802.11MAC笔记

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802.11、801.16、802.20特点、区别与联系

协议发布日期频带最大传输速度802.111997 2.4-2.5 GHz 2 Mbit/s802.11a 1999 5.15-5.35/5.47-5.725/5.725-5.875GHz54 Mbit/s802.11b 1999 2.4-2.5 GHz 11 Mbit/s802.11g 2003 2.4-2.5 GHz 54 Mbit/s802.11n 2009 2.4GHz或者5GHz 600 Mbit/s (40MHz*4 MIMO)802.11ac 2011.112.4GHz或者5GHz 867Mbit/s, 1.73 Gbit/s,3.47 Gbit/s, 6.93 Gbit/s(8 MIMO, 160MHz)802.11ad 2012.1260GHz up to 7000Mbit/s 802.11802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。

由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此IEEE小组又相继推出802.11b和802.11a等新标准。

以下是各个版本的802.11协议性能参数：802.16IEEE 802.16 宽带无线网络802.16是一种无线宽带标准由IEEE制定。

目前的版本是IEEE的802.16j，2009年修订802.16-2009。

802.16是成立于1999年写的由IEEE标准委员会制定的宽带无线城域网全球部署标准的工作组。

该工作组是一个在IEEE 802局域网/城域网标准委员会单位。

虽然802.16系列标准在IEEE正式称为WirelessMAN ，它已被商业化的名义下“的WiMAX”（选自“全球互通微波存取”）的产业联盟称为WiMAX论坛。

论坛的使命是促进和认证的兼容性和互用性的宽带无线产品在以IEEE 802.16标准为基础。

现已在过程定义被全世界140多个国家在全球部署了超过475个运营商。

简述ieee 802.11标准的基本内容。

IEEE 802.11是无线局域网（WLAN）技术标准的一种，IEEE 802.11标准规定了无线局域网中各种设备之间的通信规则，如数据传输速率、信道选择、加密和身份验证等。

以下是IEEE 802.11标准的基本内容：
物理层（PHY）：定义了无线通信信号的传输方式和频带。

IEEE 802.11采用了多种不同的频率带和信号调制方式，如2.4GHz和5GHz 频带、OFDM和DSSS等。

媒体访问控制层（MAC）：规定了无线局域网中各个设备之间的数据传输方式和控制方法。

IEEE 802.11标准采用了CSMA/CA（带碰撞避免）协议来控制设备之间的通信，以避免数据冲突。

数据传输速率：IEEE 802.11标准规定了多种不同的数据传输速率，包括1、2、5.5、6、9、11、12、18、24、36、48和54 Mbps。

其中，2.4GHz频带的速率是低于5GHz频带的速率。

信道选择：IEEE 802.11标准规定了多种不同的信道，如2.4GHz 频带上有11个信道，5GHz频带上有23个信道。

为避免干扰，不同的设备要选择不同的信道进行通信。

加密和身份验证：IEEE 802.11标准采用了多种不同的安全协议，如WEP、WPA和WPA2等。

这些协议能够保证无线局域网中数据传输的安全性，并且要求用户在接入无线网络时进行身份验证，以确保网络的安全性。

综上所述，IEEE 802.11标准是无线局域网技术的基础，并且在实际应用中得到了广泛的应用。

IEEE802.11MAC层性能分析及改进方案

Ａ帧给发送端。如果在执行退避的阶段侦听到信道是ＣＫ忙的，则工作站进入冲突避免状态，退避计数器暂停，直到信道变成空闲且维持了ＤＩＦＳ的时间，才继续退避计数，退避计数器为零后将发送自己的数据。８２Ｉ０．１工作流程
（ｈｎｑｌＣ／／ＵＴａ［０ｃ／ｇａａ／ｓａｆＯＩｈｎｑｎＳｃｕｎ４００３＇ｏｇｋＣｇＯ｝７ＩＣ１ｏｅｅｄ［／ｈｔｆＰＯＮＣｏｇｉｇ，ｉｈａ？７／５／＃０５，ｃ砭ａ｝ｎＡｂｔａｔＩＥＳ２．Ｗａｗｉｅｓｕｉｄｏ．ｓｈｃｉｅｉｏｗｉｌｓｎｔｒ．ｈｓａｅｉｒｄｃｓｈｂｓｆｎｔｏｏＭＡＣｒｔｃｌｓｒｃ：ＥＥ０１１ＳｄｌｔｄｅｆｒｔｔｅｒｔｒｎｆｒｅｓｅｗｏｋｓＴｉｙｉｏｅｐｐｒｎｏｕｅｔｅａｉｕｃｉｎｆｔｃｐｏｏｏ
ＰｅｆｒｎｃａａｙｓｓｎＩｒｅｒｏｍａｅｎｌｉａｄｍｐｏｖｍｅｎｓｈｍｅｆＥＥＥ０１ＭＡＣｌｙｅｔｃｅｏＩ８２．１ａｒ
ＬＨｎ－ｓｅｇ，ｌＹｎＷＡＧｌｏｇｈｎＬｉｇ，ＮＷｅｉ
１引言
无线局域网（ＬＷＡＮ）是采用无线传输媒介的计算
机局域网。由于其成本低、灵活性高，移动性强、吞吐
剩余时间。每个站点保存一个ＮＡＶ，随时从媒介传输的数据包里取出时间长度来保持更新。站点通过检测ＮＡＶ

