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無線網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

下圖4給出的是完整的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議實(shí)體。IEEE802的一些子標(biāo)準(zhǔn)中定義的傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的MAC層和物理層在IEEE802標(biāo)準(zhǔn)中細(xì)分為更多的子層，這樣可以使進(jìn)程的規(guī)范化更為容易。MAC層分為MAC管理子層，MAC子層主要負(fù)責(zé)訪問機(jī)制的實(shí)現(xiàn)和分組的拆分和重組。MAC層的管理層主要負(fù)責(zé)ESS漫游管理、電源管理，還有登記過程中的關(guān)聯(lián)、消去關(guān)聯(lián)以及要求重新關(guān)聯(lián)等過程的管理。802.11的物理層分成三個(gè)子層：PLCP（物理層會(huì)聚協(xié)議）、PMD協(xié)議（物理介質(zhì)相關(guān)協(xié)議）和物理層管理層。PLCP子層主要進(jìn)行載波偵聽的分析和針對(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。

圖4  完整的IEEE 802.11協(xié)議實(shí)體

一、無線局域網(wǎng)物理層

1、物理層三種接口方式

無線局域網(wǎng)的物理層共有三種接口方式，如下所示：

□ 跳頻擴(kuò)頻（FHSS）子層物理層接口。FHSS規(guī)范定義了物理層幀的格式，通過跳頻功能和頻移鍵控調(diào)制技術(shù)（PMD）利用它們將二進(jìn)制數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換為適合無線電波傳播的信號(hào)，通過PMD使用FHSS發(fā)送數(shù)據(jù)幀。

□ 直接序列擴(kuò)頻（DSSS）物理接口。DSSSPLCP規(guī)范定義了物理層幀的格式。DSSSPMD解釋工作站如何利用DSSS發(fā)送幀。通過PMD將二進(jìn)制數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換成適合無線波傳播的信號(hào)。

□ 紅外線（IR）物理層接口。通過對(duì)PMD工作站利用紅外線物理層發(fā)送幀以及PMD利用調(diào)制技術(shù)將二進(jìn)制數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換成適合紅外線光傳播的信號(hào)。

為了能夠說明這種物理接口，還需要介紹物理層結(jié)構(gòu)和物理層操作。

二、物理層結(jié)構(gòu)與功能

1.物理層結(jié)構(gòu)組成

物理層（PhysicalLayer）與MAC層管理相連，為物理提供管理功能。物理層結(jié)構(gòu)由三部分組成，如圖5所示。

圖5 物理層結(jié)構(gòu)

1)物理層會(huì)聚過程子層(PhysicalLayer ConvergenceProcedure,PLCP):MAC層和PLCP通過物理層服務(wù)訪問點(diǎn)(SAP)利用原語進(jìn)行通信。MAC層發(fā)出指示后，PLCP就開始準(zhǔn)備需要傳輸?shù)慕橘|(zhì)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDU)。PLCP也從無線介質(zhì)向MAC層傳遞引入幀。

PLCP為MPDU附加字段，字段中包含物理層發(fā)送器和接收器所需的信息。802.11標(biāo)準(zhǔn)稱這個(gè)合成幀為PLCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)OPPDU的幀結(jié)構(gòu)提供了工作站之間MPDU的異步傳輸，因此，接收工作站的物理層必須同步每個(gè)單獨(dú)的即將到來的幀。

2)物理介質(zhì)依賴(PMD)子層：在PLCPT,PMD支持兩個(gè)工作站之間通過無線介質(zhì)實(shí)現(xiàn)物理層實(shí)體的發(fā)送和接收。為了實(shí)現(xiàn)以上功能，PMD需直接面向無線介質(zhì)(空氣)，并向幀傳送提供調(diào)制和解調(diào)。PLCP和PMD之間通過原語通信，控制發(fā)送和接收功能。

3)三種物理介質(zhì)接口：FHSS物理介質(zhì)依賴(PMD)子層接口、DSSS物理介質(zhì)依賴(PMD)子層接口和IR物理介質(zhì)依賴(PMD)子層接口。

2.物理層接口操作與功能

物理層的三種接口操作基本相近。為了實(shí)現(xiàn)PLCP功能，802.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了狀態(tài)機(jī)的使用。

每種狀態(tài)實(shí)現(xiàn)下面的一種功能：

□ 載波偵聽：判斷介質(zhì)的狀態(tài)。

□ 傳送：發(fā)送數(shù)據(jù)幀的單個(gè)字節(jié)。

□ 接收：接收數(shù)據(jù)幀的單個(gè)字節(jié)。

這些功能的實(shí)現(xiàn)離不開物理層服務(wù)原語現(xiàn)對(duì)于原語作簡(jiǎn)要介紹。

物理層是通過12條服務(wù)原語與MC層通信的。

1)PHY-DATA.request:從MAC層向物理層傳送數(shù)據(jù)的一個(gè)字節(jié)。這個(gè)原語只有在物理層發(fā)出PHY-TXSTART.confirm原語后，才有可能出現(xiàn)。

2)PHY-DATA.indication：從物理層向MAC層傳送接收到的數(shù)據(jù)的一個(gè)字節(jié)。

3)PHY-DATA.confirm:一條物理層發(fā)向MAC層的原語，用于確認(rèn)數(shù)據(jù)從MAC層傳送到了物理層。

4)PHY-TXSTART.request:從MAC層發(fā)往物理層的請(qǐng)求原語，請(qǐng)求開始一個(gè)MPDU的傳送。

5)PHY-TXSTART.confirm:從物理層發(fā)往MAC層一條原語，用于確認(rèn)一個(gè)MPDU傳送的開始。

6)PHY-TXEND.request:一條從MAC層發(fā)往物理層的請(qǐng)求原語，請(qǐng)求結(jié)束一個(gè)MPDU的傳送。當(dāng)MAC層接收MPDU的最后一條PHY-DATA.confirm原語后，就發(fā)布

PHY-TAEND.requesto

7)PHY-TXEND.confirm:一條從物理層發(fā)往PAC層原語，用于確認(rèn)一個(gè)MPDU傳送的結(jié)束。

8)PHY-CCARESET.request:一條從MAC層發(fā)往物理層的請(qǐng)求原語，用于確認(rèn)信道評(píng)價(jià)狀態(tài)機(jī)的復(fù)位。

9)PHY-CCARESET.confirm:一條物理層發(fā)往MAC層的原語，用于確認(rèn)信道狀態(tài)機(jī)的復(fù)位。