位
任何重传帧需要将此位设为1.
Power management位
主要用于电池供电的手持式计算机,是否进入省电模式。
More data位
省电模式工作站,代表有一个帧待传给休眠中的工作站。
Protected Frame位
如果帧收到链路层安全协议的保护,此位被设为1,也被称为WEP位。
Order位
帧与帧片段依次被严格依次传送,此位被设为1.
Duration/ID字段
此字段可能有三种形式如下图
Address字段
一个802.11帧最多可以包含4各地址(Address)字段。基本上Address1代表接收端、Address2代表发送端、Address3被接收端拿来过滤地址。Address4在桥接时使用。
Sequence Control字段
长16位,用来重组帧片段以及丢弃重复帧。控制帧无该字段。
帧主体
负责在工作站之间传递上层有效载荷,规范中,最多可传送2304字节。
帧校验序列(FCS)
与Ethernet一样,对整个802.11数据帧进行校验,长度为4个字节。
3.菲尼儿区域
微波传输中可以这么简单的理解:从发射机到接收机传播路径上,有直射波和反射波,在直射波波下面的椭圆形区叫做菲涅尔区。奇数菲涅尔区依次和直射波相差半波长奇数倍,但是同相位到达,可以对直射波做有益的补充。偶数菲涅尔正好相反,可以削弱直射波的能量。一般设计的要求只需要第一菲尼尔区
关于第一菲尼尔区域
如图2所示,自由空间Q点是波源,P点是接收点,以Q、P为焦点的旋转椭球面所包含的空间区域,称为菲涅尔区。图2中S1是空间的一点,其所在与直线QP垂直的平面截菲涅尔区域得到一个圆C1,该圆半径为:
F1= (λd1d2/d)0.5
其中d为Q、P点间的距离,d1、d2分别是Q点和P点到圆C1圆心的距离,这个圆所在的菲涅尔区域称为第一菲涅尔区。在自由空间,从波源Q点辐射到P点的电磁能量主要是通过第一菲涅尔区传播的,只要第一菲涅尔区不被阻挡,就可以获得近似自由空间的传播条件。为保证系统正常通信,收发天线架设的高度要满足使它们之间的障碍物尽可能不超过其菲涅尔区的20%,否则电磁波多径传播就会产生不良影响,导致通信质量下降,甚至中断通信。
当S1是Q、P点中间一般时,
圆半径R=0.5(λD)的0.5次幂 λ为波长,D为两天线的距离。
从公式可得当频率固定时,菲涅尔半径随着传输距离的增加而增大。
例: 当D=10Km,f=2.4GHz时 λ=0.125mR=17.678mf=5GHz时 λ=0.06mR=12.247m