802.11g组帧方式以及物理层收发过程简介

文章来源http://blog.csdn.net/CTO_51/article/details/8426771

从网络逻辑结构上来看，802.11g只定义了物理层及介质访问控制（MAC）子层。MAC层提供对共享无线介质的竞争使用和无竞争使用，具有无线介质访问、网络连接、数据验证和保密等功能。

        物理层为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输，所传数据单位为比特（bit）。物理层定义了通信设备与接口硬件的机械、电器功能和过程的特性，用以建立、维持和释放物理连接。物理层由三部分组成：物理层管理层、物理层收敛过程子层（PLCP）和物理介质依赖子层（PMD） 。

        802.11g的物理帧结构分为前导信号（Preamble），信头（header）和负载（payload）。Preamble：主要用于确定移动台和接入点之间何时发送和接收数据，传输进行时告知其他移动台以免冲突，同时传送同步信号及帧间隔。前导信号完成，接收方才开始接收数据。Header：在Preamble之后，用来传输一些重要的数据比如负载长度、传输速率、服务等信息。Payload：由于数据率及要传送字节的数量不同，负载的包长变化很大，可以十分短也可以十分长。在一帧信号的传输过程中，Preamble和Header所占的传输时间越多，Payload用的传输时间就越少，传输的效率越低。

        综合上述三种调制技术的特点，802.11g采用了OFDM等关键技术来保障其优越性，分别对Preamble、header、payload进行调制，这种帧结构称为OFDM/OFDM方式。另外，802.11g草案标准规定了可选项与必选项，为了保障与11b兼容也可以采用CCK/OFDM和CCK/PBCC的可选调制方式。

1.   OFDM调制为必选项保障传输速率达到54Mbps 。

2.   采用CCK调制作为必选保障后向兼容性 。

3.   CCK/PBCC与CCK/OFDM作为可选项 。

OFDM/OFDM：前导、信头和负载都使用OFDM进行调制传输，其传输率可达54Mbps。OFDM一个特点是它有短的前导信号，相比CCK调制信号的帧头是72s，然而OFDM调制信号的帧头是16s。帧头是一个信号的重要组成部分，帧头占有时间的减少，提高了信号传送数据的能力。OFDM允许较短的信头给更多的时间用于传输数据，具有较高的传输效率。因此，对于11Mbps的传输速率，CCK调制是一个好的选择，但要继续提升速率必须使用OFDM调制技术。它的最高传输速率可达54Mbps。802.11g协议中OFDM/OFDM方式也可以和WIFI共存，不过他需要使用RTS/CTS协议来解决冲突问题。

CCK/OFDM：是一种混合调制方式，是802.11g的可选项。其信头和前导信号用补码键控（CCK）调制方式传输，OFDM技术传送负载。由于，OFDM技术和CCK技术是分离的。因此，在PREAMBLE和PAYLOAD间要有CCK和OFDM的转换。

802.11g使用CCK/OFDM技术来保障和802.11b共存。802.11b不能解调OFDM格式的数据，所以难免会发生数据传输冲突，802.11g使用CCK技术传输信头和前导信号就可以使802.11b兼容，使其可以接受802.11g的信头从而避免冲突。这样保障了与802.11b WIFI设备的后向兼容性，但由于Preamble/header使用CCK调制，开销增大，传输 速率比OFDM/OFDM方式有所下降。

CCK/PBCC和CCK/OFDM一样，PBCC也是混合波形，包头使用CCK调制而负载使用PBCC调制方式，这样是它可以工作在高的速率上而且可以与802.11b兼容。PBCC调制技术最高数据传输速率是33M，所以它比OFDM或CCK/OFDM的传送速率低。

物理层数据的接收

物理层包括两个部分：

物理层汇聚过程（Physical Layer Convergence Procedure）子层：直接与MAC接触。起到承上启下的功能。

物理媒体依赖（Phsical Medium Dependent）子层：直接与无线信道接触。将数据通过天线传输以及接收。当然上述的CCA功能显然位于物理层中。

每一次数据的发送都会选择一个特定的调制方式和编码速率，对于一个接收机来说，它必须知道探测到的信号到底是信号还是噪声，这个数据帧到底持续多长这些信息，它才能够成功的接收一个数据帧。物理层的帧通常会以一个训练序列也作为PLCP前导（Preamble），这个前导码会告知接收机帧的到来。这个前导码之后是PLCP帧头，这个帧头包含调制方式，编码速率，帧长度等等关于数据帧的信息，通常情况下，一个工作站是无法同时进行收发功能的，所以一个工作站只会处于一下三个状态之一：监听信道，发送从MAC层传来的数据帧，或者接收一个数据帧。

当站点监测信道时，它通过使用特定的检波（解调）方式检出已知模式前导码，如果监测出来，接收机就试图对PLCP头进行解码，如果成功解码将随后对PLCP头里duration时间内所到来的射频波进行解调，在这个过程结束之前，接收机将把所有到来的信号看作是属于当前的数据帧，并对他们进行解调。最后将所解调出来的bits传送到MAC层进行CRC校验看数据帧是否已经成功接收。