第3章-MAC协议

3.1.3．通信模式传感器网络是与应用高度相关的。不同的网络结构、不同的应用场景和目的，其业务特征呈现多样性，需要采用不同的通信模式，以更有效地交换业务。基于不同的业务特征，MAC协议对不同通信模式的支持，可以有效减少节点能耗。所以对不同通信模式的支持与否，也是衡量MAC协议能量有效性的重要因素。
三种帧间间隔
当信道空闲时间大于 DIFS时使用信道
DIFS
信道忙
DIFS PIFS SIFS
竞争窗口
退避窗口时间槽
下一帧时间
推迟发送
CSMA/CA的基本访问机制
二进制随机退避机制
随机退机制
3.3.2 S-MAC协议
（4）消息传递（分片传输机制）
如果在发送长信息时由于几个比特错误造成重传，则会造成较大的延时和能量损耗，如果简单地将长包分段，则又会由于RTS/CTS的使用形成过多的控制开销。基于此，SMAC提出了“消息传递”机制。将长的信息包分成若干个DATA，并将它们一次传递，但是只使用一个RTS/CTS控制分组作为交互。节点为整个传输预留信道，当一个分段没有收到ACK 响应时，节点便自动将信道预留向后延长一个分段传输时间，并重传该分段，整个传输过程中DATA和ACK都带有通信剩余时间信息，邻居节点可以根据此时间信息避免串扰。
传统网络的MAC协议不适用于WSN。
3.1.2 MAC协议设计面临的问题
①空闲监听：
因为节点不知道邻居节点的数据何时到来，所以必须始终保持自己的射频部分处于接收模式，形成空闲监听，造成了不必要的能量损耗；
②冲突（碰撞）：
如果两个节点同时发送，并相互产生干扰，则它们的传输都将失败，发送包被丢弃。此时用于发送这些数据包所消耗的能量就浪费掉

计算机网络 IEEE 802.11物理介质规范

计算机网络IEEE 802.11物理介质规范在IEEE 802.11中，MAC层被划分为MAC子层和MAC管理子层；物理层分为物理层汇聚协议（Physical Layer Convergence Protocol，PLCP）、物理介质相关（Physical Medium Dependent，PMD）子层和PHY管理子层，如图8-3所示。

图8-3 IEEE 802.11WLAN协议模型在该模型中，物理层汇聚协议（PLCP）主要进行载波侦听的分析和针对不同的物理层形成相应格式的分组；物理介质相关（PMD）子层主要用于识别相关介质传输的信号所使用的调制和编码技术，它提供了在两个或多个STA之间用于发送和接收数据的接口；PHY管理子层负责为不同的物理层进行信道选择和调谐；站管理主要任务是协调物理层和MAC层之间的交互作用。

IEEE 802.11定义在2.4GHz和5.8GHz的ISM频段内，在PMD中使用FHSS、DSSS和DFIR （扩散红外线）三种技术，即它定义了3种PLCP帧格式来对应3种不同的PMD子层通信技术。

它们在运营机制上完全不同，没有互操作性可言。

1．FHSSIEEE 802.11定义了对应于FHSS通信的PLCP帧格式，它包括6个不同字段，如图8-4所示。

其中SYNC是0和1的序列，共80占比特作为同步信号；Start Frame Delimiter（SFD）用作帧的起始符，其比特模式为0000110010111101；PLW表示帧长度，共12位，因此帧的最大长度为4096bits；PSF是分组信令字段，用来标识不同的数据速率；Head Error Check是用于纠错的，在此常用CRC算法，他能够纠正2bits的错误；MPDU表示MAC协议数据单元。

