Wi-Fi和OSI模型

工业无线教程:开放系统互连(OSI)模型是一个概念模型,用于通过将不同的功能从物理层分离到七层模型中来组织数据通信的各种功能。了解OSI模型与工业无线通信的关系。

通过丹尼尔·e·卡帕诺 2014年9月18日

正如我们在上一节中讨论的那样,wlan在OSI模型的物理层和数据链路层上运行。对于那些不熟悉该模型的读者,它是一个概念模型,用于组织数据通信的各种功能,将不同的功能分离到一个七层模型中,从物理层(有线或无线介质)一直到应用层(终端用户设备,如PC机)。从上到下的层是:应用程序、表示、会话、传输、网络、数据链路和物理。遗憾的是,由于篇幅有限,无法全面讨论每一层的功能。

开放系统互连模型
层的名字 描述
7 -应用 图形用户界面;与通信系统的主要用户界面。
6 -展示 通过提供格式化和数据转换等服务来支持应用层的功能。
5 -会话 通过同步数据包和控制应用层对介质的访问来维护传输路径。
4 -运输 确保传输质量,并确定使用下面的网络层传输数据的最佳路由。
3 -网络 查找数据传输的路由,建立并维护连接的两个节点之间的连接。
2-数据链 创建、发送和接收报文。控制物理层。
1 -物理 将数据转换成比特进行传输,并将接收到的比特转换成上面层的可用数据。

当数据沿着堆栈从发送计算机传递到接收计算机时,它被封装在每个后续层使用的信息或数据中;在接收端,当数据从物理层进入应用层时,封装被剥离。例如,一个文件从计算机a发送到计算机b。当文件离开应用层进入表示层时,它被一个新的头和尾包裹起来,其中包含指令或状态位,以指定的方式和相对于文件的指定位置,这被称为负载。在TCP/IP网络中,传输层检查它从上层接收到的数据,以确定到计算机b的最佳路由,然后确定数据是否超过最大传输单元(MTU)大小。如果是,那么数据将被分割成段,每段分配一个唯一的数字。此过程确保以正确的顺序接收和重新组装数据。

然后传输层将数据发送到网络层(有时称为互联网层),以便路由到接收计算机。传输层和网络层标志着系统中数据处理和数据通信之间的界限。网络层将数据(现在称为数据包或数据报)传递给数据链路层,数据链路层向数据报添加寻址数据和控制信息,从而创建一个帧。然后将帧传递到物理层,物理层使用各种技术将帧放到媒体上。在接收端,这个过程是相反的。

所有的无线局域网都在物理层和数据链路层、第一层和第二层上运行。所有Wi-Fi系统都使用这些层来格式化数据并控制数据以符合802.11标准。介质仲裁——控制AP何时可以访问介质并传输或接收数据——在这两层完成。我们将在未来的部分讨论非常复杂的无线媒体仲裁技术;现在,理解第1层和第2层的功能非常重要。

物理层(PHY)是实现通信的媒介。正是在这一层,收发器被控制以访问介质。我们主要关注无线媒体。与有限的有线媒体不同,无线局域网“在空中”运行,并且受一套完全不同的访问和控制媒体的规则的约束。例如,有线网络有能力检测和减轻数据冲突;无线网络无法检测到碰撞,相反,有详细的协议来允许访问和控制媒体并避免碰撞。无线网络也会受到无意的干扰和有意的中断。有线网络相对难以入侵,而无线网络可以被任何在接入点范围内拥有无线网卡的人随意入侵。这些问题为开发人员提供了需要克服的重大挑战,以确保wlan的可靠性和安全性。

数据链路层由两个子层组成:逻辑链路控制(LLC)子层和介质访问控制(MAC)子层。LLC从它上面的网络层接收一个IP数据包,并用寻址和控制信息封装数据。这个数据包(现在称为帧)被传递给MAC, MAC修改帧报头中的寻址和控制信息,以确保数据以适当的形式应用于物理层。然后MAC将帧传递给PHY, PHY根据使用的PHY标准(DSSS, OFDM)调制数据,并将比特作为RF传输。这个过程在接收端是相反的。

在成功接收到传输的数据后,对其进行解调,并将产生的帧传递给接收MAC。检查帧头以确定其是否为预期地址;如果是,则MAC数据被剥离并传递给LLC,然后LLC检查其报头中的上层寻址数据。它剥离其数据并将数据包传递给网络层,网络层执行到本地网络上的目的地的适当路由。

这一切都发生在平均500毫秒的时间跨度内,除非使用QoS协议,在这种情况下,处理时间会大大减少。不幸的是,拥塞的网络将导致对媒介控制的过度仲裁,从而导致延迟和延长事务时间。

Daniel E. Capano,康涅狄格州斯坦福德多元化技术服务公司的所有者和总裁,是认证无线网络管理员(CWNA)。编辑克里斯·瓦夫拉,内容专家,CFE媒体,控制工程cvavra@cfemedia.com

网上临时演员

www.globalelove.com/blogs有其他来自Capano的关于以下主题的无线教程:

无线传播基础

wi - fi标准

无线电天线类型

www.globalelove.com/webcasts有无线网络广播,其中一些是PDH信用。

控制工程有一个无线页面