一、實體層三種接口方式
無線區域網路的實體層共有三種接口方式，如下所示：
□跳頻擴頻（FHSS）子層實體層接口。FHSS規範定義了實體層幀的格式，通過跳頻功能和頻移鍵控調制技術（PMD）利用它們将二進制資料幀轉換為适合無線電波傳播的信号，通過PMD使用FHSS發送資料幀。
□直接序列擴頻（DSSS）實體接口。DSSSPLCP規範定義了實體層幀的格式。DSSSPMD解釋工作站如何利用DSSS發送幀。通過PMD将二進制資料幀轉換成适合無線波傳播的信号。
□紅外線（IR）實體層接口。通過對PMD工作站利用紅外線實體層發送幀以及PMD利用調制技術将二進制資料幀轉換成适合紅外線光傳播的信号。
為了能夠說明這種實體接口，還需要介紹實體層結構和實體層操作。
二、實體層結構與功能
1.實體層結構組成
實體層（Physical Layer）與MAC層管理相連，為實體提供管理功能。實體層結構由三部分組成，如圖1所示。
圖1 實體層結構
1）實體層會聚過程子層（Physical Layer Convergence Procedure，PLCP）：MAC層和PLCP通過實體層服務通路點（SAP）利用原語進行通信。MAC層發出訓示後，PLCP就開始準備需要傳輸的媒體協定資料單元（MPDU）OPLCP也從無線媒體向MAC層傳遞引入幀。
PLCP為MPDU附加字段，字段中包含實體層發送器和接收器所需的資訊。802.11标準稱這個合成幀為PLCP協定資料單元（PPDU）OPPDU的幀結構提供了工作站之間MPDU的異步傳輸，是以，接收工作站的實體層必須同步每個單獨的即将到來的幀。
2）實體媒體依賴（PMD）子層：在PLCPT，PMD支援兩個工作站之間通過無線媒體實作實體層實體的發送和接收。為了實作以上功能，PMD需直接面向無線媒體（空氣），并向幀傳送提供調制和解調。PLCP和PMD之間通過原語通信，控制發送和接收功能。
3）三種實體媒體接口：FHSS實體媒體依賴（PMD）子層接口、DSSS實體媒體依賴（PMD）子層接口和IR實體媒體依賴（PMD）子層接口。
2.實體層接口操作與功能
實體層的三種接口操作基本相近。為了實作PLCP功能，802.11标準規範了狀态機的使用。
每種狀态實作下面的一種功能：
□載波偵聽：判斷媒體的狀态。
□傳送：發送資料幀的單個位元組。
□接收：接收資料幀的單個位元組。
這些功能的實作離不開實體層服務原語現對于原語作簡要介紹。
實體層是通過12條服務原語與MC層通信的。
1）PHY-DATA.request：從MAC層向實體層傳送資料的一個位元組。這個原語隻有在實體層發出PHY-TXSTART.confirm原語後，才有可能出現。
2）PHY-DATA.indication：從實體層向MAC層傳送接收到的資料的一個位元組。
3）PHY-DATA.confirm：一條實體層發向MAC層的原語，用于确認資料從MAC層傳送到了實體層。
4）PHY-TXSTART.request：從MAC層發往實體層的請求原語，請求開始一個MPDU的傳送。
5）PHY-TXSTART.confirm：從實體層發往MAC層一條原語，用于确認一個MPDU傳送的開始。
6）PHY-TXEND.request：一條從MAC層發往實體層的請求原語，請求結束一個MPDU的傳送。當MAC層接收MPDU的最後一條PHY-DATA.confirm原語後，就釋出PHY-TAEND.request。
7）PHY-TXEND.confirm：一條從實體層發往PAC層原語，用于确認一個MPDU傳送的結束。
8）PHY-CCARESET.request：一條從MAC層發往實體層的請求原語，用于确認信道評價狀态機的複位。
9）PHY-CCARESET.confirm：一條實體層發往MAC層的原語，用于确認信道狀态機的複位。
10）PHY-CCA.indication：一條從實體層發往MAC層的原語，用于指明媒體的狀态。隻有兩種狀态：繁忙、空閑。每當信道狀态發生變化時，實體層都要發送該原語。
11）PHY-RXSTART.indication：一個從實體層發往MAC層原語，用于指明PLCP已經收到了一個合法的開始幀定界幀定符和PLCP頭（基于對頭的CRC差錯校驗）。
12）PHY-RXEND.indication：一條從實體層發往MAC層的原語，用于确認接收狀态機已經完成了一個MPDU的接收。
