6.3 WiFi：802.11 无线LAN

WiFi：IEEE 802.11 无线LAN。

• 802.11b：与2.4GHz的电话和微波炉争用频段。

• 802.11a：使用更高的频率工作，但传输距离短，并且受多径传播影响大。

• 802.11g：与802.11b工作在同频率上，但向后兼容了802.11b并有较高传输。

6.3.1 802.11 体系结构

基本服务集（Basic Service Set，BBS）：基本构件模块。

• 一或多个无线站点。

• 接入点（Access Point，AP），也称中央基站（Base Station）。

信道与关联

WiFi 丛林（WiFi Jungle）：一个物理节点可接收到两个或多个AP信号。

互联（Associate）：无线站点与AP之间建立一条虚拟线路。

• 服务集标识符（Service Set Identifier，SSID）

• 信道号：802.11在2.4~2.4835GHz这85MHz的频段内定义了11个部分重叠的信道，当且仅两个信道有4个或更多信道隔开时它们才无重叠。

802.11 标准要求AP周期性地发送信标帧（Beacon Frame）：SSID和MAC地址。

• 被动扫描（Passive Scaning）：扫描信通和监听信标帧。

• 主动扫描（Active Scaning）：主机向范围内AP发送广播探测帧。

关联过程：

• 无线主机发送关联请求到AP。

• AP接收到关联请求后，返回一个ACK给无线主机。

6.3.2 802.11 MAC协议

AP可以相连多个无线站点，因此许多站点可能希望同时经相同信道传输数据帧，802.11 协议使用带碰撞避免的CSMA（CSMA with Collision Avoidance，CSMA/CA）

• 碰撞避免而非碰撞检测。

• 无线比特错误率更高，使用链路层确认/重传（ARQ）方案。

链路层确认（Link-layer Acknowledgment）方案：

• 目的站点：使用CRC效验帧效验后，等待一个短帧间隔（Short Inter-Frame Spacing，SIFS）的一小段时间后发送帧。

• 发送方：在制定时间内未收到确认帧，则假定为发送失败，重传，而使用CSMA/CA协议，多次发送失败则放弃发送该帧。

CSMA/CA：

• 信道空闲：在等待分布式帧间隔（Distributed Inter-Frame Space，DIFS）的短时间后发送帧。

• 信道非空闲：选取一个随机回退值（因为随机值不同，多个发送站点会有先后顺序）

  • 再次监听时信道空闲，回退值减少，减少至0则发送帧。

  • 再次监听时信道非空闲，回退值不变。

处理隐藏终端：RTS和CTS

允许站点使用：请求发送（Request to Send，RTS）控制帧和允许发送（Clear to Send，CTS）预约信道，但是该方法会导致时延代价高，所以仅用于长数据帧预约信道。

使用802.11作为一个点对点链路

站点使用定向天线。

6.3.3 IEEE 802.11 帧

• 有效载荷与CRC字段

• 地址字段：

  • 地址1：目的MAC地址。

  • 地址2：源MAC地址。

  • 地址3：路由器MAC地址。

• 序号、持续期和帧控制字段

6.3.4 在相同IP子网中的移动性

• 主机：断开先前AP，连接更强AP信号，保持IP不变。

• AP：自学习性质，自主构件转发表。

6.3.5 802.11 中的高级特色

802.11选择适应：根据当前和近期信道特点来选择下层物理层调制技术。

功率管理：结点能够明显地在睡眠和唤醒状态之间交替。

6.3.6 802.11以外的标准：蓝牙和ZipBee

蓝牙 VS WiFi：

• 蓝牙 IEEE 802.15.1：低功率、小范围、地速率的“电缆替代”技术。

• WiFi IEEE 802.11：大功率、中范围、高速率“接入”技术。

蓝牙：无线个人区域网络（Wireless Reasonal Area Network，WRAN），TMD工作方式，2.4GHz无线电波，每个时隙长度625us，每个时隙内，用79个信道中的一个进行传输。

Zip：高带宽、高成本。