壹般來說就是微波射頻技術。
目前筆記本上網有幾種無線數據傳輸方式,如WIFI、GPRS、CDMA等。後兩種模式由中國電信和中國聯通實現。前者有電信或網通參與,但很少有主要有自己的WIFI基站(其實就是WIFI路由器等。)和筆記本用的WIFI網卡。要說基本概念差不多,數據傳輸都是以無線的形式進行的。無線互聯網接入遵循802.1q標準。
通過無線傳輸,無線接入點發送信號,與無線網卡收發數據。
無線網絡是實現移動互聯網的基礎物理網絡之壹,為移動計算機(移動終端)提供高速。
基於的網絡訪問方法。目前,無線局域網提供的通信服務實際上是壹個尚未開發的大市場,有著非常廣闊的市場前景
潛力巨大。世界上很多大公司,比如IBM、AT & amp;t(事件)、DEC、AMD都在加緊開發無線網絡產品。
產品。雖然現在市場上有壹些產品,但是它們只實現了簡單的計算機無線聯網,真正支持移動通信的產品也是如此
沒見過。IEEE協會推出了IEEE802.11協議,並制定了無線局域網的媒體訪問控制協議。
該網卡不僅符合IEEE802.11協議,還具有漫遊和行走功能。
無線網卡的硬件組件包括天線&;射頻、中頻、SS、NIC,如圖所示。
@@49E19000。GIF圖1網卡硬件組成示意圖
網卡是網絡接口控制單元,完成SS單元與計算機之間的接口控制。SS就是擴頻,解擴,解算。
調制單元,完成發送數據的頻譜擴展和接收信號的解擴解調,同時還具有數據處理的功能。
在QPSK中,加密和解擾處理的功能需要並行/串行和串行/並行轉換。在SS單元中,還需要分析發射功率和點數。
Set接收據此控制,具有信道能量檢測功能(實際上是接收信號強度的指示)。
RSSI-接收信號強度指示)和載波強度(CS-CarrierSense,實際上是壹個信號。
質量SQ-信號質量)檢測和其他功能。IF是壹個中頻單元,完成BPSK/QP對擴頻信號的調制。
SK)以及接收信號的頻率轉換和其他處理。RF & amp天線單元完成發射中頻信號的上變頻和下變頻。
頻率、功率放大器(PA)和低噪聲放大器(LNA)等功能壹般包括天線和分集開關、T/R開關和LNA。
以及PA、本地振蕩器、降頻/降頻混頻器和濾波器。
通過RF & amp;天線、中頻和擴頻單元組成壹個擴頻收發信機。
無線網卡的工作原理
根據IEEE802.11協議,WLAN卡分為媒體訪問控制(MAC)層和物理層。
在它們之間,還定義了媒體訪問控制-物理(MAC-PHY)子層。MAC層提供主機和。
物理層和管理外部存儲器之間的接口,對應於無線網卡硬件的NIC單元。
物理層實現無線信號的接收和發送,對應無線網卡硬件中的擴頻通信機。
物理層向MAC層提供空閑信道估計的CCA信息,以便通過MAC層的控制來決定是否可以發送信號。
實現了無線網絡的CCSMA/CA協議,MAC-PHY子層主要實現數據打包和解包,並放置必要的控制信
信息放在數據包的前面。
IEEE802.11協議指出物理層必須至少有壹種方法為空閑信道提供CCA信號。
無線網卡的工作原理是這樣的:物理層收到信號確認無誤後,提交給MAC-PHY子層,之後
拆包後把數據交給MAC層,然後判斷是不是發給這個網卡的數據。如果是,就交出來,否則,就丟棄。
如果物理層接收到的發送到這個網卡的信號有錯誤,需要通知發送方重新發送這個包信息。當網卡
當有數據要發送時,首先需要判斷信道是否空閑。如果是空的,隨機退壹段時間就發,否則暫時不發。
發送。因為網卡是時分雙工工作的,所以發送的時候收不到,接收的時候也發不出去。
擴頻通信機
擴頻通信機的功能和技術指標如下:
1.擴頻和解擴
幾乎所有的無線網卡都使用擴頻技術,IEEE802.11也要求使用擴頻技術,並規定了擴頻處理的增益。
不小於10dB。在無線網卡中使用擴頻技術時,主要有以下幾點考慮:
限制傳輸功率譜密度,以減少對其他設備的影響;
提高抗幹擾能力;
