802年的底漆。XX物理层

这是802年的第二部分。XX埃克斯波特学院系列文章。第一个发表在8月份和处理媒体访问控制(MAC)层。在本文中,我们将研究的元素的物理(体育)层802.11协议栈。供参考,协议栈如图1所示。

最好的设计,像其他一切事物一样,都是建立在一个坚实的基础。这是没有什么不同的物理和MAC层协议栈。

MAC层提供了一个基于多种功能支持802.11的无线局域网(WLAN)操作。它通常被认为是大脑的网络。它维护和管理之间的通信接入点(AP)和802.11客户。

MAC层的基本功能是协调访问共享广播信道上的所有设备局域网。负责实现的协议,加强对无线通信媒介。它使用的PHY层各种风格的标准定义,802.11 b, a, n, ab等。

最初的802.11标准定义了三种无线数据交换程序,其中只有两个,跳频扩频(FHSS)和直接序列扩频(DSSS)感兴趣的。第三,红外,尽管它是一种无线技术,在无线景观并不普遍。本文讨论将集中在射频。(可以找到更多的信息关于扩频在这里)。

图1:802.11协议栈。

获得物理
体育包含两个主要的子层:物理层协议收敛(PLCP)和物理介质(PMD)的依赖。协议的MAC包含一组定义这两个层如何接口,并控制它。

MAC的直接接口物理层会聚子层协议。它使用的一组原语,利用服务访问点(SAP)与MAC层进行通信。基本上,它等待MAC层发送指令集收敛物理层协议,届时决心MAC协议数据单元(PPDU)传播。

减少依赖物理媒介依赖(PMD)的MAC子层为每个传输(稍后讨论),还有一点登台做。物理层协议层地图MAC协议数据单元收敛到合适的帧格式所以他们准备PMD的传播。另一个物理层协议路由收敛的函数传入的MAC层帧从客户机。

有趣的是它是如何工作的。具体来说,收敛物理层协议绑定的代码PHY-specific头字段和序言PHY收发器所需的信息。此信息附加到Mac物理层协议数据单元的收敛协议。这叫做复合框架和引用作为物理层协议数据单元收敛收敛(PPDU)或物理层协议服务数据单元(PSDU)——都可以互换。这种方法使用的原因是它允许转让PSDUs站之间异步,可显著提高效率。

物理媒介的依赖
物理媒介的依赖是第二个PHY层的关键因素。它是由物理层控制收敛性协议。它的主要功能是提供机制的传输和接收客户端站在无线介质。

此服务接口直接射频。它调节/解调(调制解调器)帧传输。它处理等功能的信号编码,有些时间,传输介质的属性。这一层也同样适用等高度复杂的编码方案(BPSK、DQPSK DBPSK, CCK, QPSK,和QAM)调制方案,诸如DSSS, OFDM, MIMO-ODFM编码信号,根据系统需求。

在PHY层存在所谓物理层管理实体(PLME)。这些实体的设计是为了提供管理服务层,用于调用各种管理功能。例如,MAC需要知道什么是发生在车站。站所提供的服务是管理实体(SME),存在于每一个站和房屋车站独特的细节。它实际上是layer-independent和驻留在一个单独的飞机,但附加到特定的层。它负责收集数据从各层管理实体和集合分层的狭窄的价值。存在一个对应的MAC层。

层管理原语
层管理设在特定层的管理信息库(MIB)。这个信息交换通过管理服务接入点,处理事务交换这些原语。管理信息的基础是用户配置和价值观为将来检索存储在它的原语。管理信息基础也会有属性由用户设定。

这可能是如何工作的一个例子如下。假设接入点必须有一些变化在一个特定的无线参数。说一个想要改变从WEP、WPA的安全水平,或从64 - 128位的安全协议。配置页面的访问点访问就像访问路由器。改变时,写入管理信息的基础。这样的变化可能会设置真/假旗帜或0/1。

在后台- PHY操作
PHY负责信号的功能,包括载波监听/ Clear Channel评估(CS / CCA),传输和接收。TX和RX函数是标准的,但他CS / CCA稍微复杂一点。

CS / CCA的主要作用是确定无线状态的介质,特别当网络信号已经开始感觉(载波监听),并确定如果频道流量或者是明确的包传输之前(clear channel评估)。

在接收端,当收敛物理层协议CS / CCA感官包的序言同步模式,遵循有效的开始帧定界符(陕西林业局),收敛和物理层协议头,它设置在运动过程接收数据包。序言和头部被丢弃,只有MAC帧保存。

