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摘要：无线局域网，简称WLAN（Wireless LAN），是通过无线介质（无线电波或红外波）连接的室内或园区计算机网络。IEEE802.11系列的WLAN是无线局域网的典型代表。WLAN工业界的Wi-Fi联盟制定的Wi-Fi标准与IEEE802.11兼容。 802.11系列是关于MAC层和物理层的标准。它定义了若干不同的物理层。在各物理层之上使用同样的MAC子层；在MAC子层之上，提供以太网类型的服务。在本节中我们重点介绍MAC子层，因为它包含了研究多媒体信息传输所关心的对QoS的支持多媒体传输网络 无线局域网对多媒体信息传输的支持 无线传输的特点 无线连接省去了布线，为组建网络带来很大的灵活性和方便性；同时允许用户终端是移动的，这包括移动到新的地点再接入和在移动的过程中持续进行通信两种方式 。与有限网络相比，无限传输存在着其特殊的问题 （1）频带利用 无线电波是指频率从100kHz到100GHz的电磁波，其中按照波长的长短可分为长波，中波，短波，超短波，微波，红外等频段。波长越短，天线的尺寸越小。无限信道具有广播性，一个发射机发送，在其电波覆盖范围内的多个借手机可以同时接受。犹豫在同意个区域内两个发射机使用同意频率进行发送会形成互相干扰，因此各个国家对频率使用都需要经过授权。这也说明频率资源的宝贵。频带利用率是无限通信系统射击的一个重要指标。 （2）信号衰减减和噪声干扰 无限信号的能量随着传播距离D的加长而衰减，在双向无线电通信拥挤的区域里，当两个或更多个信号加到非线性器件中时，产生了互调干扰分量，发射机和接收机都能产生这些干扰分量，因而互调干扰就成了一个值得注意的问题。这些分量出现在不同的频率上，而且能在另一些信道上引起干扰。如果干扰和有用信号差不多大小或比有用信号大，则有用信号就受到严重的干扰。如果干扰比有用的信号弱，只在没有信号时，干扰才能被听到。 两个或更多个发射机互相靠得很近时，每个发射机与其他发射机之间通常通过天线系统耦合，从每个发射机来的辐射信号进入其他发射机的末级放大器和传输系统，于是就形成了互调。而这些产物落到末级放大器的通带内并被辐射出去，这种辐射可能落在除了已指配的发射机频率之外的那些信道上。 互调产物(干扰)也可能在接收机中产生。两个或更多个强的带外信号，可以推动射频放大器进入非线性工作区，甚至在第一级混频器中互相调制。这些分量能干扰进来的有用信号或者当工作信道上没有信号的时候，在输出端能够听到干扰声。 （3）多径效应多径效应（multipatheffect）：电波传播信道中的多径传输现象所引起的干涉延时效应。在实际的无线电波传播信道中(包括所有波段)，常有许多时延不同的传输路径。各条传播路径会随时间变化，参与干涉的各分量场之间的相互关系也就随时间而变化，由此引起合成波场的随机变化，从而形成总的接受场的衰弱因此，多径效应是衰落的重要成因。多径效应对于数字通信，雷达最佳检测等都有着十分严重的影响。（4）多普勒频移多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波形，包括光波。科学家Edwin Hubble使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论。他发现远处银河系的光线频率在变低，即移向光谱的红端。这就是红色多普勒频移，或称红移。若银河系正移向蓝端，光线就成为蓝移。在卫星移动通信中，当飞机移向卫星时，频率变高，远离卫星时，频率变低，而且由于飞机的速度十分快，所以我们在卫星移动通信中要充分考虑“多普勒效应”。另外一方面，由于非静止卫星本身也具有很高的速度，所以现在主要用静止卫星与飞机进行通信，同时为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。