1、无线局域网的组成
无线局域网可以分为两大类:
(1)有固定基础设施(预先建立的固定基站)
(2)无固定基础设施
下图为有固定基础设施的无线局域网
由图可知:
- 一个基本服务集BSS包括一个基站和若干个移动站,所有的站在本BSS以内都可以直接通信,但是要和本站以外的BSS通信,都要通过本BSS基站。
- BSS内的基站叫做接入点AP。当网络管理员安装AP时,必须为AP分配一个不超过32字节的服务器标识符SSID和一个通信信道。(SSID其实就是指使用该AP的无线局域网的名字)
- 一个BSS可以是孤立的,也可以通过AP连接到一个分配系统DS,然后再连接到一个BSS,这样就构成了一个扩展的服务集ESS。
- ESS还可以通过门户(图中的Portal)为无线用户提供到非802.11无线局域网的接入。门户的作用相当于一个网桥。
- 移动站A从一个BSS漫游到另一个BSS仍然可以与移动站B进行通信。
2、移动站与接入点AP建立关联
移动站与接入点AP建立关联的方式有两种:
(1)被动扫描:移动站等待接入点AP周期性的发出信标帧。(走到一个地方手机会自动提示可以接入的wifi)
(2)主动扫描:移动站主动发出探测请求帧,然后等待接入点AP发回探测响应帧。(手动连接wifi)
3、热点、热区
能够向公众提供有偿或者无偿接入wifi服务的地点叫做热点。
由许多热点和接入点AP连接起来的区域叫做热区。
4、几种不同的接入方式
(1)固定接入——用户设置的地理位置保持不变。
(2)移动接入——用户设备以车辆速度移动时进行网络通信。
(3)便携接入——用户设备以步行速度移动时进行网络通信。
(4)游牧接入
802.11局域网的物理层略作了解
5、802.11局域网的MAC层协议
数据链路层分为:上层(LLC)逻辑链路控制;下层(MAC)媒体访问控制,主要负责控制与连接物理层的物理介质。
CSMA/CA协议
CSMA/CA协议就是载波监听多点接入/避免碰撞。
为什么802.11局域网MAC层不用CSMA/CD协议呢?主要有两点原因。
- 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,但在无线局域网中信号强度的动态范围非常大,在设备中实现这种功能花费过大。
- 即使我们能够实现碰撞检测的功能,并且当我们在发送数据时检测到信道是空闲的,在接收端仍然有发生碰撞的可能。
无线局域网的特殊问题:
(1)暴露站问题:
当B向A发送数据时,C想要向D发送数据,但是C检测信道被占用,无法发送数据,但是此时D空闲。
(2)隐藏站问题
A、C同时向B发送数据,信道空闲,但数据在B发送碰撞。
802.11局域网在使用CSMA/CA协议时,还使用停止等待协议。这是因为无线信道的通信质量远不如有线信道,因此无线站点每通过无线局域网发送完一帧以后,要等到受到对方的确认帧后才能继续发送下一帧。这就是链路层确认。
802.11的MAC层在物理层上面,它包括两个子层:
- 分布协调功能DCF。DCF不采用任何中心控制,而是每一个结点使用CSMA机制的分布式接入算法,让各个站通过争用信道来获取发送权。
- 点协调功能PCF。PCF使用集中控制的接入算法,用类似于探询的方法把发送数据权轮流交给各个站,从而避免了碰撞的产生。
6、帧间间隔IFS以及帧的分类
所有站在完成发送后,必须再等待一段很短的时间才能发送下一帧。这段时间称为帧间间隔。帧间间隔取决于帧的类型。高级帧优先于低级帧发送。
(1)SIFS:短帧间间隔,28微秒
(2)PIFS:点协调功能帧间间隔,78微秒(28+50(时隙slot))
(3)DIFS:分布协调功能帧间间隔,128微秒(28+50+50(时隙slot))
7、CSMA/CA原理
(1)虚拟载波监听,让源站将占用信道的时间通知所有的站。所谓的通知,就是源站在其MAC帧首部的第二个字段“持续时间”中填入了占用的时间。当其他的站检测到传送MAC帧首部“持续时间”字段时,调整自己的网络分配向量NAV。NAV指出了必须经过多长时间才能完成数据帧的这次传输,才能使信道进入空闲状态。
(2)推迟发送,当源站发送它的第一个MAC帧时,若检测到信道空闲,则在等待一段时间DIFSA后就可以发送。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。
(3)冲突退避
802.11使用二进制指数退避算法(仅在检测到信道空闲,并且发送的帧是第一个帧时不使用二进制指数退避算法)
- 第 i 次退避就在 22+i 个时隙中随机地选择一个,即:在时隙 {0, 1, …, 22 + i – 1} 中随机地选择一个,使不同站点选择相同退避时间的概率减少。
- 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。
- 最大值255,即第6次退避。