在传播方面,CS / CCA PHY-TXSTART听。请求(TXVECTOR)的MAC子层。一旦收到,CS / CCA调用传输过程。CSMA / CA协议实际上是由苹果和运行PHY物理层协议在CS / CCA收敛过程传递函数之前执行。

载波监听的工作原理
载波监听一个主要的目的;直接渠道流量,避免碰撞。PMD是由体育监控渠道。基本上,它只是监听流量。一旦感觉交通,它读取物理层协议帧头和序言,收敛,使试图同步信号的接收机的数据速率。如果通道保持清晰、数据接收和处理。

载波监听的另一个功能是做渠道的评估。渠道的评估是通过PHY层和传送到MAC层。这个过程是相对简单的。一个繁忙的通道使发送PHYCCA PHY层。显示原始的位设置为忙碌的状态字段。如果信道空闲,则发送一个PHYCCA PHY层。显示原始的位设置为空闲状态字段。这是一个典型的例子是存储在MIB数据库。CCA也非常动态配置的能力。

接收函数是如何工作的
图2显示了WLAN物理层的“a”标准,但设计是相似的。开始一帧到达设备,收敛物理层协议将检查帧头寻找有效的同步和陕西林业局。从一个方面说明,物理媒介的依赖总是考虑到信道忙,如果一个信号至少-85 dBm。如果有一个很大的噪音在通道,无论出于何种原因,通道可以变得无用。无线,比其他媒介更少的问题,但值得注意。

如果收敛物理层协议发现头有效且无错,它发送通知通过PHY-RXSTART MAC层。显示原始。如果一切秩序和MAC层准备接收,一旦接待开始,一组八位字节计数器,从物理层协议数据单元的收敛头长度字段值。它跟踪所有的物理层协议服务数据单元收敛八位字节。这样物理层协议收敛知道帧结束时。在这个过程中,物理层接收到的数据融合协议发送,通过八位字节使用PHY-DATA PSDU的MAC层。显示消息。一旦收到最后的八隅体,PHY-RXEND。显示原始发送到MAC告诉它这是最后一帧八隅体。

图2所示。Phy层传输和接收元素框图和传奇。礼貌:Mathworks。

传递函数是如何工作的
初始化传输函数,当MAC层发送PHYTXSTART收敛物理层协议。原始的请求。传输函数有许多选项时,将详细的不久。收敛物理层协议将把物理媒介依赖传输模式。MAC层包括框架的八位字节数,在0到4095之间,和他们想用的数据速率,这个请求传输。这个序列也指示物理媒介依赖传输帧的序言。

事情变得更复杂的传输模式。这是因为这个过程是相同的所有版本的标准,然而,它必须适应各种编码方案和光谱(光谱通道宽度,口罩,向后兼容性,例如)。802.11 b DSSS,序言层和物理层头传输速度是1 Mbps。为802.11 a / g, ERP-OFDM, 6 Mbps。也有一些选项来使用短或长前言,再根据调制和修正(这样做设置通道传输)。

一旦序言和标题发送和渠道清晰,传输的数据速率设置为指定的头和PSDU发送。最后,物理层协议发送PHYTXSTEND趋同。确认原始MAC层,关闭发射机,改变了物理媒介依赖回到接收模式。

随着标准的发展,这些基本利率变化和最新,如“交流”,选择数据率,前言和标题。它总是最小公分母(即。在循环最古老的标准),设定利率。

信件
本文采取了相当深入的物理层802.11标准。随着标准的发展,许多参数已经扩大。例如,有几个phy系列,如DSSS DSSS-OFDM, FHSS, HR-DSSS ERPOFDM, ERP-PBCC。缩略词的定义并不重要,只是显示为例子。

物理层协议和收敛和物理层中家属是特定于每个层,他们同时定义了框架和特定的802.11倍标准的调制方案。当设计无线局域网技术,全面了解所有的元素的平台将确保最终产品将函数根据需要,尤其是在混合网络。这将是特别是随着互联网的一切(埃克斯波特学院)的发展,绝大多数的对象将依赖于无线局域网互连。

另外本文中没有定义的缩写。
BPSK——二进制相移键控
CCK -互补码键控
DBPSK差分二进制相移键控
DQPSK—微分求积相移键控
直接序列扩展频谱DSSS -
ERP -扩展速率体检
MIMO-ODFM——Multiple-in Multiple-out OFDM
OFDM(正交频分多
WEP(有线等价的隐私
WPA -无线保护访问
QAM正交调幅
QPSK -正交移相键控