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無(wú)線局域網(wǎng)論文全文
無(wú)線局域網(wǎng)802.11數(shù)據(jù)鏈路層的功能研究
第一章 無(wú)線局域網(wǎng)概述
在精彩的數(shù)據(jù)通信世界，無(wú)線局域網(wǎng)來(lái)了。無(wú)線局域網(wǎng)曾被認(rèn)為是一項(xiàng)不實(shí)用的技術(shù)，因?yàn)槠浣M網(wǎng)費(fèi)用昂貴，且受其數(shù)據(jù)傳送能力的限制。而現(xiàn)在，無(wú)線局域網(wǎng)正影響著人們生活的方方面面。您如果去旅游，可以方便地在機(jī)場(chǎng)或酒店大廳等公共場(chǎng)合中通過(guò)配備的接入點(diǎn)上網(wǎng)沖浪，收發(fā)電子郵件，還可以使用筆記本電腦或配有一個(gè)兼容的無(wú)線局域網(wǎng)適配器的個(gè)人數(shù)字助理（PDA）進(jìn)行其他活動(dòng)。您如果登記入住一個(gè)酒店，觀賞一場(chǎng)體育賽事或注冊(cè)大學(xué)的一門課程，也有可能會(huì)看到有人通過(guò)具有無(wú)線局域網(wǎng)性能的計(jì)算機(jī)連接本地有線局域網(wǎng)接入點(diǎn)，從服務(wù)器和大型機(jī)獲得數(shù)據(jù)。
無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN，Wireless Local Area Network）可定義為，使用射頻（RF，Radio Frequency）微波（Microwave）或紅外線（Infrared）,在一個(gè)有限地域范圍內(nèi)互連設(shè)備的通信系統(tǒng)。一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)可作為有線局域網(wǎng)的擴(kuò)展來(lái)使用，也可以獨(dú)立作為有線局域網(wǎng)的替代設(shè)施。因此，無(wú)線局域網(wǎng)提供了很強(qiáng)的組網(wǎng)靈活性。 與有線局域網(wǎng)通過(guò)銅線或光纖等導(dǎo)體傳輸不同的是，無(wú)線局域網(wǎng)使用電磁頻譜來(lái)傳遞信息。與無(wú)線廣播和電視類似，無(wú)線局域網(wǎng)使用頻道（Airwave）發(fā)送信息。其傳輸可以使用無(wú)線微波或紅外線實(shí)現(xiàn)。一般應(yīng)工作在ISM頻段。
1.1無(wú)線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)和局限性
1.1.1優(yōu)點(diǎn)
無(wú)線局域網(wǎng)有下列優(yōu)點(diǎn)：首先，無(wú)線局域網(wǎng)使用簡(jiǎn)易，能靈活地滿足組網(wǎng)的要求；其次，減少了傳統(tǒng)布線的需要，使其構(gòu)建不需布線或者不會(huì)太昂貴，因此，除非運(yùn)營(yíng)商對(duì)接入因特網(wǎng)收費(fèi)高的離奇，無(wú)線局域網(wǎng)能夠降低運(yùn)營(yíng)商和用戶雙方的運(yùn)營(yíng)成本；第三，無(wú)線局域網(wǎng)明顯提供了可移動(dòng)性，能夠添加、移動(dòng)、修改設(shè)施。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可伸縮性，在適當(dāng)?shù)奈恢梅胖没蛱砑咏尤朦c(diǎn)和擴(kuò)展點(diǎn)，就有可能滿足擴(kuò)展組網(wǎng)的需要。
1.1.2局限性
在某些領(lǐng)域中使用無(wú)線局域網(wǎng)收、數(shù)據(jù)會(huì)表現(xiàn)出其局限性。下面列出了使用無(wú)線局域網(wǎng)的五大局限性：
傳輸范圍
吞吐量
干擾
成本
移動(dòng)平臺(tái)的電池壽命
無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備的低功率和高頻率限制了其傳輸范圍。傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)通過(guò)使用光纖中繼器可以達(dá)到數(shù)公里的傳輸范圍，而無(wú)線設(shè)備的傳輸范圍卻只有幾百米。
到新世紀(jì)初，無(wú)線局域網(wǎng)的最大傳輸速率是2Mb/s。引入支持IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備將吞吐量提高到了11Mb/s,一旦符合IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備投放市場(chǎng)，吞吐量可能達(dá)到54Mb/s。
與有線局域網(wǎng)的運(yùn)行速率相比，舊的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)似乎是一個(gè)瓶頸，而更重要的是考慮一個(gè)接入點(diǎn)所爭(zhēng)用的節(jié)點(diǎn)數(shù)，而不是單一的吞吐量。比如，架設(shè)用802.11bLAN和一個(gè)快速以太網(wǎng)做比較。假定計(jì)劃將一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)通過(guò)一個(gè)單獨(dú)的接入點(diǎn)連入到一個(gè)100BaseT網(wǎng)段，以便為5個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)，在假設(shè)快速以太網(wǎng)中有80個(gè)節(jié)點(diǎn)。
將無(wú)線局域網(wǎng)與有線局域網(wǎng)相比較，可以將運(yùn)行速率除以節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，得出每種類型局域網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)率。對(duì)于有線局域網(wǎng)，100Mb/s/80得出平均速率為每節(jié)點(diǎn)1.25Mb/s。而無(wú)線局域網(wǎng)中注意到盡管通過(guò)接入點(diǎn)連接到以100Mb/s速率運(yùn)行的有線局域網(wǎng)，但是802.11b局域網(wǎng)的接入點(diǎn)時(shí)被限制在只支持11Mb/s的數(shù)據(jù)率內(nèi)。因此，每節(jié)點(diǎn)的平均數(shù)據(jù)率為0.733Mb/s。
多徑傳播引起的干擾會(huì)限制吞吐量，電磁干擾也會(huì)影響傳輸。因此，適當(dāng)?shù)恼军c(diǎn)檢測(cè)能把許多問(wèn)題在尚未發(fā)生時(shí)就解決掉。
幾年前，無(wú)線局域網(wǎng)適配卡和接入部件還相對(duì)昂貴。盡管這些產(chǎn)品的成本都已經(jīng)因?yàn)榇笠?guī)模的生產(chǎn)有所下降，但其價(jià)格還是比10Mb/s網(wǎng)卡貴許多倍。