具有壹定的加密功能;
改善多用戶環境下強大的多址功能。
IEEE 802.11推薦的擴頻技術是直接擴頻(DS)和跳頻(FH),對應的調制方式分別是PS和FH。
FSK .在我們開發的網卡中,使用的是直接擴展模式。
2.基帶時間的加擾和解擾
時間加擾器分別對未編碼和解碼的基帶時間(比特)進行加擾和解擾。添加數據
加擾的目的有兩個:壹是為了進壹步擴展頻譜,減少數據中“0”和“1”的數字之間的不平衡;第二,妳可以得到壹個
設置保密性。
3.DBPSK/DQPSK調制和解調
差分BPSK/QPSK編解碼器和調制解調器分別編碼和解碼發送和接收的BPSK/QPSK信號。
調制和解調。
4.向上/向下轉換
將發射IF調制信號上變頻到RF以便發射;將接收的RF信號下變頻至中頻,以便進壹步處理。
。
5.發送和接收。射頻信號
6.無線分集接收
可以實現通信的雙極化分集或雙空間分集,從而提高無線網卡物理層的性能。
7.載波檢測(CS)或信號質量(SQ)檢測
8.能量檢測(ED)或接收信號強度指示(RSSI)
9.PA控制
可以根據需要控制發射機的發射功率。
10.技術指標
頻率範圍:2.1400 GHz ~ 2.500 GHz;
調制方式:DS/BPSK或DS/QPSK,參考碼可編程;
通信方式:半雙工;
發射功率:10mW/100mW,自適應選擇;
數據速率:2 Mbps/4 Mbps;
PN碼速率和碼長:11.264mc/s,11chips-64chips可編程;
相關模式:匹配濾波器;
PN碼同步捕獲時間:壹個偽碼周期;
天線分集:空間自適應分集:
接收器靈敏度:-89 DBM ~-99.5 DBM,誤碼率10-6。
國民保險分擔
網卡的功能是:
從驅動程序接收時間並以幀形式發送;
接收來自擴頻通信機的數據,解幀後發送給驅動程序;
媒體訪問控制(MAC);
與主機的總線接口;
移動管理:切換、用戶登錄和認證;
網絡同步:網絡同步是指本站與基站以及WLAN中其他站的時鐘同步;
節能管理:當沒有流量或流量較少時,物理層進入睡眠或節能工作模式。
媒體訪問控制協議
媒體訪問控制協議,即IEEE 802.11 MAC,基於CSMA/CA,可以在其上配置。
無競爭信道接入的接入機制是中央網絡控制模式(PCF)。在PCF模式下,時域被劃分為超幀。
格式。在超幀的無爭用期,中心控制節點(通常是AP)輪詢,壹次只允許壹個站點發送。
發送。在超幀的競爭期間,使用改進的CSMA/CA模式,或分布式接入模式(DCF)。因此,IEEE8021
1MAC不僅可以支持競爭接入模式下的異步業務,還可以支持非競爭接入模式下的同步業務或限時業務。
服務。限時服務對於實時數據和語音通信非常重要。
1.CSMA/加拿大和DCF
a)基本CSMA/CA和訪問優先級
如上所述,IEEE802.11MAC有兩種訪問控制模式:分布式控制模式(DCF)和集中式控制模式(PCF)。
基於加利福尼亞州CSMA市。IEEE802.11MAC采用的基本CSMA/CA算法非常簡單:當監測到信道空閑周期時,
在間隔大於某個幀間隔(IFS)後立即開始發送幀;否則,延遲訪問,直到監控到所需的幀間隔,然後選擇。
選擇退避延遲進入退避;閉關結束後,重新開始上述過程。基本CSMA/CA使用物理層提供的載波。
監控指示信號CS監控信道的忙和閑。IEEE802.11MAC規定了三種接入優先級。根據不同的優先順序,是
不壹樣。
短優先級:需要立即響應的業務的優先級(比如壹些控制幀)。例如,MAC層的Ack幀,或者當
采用PCF時主機對輪詢的響應幀。這種優先級的幀間隔稱為SIFS。
PCF優先級:PCF訪問模式的優先級。這種優先級的幀間隔稱為PIFS。
DCF優先級:DCF訪問模式的優先級。這種優先級的幀間隔稱為DIFS。以上if滿足:DF。
S & gtPIFS & gt;SIFS .