3.載波偵聽功能
實體層是通過PMD檢查媒體狀态來執行載波偵聽操作的。如果工作站沒有傳送或接收幀，PLCP完成以下兩點的偵聽操作。
1）探測信号的到來（Detection of Incoming Signals）：工作站的PLCP持續地對媒體進行偵聽。媒體忙時，PLCP将讀取PLCP前同步碼和幀頭，并試圖同步接收信号資料。
2）信道評價（Clear Channel Assessment）：信道評價操作用于測定無線媒體繁忙還是空閑。如果媒體空閑，PLCP将發送一條狀态字段表明為空閑的PHY-CCA.indication原語到MAC層；而如果媒體忙，PLCP将發送一條狀态字段表明為忙的PHY-CCA.indication原語到MPC層。進而MAC層就可以決定是否發送幀。
需要注意的是，在DSSS方式下，MAC層通過下面Subsequent模式中的一種進行信道評價：
模式1：PMD測量媒體上的能量是否超過了一個确定的水準，即能量探測（ED）極限。
模式2：PMD探測媒體上是否有DSSS信号，如果有，PMD就向PLCP層發送一條PMD-CS（載波偵聽）原語。
模式3：PMD探測媒體上的DSSS信号是否超過了一個确定的水準（ED極限）。如果超過，PMD則向PLCP層發送PMD-ED和PMD-CS原語。
當任何一種模式發生之後，PMD将向PLCP層發達一個PMD-ED原語，進而PLCP可以得到MAC層的信道評價。
4.傳送功能
PLCP在接收到MAC層的PHY-TXSTART.request原語後便将PMD轉換到傳輸模式。同時，MAC層将與接收到的請求發送一個位元組數（0~4095）和資料率的告示。然後，PMD通過天線在20ms内發射幀的前同步碼。
發送器以1Mbps的速率發送前同步碼和适配頭，為接收器的接收提供特定的通用資料率。适配頭的發送結束後，發送器将資料率改到适配頭确定的速率。整個發送完成後，PLCP和MAC層發送一條PHY-TXTEND.confirm原語，關閉發送器，并将PMD電路轉換到接收模式。
5.接收功能
如果信道評價檢測到媒體繁忙，同時有合法的即将到來幀的前同步碼，則PLCP就開始監視該幀的适配頭。當PMD偵聽到的信号能量超過85dBm，它就認為媒體忙。如果PLCP測定适配頭是無誤的，它将向MAC層發送一條PHY-RXSTART.indication原語，通知一個幀的到來。随同這個原語一起發送的，還有幀适配頭的一些資訊（如位元組數、資料率等）。
PLCP根據PSDU（PLCP服務資料單元）适配頭字段長度（LengthWordfield）的值，來設定位元組計數器。計數器跟蹤接收到的幀的數目，使PLCP知道幀什麼時間結束。PLCP在接收資料的過程中，通過PHY-DAT.indication資訊向MAC層發送PSDU的位元組。接收到最後一個位元組後，它向MAC層發送一條PHY-RXEND.indication原語，聲明幀的結束。
三、跳頻擴頻實體接口
建立無線區域網路絡時，實體媒體接口一般有三種：跳頻擴頻（FHSS）、直接序列擴頻（DSSS）和紅外線（IR）。實體層的接口選擇取決于實際應用的要求。
1.跳頻擴頻的特性
FHSS有以下特性：
□成本最低。
□能量耗費低。
□最強的抗信号幹擾能力。
□單實體層資料傳輸率具有最小的電壓。
□多實體層具有最大的內建能力。
□發送範圍小于DSSS，但大于IR。
2.FHSS實體媒體接口子層
PMD在PLCPT層實作PPDU的真正發送和接收。為了完成這一服務，PMD直接與無線媒體（空氣）接口，并為幀的傳送提供FHSS調制和解調。FHSS實體媒體對接口的依賴是很強的，其過程主要是依靠下述三點的原理和操作。
（1）FHSSPMD服務原語
圖2列出了PLCP和PMD之間通信的原語，這些原語使PLCP指揮PMD何時發送資料、改變信道、從PMD接收資料等，FHSSPMD服務原語共有9條。
圖2 PLCP和PMD之間通信的原語
1）PMD-DATA.request：從PLCP發往PMD的請求，請求傳送一個1或0資料位。本原語通知PMD調制并在媒體上發送這個資料位。
2）PMD-DATA.indicate：PMD通過執行這個原語向PLCP傳送資料位。傳送的值為1或0o
3）PMD-TXRX.request：PLCP利用這個請求，将PMD設定為發送或接收模式。傳送的值為發送或接收。