無(wú)線局域網(wǎng)的一個(gè)主要局限性就是移動(dòng)平臺(tái)的電池壽命。當(dāng)無(wú)線局域網(wǎng)被用來(lái)在難以布線構(gòu)建LAN的地方提供通信時(shí)，那個(gè)地方很有可能缺少電源插座。類似地，使用PDA在商店里邊移動(dòng)邊檢查庫(kù)存，電源插座的存在就沒(méi)有意義了，因?yàn)闉樵O(shè)備的電池充電需要時(shí)間。因此，在很多場(chǎng)合下，移動(dòng)平臺(tái)的電池壽命勢(shì)
必系考慮的一個(gè)不小的局限性。
1.2網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
在醫(yī)院里記錄和提交有關(guān)病人的信息
在大學(xué)校園了對(duì)特定活動(dòng)進(jìn)行技術(shù)支持
控制批發(fā)和零售的庫(kù)存
通過(guò)賓館、機(jī)場(chǎng)和公用樓群里的接口接入因特網(wǎng)
通過(guò)簡(jiǎn)短通知來(lái)配置組織Ad-hoc短期培訓(xùn)中心
不用添加、移動(dòng)和修改設(shè)施的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境
對(duì)商貿(mào)展覽運(yùn)作進(jìn)行技術(shù)支持
第二章 IEEE802.11MAC層功能介紹
本章主要介紹數(shù)據(jù)鏈路層功能及其實(shí)現(xiàn)過(guò)程，以及其分層結(jié)構(gòu)，說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈帐诌^(guò)程，數(shù)據(jù)交換過(guò)程等等問(wèn)題。在說(shuō)明問(wèn)題之前，有必要介紹一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)以及MAC層的基本概念性知識(shí)。
2.1 術(shù)語(yǔ)和概念介紹
2.1.1 DCF
DCF是IEEE802.11MAC幀的最基本的訪問(wèn)方法，在所有STA中被貫徹執(zhí)行，用于IBSS及構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)中。
對(duì)于一STA幀的傳送，首先偵聽(tīng)介質(zhì)是否有另一個(gè)STA正傳送數(shù)據(jù)，如果介質(zhì)空閑，則傳送可以進(jìn)行，正在傳送的STA必須保證試圖傳送前的一定的時(shí)間內(nèi)介質(zhì)是空閑的。如果介質(zhì)忙，則該STA應(yīng)延遲發(fā)送，直到當(dāng)前傳送結(jié)束。 可見(jiàn)DCF方式下，STA使用CSMA/CA和在介質(zhì)忙時(shí)使用一隨機(jī)延遲的方法允許在兩個(gè)兼容的物理層間自動(dòng)共享介質(zhì)，另外所有正確的傳輸均以一個(gè)ACK幀進(jìn)行確認(rèn)，如果發(fā)送者沒(méi)有受到ACK幀，則要將該幀進(jìn)行重傳。
當(dāng)多個(gè)工作站同時(shí)訪問(wèn)一個(gè)介質(zhì)時(shí)沖突最可能發(fā)生，而CSMA/CA減少了沖突發(fā)生的可能性。介質(zhì)由忙變閑的瞬間(這可由載波偵聽(tīng)機(jī)制提供)是沖突發(fā)生率最高的時(shí)候，這是因?yàn)槎鄠�(gè)STA可能都一直在等著介質(zhì)重新變?yōu)榭臻e。這種情況下需要一隨機(jī)的后延程序以解決介質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)沖突問(wèn)題。
實(shí)際的載波偵聽(tīng)機(jī)制是通過(guò)發(fā)布一預(yù)定信號(hào)預(yù)定介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。發(fā)布預(yù)定信息的途徑之一是在實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸之前交換RTS和CTS信息幀。RTS和CTS幀中包含了時(shí)間和地址信息，定義了一個(gè)時(shí)間片即介質(zhì)傳送實(shí)際的數(shù)據(jù)幀和返回ACK信息幀將占用的時(shí)間。在接收性能范圍變化之內(nèi)，所有的工作站，包括發(fā)送站（發(fā)送RTS）、接收站（發(fā)送CTS）都將收到介質(zhì)被預(yù)定的信號(hào)。于是即使工作站不能接收源工作站的信息，它仍然知道將有人要使用介質(zhì)傳送數(shù)據(jù)。 發(fā)送預(yù)定信息的另一途徑是在正確傳送的幀中包含時(shí)間/地址信息，給出介質(zhì)被占用的時(shí)間，或者在傳送的結(jié)束立即送一ACK信息幀或萬(wàn)一有分段發(fā)生，在該確認(rèn)幀后附下一分段分幀。
RTS/CTS機(jī)制的另一好處發(fā)生在當(dāng)多個(gè)業(yè)務(wù)集同時(shí)占用一個(gè)信道時(shí)。介質(zhì)預(yù)定機(jī)制在BSA的界限范圍內(nèi)起作用。RTS/CTS機(jī)制也可以在一種典型環(huán)境下提高操作性能，在此環(huán)境下，所有的工作站均能接收來(lái)自AP的信息，卻都不能接收來(lái)自同一個(gè)BSA中的其他工作站的信息。
RTS/CTS機(jī)制不能在廣播和存在多個(gè)接收者的情況下應(yīng)用。因?yàn)檫@樣存在多個(gè)接收地址，對(duì)于一個(gè)RTS信號(hào)來(lái)說(shuō)，這意味著可能多個(gè)并存的CTS信號(hào)作為回答。而實(shí)際上，并非每一個(gè)數(shù)據(jù)幀的傳送都需要交換RTS/CTS，這是因?yàn)楦郊拥腞TS/CTS交換增加了數(shù)據(jù)在空中傳輸?shù)牡托�。所以該機(jī)制并不總是正確的，特別是對(duì)較短的幀。
RTS/CTS在摩爾司碼閾值屬性的控制下運(yùn)行，該屬性可以在每一個(gè)基本的工作站被設(shè)置，工作站可能被設(shè)置為或者總是用、從不用、或者僅僅當(dāng)幀的長(zhǎng)度大于一特定值使用RTS/CTS交換機(jī)值。
沒(méi)有被設(shè)置為開(kāi)始時(shí)實(shí)施RTS/CTS機(jī)制的工作站仍將更新其在接收的RTS或CTS幀中包含的時(shí)間信息的載波幀聽(tīng)機(jī)制，并總是對(duì)一有地址信息的RTS信號(hào)回答一CTS幀。
該協(xié)議允許工作站支持不同的數(shù)碼率的設(shè)置。在一個(gè)基本數(shù)碼率變化范圍內(nèi)，工作站接受所有的數(shù)碼率設(shè)置，并能在一個(gè)或多個(gè)基本數(shù)碼率設(shè)置下傳送數(shù)據(jù)。為支持適當(dāng)?shù)腞TS/CTS操作和實(shí)際的載波幀聽(tīng)機(jī)制，所有的工作站必須都能檢測(cè)到RTS/CTS信號(hào)。因此，RTS/CTS信號(hào)必須在一基本的數(shù)碼率設(shè)置的速率下傳送。