80bits16bits12bits4bits16bits图8-4 用于FHSS通信的PLCP帧格式FHSS技术在2.400-2.4835GHz之间的ISM频带上划分为78个1MHz的子信道，它们又分为3组，每组有26个，分别对应的信道编号为（0，3，6，9，…，63，66，72，75）、（1，4，7，10，…，67，70，73，76）和（2，5，8，11，…，68，71，74，77）。

802.11 基础

无线桥接器上的数据帧
MAC-帧结构-Mac Header
More fragments bit ：
类似于IP的More fragments bit。若MAC封包经过分段处理，除了最后一个片段外，其余片段均将此bit设置为1。
Retry bit:
任何重传的帧都将此bit设置为1，以协助接收端剔除重复的帧
1001 1010 1011
1100
Disassociation（解除连接） Authentication（身份验证）
Deauthentication（解除认证）
MAC-帧结构-Mac Header
Control frames(控制帧：Type=01) Data frames (数据帧：Type=10)
Subtype 的值 1010 1011 1100 1101 1110 1111
Subtype 的名称 Power Save-Poll（省电模式－轮询） RTS（请求发送） CTS（允许发送） ACK（应答） CF-End（免竞争期间结束） CF-End（免竞争期间结束） +CFAck（免竞争期间回应）
表明该帧和它的确认帧将会占用信道多长时间；对于帧控制域子类型为：Power SavePoll的帧，该域表示了STA的连接身份（AID, Association Identification） Address
功能 To AP From AP
TO DS 1 0
From DS Address 1 0 1 BSSID DA
Power management bit
指出传送端在完成目前的基本帧交换之后是否进入省电模式。1代表工作站即将进入省电模式；0代表工作站会一直保持在清醒的状态
More data bit：

IEEE 802.11无线网络MAC层协议性能分析的开题报告

IEEE 802.11无线网络MAC层协议性能分析的开题报告一、选题背景和意义：IEEE 802.11协议是目前应用最广泛的无线局域网协议标准之一，其MAC层协议规定了无线电信道的访问机制和服务质量保证。

在实际应用中，由于各种因素的影响，如距离、速度、干扰等因素，会导致无线网络性能下降，并出现一系列问题，如数据包丢失、传输时延增加、吞吐量下降等。

因此，对IEEE 802.11无线网络MAC层协议进行性能分析，对于优化网络性能、提高网络效率、改善用户体验具有重要意义。

二、选题内容和研究思路：本文主要研究IEEE 802.11无线网络MAC层协议的性能分析方法和指标，采用网络模拟技术进行仿真实验，并分析和比较不同场景下无线网络性能表现。

具体内容和研究思路如下：1、国内外研究现状分析。

对IEEE 802.11协议的研究现状进行梳理和分析，包括国内外学者提出的相关研究成果、经典的MAC协议、性能指标等。

2、网络模拟技术与工具介绍。

介绍网络模拟技术及其在无线网络性能研究中的应用，以及常用的网络仿真工具，如NS2、NS3等，并对这些工具进行性能比较和评测。

3、性能指标定义和仿真场景设计。

根据IEEE 802.11协议规范，定义网络性能指标，包括传输时延、数据包丢失率、吞吐量等，设计不同场景的仿真实验，如网络拓扑结构、数据传输速率、节点密度等。

4、性能分析和对比实验。

利用网络仿真工具进行验证实验，分析不同场景下无线网络性能表现，比较不同MAC协议、调度算法和数据传输速率等对性能的影响，提高无线网络性能和服务质量。

5、结论和展望。

总结分析结果，得出结论，同时对未来无线网络性能研究进行展望和建议。

三、预期成果：通过本文的研究，可以深入了解IEEE 802.11无线网络MAC层协议的工作原理和性能指标，掌握网络模拟技术及其应用方法，选定适合的场景设计和仿真实验。

