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從網路邏輯結構上來看,802.11g只定義了物理層及介質訪問控制(mac)子層。mac層提供對共享無線介質的競爭使用和無競爭使用,具有無線介質訪問、網路連線、資料驗證和保密等功能。
物理層為資料鏈路層提供物理連線,實現位元流的透明傳輸,所傳資料單位為位元(bit)。物理層定義了通訊裝置與介面硬體的機械、電器功能和過程的特性,用以建立、維持和釋放物理連線。物理層由三部分組成:物理層管理層、物理層收斂過程子層(plcp)和物理介質依賴子層(pmd) 。
802.11g的物理幀結構分為前導訊號(preamble),信頭(header)和負載(payload)。preamble:主要用於確定移動臺和接入點之間何時傳送和接收資料,傳輸進行時告知其他移動臺以免衝突,同時傳送同步訊號及幀間隔。前導訊號完成,接收方才開始接收資料。header:在preamble之後,用來傳輸一些重要的資料比如負載長度、傳輸速率、服務等資訊。payload:由於資料率及要傳送位元組的數量不同,負載的包長變化很大,可以十分短也可以十分長。在一幀訊號的傳輸過程中,preamble和header所佔的傳輸時間越多,payload用的傳輸時間就越少,傳輸的效率越低。
綜合上述三種調製技術的特點,802.11g採用了ofdm等關鍵技術來保障其優越性,分別對preamble、header、payload進行調製,這種幀結構稱為ofdm/ofdm方式。另外,802.11g草案標準規定了可選項與必選項,為了保障與11b相容也可以採用cck/ofdm和cck/pbcc的可選調製方式。
1. ofdm調製為必選項保障傳輸速率達到54mbps 。
2. 採用cck調製作為必選保障後向相容性 。
3. cck/pbcc與cck/ofdm作為可選項 。
ofdm/ofdm:前導、信頭和負載都使用ofdm進行調製傳輸,其傳輸率可達54mbps。ofdm乙個特點是它有短的前導訊號,相比cck調製訊號的幀頭是72s,然而ofdm調製訊號的幀頭是16s。幀頭是乙個訊號的重要組成部分,幀頭占有時間的減少,提高了訊號傳送資料的能力。ofdm允許較短的信頭給更多的時間用於傳輸資料,具有較高的傳輸效率。因此,對於11mbps的傳輸速率,cck調製是乙個好的選擇,但要繼續提公升速率必須使用ofdm調製技術。它的最高傳輸速率可達54mbps。802.11g協議中ofdm/ofdm方式也可以和wifi共存,不過他需要使用rts/cts協議來解決衝突問題。
cck/ofdm:是一種混合調製方式,是802.11g的可選項。其信頭和前導訊號用補碼鍵控(cck)調製方式傳輸,ofdm技術傳送負載。由於,ofdm技術和cck技術是分離的。因此,在preamble和payload間要有cck和ofdm的轉換。
802.11g使用cck/ofdm技術來保障和802.11b共存。802.11b不能解調ofdm格式的資料,所以難免會發生資料傳輸衝突,802.11g使用cck技術傳輸信頭和前導訊號就可以使802.11b相容,使其可以接受802.11g的信頭從而避免衝突。這樣保障了與802.11b wifi裝置的後向相容性,但由於preamble/header使用cck調製,開銷增大,傳輸 速率比ofdm/ofdm方式有所下降。
cck/pbcc和cck/ofdm一樣,pbcc也是混合波形,包頭使用cck調製而負載使用pbcc調製方式,這樣是它可以工作在高的速率上而且可以與802.11b相容。pbcc調製技術最高資料傳輸速率是33m,所以它比ofdm或cck/ofdm的傳送速率低。
物理層資料的接收
物理層包括兩個部分:
物理層匯聚過程(physical layer convergence procedure)子層:直接與mac接觸。起到承上啟下的功能。
物理**依賴(phsical medium dependent)子層:直接與無線通道接觸。將資料通過天線傳輸以及接收。當然上述的cca功能顯然位於物理層中。
每一次資料的傳送都會選擇乙個特定的調製方式和編碼速率,對於乙個接收機來說,它必須知道探測到的訊號到底是訊號還是雜訊,這個資料幀到底持續多長這些資訊,它才能夠成功的接收乙個資料幀。物理層的幀通常會以乙個訓練序列也作為plcp前導(preamble),這個前導碼會告知接收機幀的到來。這個前導碼之後是plcp幀頭,這個幀頭包含調製方式,編碼速率,幀長度等等關於資料幀的資訊,通常情況下,乙個工作站是無法同時進行收發功能的,所以乙個工作站只會處於一下三個狀態之一:監聽通道,傳送從mac層傳來的資料幀,或者接收乙個資料幀。
當站點監測通道時,它通過使用特定的檢波(解調)方式檢出已知模式前導碼,如果監測出來,接收機就試圖對plcp頭進行解碼,如果成功解碼將隨後對plcp頭里duration時間內所到來的射頻波進行解調,在這個過程結束之前,接收機將把所有到來的訊號看作是屬於當前的資料幀,並對他們進行解調。最後將所解調出來的bits傳送到mac層進行crc校驗看資料幀是否已經成功接收。
802 11 幀格式及型別
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