也加大了卫星移动通信的复杂性。 无线局域网的构成 无线局域网(Wireless Local Area Network，简称WLAN)由无线网卡和无线接入点(Access Point，AP)构成:这里提到的无线AP是指不具备路由器的纯无线AP，和无线路由器外观大致相同，主要用于实现无线网络和有线网络的连接，然后进行无线信号的发送和放大。 基本的介质接人控制方式 （1）同意站点的发送信号功率 虽然WLAN在高层提供以太网类型的服务。而且和以太网一样是一个广播型的网络，但它却不能采用以太网的MAC协议CSMA-CD。原因是： （2）在有些情况下，AC两站同时欲向中间的B站发送信号，而AC之间的距离又大雨各自的电波覆盖范围，导致在B站信号的碰撞，这称为隐藏站问题。在另外一些一些情况下B在向A传送的信号，而与B相距奖金的C欲向D发送数据。由于C在B的覆盖范围之外，他侦查到B向A传送的信号而误认为通向D的无限信道已被占用，事实上D在B的覆盖外围之外，C是可以向D传送信号的这称为暴露站为题.物理载波侦听载波侦听阈值的选取对无线多跳网络MAC层的协议性能有着重要影响.已有研究中忽略了确认报文、累积干扰在不同的载波侦听阈值下对系统性能的影响,并在分析中夸大了隐藏节点所导致的信道冲突.针对上述问题,提出了一种结合功率控制的物理载波侦听分析模型.该模型以网络整体性能为优化目标,对全网的累积干扰与空间复用度进行分析,给出节点的平均信道容量.此外,对信道状态建立马尔可夫链模型,提出了4类载波侦听范围内发生的信道冲突以及两类全网累积干扰所引发的信道冲突.分析上述各类冲突对信道利用率的影响,并结合节点的平均信道容量给出优化的载波侦听阈值以及传输功率.与已有研究相比,模型中明确分析确认报文、累积干扰以及隐藏节点对信道冲突的影响.分析结果表明,如果不考虑上诉因素将无法获得最优的载波侦听范围,并且会导致网络性能的下降.虚拟载波侦听：提供了用于在无线网络通信中设置、发送、和接收虚拟载波侦听信息的方法和设备。无线虚拟通信网络中的接收站接收根据不同调制方案传输的帧并且从使用基本调制方案调制的帧的一部分抽取关于虚拟载波侦听的信息，从而通过使用抽取的虚拟载波侦听信息来实现虚拟载波侦听。网络分配矢量：一种在包括多个节点的分布式无线移动通信系统中，基于网络分配矢量表的无线接入方法，其中网络分配矢量表包括分组类型字段和持续时间字段，并存储在所述通信系统的各个节点中，在发送方，所述方法包括步骤：在分组到达时，判断在网络分配矢量表中是否存在清除发送项和网络分配矢量表是否为空；在断定网络分配矢量表中仅存在请求发送项的情况下，侦听信道以判断信道是否忙；当断定信道为忙时，适配数据长度并向接收方发送请求发送分组；以及在接收方，所述方法包括步骤：当接收节点接收到请求发送分组时，判断网络分配矢量表是否为空；在断定网络分配矢量表为空时，向发送方发回清除发送分组。分布式协调功能DCF：协议流程,分布式,点协调功能,网络访问,控制方式,载波侦听多路访问,软件设计,功能模块,四次握手协议,有限状态机,优先级控制,无线局域网,语言实现,系统研究,恢复机制,关键技术,功能机制,工作机制,访问机制,代码实现该文围绕无线局域网IEEE802.11MAC协议展开了系统研究，对MAC协议中分布式网络访问控制方式(DCF)和PCF中各个功能模块进行了软件设计和实现。 首先，介绍了MAC协议中基于载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)的分布式网络访问控制方式(DCF)和集中式网络访问控制方式(PCF)，重点阐述了DCF功能中的关键技术：载波侦听机制CSMA/CA、RTS/CTS/Data/ACK四次握手协议、差错恢复机制及基于帧间隔的优先级控制，同时也简要介绍了基于PCF功能的轮询访问机制。 其次，根据IEEE802.11MAC协议内部数据帧收发流程，详细分析了分布式网络访问控制方式(DCF)中的有限状态机(FSM)的工作机制和协议流程，并对DCF中各个功能模块进行了软件设计和代码实现。 