2.1.2 PCF
除了上述分布式協(xié)調(diào)功能以外，還存在其它的基于不同優(yōu)先級(jí)的集中式接入模式。這種模式即為點(diǎn)協(xié)調(diào)功能模式，這種模式可以允許在無(wú)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中高優(yōu)先級(jí)站能接入到介質(zhì)中去。在這種模式中，通�？刂坪诵牟糠侄及芽刂茩�(quán)授予給一個(gè)集中式的協(xié)調(diào)器，一般這個(gè)協(xié)調(diào)器就是接入點(diǎn)本身。因此接入點(diǎn)很多時(shí)候又被稱為點(diǎn)協(xié)調(diào)器（PC）。PCF的工作原理是它本身會(huì)詢問(wèn)所有的站是否具有無(wú)競(jìng)爭(zhēng)業(yè)務(wù)流量，如果有，那么PC就會(huì)把這些業(yè)務(wù)流量收集起來(lái)并把這些流量傳到要求的目的戰(zhàn)中。
PCF運(yùn)用了帶有優(yōu)先級(jí)的實(shí)際的載波偵聽(tīng)機(jī)制，PC分發(fā)帶有指示管理信息的幀，通過(guò)設(shè)定STA中的NAV（網(wǎng)絡(luò)分配矢量）來(lái)獲得對(duì)介質(zhì)的控制權(quán)。另外，所有PCF下傳送的幀用了一個(gè)比在DCF方式下傳送幀的幀間間隔要小的幀間間隔，這意味著當(dāng)多個(gè)STA同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)信道時(shí)，PCF可以對(duì)訪問(wèn)介質(zhì)有較高的優(yōu)先級(jí)。另外，在無(wú)線局域網(wǎng)中，還允許DCF和PCF的共存，DCF作為PCF的基礎(chǔ)而存在。
2.1.3 CSMA/CA
CSMA/CA是無(wú)線局域網(wǎng)中最基本的介質(zhì)訪問(wèn)方式，再次提供了兩種CSMA/CA方式。一種由物理層提供，即實(shí)際的載波偵聽(tīng)機(jī)制。另一種由MAC層提供，稱為虛擬的載波偵聽(tīng)機(jī)制。
CSMA/CD被用于很多基于IR的局域網(wǎng)，其發(fā)射和接收都是定向的。在這種情況下，發(fā)送器總是用自己發(fā)射的信號(hào)與從其它終端接收到的信號(hào)比較來(lái)檢測(cè)沖突。無(wú)線電波傳播不是定向的，這使得在自己發(fā)射期間確定其它終端的發(fā)射有困難。因此，沖突檢測(cè)機(jī)制不適合無(wú)線局域網(wǎng)。然而兼容性對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)非常重要，因此網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)人員不得不考慮CSMA/CD與以太網(wǎng)骨干局域網(wǎng)的兼容性，后者在有線局域網(wǎng)領(lǐng)域占主導(dǎo)地位。
盡管在有線局域網(wǎng)里實(shí)現(xiàn)沖突檢測(cè)很容易，只需要檢測(cè)電平再和某一閾值電平比較，但在無(wú)線信道中由于衰落和其他無(wú)線信道的特性無(wú)法采用這種簡(jiǎn)單的技術(shù)。一個(gè)可以被用來(lái)檢測(cè)沖突的簡(jiǎn)單辦法是讓發(fā)射站首先對(duì)信道的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)之后將所得信息與自己發(fā)射信息相比較，如果二者不一致則認(rèn)為是沖突發(fā)生了，則立即中止發(fā)射分組。然而在無(wú)線環(huán)境里，發(fā)送器自己的信號(hào)在所有附
近接收信號(hào)中占優(yōu)勢(shì)，因此接收器可能無(wú)法分辨沖突，只檢測(cè)到自己的信號(hào)。為了避免這種情況發(fā)生，發(fā)射站的發(fā)射天線模式應(yīng)該與其接收模式有所不同，但是在無(wú)線終端設(shè)置這樣的模式并不方便，因此這需要定向天線，并且發(fā)送器和接收器都需要昂貴的前端放大器。
在CSMA/CA中使用了兩個(gè)特殊的幀，他們分別是RTS(發(fā)送請(qǐng)求幀)和CTS(清除發(fā)送幀)。
2.1.4 NAV
NAV就是網(wǎng)絡(luò)分配矢量。
2.1.5 MAC信息管理庫(kù)（MAC MIB）
MAC層的信息管理庫(kù)是由一系列表格形式的屬性值按照一定的規(guī)則組織起來(lái)的，這樣就能對(duì)同屬于一個(gè)MAC層中的不同事件起到協(xié)調(diào)作用。MAC層的信息管理庫(kù)又包括了兩套屬性：站管理屬性組和MAC屬性組。一下重點(diǎn)介紹MAC屬性組的一些屬性。
dotllMACAddress:該屬性值表示MAC的唯一單獨(dú)地址值。該屬性值屬于MAC層私有，并且MAC層也通過(guò)這個(gè)地址才能完成接收不同的幀，并把這些幀傳遞到更上層協(xié)議層進(jìn)行處理。
dotllRTSThreshold:該屬性控制在傳遞數(shù)據(jù)幀和管理幀前傳遞RTS控制幀。具體的屬性值定義了傳遞RTS所需最短幀的長(zhǎng)度。該屬性的缺省值為2347字節(jié)。 dotllShortRetryLimit:該屬性定義了可以傳遞一個(gè)長(zhǎng)度小于dotllRTSThreshold閾值的幀的次數(shù)閾值。超過(guò)這個(gè)閾值，這個(gè)幀就會(huì)被丟棄而且會(huì)向上層激發(fā)一個(gè)故障事件的產(chǎn)生。
dotllLongRetryLimit:該屬性定義了一個(gè)可以傳遞一個(gè)長(zhǎng)度大于或者等于dotllRTSThreshold閾值的幀的次數(shù)。超過(guò)這個(gè)閾值，這個(gè)幀就會(huì)被丟棄而且會(huì)向上層激發(fā)一個(gè)故障事件的產(chǎn)生。該閾值的缺省值為4，并且這個(gè)卻省值可以由本地或者外部管理器進(jìn)行修改。
dotllFragmentationThreshold:該屬性定義了物理層所能接受的幀的最長(zhǎng)長(zhǎng)度。超過(guò)了這個(gè)最長(zhǎng)長(zhǎng)度的幀都將被進(jìn)行分段。
dotllTrahsmittedFragmentCount:該計(jì)數(shù)器記錄成功傳遞了多少個(gè)幀片段。一個(gè)不需要經(jīng)過(guò)分段處理就被傳遞了的MSDU也算作一個(gè)幀片段并增加一次這個(gè)
計(jì)數(shù)器的值。一次成功的傳遞被定義為向特定地址發(fā)送的已經(jīng)接收到其ACK信號(hào)的數(shù)據(jù)幀，或者其它向組播地址發(fā)送的數(shù)據(jù)或管理幀。
dotllMulticastTransmittedFrameCount:該計(jì)數(shù)器僅僅記錄傳送了多少個(gè)組播幀。只要傳遞一個(gè)組播幀，那么計(jì)數(shù)器就增加一。
dotllRetryCount:該計(jì)數(shù)器記錄那些在完成成功傳輸過(guò)程中至少經(jīng)過(guò)了一次重傳的幀數(shù)。