4）PMD-PA-RAMP.request：從PLCP發往PMD請求原語，用于啟用發送器功能放大器的發送或接收。
5）PMD-ANTSEL.request：PLCP發送該原語來為PMD選擇天線。發送的值是一個1~N之間的數字，N是PMD所能支援的天線總數。對于發送操作而言，該請求選擇一個天線；而對于接收操作而言，PLCP可以選擇天線組進行分集接收。
6）PMD-TXPWRLVL.request：發自PLCP請求，用于指明PMD的發送功率級别。其值為1級、2級一直到8級，分别對應于管理資訊庫（MIB）中的功率級别。
7）PMD-FRCQ.request：從PLCP發往PMD的原語，用于指定發送頻率。發送的值為信道辨別（ID）。
8）PMD-RSSI.indicate：PMD使用該原語向PLCP傳回持續的接收器媒體信号強度訓示。PLCP利用這個原語實作信道評價功能，其信号強度值可從0（最弱）到15（最強）。
9）PMD-PWRMGMT.request：一條從PLCP發向PMD的原語，用于将無線電收發機設定為節能的睡眠或待機模式。發送的值為on（正常工作模式）或off（待機或睡眠模式）。
（2）實體子層管理實體原語
實體子層管理實體，有4條原語，用以實作對MIB的通路。
1）PLME-GET.request：請求某個MIB屬性的值。
2）PLME-GET.confirm：為應答一個PLME-GET.request而傳回相應的MIB屬性的值。
3）PLME-SET.request：請求某個MIB屬性設定為一個特定的值。
4）MLME-SET.confirm：傳回PLME-SET.request的狀态。
（3）FHSSPMD操作
PMD将二進制的PPDU轉換成适合發送的無線電信号。而FHSSPMD是通過跳頻功能和頻移鍵調控技術實作上述的轉換。下面我們就來看看FHSSPMD是怎樣進行的。
□跳頻功能 在讨論跳頻功能時，首先了解一下國際上對跳頻頻帶的分布。
802.11标準定義了一系列分布在2.4GHz ISM（Industrial Scientific and Medicine）的工業、科學與醫學頻帶的信道。信道的個數與地理位置有關，北美洲和大多數歐洲國家的信道數為79，而日本的信道數是23。
信道跨越一定的頻帶，頻帶也與地理位置有關。北美洲和大多數歐洲國家的符合802.11标準的工作站使用從2.402~2.408GHz之間的頻帶，而日本的工作站卻使用2.473到2.495GHz之間的頻帶。每個信道寬1MHz，是以美國的信道2（第一個信道）的中心操作頻道是2.402GHz，信道3是2.403GHz，依次類推。
基于FHSS的PMD通過在信道之間跳躍的方式來發送PPDUO當跳頻序列在AP上設定完成後，工作站會自動與跳頻序列同步。802.11标準定義一個特殊的跳頻序列，它為北美洲和大多數歐洲國家指定了78個序列，其作用是序列之間避免了長時間的互相幹擾。
安裝無線區域網路時，需要選擇跳頻組和跳頻序列。802.11标準定義了三個獨立的跳頻組（set），稱為setl、set2和set3，每組都包含多個互不幹擾的跳頻序列。
跳頻組和跳序列選擇是任意的，實際上，可以直接使用商家提供的預設設定。
選好跳頻組後，接下來就要從這個跳頻組中選擇一個跳頻序列，産品供應商應符合802.11規範的号碼來代表特定的跳頻序列。
跳速是可調的，但是PMD必須以最小的跳速跳動。不同的國家對最小跳速有不同的規定，在美國，FHSS的最小跳速是每秒2.5跳。另外，北美洲和大多數歐洲國家的最小跳距是6MHz。
□HHSS頻率調制功能FHSSPMD以1Mbps的速度發送二進制資料，每一種速度對應不同的調制方式。PMD對1Mbps的資料流采用二級Gaussian頻移鍵控（GFSK）調制方法。GFSK的思想是通過改變載頻的率來表示不同的二進制符号。
四、直序擴頻實體接口
直序列擴頻（DSSS）是實體層的一種接口。它與跳頻擴頻相比，具有以下特點：
□成本最高。
□能量消耗最大。
□接收口的資料率最高。
□和跳頻擴頻相比，它的多實體層內建能力最低。
□可支援的不同地理位置無線電小區的個數最小，是以限制了可提供的信道數。
□發送距離比跳頻擴頻和紅外線實體層都大。
它的通信方式采用的是不覆寫脈沖，資料碼速率是HMbpSo占用的帶寬大概為26MHz，1SM的2.4GHz頻段分成11個互相覆寫的頻道。每兩個信道之間的中心頻帶間隔是5MHz。