b)增強的CSMA/CA
為了增強異步業務傳輸的基本CSMA/CA的可靠性,IEEE802.11MAC建立在基本CSMA/CA的基礎上。
基於MAC層確認機制,即CSMA/CA+Ack,可以在MAC層檢測並重新傳輸幀丟失。
發送。此外,為了進壹步降低各種環境下的碰撞概率,源站和目的站可以在數據傳輸前交換簡短的消息。
RTS/CTS,以短優先級接入信道。RTS/CTS幀中的持續時間字段由每個站使用。
(除了目的地站)被用來設置它們的網絡分配向量(NAV)以確定信道將被
需要多長時間?這樣,通過對CS和NAV的監控和維護,可以實現載波監控的功能。IEEE802.11MAC需要DC端。
公式必須支持基本的CSMA/CA,並可選地支持增強的CSMA/CA,即CSMA/CA+Ack和CSMA/CA+ACK+RS/C
TS .
c)延遲接入和退避算法
如上所述,當想要發送幀的站檢測到信道繁忙時,它將延遲接入,直到它檢測到信道的空閑時間大於I。
在FS/SIFS之後,選擇壹個回退時間值,然後進入回退狀態。這樣可以解決站間延時的問題。
競爭。
在退避狀態下,退避定時器僅在檢測到通道空閑時計數。如果檢測到信道繁忙,則將其回退。
定時器將停止計數,直到它檢測到信道的空閑時間大於DIFS。這種做法
的作用是當多個站延時進入隨機退避狀態時,退避時間最小的站將在競爭中。
贏了,就能接觸到媒體:在競爭中輸了的電視臺將保持撤退狀態,直到下壹次DIFS。這樣的
這些主站可能比第壹次進入退避的新站具有更短的退避時間。此外,退避過程也可以重傳。
。
d)防止重新成幀。
因為在IEEE802.11MAC中引入了確認和重傳,所以可能會出現重幀現象,也就是說,在接收站,它可能
收到多個相同的幀。IEEE802.11MAC在幀中使用MPDU-ID字段來防止重新成幀的現象。同壹個MPDU的相框
具有相同的MPDUs值,並且不同MPDU中的幀具有不同的MPDUs值。接收站維護壹個MPDU-ID緩沖器,該緩沖器
具有與緩沖器中某個MPDU ID值相同的MPDU ID值的那些重傳幀將被拒絕。
2.中央網絡控制模式
a)PCF支持的服務類型
如圖2所示,PCF模式是通過上述CSMA/CA協議提供的接入優先級實現的,可以支持無爭用時間限制。
服務和非競爭異步服務。DCF只支持競爭性的異步服務。
@@49E19001。GIF圖2 IEEE 802.11 MAC的服務模型
b)超幀結構
@@49E19002。GIF圖3 PCF的超幀結構
IEEE802.11MAC使用圖3所示的超幀來實現PCF。在超幀周期(SFP)期間,PCF使用無爭用周期c
FP),DCF使用競爭期(CP)。
在超幀開始時,如果信道空閑,PCF獲得信道接入權;否則,PCF將延遲,直到它檢測到信道為空。
只有當空閑時間大於PIFS時,我們才能獲得信道接入。這樣,可能會導致超幀的擴展,並導致超幀中CFP的開始。
點是可變的,CFP的長度也是可變的。DCF的異步服務將自動延遲到CFP之後,以獲得信道接入。
C)PCF協議原理
PCF協議基於輪詢機制。如果壹個站(如手持或固定站)想要提供非競爭性服務,需要向APA報告。