dotllMultipleRetryCount:記錄那些在完成成功傳輸過(guò)程中至少經(jīng)過(guò)了兩次重傳的幀數(shù)。
2.1.6 幀間間隔(IFS)
兩幀之間的時(shí)間間隔，對(duì)給定的間隔，工作站通過(guò)載波幀聽(tīng)判斷介質(zhì)的忙閑狀態(tài)。定義了四種不同的IFS以提供對(duì)無(wú)線介質(zhì)的優(yōu)先級(jí)別訪問(wèn)。不同的IFS有其獨(dú)立的工作站比特率。IFS定時(shí)被定義為介質(zhì)上的時(shí)間間隙，視每個(gè)物理層而不同。
SIFS
被用于ACK、CTS、有分段時(shí)的下一分幀或在點(diǎn)協(xié)調(diào)方式下作為對(duì)任一詢問(wèn)的回答，在輪詢控制時(shí)也可用于任意的幀。SIFS時(shí)從前一幀最后一個(gè)符號(hào)的結(jié)束到接下來(lái)一幀開(kāi)頭低一個(gè)字符的開(kāi)始所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，可被用于一系列幀交換的過(guò)程中。當(dāng)工作站已占用介質(zhì)需保持一段時(shí)間以執(zhí)行一系列的幀交換時(shí)，利用這一最短的時(shí)間間隔傳送一系列幀交換可以阻止那些需等待介質(zhì)空閑較長(zhǎng)時(shí)間間隔的工作站爭(zhēng)用介質(zhì)，于是這一系列的幀交換的進(jìn)行就取得了優(yōu)先權(quán)。 PIFS
僅僅被用于PCF方式下。在一CFP開(kāi)始時(shí)取得介質(zhì)訪問(wèn)的優(yōu)先權(quán)。
DIFS
用于分布協(xié)調(diào)方式下。工作站傳送MPDU和MMPDU，在正確接收一幀并后延時(shí)間期滿，如果載波偵聽(tīng)判斷介質(zhì)在DIFS期間空閑，使用分布協(xié)調(diào)的工作站將被允許傳送數(shù)據(jù)。
如果傳送中有錯(cuò)誤，那么即使判斷出介質(zhì)空閑后，一個(gè)在分布協(xié)調(diào)方式下的工作站也不能傳輸數(shù)據(jù)。工作站可能接收一個(gè)“錯(cuò)誤----空閑”幀后傳送，是工作站重新同步。折舊允許工作站使用DIFS，可見(jiàn)DIFS在上述“錯(cuò)誤——空閑”
幀之后。
EIFS
擴(kuò)展的IFS，用于分布協(xié)調(diào)方式下。此時(shí)物理層指示MAC：一幀的傳送開(kāi)始后，沒(méi)有正確的接收。
物理層不用實(shí)際的載波偵聽(tīng)機(jī)制檢測(cè)出錯(cuò)誤的幀后判斷介質(zhì)空閑，隨后EIFS延遲開(kāi)始。在一個(gè)工作站開(kāi)始傳送以前，EIFS為另一個(gè)工作站提供足夠的時(shí)間以回答該工作站，什么是不正確接收的幀。根據(jù)實(shí)際的介質(zhì)忙閑狀態(tài)，在EIFS期間，由于收到一“錯(cuò)誤——空閑”幀而使工作站重新獲得同步。所以EIFS被終止，正常的介質(zhì)訪問(wèn)在收到“錯(cuò)誤——空閑”幀后繼續(xù)執(zhí)行
2.1.7 幀的分段和重組
所謂真的分段，就是將一個(gè)MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元MSDU或一個(gè)MAC控制協(xié)議數(shù)據(jù)單元MMPDU分割為較小的MAC級(jí)別的幀即MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元MPDU。分段處理產(chǎn)生的比原先的MSDU及MMPDU長(zhǎng)度更短的MPDU增加了可靠性，這種方法是通過(guò)在某些信道對(duì)一些較長(zhǎng)幀有些特殊的限制其接受可靠性時(shí)增加了MSDU及MMPDU成功傳輸?shù)目赡苄裕撎幚韺?duì)于一個(gè)立即發(fā)射機(jī)是比較可靠的。將多個(gè)MPDU重組為單個(gè)的MSDU或MMPDU的處理過(guò)程稱為重組，這一過(guò)程相應(yīng)地對(duì)一個(gè)立即接收機(jī)非常方便。該過(guò)程只對(duì)單一接收地址的幀進(jìn)行分段，而在廣播或組播時(shí)不進(jìn)行分段。
當(dāng)從LLC層接收的MSDU或從MLME接收的MMPDU的長(zhǎng)度大于2.1.5中的dotllFragmentationThreshold分段閾值時(shí)，MSDU或MMPDU就將被分段成為MPDU。每一個(gè)分段幀的長(zhǎng)度均不大于上述分段閾值，當(dāng)然小于該閾值也是可能的。分段的示意圖如下：
2.2 MAC分層結(jié)構(gòu)
MAC層分為MAC子層和MAC管理子層。前者主要負(fù)責(zé)訪問(wèn)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)和分組的拆分和重組。其管理子層主要負(fù)責(zé)ESS漫游管理、電源管理，還有登記過(guò)程中的關(guān)聯(lián)、去關(guān)聯(lián)以及要求重新關(guān)聯(lián)等等過(guò)程的管理。802.11物理層分為三個(gè)子層：PLCP（物理層會(huì)聚協(xié)議）、PMD（物理介質(zhì)相關(guān)協(xié)議）和物理層管理子層。PLCP子層主要進(jìn)行載波偵聽(tīng)的分析和針對(duì)不同的物理層形成相應(yīng)格式的分
組。PMD子層用于識(shí)別相關(guān)介質(zhì)傳輸?shù)男盘?hào)所使用的調(diào)制和編碼技術(shù)。物理層管理子層為不同的物理層進(jìn)行信道選擇和調(diào)諧。除此之外IEEE802.11還定義了一個(gè)站管理子層，它的主要任務(wù)是協(xié)調(diào)物理層和MAC層之間的交互作用。
2.2.1 MAC子層
MAC層支持三種主要的幀類型——站點(diǎn)間傳輸信息所用的數(shù)據(jù)幀、控制訪問(wèn)介質(zhì)所用的控制幀以及管理幀。管理幀用于站點(diǎn)第二層間交換管理信息，而不會(huì)將管理信息送往協(xié)議棧的高層。
2.2.1.1 幀格式
802.11的幀格式是可變長(zhǎng)的。圖2.2說(shuō)明了站點(diǎn)間發(fā)送信息所用的MAC數(shù)據(jù)幀格式。在后面的介紹中將會(huì)發(fā)現(xiàn)，該幀的某些域也在其他類型的幀中使用。
圖2.2
幀正文（Body）域的最大長(zhǎng)度可達(dá)2312Byte，如上圖所示。然而，因?yàn)闊o(wú)線鏈路的誤碼率比有線LAN誤碼率高得多，隨著幀長(zhǎng)度增加，幀信息受破壞的概率也高。因此一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)比一個(gè)有線局域網(wǎng)的情況就糟糕多了。為彌補(bǔ)這種情況，無(wú)線局域網(wǎng)在MAC層支持一種簡(jiǎn)單的分段重組機(jī)制。
A，控制域