1.DSSS PMD服務用語
DSSS是在PLCP和PMD通過原語中進行通信，實作PLCP排程PMD發送資料、改變信道，從PLCP接收資料等功能。它使用以下幾個原語：
1）PMD-DATA.request：從PLCP發往PMD的請求發送一個資料符号的原語。如果以1Mbps發送，該請求發送的符号的值為1或0的資料位；而以2Mbps發送則為任一2位資料組合。該原語必須在真正的發送資料的PMD-DATA.request原語之前發送到PLCP。
2）PMD-DATA.indicate：PMD通過執行該原語發送符号到PLCP。和PMD-DATA.request原語對應，如果以1Mbps接收，發送符号的值為1或0資料位；而以2Mbps接收則為任一2位資料組合。
3）PMD-TXSTART.request：PLCP向PMD發送該原語，啟動真正的PPDU的發送。
4）PMD-TXEND.request：PLCP向PMD發送該原語，用于終止一個PPDU的發送。
5）PMD-ANTSEL.request：PLCP向PMD發送該原語，用于選擇PMD将使用的天線。
6）PMD-ANTSEL.indicate：這個原語指出實體層使用哪種方式無線接收最後的PPDU。
7）PMD-TXPWRLVL.request：來自PLCP的請求确定PMD的發送級别。其值為1級、2級，一直到8級，分别對應于MIB中相應的功率級别。
8）PMD-RATE.request：PLCP發送該原語到PMD，用于确定PPDU中的MPDU部分發送的資料率（1Mbps或2Mbps），這個資料率僅僅适用于發送速率。PMD一般可以由任何可能的資料率接收資料。
9）PMD-RATE.indicate：當PMD檢測PLCP前同步碼中的信号（Signaling）字段時，向PLCP發送該原語，用于确定被接收幀的資料率（1Mbps或2Mbps）0
10）PMD-RSSI.indicate：PMD在接收狀态利用這一原語向PLCP傳回一個持續的接收器信号強度訓示（RSSI），PLCP是為信道評價功能使用該原語的。RSSI的值有256級，由一個8位的資料字表示。
11）PMD-SQ.indicate：這個可選原語提供一個基于DSSSPN（僞噪聲）碼的信号品質（SQ）。信号品質的值是256級中的某一級，由一個8位資料字表示。
12）PMD-CS.indicate：PMD向PLCP發送該原語，指出正在對一個資料信号進行解調。也是用信号通知一個合法的802.11直接序列擴頻PPDU的接收。
13）PMD-ED.indicate：這是可選原語用于指出某個PMD-RSSI.indication，給定的能量值超出了預定極限（存放在MIB的Aed-Threshold參數中），當PMD-ED.indicate原語值為，lenabled"時，表示PMD-RSSLIndication的值超過了極限；為“disabled”時，表示PMD-RSSI.Indication的值在極限以下。該原語為檢測非802.11直接序列擴頻信号的存在提供了一條途徑，因為這些信号會超過預定義極限。
14）PMD-ED.request：PLCP使用這條原語設定能量檢測極限，可以檢測的最小信号。
15）PMD-CCA.indicate：一條從PMD發向PLCP的原語，用于訓示基于CCA算法的射頻（BF）能量探測。
2.DSSS PMD操作
DSSS PMD操作負責将PPDU的二進制數表示形式換成适合發送的無線電信号。DSSS實體層将要發送的資訊用僞噪聲（Pseudo-Noise，PN）碼擴充到一個很寬的頻帶上去。信号被擴充後，其表現形式就如同噪聲一樣。擴充的頻帶越寬，信号的功率就越低，甚至擴充到功率比噪聲極限還低，但同時又不損失任何資訊。
五、紅外線實體接口
紅外線（IR）是實體層的一種接口，其特點如下：
□對無線頻率（Radio Frequency，RF）幹擾的容忍度最高。
□相對擴頻無線電系統，紅外線的傳播距離最短。
□抗竊聽能力最強。
□多工作在有頂篷的地方（主要是在戶内），頂篷作為紅外線信号的反射點。
□在全世界範圍内都沒有頻率限制。
IEEE 802.11标準推薦技術，使用時它的光波長規定在850~950mm之間。
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