IEEE802.11 MAC协议中分布式协调功能（DCF）的软件实现与硬件设计

摘要

该文围绕无线局域网IEEE802.11 MAC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)中各个功能模块进行了软件设计和实现,全面分析了无线网卡和无线接入点AP实现的软硬件方案,进而设计了基于微处理器MPC860的无线接入点AP的MAC层硬件开发板电路.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IEEE802.11 MAC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,系统分析了无线网卡和无线接入点AP硬件实现的技术要求和成本性能,重点考虑了MAC协议中数据加密/解密模块的性能要求,提出了基于嵌入式操作系统uClinux和微处理器MPC860的嵌入式系统硬件实现方案,并设计了无线接入点AP的MAC层开放板主要模块的硬件电路:MPC860外围电路、存储电路及基本I/O接口电路,为进一步的硬件开发奠定了基础.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1概述

1.2 IEEE802.11标准简介

1.2.1 IEEE802.11的体系结构

1.2.2IEEE802.11物理层规范

1.2.3 IEEE802.11MAC层规范

1.3无线局域网结构

1.3.1对等方式WLAN

1.3.2接入方式WLAN

1.3.3中继方式WLAN

1.4无线局域网的优点及应用

1.5论文研究内容

第二章IEEE802.11 MAC协议中的关键技术

2.1 IEEE802.11 MAC协议概述

2.2分布式网络访问控制方式(DCF)

2.2.1载波侦听机制CSMA/CA

2.2.2 RTS/CTS/Data/ACK四次握手协议

2.2.3差错恢复机制

2.2.4帧间隔

2.3中心网络访问控制方式(PCF)

2.4 MAC帧格式

2.5 小结

第三章无线接入点AP中MAC协议DCF功能模块软件设计

3.1 DCF中功能模块的整体构架

3.2 DCF中功能子模块的软件设计与实现

3.2.1数据帧发送模块

3.2.2数据帧接收模块

3.3小结

第四章基于uClinux的MPC860嵌入式系统硬件实现方案

4.1硬件实现的理论分析

4.1.1站点STA端加密/解密模块实现的理论分析

4.1.2无线接入点AP的加密/解密模块实现的理论分析

4.2嵌入式操作系统uClinux

4.2.1嵌入式系统的特点

4.2.2嵌入式操作系统uCliunx的特点及简介

4.3嵌入式微处理器MPC860

4.4宿主机-目标板开发模式简介

4.5基于uClinux的MPC860微处理器的硬件实现方案

4.5.1物理层PHY的硬件实现方案

4.5.2 MAC层控制功能的硬件实现方案

4.6小结

第五章无线接入点AP中MAC协议实现的硬件平台电路设计

5.1无线接入点MAC硬件平台的整体构架

5.2无线接入点MAC硬件平台的电路设计

5.2.1 MPC860外围电路设计

5.2.2存储电路设计

5.2.3I/O接口电路设计

5.3小结

总结

论文工作总结

进一步的工作

致谢

参考文献

作者在学期间发表的论文