16bit的幀控制域包含11個(gè)子域。其中有8個(gè)1bit域，通過(guò)設(shè)置，可指定一個(gè)特性或功能。以下將介紹控制域中的每個(gè)子域。
a、 協(xié)議版本子域
2 bit的協(xié)議版本子域提供了一種標(biāo)識(shí)802.11標(biāo)準(zhǔn)版本的機(jī)制。該標(biāo)準(zhǔn)的最初版本中，協(xié)議版本子域值設(shè)為零。
b、類型和子類型子域
類型和子類型子域提供6bit來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)幀。類型子域能識(shí)別4種類型的幀，但目前僅定義了3種。4bit的子類型子域標(biāo)識(shí)了類型分類中的一種特定類型的幀。
c、到分布系統(tǒng)子域
該子域?yàn)?bit。當(dāng)幀尋址到一個(gè)接入點(diǎn)以便轉(zhuǎn)發(fā)到分布系統(tǒng)時(shí)，該子域置”1”。否則該子域置“0”。
d、來(lái)自分布系統(tǒng)子域
該子域也是1bit。當(dāng)幀是收自分布系統(tǒng)時(shí)，該子域置“1”，否則該子域置“0”。 e、多段子域
該子域?yàn)?bit。當(dāng)在當(dāng)前段之后還有更多的段時(shí)，這個(gè)域的值就設(shè)為“1”。這個(gè)域使發(fā)送端注意一個(gè)幀是一個(gè)段，并且允許接受端將一系列段重裝成一個(gè)幀。
f、重試子域
當(dāng)這個(gè)1bit域被置“1”，表示這個(gè)幀是一個(gè)先前傳送過(guò)的重傳段。接收站點(diǎn)用這個(gè)域來(lái)識(shí)別當(dāng)確認(rèn)幀丟失時(shí)可能發(fā)生的重傳。
g、電源管理子域
IEEE802.11站點(diǎn)可選擇兩種電源模式（即節(jié)能模式或活動(dòng)模式）之一。當(dāng)發(fā)送時(shí)一個(gè)站點(diǎn)是活動(dòng)模式時(shí)，一個(gè)幀能將其電源狀態(tài)從活動(dòng)改為節(jié)能模式。
通過(guò)使用電源管理比特，一個(gè)站點(diǎn)可標(biāo)識(shí)其電源狀態(tài)。接入點(diǎn)使用該信息，不斷維護(hù)工作在節(jié)能模式的站點(diǎn)記錄。接入點(diǎn)將緩存發(fā)往其他站點(diǎn)的分組，直到那些站點(diǎn)通過(guò)發(fā)送輪詢請(qǐng)求來(lái)專門請(qǐng)求分組，或是改變其電源狀態(tài)。
通過(guò)使用信標(biāo)幀可獲得另一種將緩存幀發(fā)送給一個(gè)運(yùn)行于節(jié)能模式站點(diǎn)的技術(shù)。接入點(diǎn)周期性地發(fā)送信息，這些信息是關(guān)于運(yùn)行于節(jié)能模式的站點(diǎn)有接入點(diǎn)所緩存的幀，作為信標(biāo)幀的一部分。每個(gè)這樣的站點(diǎn)接受信標(biāo)幀后被喚醒，注意到有幀存儲(chǔ)在接入點(diǎn)中等待轉(zhuǎn)發(fā)。然后這些站點(diǎn)就保持在活動(dòng)電源狀態(tài)，并且給接入點(diǎn)發(fā)送一個(gè)輪詢請(qǐng)求信息以索取那些幀。
h、多數(shù)據(jù)子域
這個(gè)子域指示在當(dāng)前幀后帶有更多幀。這個(gè)1bit子域由接入點(diǎn)設(shè)置，指示有更多的幀緩存在一個(gè)特定站點(diǎn)中。記住當(dāng)一個(gè)目的站點(diǎn)運(yùn)行在節(jié)能模式時(shí)，將在接入點(diǎn)中產(chǎn)生緩存。目的站點(diǎn)可利用此信息來(lái)決定它是否要繼續(xù)輪詢，或者這個(gè)站點(diǎn)是否要將電源管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒?dòng)模式。
i、 有線等效保密子域
IEEE802.11委員會(huì)提出通過(guò)附加授權(quán)認(rèn)證和加密保證安全性，統(tǒng)稱為有線等效保密（WEP,Wired Epuivalent Privacy）。WEP子域的設(shè)置指示了幀的正文按WEP算法加密。
j、順序子域
控制域的最后一個(gè)子域是1bit的順序子域。該比特1指示幀使用嚴(yán)格順序服務(wù)等級(jí)進(jìn)行發(fā)送。該子域的使用是適應(yīng)DEC LAT協(xié)議的，DEC LAT協(xié)議不允許單播和多播幀間順序的變化。因此，對(duì)于大多數(shù)無(wú)線應(yīng)用是不使用該子域。
以上是對(duì)控制域內(nèi)的子域做了詳細(xì)介紹，下面繼續(xù)討論MAC數(shù)據(jù)幀。
B 持續(xù)時(shí)間/標(biāo)志符域
這個(gè)域的含義與幀類型有關(guān)。在一個(gè)節(jié)能輪詢消息中，該域指示了站點(diǎn)標(biāo)志符（ID）。在其他類型幀中，該域指出持續(xù)時(shí)間值，它表示發(fā)送一幀所需的時(shí)間間隔，單位是微秒。
C 地址域
一個(gè)幀可以包含多達(dá)4個(gè)地址，這與控制域中ToDS和FromDS比特設(shè)置有關(guān)。地址域被標(biāo)識(shí)為地址1到地址4。
基于控制域中的ToDS和FromDS比特設(shè)置，地址域的應(yīng)用情況見(jiàn)表2.2。注意表2.2中地址1總是指接受端地址，這個(gè)地址可以是目的地址DA、基本服務(wù)集ID(BSSID)或是接收地址RA。如果ToDS比特置“1”，那么地址1中含接入點(diǎn)地址；如果ToDS比特置“0”，那么地址1中是站點(diǎn)地址。所有站點(diǎn)按地址1域中的值進(jìn)行過(guò)濾。
表2.2 基于控制域中的ToDS和FromDS比特設(shè)置的MAC地址域值
地址2總是用于標(biāo)志發(fā)送分組的站點(diǎn)。如果From DS比特置“1”，那么地址2中是接入點(diǎn)地址；否則代表站點(diǎn)地址。地址3域也與ToDS和FromDS比特設(shè)置有關(guān)。當(dāng)Fromds比特設(shè)置為“1”，地址3中就是原來(lái)的源地址。如果ToDS比特置“1”，則地址3中就是DA。
地址4用于特定情況，即使用了無(wú)線分布系統(tǒng)，并且一個(gè)幀從一個(gè)接入點(diǎn)正發(fā)往另一個(gè)接入點(diǎn)。在這種情況下，ToDS和FromDS比特設(shè)置都被置位。因此，原來(lái)的DA和SA都不可用了，地址4就僅限于標(biāo)識(shí)有線DS幀的源地址。
D 序列控制域
2Byte的序列控制域用作表示所屬幀的不同段順序的機(jī)制。序列控制域中包含兩個(gè)子域：段號(hào)和序列號(hào)。這些子域用于定義幀和所屬幀的各段的段號(hào)。
E 幀正文域
幀正文域用于在站點(diǎn)間傳送實(shí)際信息，這個(gè)域是可變長(zhǎng)的，最長(zhǎng)可達(dá)2312字節(jié)。
F CRC域
MAC數(shù)據(jù)幀中最后一個(gè)域是CTC域，這個(gè)幀長(zhǎng)4字節(jié)，包含32比特的CRC。
