802.11--802.11g协议
一. 概述
時間到了2003年，IEEE發(fā)布了802.11g標(biāo)準(zhǔn)，從這個標(biāo)準(zhǔn)開始有了熟悉的感覺，這是一個更為接近我們?nèi)粘Ｊ褂玫膮f(xié)議，本文則主要簡要梳理一下11g協(xié)議的部分內(nèi)容。
市場對速度、價格的追求是無止境的，雖然再此之前，已經(jīng)有了802.11a協(xié)議，但受制于當(dāng)時的硬件技術(shù)水平，5G設(shè)備的成本相較2.4G來說偏高，2.4G設(shè)備更實(shí)惠，但是速度跟不上，于是兩者結(jié)合的協(xié)議產(chǎn)生了–802.11g，代號為ERP。
Note：實(shí)際的情況并不是只使用11a的OFDM，還有PBCC，經(jīng)過多年的發(fā)展之后，OFDM成為了主流，它們之間的愛恨情仇筆者沒有過多的了解。
二. 專業(yè)術(shù)語
本小節(jié)對一些專業(yè)術(shù)語進(jìn)行一個簡要的說明，如下：
1. DSSS-OFDM：PHYs using DSSS-OFDM modulation ；
2. ERP：Extended Rate PHY；
3. ERP-PBCC：PHYs using extended rate PBCC modulation；
4. ERP-CCK：PHYs using CCK modulation；
5. ERP-DSSS：PHYs using DSSS modulation ；
6. ERP-DSSS/CCK：PHYs using DSSS or CCK modulation；
7. ERP-OFDM：PHYs using OFDM modulation；
8. EVM：error vector magnitude；
三. PHY層
802.11g協(xié)議的主要改進(jìn)集中在物理層技術(shù)，為了跟已有的2.4G協(xié)議保持兼容，802.11g的PHY有4種模式：ERP-DSSS/CCK、ERP-OFDM、ERP-DSSS-OFDM、ERP-PBCC，本文主要針對前3中進(jìn)行簡要的描述，ERP-PBCC就不在本文展開敘述了。
Note：其實(shí)11g延伸出來的這么多種PHY，就是11b的DSSS和11a的OFDM各種組合，形成的新PHY格式；
1. ERP-DSSS/CCK
這也稱為單載波模式，這種格式并未引入OFDM，使用的就是11b原有的格式，如下所示：
可以看到，這個格式跟HR/DSSS的格式完全一樣，從這個角度來看，802.11g協(xié)議好像在該種模式下啥也沒有做，實(shí)際上PLCP Header/SERVICE有一點(diǎn)不一樣，bit5~bit6被使用了，如下所示：
2. ERP-OFDM
這其實(shí)就是802.11a運(yùn)行在2.4G上，也是802.11g的核心模式，大多情況下，使用802.11g協(xié)議，就是使用的這個模式，它的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
Note：在802.11g協(xié)議開始，Preamble包括：STF、LTF，到了802.11n協(xié)議，Preamble包括：STF、LTF、Signal；
3. ERP-DSSS-OFDM
這種模式也被稱為DSSS-OFDM、CCK-OFDM，它是前兩種模式的結(jié)合，目的是為了兼容802.11b和802.11a的PHY，它的格式如下所示：
這里再引用一下《802.11無線網(wǎng)絡(luò)權(quán)威指南-第2板》的截圖，會 更加直觀一些：
1) 可以看到，這種模式下就是將DSSS和OFDM的PHY拼接起來，形成一種新的PHY頭，但注意：并沒有使用OFDM的STF，因?yàn)镾TF的功能可以通過DSSS的Preamble來完成，所以就沒必要重復(fù)了；
2) 對于802.11b的設(shè)備而言：看到DSSS的PLCP Preamble和PLCP Header后，可以正常解析，此時它應(yīng)該主動退避，退避的時間在PLCP Header中的Length字段，單位：us，后面的內(nèi)容它就無能為力了；
3) 對于802.11g的設(shè)備而言：
a) 它必須支持DSSS，否則沒法實(shí)現(xiàn)幀同步，粗頻率同步之類的功能；
b) 11g所支持的DSSS，短幀格式是必須支持的（這個在11b中是可選的），否則沒法識別那些支持短幀的節(jié)點(diǎn)；
4) DSSS PLCP Header/SIGNAL字段：固定為0x1E，表示后面的速率為3Mbps，對于802.11b的設(shè)備來說，這是一個不支持的速率，無法把后面的MPDU解析出來，以此確保802.11b設(shè)備在這個幀的周期間保持靜默；