同时，本文将得出不同场景下无线网络性能的实验结果，并比较不同MAC协议、调度算法和数据传输速率等对性能的影响，提出优化无线网络性能和服务质量的方案和建议。

无线技术-802.11协议介绍-2

WLAN拓扑介绍
802.11a 54Mbps吞吐能力采用正交频分复用（OFDM) 支持6，9，12，18，24，36，48& 54Mbps数据速率工作在无需许可的5GHz频段“Unlicensed National Information Infrastructure”（U-NII)频段 23个非重叠信道。 802.11a早在1999年就已经成为标准，但是经过很长一段时间后相关产品才开始出现。 802.11a的硬件最早出现在2001年底。
采用40MHZ频宽模式，可以成倍增加无线网络的支持速率，但是2.4G网络和5G网络支持的40M频宽的信道数量不同。在2.4G模式上最多可以有一个40M信道，在5G模式上40M信道数目因国家不同而不同，理论上最多有11个40M信道。
WLAN拓扑介绍
MIMO技术
采用802.11a/b/g技术的无线接入点和客户端是通过单个天线单个空间信道（SISO)来实现数据传送的。采用802.11n技术的无线接入点和客户端可以利用两个或者更多的空分信道同时传送数据，如果终端也支持MIMO技术的话，能够采用多个接收天线和高级信号处理技术来重建从多个信道发送过来的数据 MIMO技术就是利用其它技术来改进接收端的信噪比
WLAN拓扑介绍
802.11n MAC层改进技术
802.11 MAC层协议耗费了相当多效率作用链路的维护，从而大大降低了系统的吞吐量。802.11n通过改善MAC层来减少固定的开销及拥塞造成的损失。帧聚合技术块确认技术
WLAN拓扑介绍
802.11MAC层协议耗费了相当多效率用作链路的维护，从而大大降低了系统的吞吐量。在802.11的MAC层协议中，有很多固定的开销，尤其在两个帧之间以及传输完每个帧所收到的确认信息。在最高数据率的传输下，这些多余的开销甚至比需要传输的整个数据帧还要长。例如：802.11g理论传输速率为54Mbps，实际上却只有22Mbps，将近有一半多的速率浪费了。

IEEE 802.11 MAC帧服务时延分析和在拥塞控制中的应用

ｆａｅｖｃｅａ（ＳｒｍｅｓｒｉｅｄｌｙＦＤ）ｏＥ０．ＭＡＣｐｏｏｏ，ａｄｔｅｒｌｔｏｅｗｅｎｔｅａｅａｅＦＳａｄｆＩＥＥ８２１１ｒｔｃｌｎｈｅａｉｎｂｔｅｈｖｒｇＤｎ
数量的增加急剧增大，示其对链路层拥塞较为敏感．后通过仿真验证了ＦＤ作为拥塞指示信号的显最Ｓ
有效性，与用平均队长指示网络拥塞的方法相比，Ｓ更能有效的指示网络拥塞，与ＴＰ协议配合ＦＤ当Ｃ时，显著改善ＴＰ连接的吞吐量，低丢包率．能Ｃ降关键词：帧服务时延；塞控制；Ｅ０．１无线自组织网络拥ＩＥ８２１；Ｅ
ｔｅａｌｎｈｆｈｅｒｍｅ，ｔｃｌｉｉｎｈｅａｖｒｇｅｅｇｔｏｔｆａｈｅｏｌｓｏｐｒｏｂａｉｉｙ，ａｔｎｕｂｅｏｓｔａｅｓａｉｎｓｂｌｔｎｄｈｅｍｒｆａｕｒｔｄｔｔｏ．ＡｎａｙｉａｌｒｓｔｈｏｗｈａｌｔｃｅｕｌｓｓｔｔＦＳＤｎｃｅｓｓｓｒｙｗｉｈｈｅｉｒａｅｎｔａｍｉｓｏｎｐｒａｌｔｈｅｉｒａｅｈａｐｌｔｔｎｃｅｓｉｒｎｓｓｉｏｂｂｉｉｙｏｒｔｎｕｍｂｅｆｓｕａｅｔｔｏｆｔｒｎｓｉｔｎｇｐｒｂａｌｔｔｔｏｓｌｇｅｈａｈｅｃｉｉａｅ，ａｄｒｏａｔｒｔｄｓａｉｎｓｉｈｅｔａｍｔｉｏｂｉｉｙｏｆｓａｉｎｓｉａｒｒｔｎｔｒｔｃｌｏｎｎｔｔＦＳｈｓａｈｇｅｓｔｖｔｏｔｅｌｎｋｃｎｇｅｔｏｈａＤａｉｈｓｎｉｉｉｙｔｈｉｏｓｉｎ．Ｆｉｌｙ，ｔｅｅｆｃｉｎｅｓｏｎａｌｈｆｅｔｖｅｓｆＦＳＤｓｔｏａｈｅｃｎｇｅｔｏｓｉｎｓｇｌｉｖｌｄａｅｂｙｉｕａｉ．Ｃｏｍｐｒｄｉｎａｓａｉｔｄｓｍｌｔｏｎａｅｗｉｈｈｅａｒｇｅｅｔｔｖｅａｌｎｇｔｏｔｑｕｅｈｆｈｅｕｅ，ＦＳＤｃｎｎｄｉａｅａｉｃｔｎｅｗｏｋｃｇｅｔｏｍｏｒｆｅｔｖｌ．ＴｏｇｅｈｒｗｉｈＴＣＰ，ｔｅｏｔｒｏｎｓｉｎｅｅｆｃｉｅｙｔｅｔｈｅｕｓｆＦＳＤｓｔｏａｈｅｃｎｇｅｔｏｓｇｌｃｎｓｉｎｉｎａａｐｒｍｉｎｌｍｐｒｅｔｈｒｇｈｐｕｏｎｅｔｙｉｏｖｈｅｔｏｕｔｏｆＴＣＰｏｎｃｉｎｄｄｒａｅｔｅｒｔｏｏｃｔｌｓｃｎｅｔｏｎａｅｃｅｓｈａｉｆｐａｋｅｏｓ．