2.2.1.2 數(shù)據(jù)傳送前的握手過(guò)程
如前所述，IEEE802.11MAC采用了一個(gè)基本的介質(zhì)訪問(wèn)協(xié)議即帶有沖突避免的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)機(jī)制（CSMA/CA）。所用的CSMA/CA協(xié)議要求一個(gè)有信息要發(fā)送的站點(diǎn)首先要對(duì)傳輸介質(zhì)進(jìn)行偵聽(tīng)，即發(fā)前偵聽(tīng)。如果介質(zhì)忙，該站點(diǎn)就延遲發(fā)送。如果接著在某一特定的時(shí)間內(nèi)是可用的，稱之為分布的幀間間隔DIFS，則該站點(diǎn)可以發(fā)送數(shù)據(jù)。因?yàn)槠渌恼军c(diǎn)可能幾乎同時(shí)發(fā)送信息，接收站點(diǎn)就必須檢驗(yàn)接收分組，并且發(fā)送一個(gè)確認(rèn)消息ACK通知發(fā)送站點(diǎn)沒(méi)有發(fā)生沖突。若發(fā)送站點(diǎn)沒(méi)收到確認(rèn)信息，他將進(jìn)行重發(fā)，直到它收到一個(gè)確認(rèn)消息或者其重發(fā)次數(shù)達(dá)到一定的極限。
CSMA/CA機(jī)制使介質(zhì)訪問(wèn)中的沖突最小化。因?yàn)橛锌赡軙?huì)出現(xiàn)兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)偵聽(tīng)信道，并發(fā)現(xiàn)介質(zhì)空閑隨后發(fā)送信息，或是兩個(gè)站點(diǎn)沒(méi)有互相偵聽(tīng)，就發(fā)送信息的情況，這時(shí)沖突就會(huì)發(fā)生。為減小沖突的可能性，IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)所用的CSMA/CA派生出一種稱為虛擬載波偵聽(tīng)VCS的技術(shù)。在VCS中，要求發(fā)送信息的站點(diǎn)先發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求發(fā)送幀RTS的分組。這個(gè)分組是一個(gè)相當(dāng)短的控制包，它包含了DA和SA，以及隨后的發(fā)送持續(xù)時(shí)間。這個(gè)持續(xù)時(shí)間是根據(jù)數(shù)據(jù)分組的傳輸和接收端分組確認(rèn)的時(shí)間來(lái)規(guī)定的。接收端發(fā)出清除發(fā)送CTS分組作為響應(yīng)。CTS分組指示了與RTS分組中相同的持續(xù)時(shí)間信息。收到RTS或CTS控制分組，或是收到兩種分組的每個(gè)站點(diǎn)，將其VCS指示器設(shè)成傳輸持續(xù)時(shí)間。在IEEE802.11中，該指示器即為所謂的網(wǎng)絡(luò)分配矢量NAV，其用作一種通知介質(zhì)上所有其它站點(diǎn)后退或延遲其傳送的機(jī)制。
如果在以預(yù)定的時(shí)間內(nèi)未收到CTS，則發(fā)送站點(diǎn)就認(rèn)為是發(fā)生了沖突，并且
重新開(kāi)始這個(gè)過(guò)程，發(fā)送另一個(gè)RTS分組。一旦收到CTS幀，就發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接收端回送一個(gè)ACK分組以確認(rèn)一次成功的數(shù)據(jù)傳輸。
使用RTS和CTS控制分組減少了在接收端發(fā)生沖突的可能性，這種沖突來(lái)自發(fā)送端“隱藏”的站點(diǎn)。所謂“隱藏節(jié)點(diǎn)”指一個(gè)服務(wù)集的站點(diǎn)，它不能檢測(cè)到另一個(gè)站點(diǎn)的傳送數(shù)據(jù)，因而不能判斷出介質(zhì)忙。
現(xiàn)以圖解的方式歸納使用RTS和CTS控制分組以及它們與數(shù)據(jù)流和NAV之間的關(guān)系，如圖2.5所示：
為了更形象地說(shuō)明問(wèn)題，現(xiàn)舉一個(gè)有五個(gè)工作站競(jìng)爭(zhēng)信道的例子如下： 有A、B、C、D、E五個(gè)展位了發(fā)送自己的數(shù)據(jù)幀參與競(jìng)爭(zhēng)信道。此時(shí)A站有一個(gè)幀在空中發(fā)射，BCD站偵聽(tīng)信道并且發(fā)現(xiàn)信道正忙，于是他們各自允許隨機(jī)數(shù)發(fā)生器來(lái)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)后退時(shí)間。C站在D和B站之后得到一個(gè)最小的數(shù)。所有三個(gè)終端繼續(xù)偵聽(tīng)信道并且推遲各自的發(fā)射，直到A終端的發(fā)射完成。完成后三個(gè)終端等候IFS周期，一旦此周期結(jié)束他們立即開(kāi)始計(jì)數(shù)。第一個(gè)完成計(jì)數(shù)的終端，在本例中是C站，在等待時(shí)間計(jì)數(shù)完成后開(kāi)始其幀發(fā)射。其余兩個(gè)終端B和D，將各自計(jì)數(shù)器停止在C站開(kāi)始發(fā)射時(shí)的計(jì)數(shù)值。在C站發(fā)射的過(guò)程中，E站開(kāi)始偵聽(tīng)信道，運(yùn)行自己的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，在本例中得到一個(gè)比D站剩余計(jì)數(shù)大但是比B站剩余計(jì)數(shù)小的隨機(jī)計(jì)數(shù)值，因此在C站傳輸完畢之后推遲自己的發(fā)射。按照和先前一樣的方式，所有的終端要等待IFS周期，然后開(kāi)始計(jì)數(shù)。D站最早完成自己的隨機(jī)等候時(shí)間，開(kāi)始發(fā)射自己的分組。同時(shí)B和E暫停自己的計(jì)數(shù)器，等待D站完成幀傳輸以及之后的IFS周期，然后他們?cè)俅螁?dòng)計(jì)數(shù)，由于E站的計(jì)數(shù)器首先計(jì)數(shù)到零，于是E站開(kāi)始發(fā)射數(shù)據(jù)，B站暫停計(jì)數(shù)。在E站完成幀傳輸以及IFS周期后，B站的計(jì)數(shù)器一直計(jì)數(shù)到零并且開(kāi)始發(fā)射幀數(shù)據(jù)，這樣的后退策羅比起IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)中的指數(shù)后退方案，其優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需沖突檢測(cè)程序，并且等候時(shí)間也是公平分布的，平均來(lái)說(shuō)執(zhí)行了先來(lái)先服務(wù)的原則。具體過(guò)程圖解如下：
2.2.1.3 分段傳輸過(guò)程中的RTS/CTS用法
RTS/CTS幀定義了以下幀和ACK幀持續(xù)的時(shí)間。時(shí)間/標(biāo)識(shí)域（在數(shù)據(jù)幀和
