80211MAC基础

Posted 2021-01-15 sunnypoem

第三章 802.11 MAC基础

802.11规范的关键在于MAC（媒介访问控制）。MAC位于各式物理层之上，控制数据的传输。它负责核心成帧操作以及与有线骨干网络之间的交互。

 

802.11采用载波监听多路访问/冲突避免。为什么不是冲突检测？无线产品的适配器不易检测信道是否存在冲突；使用冲突检测会浪费很多的信道带宽的。

MAC 所面临的挑战

只有当了解MAC时必须克服的难题，才会理解洞悉MAC设计人员的动机。

问题 => 解决方案

射频链路品质问题 => 原子操作

隐藏节点问题 => RTS/CTS过程

MAC访问模式与时机

无线媒介的访问是由协调功能控制。CSMA/CA访问是由分布式协调功能（DCF）控制。DCF是标准CSMA/CA访问机制的基础，在传送数据之前，它先检查无线链路是否处于清空状态。为了避免冲突的发生，当某个传送者占据信道时，工作站会随机为每个帧选定一个退避时间。

载波监听功能与网络分配矢量

载波监听主要来判断媒介是否处于可用状态。802.11具备物理载波监听和虚拟载波监听。只要其中一个监听功能显示媒介处于忙碌状态，MAC就会将此状况汇报给较高层的协议。

无线通信节点常采用电池供电模式，为减少节点功耗引入了虚拟载波监听。虚拟载波监听是对物理载波监听的一种逻辑抽象，节点在发送数据包时设置时常域（duration field）以表明无线信道在此段时间内都将被用来发送此数据包，其余节点收到此数据包后更新它们的NAV向量，也即当前节点如果需要发送数据，需要延迟NAV时间段后才能开始发送。因此虚拟载波监听能够避免不必要的发送到期后，节点在发送数据前要进行物理载波监听以确认确实无节点正在发送数据。

帧间间隔

不同的帧间间隔会为不同类型的传输产生不同的优先次序。帧间间隔+NAV可以说是访问控制设计的点睛之笔。

利用DCF进行基于竞争的访问。以及DCF错误恢复。DCF的退避算法。

帧格式

理解了设计的初衷，再来看帧的设计，就容易明白帧的每个字节的设计目的。

基于竞争的数据服务

概括介绍了广播、组播或管理帧传输的一般细节。

单播帧还介绍了首发双方的帧中NAV设计及帧分段情况下NAV。

RTS/CTS锁定媒介。

省电程序

介绍了AP缓存终端报文，并在beacon中告知终端。终端醒来后帧的传输流程。

帧的处理与桥接

无线接入点的核心其实就是桥接器，负责在无线与有线媒介之间转换帧。包括双向的报文怎么封装及解封装。