最后，根据IEEE802.11MAC协议流程，对点协调功能和分布式协调功能机制进行了系统的C语言实现。 先进的介质接人控制方式PCF：点协调功能，连接的非竞争性服务。在一个BSS中，位于AP内的一个点协调器PC负责控制各站的戒指使用权，这有利于对于实时媒体流传输带宽的保障该文研究了无线局域网IEEE802.11媒质访问控制MAC, Medium Access Control层主要协议,对MAC协议中分布协调功能DCF,Distributed Coordination Function和点协调功能PCF,Point Coordination Function中各个功能模块进行了软件设计和实现,最后给出了支持协议栈运行的信号调度系统SDS,Signal Dispatching System的设计和实现.首先,通过对IEEE802.11无线网络的组成元素及相关概念进行描述,建立了无线局域网的基本框架.按照分布系统业务DSS,Distributed System Service和工作站业务SS,Station Service阐述了IEEE802.11无线局域网所提供的各种业务类型、业务之间的关系、以及支持业务的消息内容.其次,对MAC子层的功能结构进行了研究.分析了MAC子层的总体功能结构,MAC层协议中基于载波侦听多路访问冲突避免CSMACA,Carrier Sense Multiple Access with COllision Avoidance的DCF和PCF功能.对DCF中的载波检测、MAC级确认、帧间隔、随机退避时间和DCF访问过程进行了重点研究.接着研究了PCF中的无竞争期CFP,Contention Free Period的结构与定时、PCF访问过程、PCF的传输、轮询列表操作等,讨论了MAC子层的分段与重组及多速率支持功能.再次,根据IEEE802.11 MAC协议内部的数据帧收发流程,详细分析了DCF中有限状态机的工作机制和协议流程,并对DCF中各个功能模块进行了软件设计和代码实现.在此基础之上,根据IEEE802.11 MAC协议流程,对点协调功能和分布协调功能机制进行了系统的C语言实现.已经完成的协议栈主要包括以下内容MAC协议数据单元的封装、解析模块,数据帧分段处理和数据加密的实现,数据帧队列的插入、提取、更新等管理操作,数据发送交互过程以及数据帧重发过程的实现,随机时间避退过程的实现,接收数据时则包括对数据帧的CRC验证、过滤、解密等操作,对分段的数据帧进行重组,以及信道状态实时检测的实现.最后,为了实现协议栈中各个模块之间的通信,设计并实现了信号调度系统,给出了该系统的模块划分和数据结构,以及各个模块的软件设计流程.信号调度系统实现了以下主要功能消息队列的添加、删除以及更新等队列管理,消息注册、消息节点检索以及消息分发等消息服务功能,同时为IEEE802.11协议栈中的进程提供了进程注册和进程注销等服务. EDCF：增强型分布协调功能，EEE 802.11e协议草案以增强型分布式协调功能(EDCF)为基础,保证多媒体业务的服务质量.针对目前没有合适的EDCF理论分析模型,本文提出的EDCF理论分析模型.该模型假设终端竞争信道过程为Markov链,并得出归一化饱和吞吐量,结构简单,分析方便.仿真结果表明,系统饱和吞吐量和多媒体业务的成功发送概率及碰撞概率的理论分析结果基本准确. IEEE802.11e协议草案以增强型分布式协调功能(EDCF)为基础,保证多媒体业务的服务质量。针对目前没有合适的EDCF理论分析模型,本文提出的EDCF理论分析模型。该模型假设终端竞争信道过程为Markov链,并得出归一化饱和吞吐量,结构简单,分析方便。仿真结果表明,系统饱和吞吐量和多媒体业务的成功发送概率及碰撞概率的理论分析结果基本准确。HCF：混合谐调功能，使用一个能感