ACK幀中）詳細(xì)指明了下一分段和ACK的時(shí)間。每一幀包括了定義下一次傳輸持續(xù)時(shí)間的信息，該信息幀從用來(lái)更新NAV值時(shí)介質(zhì)忙的RTS幀開(kāi)始直到ACK0的結(jié)束，從用來(lái)更新NAV值時(shí)介質(zhì)忙的CTS幀開(kāi)始直到ACK0的結(jié)束。分段0和ACK0中都包括時(shí)間信息以更新NAV值時(shí)介質(zhì)忙直至ACK1的結(jié)束，這些均通過(guò)運(yùn)用時(shí)間/地址域（數(shù)據(jù)幀和ACK）振中來(lái)實(shí)現(xiàn)。到最后一分段中，時(shí)間信息變?yōu)橐粋�(gè)ACK時(shí)間加一個(gè)SIFS時(shí)間且在其ACK幀中將其時(shí)間/標(biāo)識(shí)域設(shè)為零。每一分段和ACK均像RTS和CTS；因此，在以RTS/CTS開(kāi)始一系列幀交換后，盡管分段的長(zhǎng)度可能大于dot11RTS閾值，仍不再在分段的傳送之間用RTS和CTS幀。在運(yùn)用跳頻技術(shù)的物理層的工作站中，當(dāng)在下一時(shí)間邊界前沒(méi)有充足的時(shí)間傳送隨后的分段時(shí)，發(fā)動(dòng)幀交換序列的工作站就在時(shí)間邊界前將時(shí)間/標(biāo)識(shí)域的值在最后一個(gè)數(shù)據(jù)幀或管理幀中設(shè)為一ACK時(shí)間加上一個(gè)SIFS時(shí)間。
萬(wàn)一ACK被送出而源工作站沒(méi)收到，接收分段或ACK幀的工作站就把信道對(duì)下一幀交換標(biāo)記為忙，因?yàn)镹AV從這些幀的信息中一直被更新，這是最壞的情況，見(jiàn)下圖。如目標(biāo)工作站沒(méi)送出ACK則僅能聽(tīng)到目標(biāo)工作站的工作站不更新其NAV且可能試圖訪問(wèn)信道當(dāng)他們的從收到的前一幀的信息中被更新的NAV達(dá)到0時(shí)，所有能聽(tīng)到源工作站的工作站在其NAV期滿時(shí)都將自由地訪問(wèn)信道。 在分段突發(fā)期間，源工作站僅僅在下列情況下才在SIFS后傳送：
——工作站已經(jīng)收到一需要ACK的分段。
——源工作站已經(jīng)收到對(duì)前一分段的ACK，又有多個(gè)分段要傳，在下一個(gè)居留時(shí)間邊界之前，有足夠的時(shí)間發(fā)送下一分段且能收到其確認(rèn)信號(hào)。 另外還應(yīng)遵守下列規(guī)則：
——當(dāng)工作站已傳完一幀，除了開(kāi)始的或中間的分段，工作站不會(huì)在此信道中在不執(zhí)行后延程序的情況下在緊跟著傳輸一ACK幀。
——MSDU成功傳輸或所有重傳嘗試都結(jié)束，而且該工作站還有一隨后的MSDU待傳時(shí)，工作站將執(zhí)行補(bǔ)償程序。
——僅僅沒(méi)被確認(rèn)的分段要重傳。
2.2.1.4 廣播和組播
PCF方式下，當(dāng)一廣播或多接收地址的MPDU被傳送時(shí)，僅僅需要一基本的介質(zhì)訪問(wèn)程序，而不考慮幀的長(zhǎng)度，也不用RTS/CTS幀交換。另外，也不用
ACK幀的傳送。任何工作站要傳送廣播和多接收地址的MPDU時(shí)，除了要確認(rèn)基本的CSMA/CA介質(zhì)訪問(wèn)程序以外，還要服從RTS/CTS幀交換的規(guī)則，因?yàn)樵揗PDU時(shí)直接到達(dá)AP的。廣播信息將被分發(fā)到BSS內(nèi)，原來(lái)的工作站也將收到。因此，所有的工作站將過(guò)濾出包含他們自己地址的廣播信息作為源地址。廣播和多接收地址的MPDU將在一個(gè)ESS內(nèi)被散播。
在廣播和多接收地址的MPDU幀中無(wú)MAC層恢復(fù)功能，于是比起直接傳送的可靠性，這樣的傳輸?shù)目煽啃跃徒档土耍驗(yàn)樵谘舆t、碰撞等情況下，幀丟失的可能性增大了。
2.2.1.5 恢復(fù)處理
本節(jié)主要講述對(duì)錯(cuò)誤幀地恢復(fù)程序、重傳過(guò)程及其極限和對(duì)重復(fù)幀的處理過(guò)程。
a、 恢復(fù)程序和重傳極限
導(dǎo)致錯(cuò)誤發(fā)生而需要恢復(fù)的環(huán)境很多，例如，RTS被傳送后，可能CTS沒(méi)被返回，這有可能是因?yàn)榕c其他的傳輸發(fā)生了沖突，也可能因?yàn)樾诺乐械母蓴_，或者因?yàn)槭盏絉TS的STA正處于載波偵聽(tīng)狀態(tài)（指示介質(zhì)忙）。
對(duì)于一發(fā)起幀交換且被證明錯(cuò)誤的工作站，錯(cuò)誤恢復(fù)可以通過(guò)重傳來(lái)進(jìn)行。對(duì)于每個(gè)失敗的幀交換序列，重傳繼續(xù)直到成功或者直到達(dá)到一個(gè)適當(dāng)?shù)闹卦嚇O限。對(duì)于每個(gè)期待傳送的MSDU或MMPDU工作站都包含一個(gè)短的和長(zhǎng)的重試計(jì)數(shù)器，這些計(jì)數(shù)器在增加或者重設(shè)時(shí)是互相獨(dú)立的。
一RTS幀被傳送后，工作站將執(zhí)行CTS（9.2.5.7）。如果RTS傳輸失敗，則短重試計(jì)數(shù)器和長(zhǎng)重試計(jì)數(shù)器增加，該過(guò)程繼續(xù)直到嘗試重傳的次數(shù)達(dá)到dot11短重試極限。
傳送一需要確認(rèn)的幀后，工作站執(zhí)行ACK程序（9.2.8）。對(duì)于MSDU或MMPDU來(lái)說(shuō)，每一次傳送的MAC幀（長(zhǎng)度小于或等于dot11RTS閾值）失敗，短重試計(jì)數(shù)器增加，成功的話，計(jì)數(shù)器被重置。而長(zhǎng)度大于dot11RTS閾值的幀傳送失敗，長(zhǎng)重試計(jì)數(shù)器增加，成功傳輸則長(zhǎng)重試計(jì)數(shù)器被重置。直到長(zhǎng)重試計(jì)數(shù)器或短重試計(jì)數(shù)器達(dá)到各自的重試極限，對(duì)失敗傳輸?shù)闹貍鲗⒗^續(xù)。一旦達(dá)到極限，重傳停止，該MSDU或MMPDU被丟棄。
在省電模式下的工作站，通過(guò)傳送一輪詢幀作為對(duì)來(lái)自AP數(shù)據(jù)的回答已開(kāi)
始一幀交換序列。萬(wàn)一既沒(méi)有ACK幀也沒(méi)有數(shù)據(jù)幀從AP傳過(guò)來(lái)，工作站將在適宜的時(shí)刻通過(guò)發(fā)送另一個(gè)輪詢幀來(lái)重試該幀交換序列。如果AP發(fā)一數(shù)據(jù)幀作為對(duì)輪詢的回答，但又沒(méi)收到ACK確認(rèn)幀，則從同一個(gè)工作站發(fā)出的下一個(gè)輪詢幀會(huì)引起AP中最后一個(gè)MSDU的重傳，該完全一樣的幀將被濾波器過(guò)濾。如果AP送一ACK作為回答，那么相應(yīng)地，因?yàn)閿?shù)據(jù)在一系列的幀交換中已被傳送，對(duì)于一攜帶錯(cuò)誤恢復(fù)的數(shù)據(jù)幀的責(zé)任就轉(zhuǎn)移到了AP上。AP就試圖傳送一MSDU給傳送輪詢幀的工作站，用任何合法的幀交換序列換取一個(gè)正確的MSDU.