IEEE 802.11中MAC子层切换过程分析

唐伶俐，彭海英
（重庆邮电大学，重庆４ｏ６）ｏｏ５
摘要：ＩＥ０．ｌ中ＭＣ运行的关键是其切换功能，即当一个移动节点将它的联结从一个接ＥＥ８２１Ａ入点转移到另一个接入点的过程。介绍了关于链接层中这种切换过程的实验方法，对延迟的多种原因进行分析，指出了ＭＣ子层的功能探测是全部切换延迟的主要原因。Ａ
网络。ＩＥ８．ｌＥＥ０１ｂ网络ＭＣ子层允许两种运行模２Ａ式，自组模式和基础模式。当一个移动站移动到即
一
个接入点的无线电范围之外，入另一个基础服进
务集（ＭＣ子层）就产生一次切换。在切换管在Ａ时
延迟，时延不但非常大，改变了相同的接入点和站还
整个切换过程可以被分为两个明显的逻辑步
Ｉｏｅｔｓｏｉｔｎｆｏｏｅａｃｓｏｎｏａｏｅ．Ｔｉａｒｐｅｅｔｍｐｒｃｔｄｆｔｉａｄｆｎｖｓｉｓａｓｃａｏｒｍｎｃｅｓｐｉｔｔｎｔｒｈｓｐｐｒｓｎａｅｉａｓｕｙｏｓｈｏｉｈｅｓｎｉｌｈｎｐｏｅｔｔｅｌｎａｅ，ｗｉｅａｌｄｂｅｋｐｏｅｌｔｎｙｉｔａｉｕｏｏｅｔ．ＩｈｗｓｔａＣｒｃｓａｉｋｌｙｒｈｈｔａｄｔｉｅｒａｕｆｔａｅｃｎｏｖｒｏｓｃｍｐｎｎｈｓｔｓｏｔａＭｈＡ

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1.短帧间间隔(shorthiter-FramosPaee,sIFs),这是正EE802.11中最短的帧间间隔。当一个节点需
要占用信道并持续执行帧交换时使用SIFS,这时如果有其它节点要使用信道,必须等待信道空
闲并持续一个更长的时间间隔才能参与竞争,从而赋予使用SIFS的节点更高的优先级。SIFS
主要用于ACK、CTS等帧的发送;
2.DCF帧间间隔(CFhiter一FrameSpaee,DIFS),这是采用DCF协议时节点竞争信道时的最小帧间
间距,也就是说在预留期限到期后的DIFS后,节点才能竞争使用信道;

当发射端希望发送数据时，首先检测介质是否空闲，若是介质为空闲时，送出RTS（Request
To Send请求发送），RTS信号包括发射端的地址、接收端的地址、下一笔数据将持续发送的
时间等信息，接收端收到RTS信号后，将响应短信号CTS(Clear To Send)，CTS信号上也RTS
内记录的持续发送的时间，当发射端收到CTS包后，随即开始发送数据包，接收端收到数据
包后，将以包内的CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)的数值来检验包数据是否正
确，若是检验结果正确时，接收端将响应ACK包，告知发射端数据已经被成功地接收。当
发射端没有收到接收端的ACK包时，将认为包在传输过程中丢失，而一直重新发送包。

RTS/CTS信道握手机制，当发送节点在发送用户数据之前，它首先向对方发送
RTs(RequestTosend)帧，该帧中包含将要发送的报文的长度，当接收站收到RTs后，将回送一
个捎带长度信息的cTS(c1earTbsend)帧。"收到RTs消息的其它站要延迟一段时间，监听到CTS
消息的站知道有一个站正在接收一定长度的报文，并实施退避算法，延迟发送来避免冲突"
发送站只有在收到CTS后才能发送数据，否则执行二进制指数退避算法(BEB)，延迟重发RTS