Ccess Point(即基站)發送請求,經過許可後,該站將被納入輪詢序列,從而參與無競爭業務。
AP將下行鏈路數據幀(CF-Down服務)發送到參與PCF優先級的無爭用服務的站點,特別是使用幀頭控制。
域的輪詢位實現輪詢。如果輪詢站有緩存數據,則在檢測到SIFS後,將立即發送SIFS。
數據傳輸。當AP發出輪詢時,如果在PIFS時間內沒有響應,那麽AP將恢復對信道的控制並發出。
下壹個輪詢幀。當下列情況發生時,參與無競爭服務的站不響應AP的輪詢:沒有上行鏈路。
無爭用業務(CF-Up)正在等待發送,不需要確認之前收到的下行無爭用幀(CF-Down)。
3.網絡同步
無線網絡(WLAN)中的每個站點都有自己的內部時鐘,所謂網絡同步就是指這些時鐘的同步。在多區WLA
AP(基站)控制網絡同步,它周期性地發送包含其自身時鐘信息的信標幀,並且每個連接到BSS中的AP
該站根據該信標修改其本地時鐘。在ad hoc無線局域網中,所有基站都定期發送網絡同步信標。
責任,各站根據確定的算法,將本地時鐘與“聽”的時間進行比較調整,這樣在壹定的時間內,
全網時鐘可以實現同步。
無線網絡中的許多功能都是通過所有站點的同步時鐘來實現的。例如,下面的典型函數是通過使用。
同步實現:
節能管理,允許MT關閉其接收器,直到下壹個信標到達。
物理層管理,比如物理層使用跳頻擴頻方式時,使用網絡同步來確定跳頻定時。
支持限時服務,使用網絡同步完成超幀計時。
雖然信標傳輸應該是周期性的,但也必須遵循CSMA/CA的基本信道接入原則,因此確定
的“信標間隔”只能是預期的傳輸時間。信標包含時間戳、信標間隔等等。信標被廣播。
發送,包含發送方的物理網絡地址(NID)。
接入網絡時如何獲得同步,其實是解決切換的基礎。
4.節能管理
IEEE802.11MAC提供的節能管理機制允許網絡中每個站點的收發器關閉壹段時間,使其工作。
在低功率和節能模式下。其基本原理是使網絡中的站點在不同環境下獲得合理的性能/功耗比。
在多區域WLAN中,當壹個站想要進入節能模式時,它應該提前通知AP。並且AP將臨時存儲發送到該站的號碼。
並在適當的時間轉發到該站。AP定期發送的信標包含服務指示表TIM,它標識
這些站臨時存儲要在AP中接收的數據。工作在節能模式下的工作站仍然需要定期“喚醒”。
接收諸如信標幀的控制幀。TIM確定的站點應該向AP申請或等待接收臨時存儲號。
按照編制。
在ad hoc WLAN中,沒有壹個站點像AP壹樣總是活動的,並為其他站點提供臨時存儲服務。為
為了支持節能工作模式,各站點需要在網絡同步的基礎上定時“喚醒”。當壹個站要向節能站報告時
當處於模式的站點發送數據時,它會提前發送壹個聲明性控制幀(ATIM ),這可以使其處於節能模式。
目的站可以定期打開收發信機,並保持正常工作狀態壹段時間,以便接收來自源站的後續消息。
數據。
結論
對於無線網絡,目前的世界標準(IEEE802.11)已經確定,網卡硬件和相應的IC也陸續推出。
隨著網絡的逐漸衰落,無線網卡的軟件已經成熟,其市場會越來越明朗,比如與移動互聯網的結合。
仿照手機蜂窩網絡的形式,它的前景將更有希望。