省電模式下，如果傳送輪詢幀的工作站在傳送了ACK幀作為對(duì)成功接收MSDU的確認(rèn)后回到Doze狀態(tài)，AP將重傳該MSDU直到達(dá)到有關(guān)的重試極限。
b、重復(fù)幀的檢測(cè)和恢復(fù)
既然該協(xié)議中包含了確認(rèn)和重傳機(jī)制，那么就有可能某一幀被不止一次地傳送，那些重復(fù)幀將被目的工作站的MAC層過(guò)濾出來(lái)。在數(shù)據(jù)幀和管理幀中，重復(fù)幀的過(guò)濾有助于包括一序列控制域（包括一序列號(hào)和一分段號(hào)）的幀的通過(guò)，作為同一個(gè)MPDU的MPDU有同樣的序列號(hào)而不同的MSDU（有很大的可能性）有不同的序列號(hào)。序列號(hào)被正在傳送的工作站作為一個(gè)增值的整數(shù)序列而存在。
2.2.2 MAC管理子層
管理子層負(fù)責(zé)在站和AP之間進(jìn)行通信的初始化，這一層的操作機(jī)制是移動(dòng)環(huán)境下所需要的。這種功能在其他的無(wú)線系統(tǒng)中也有，但在802.11的MAC管理子層得到了極大的擴(kuò)展。一般的MAC管理幀的格式見(jiàn)下圖，不同的管理幀一般用于不同的目的。
MAC管理幀格式
a、登記
信標(biāo)是一種管理幀，它是由AP準(zhǔn)定期地進(jìn)行發(fā)送，用來(lái)建立定時(shí)同步功能（TSF）。管理幀包含的信息有基站子系統(tǒng)ID(BSS-ID)、時(shí)間戳（用于同步）、業(yè)務(wù)指示表（睡眠模式）、功率管理和漫游等。接收信號(hào)的強(qiáng)度的測(cè)量是根據(jù)信標(biāo)信息作出的。信標(biāo)幀還用來(lái)識(shí)別AP，網(wǎng)絡(luò)等等。要給MS（移動(dòng)臺(tái)）發(fā)送幀時(shí)，分布式系統(tǒng)必須要先知道為這個(gè)MS服務(wù)的AP的位置。關(guān)聯(lián)過(guò)程實(shí)際上就是MS向一個(gè)AP登記的過(guò)程，只有建立關(guān)聯(lián)以后MS才能通過(guò)一個(gè)AP發(fā)松和接收分組。至于分布式系統(tǒng)中怎樣保存關(guān)聯(lián)信息，標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有規(guī)定。如果MS想同一個(gè)AP建立關(guān)聯(lián)，首先必須給MS發(fā)送一個(gè)關(guān)聯(lián)請(qǐng)求幀，AP同意后發(fā)送一個(gè)關(guān)聯(lián)響應(yīng)幀作為回答。MAC管理幀和切換過(guò)程中使用的兩幀功能是類似的。
b、越區(qū)切換
IEEE802.11有三種移動(dòng)模式：其中一種就是所謂的“無(wú)轉(zhuǎn)移”類型，在這種移動(dòng)方式下，MS時(shí)靜態(tài)的或在一個(gè)BSA范圍內(nèi)移動(dòng)；另一種模式是“BSS轉(zhuǎn)移”方式，這種模式中MS從一個(gè)BSS轉(zhuǎn)移到另一個(gè)BSS，但這兩個(gè)BSS都在同一個(gè)ESS內(nèi)；最常見(jiàn)的一種移動(dòng)方式就是“ESS轉(zhuǎn)移”，MS從一個(gè)BSS 轉(zhuǎn)移到另一個(gè)BSS，但這兩個(gè)BSS不在同一個(gè)ESS內(nèi)，在這種情況下高層的連接就中斷了，這時(shí)就必須需要一個(gè)移動(dòng)的IP繼續(xù)保持連接。
當(dāng)一個(gè)MS在同一個(gè)ESS內(nèi)從一個(gè)BSS轉(zhuǎn)移到另一個(gè)BSS時(shí)，就要用重關(guān)聯(lián)服務(wù)。MS要進(jìn)行初始化，告訴分布式系統(tǒng)該MS已經(jīng)將關(guān)聯(lián)從一個(gè)AP轉(zhuǎn)到另一個(gè)AP上。去關(guān)聯(lián)是用來(lái)中止一個(gè)關(guān)聯(lián)的，它可由關(guān)聯(lián)的任何一方啟動(dòng)。去關(guān)聯(lián)是一種同志形式，而不是一個(gè)請(qǐng)求，因而它是不能被拒絕的。離開(kāi)一個(gè)BSS的MS將會(huì)發(fā)送一個(gè)去關(guān)聯(lián)信息給其所關(guān)聯(lián)的AP，但這個(gè)信息不能保證一定能被收到。
c、 功率管理
無(wú)線局域網(wǎng)的功率保存問(wèn)題就是當(dāng)空閑的移動(dòng)臺(tái)突然有數(shù)據(jù)需要接受時(shí)，如何保持空閑狀態(tài)，這樣就可以控制LAN適配器的功率消耗。實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于怎樣在空閑狀態(tài)時(shí)關(guān)掉斷源又能保持會(huì)話。IEEE802.11的解決方案是讓這些移動(dòng)
臺(tái)處于睡眠模式，發(fā)往這些MS的數(shù)據(jù)先在AP 中緩存，當(dāng)MS被喚醒時(shí)AP再把緩存的數(shù)據(jù)發(fā)往相應(yīng)的移動(dòng)臺(tái)。同蜂窩電話的持續(xù)功率管理比較而言，這種方案更適合于突發(fā)數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用。
利用時(shí)間同步幀TFS，所有的MS 在同一時(shí)間里被喚醒以監(jiān)聽(tīng)信標(biāo)幀，如下圖所示就可以實(shí)現(xiàn)所有MS的同步。MS使用幀控制字段中的功率管理位表明自己當(dāng)前是處于睡眠還是喚醒狀態(tài)。隨信標(biāo)一起發(fā)送的有一個(gè)業(yè)務(wù)指示表TIM，TIM是在AP中有緩存信息的移動(dòng)臺(tái)的列表。MS 通過(guò)檢查信表和TIM來(lái)了解自己是否有緩存信息。有緩存信息的MS發(fā)送節(jié)能輪詢幀給AP。若站處在活動(dòng)模式時(shí)，AP就向其發(fā)送緩存的分組。
偵聽(tīng)用于電源管理的信標(biāo)
d、安全
IEEE802.11提供認(rèn)證和保密服務(wù)。802.11提供兩種類型的認(rèn)證方法。一種是開(kāi)放系統(tǒng)認(rèn)證，這是默認(rèn)的認(rèn)證方式。這種方式下請(qǐng)求幀先發(fā)一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)的加密算法的ID ，響應(yīng)幀再返回一個(gè)請(qǐng)求的結(jié)果。共享密鑰的認(rèn)證方式能提供更高的安全級(jí)別。請(qǐng)求幀先發(fā)送一個(gè)認(rèn)證幀ID，這個(gè)ID是作為這個(gè)請(qǐng)求幀和AP的共享密鑰，由40比特密碼組成。第二個(gè)站發(fā)送一個(gè)質(zhì)詢文本。第一個(gè)站發(fā)送加密的質(zhì)詢文本作為響應(yīng)。第二個(gè)站發(fā)送認(rèn)證結(jié)果。值得提出的是40比特的密鑰提供的安全級(jí)別是比較低的。盡管一些產(chǎn)品使用數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，但幾乎所有系統(tǒng)中使用的密鑰算法一般都是RC－4。通過(guò)利用WEP規(guī)范，IEEE802.11的保密特性得以繼續(xù)保持。使用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器和40比特的私鑰序列，并把它與明文消息進(jìn)行簡(jiǎn)單的異或運(yùn)算。但這種方式提供的安全是很有限的而且很容易對(duì)其實(shí)施攻擊。
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