Note：這里筆者有個小疑惑：接收方是如何確定后面DSSS PLCP Header后面的是LTF還是數(shù)據(jù)呢，是通過這個DSSS PLCP Header/SIGNAL中3M的速率，還是通過DSSS PLCP Header/SERVICE字段確定的，暫時并未發(fā)現(xiàn)明確的說明；
5) DSSS-OFDM signal extension：6us長，具體作用未詳細(xì)了解，權(quán)威指南提到給OFDM解碼充足的時間，應(yīng)該是OFDM兼容11b所需要的；
這種模式下，設(shè)備需要不停的在DSSS、OFDM之間做切換，而且怎么看效率都不太好，這大概就是兼容的代價。
4. 信道評估CS/CCA
802.11g不支持載波監(jiān)聽，只支持能量檢測（可能是為了簡化實(shí)現(xiàn)）：如果檢測到能量大于-76dBm，則標(biāo)記信道為忙碌狀態(tài)；
Note：如果11g需要做載波監(jiān)聽，至少需要支持3種Preamble：DSSS的Short Preamble、Long Preamble，OFDM的STF，才能將全部幀識別出來；
5. ACK使用的調(diào)制方式是根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)幀類型來的，如果接收的數(shù)據(jù)采用CCK/Barker，那么ACK也采用CCK/Barker進(jìn)行回復(fù)，如果數(shù)據(jù)是OFDM（包括ERP-OFDM、ERP-DSSS-OFDM），那么ACK也是OFDM的；
6. slot time：包括兩個，分別為DSSS的20us，以及OFMD的9us（可選），只有在11g only的情況下才能使用9us的slot time，其他情況均使用20us的slot time；
7. 其余PHY特性參數(shù)：
四. MAC層
802.11g的mac層并沒有多少改動，簡單的處理一下，主要包括如下：
1. 幀格式
1) 控制幀：CTS，用這個幀來進(jìn)行保護(hù)傳輸：802.11g的設(shè)備可以通過CTS to self來告知802.11b的設(shè)備，我準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)了，不使用完整RTS/CTS流程的原因是，CTS to self具有更高的效率；
2) 管理幀：beacon、probe、assoc等幀中，增加了兩個IE：ERP Information（Element ID：42）、Extended Supported Rates（Element ID：50），其中Extended Supported Rates是在支持的速率數(shù)量大于8個時候使用，否則是一個可選字段；
2. 引入CTS進(jìn)行NAV的聲明；
3. 保護(hù)模式
主要是針對ERP-OFDM模式，因?yàn)镋RP-DSSS/CCK、ERP-DSSS-OFDM以DSSS PHY開頭，并不需要保護(hù)，ERP-OFDM模式需要保護(hù)是因?yàn)?02.11b的設(shè)備無法確定是否有人在以ERP-OFDM模式發(fā)送數(shù)據(jù)，為了防止自己發(fā)送數(shù)據(jù)過程中被干擾，所以需要進(jìn)行虛擬載波監(jiān)聽進(jìn)行保護(hù)：
1) 如果當(dāng)前bss中沒有802.11b的設(shè)備，則可以不需要進(jìn)行保護(hù)；
2) 否則，ap需要再beacon幀中廣播出來，所有使用ERP-OFDM模式的節(jié)點(diǎn)在發(fā)包時就需要使用CTS進(jìn)行保護(hù)了；
Note：這里筆者有個小疑惑，802.11b的設(shè)備不是有能量檢測嘛，為何會檢測不出來，難道是802.11b的能量檢測是可選的？后續(xù)確認(rèn)清楚后再補(bǔ)充。
五. 參考資料
1. 《IEEE 802.11g-2003》;
2. 《IEEE 802.11-2007》;
3. 《802.11無線網(wǎng)絡(luò)權(quán)威指南-第2板》;
4. 《802.11物理層和發(fā)射機(jī)測量概述》;
5. https://zhuanlan.zhihu.com/p/126983722;
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的802.11--802.11g协议的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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