IEEE802.11系列标准-计算机网络技术解析

2023-10-19 理论教育版权反馈

【摘要】：IEEE 802 委员会为无线局域网开发了一组标准，即IEEE 802.11 标准。IEEE 802.11 采用了类似于CSMA/CD 协议的CSMA/CA 协议，之所以不采用CSMA/CD 协议的原因是（）。CIEEE 802.11 标准规定了物理层的相关规范，如使用的传输介质、信号占用的频段及数据传输速率等。典型的物理层标准有IEEE 802.11a、IEEE 802.11b 和IEEE 802.11g。为了进一步推动无线局域网的发展，2003年出台了IEEE 802.11g 标准。

IEEE 802 委员会为无线局域网开发了一组标准，即IEEE 802.11 标准。该标准首先规定了无线局域网的基本模型，例如，基础结构型网络的组成及基本构件。此标准还规定了在数据链路层所使用的介质访问控制技术。无线局域网的介质访问控制技术与IEEE 802.3 协议类似，需要提供在一个共享媒体之上多个用户访问的机制，发送者在发送数据前需要先进行网络的可用性检查，信道空闲才允许发送数据。然而，在冲突解决方面，由于无线传输信号的性质决定了无法通过电压变化来检测冲突，因此无线局域网设计了CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，载波侦听多路访问/冲突避免）协议。CSMA/CA 协议的工作要点如下：

①送出数据前，检测信道或媒体的状态，若信道空闲，维持一段时间后才送出数据。CSMA/CA 采用能量检测、载波检测等方式检测信道状态。由于每个设备采用的随机时间不同，所以可以降低冲突产生的机会。

②送出数据前，先发送一段开销较小的请求传送报文给目的站点，等待目的站点的确认后才开始传送。实际上，CSMA/CA 协议采用RTS-CTS（Request to Send-Clear to Send）握手机制，站点会以短消息方式通知邻接站点即将进行数据接收的状况，可以确保数据在传输时不会发生碰撞。由于RTS 及CTS 报文很小，可以使传送的无效开销变小，这种显式的确认机制在处理无线问题时比较有效。

无线局域网的站点间进行通信，存在隐藏站问题和暴露站问题。假设有3 个无线通信站进行通信，其中，B 站在C 站的无线电波范围内，但A 站不在C 站的无线电波范围内。若某个时刻，C 站正在向B 站发送数据，而A 站也试图向B 站传递数据。A 站检测不到C 站的信号，而导致A 站向B 站发送了数据，这时会造成信号的冲突。这个问题即为隐蔽站问题，其中，C站是A 站的隐蔽站。若某个时刻，B 站正在向除了C 站以外的其他站点发送数据，同时，C 站希望向A 站发送数据，但C 站会错误地认为信道是忙的状态，而导致数据传递过程失败。这个问题即为暴露站问题，其中B 站是C 站的暴露站。由于CSMA/CA 协议采用消息握手交换，可以通知邻居结点数据通信状态，因此，可以解决无线局域网的隐藏站问题和暴露站问题。

IEEE 802.11 工作组还提供了另外一种介质访问控制技术——中央访问控制协议，其核心为“由中央决策者进行访问和协调”，这种访问控制协议可以用于那些具有时间敏感数据或者高优先权数据的网络中。协议的具体过程请参阅其他资料，这里不再详述。

【例4.5】IEEE 802.11 采用了类似于CSMA/CD 协议的CSMA/CA 协议，之所以不采用CSMA/CD 协议的原因是（　）。

A.CSMA/CA 协议的效率更高　B.CSMA/CD 协议的开销更大

C.为了解决隐蔽终端问题　D.为了引进其他业务(www.chuimin.cn)

【解析】CSMA/CA 是IEEE 802.11 无线局域网的MAC 子层协议，主要用于解决无线局域网的信道共享访问问题。在传统以太网中，MAC 子层采用CSMA/CD 协议。这两种协议都针对网络中共享信道如何分配的问题，但它们的工作原理却有所不同。最明显的区别是：CSMA/CA 是在冲突发生前进行冲突处理，而CSMA/CD 是在冲突发生后进行冲突处理。导致这种不同的根本原因是，无线局域网所采用的传输介质和传统局域网所采用的传输介质有着本质的区别。CSMA/CA 可以解决隐藏站问题和暴露站问题。

【答案】C

IEEE 802.11 标准规定了物理层的相关规范，如使用的传输介质、信号占用的频段及数据传输速率等。典型的物理层标准有IEEE 802.11a、IEEE 802.11b 和IEEE 802.11g。IEEE 802.11a 工作在5 GHz 的频段上，使用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术）调制技术可支持54 Mbit/s 的传输速率，但是价格相对较高。

1999年通过的IEEE 802.11b 标准可以支持最高11 Mbit/s 的数据速率，运行在2.4 GHz的ISM 频段上，采用的调制技术是CCK（Complementary Code Keying，补码键控）。IEEE 802.11b 标准的网络虽然比较低廉，但是数据传输速率却不能很好地满足许多应用的要求；而且IEEE 802.11a 与IEEE 802.11b 工作在不同的频段上，不能工作在同一AP 的网络里，因此，两者互不兼容。

为了进一步推动无线局域网的发展，2003年出台了IEEE 802.11g 标准。它在2.4 GHz 频段使用OFDM 调制技术，使数据传输速率提高到20 Mbit/s 以上；IEEE 802.11g 标准能够与802.11b 的Wi-Fi 系统互相连通，共存在同一AP 的网络里，保证了向后兼容性。

无线局域网通过无线方式发送和接收数据，减少了对固定线路的依赖，发展十分迅速。由于医院、会议中心、机场、酒店等场所不适合综合布线，人们经常利用无线局域网提供数据服务。无线局域网的出现，可以使计算机具有移动能力，能够真正意义上实现移动办公环境，在网络覆盖范围内实现计算机漫游。随着开放办公的流行和手持设备的普及，人们对移动访问的需求越来越多，无线局域网的应用也会越来越广。

IEEE802.11系列标准-计算机网络技术解析

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