細化分析無線網絡協議
無線網絡協議的家族尤為龐大,也由于一些性能和名稱方面,不太讓大家容易區分。那么這里我們就系統地為大家講解一下。IEEE最初制定的一個無線局域網標準,主要用于解決辦公室局域網和校園網中,用戶與用戶終端的無線接入,業務主要限于數據存取,速率最高只能達到2Mbps.目前,3Com等公司都有基于該標準的無線網卡.由于802.11在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要,因此,IEEE小組又相繼推出了802.11b和802.11a兩個新標準.三者之間技術上的主要差別在于MAC子層和物理層.
無線網絡協議:IEEE 802.11a
802.11a是802.11原始標準的一個修訂標準,于1999年獲得批準.802.11a標準采用了與原始標準相同的核心協議,工作頻率為5GHz,使用52個正交頻分多路復用副載波,最大原始數據傳輸率為54Mb/s,這達到了現實網絡中等吞吐量(20Mb/s)的要求.如果需要的話,數據率可降為48,36,24,18,12,9或者6Mb/s.802.11a擁有12條不相互重疊的頻道,8條用于室內,4條用于點對點傳輸.它不能與802.11b進行互操作,除非使用了對兩種標準都采用的設備.
由于2.4GHz頻帶已經被到處使用,采用5GHz的頻帶讓802.11a具有更少沖突的優點.然而,高載波頻率也帶來了負面效果.802.11a幾乎被限制在直線范圍內使用,這導致必須使用更多的接入點;同樣還意味著802.11a不能傳播得像802.11b那么遠,因為它更容易被吸收.
盡管2003世界無線電通信會議讓802.11a在全球的應用變得更容易,不同的國家還是有不同的規定支持.美國和日本已經出現了相關規定對802.11a進行了認可,但是在其他地區,如歐盟,管理機構卻考慮使用歐洲的HIPERLAN標準,而且在2002年中期禁止在歐洲使用802.11a.在美國,2003年中期聯邦通信委員會的決定可能會為802.11a提供更多的頻譜.
在52個OFDM副載波中,48個用于傳輸數據,4個是引示副載波(pilot carrier),每一個帶寬為0.3125MHz(20MHz/64),可以是二相移相鍵控(BPSK),四相移相鍵控(QPSK),16-QAM或者64-QAM.總帶寬為20MHz,占用帶寬為16.6MHz.符號時間為4毫秒,保護間隔0.8毫秒.實際產生和解碼正交分量的過程都是在基帶中由DSP完成,然后由發射器將頻率提升到5GHz.每一個副載波都需要用復數來表示.時域信號通過逆向快速傅里葉變換產生.接收器將信號降頻至20MHz,重新采樣并通過快速傅里葉變換來重新獲得原始系數.使用OFDM的好處包括減少接收時的多路效應,增加了頻譜效率.
802.11a產品于2001年開始銷售,比802.11b的產品還要晚,這是因為產品中5GHz的組件研制成功太慢.由于802.11b已經被廣泛采用了,802.11a沒有被廣泛的采用.再加上802.11a的一些弱點,和一些地方的規定限制,使得它的使用范圍更窄了.802.11a設備廠商為了應對這樣的市場匱乏,對技術進行了改進(現在的802.11a技術已經與802.11b在很多特性上都很相近了),并開發了可以使用不止一種802.11標準的技術.現在已經有了可以同時支持802.11a和b,或者a,b,g都支持的雙頻,雙模式或者三模式的的無線網卡,它們可以自動根據情況選擇標準.同樣,也出現了移動適配器和接入設備能同時支持所有的這些標準.
數據率
(Mbit/s) 調制方式 編碼率 Ndbps 1472字節傳輸時間
(µs)
6 BPSK 1/2 24 2012
9 BPSK 3/4 36 1344
12 4-QAM 1/2 48 1008
18 4-QAM 3/4 72 672
24 16-QAM 1/2 96 504
36 16-QAM 3/4 144 336
48 64-QAM 2/3 192 252
54 64-QAM 3/4 216 224
無線網絡協議:IEEE 802.11b
IEEE 802.11b是無線局域網的一個標準.其載波的頻率為2.4GHz,傳送速度為11Mbit/s.IEEE 802.11b是所有無線局域網標準中最著名,也是普及最廣的標準.它有時也被錯誤地標為Wi-Fi.實際上Wi-Fi是無線局域網聯盟(WLANA)的一個商標,該商標僅保障使用該商標的商品互相之間可以合作,與標準本身實際上沒有關系.在2.4-GHz-ISM頻段共有14個頻寬為22MHz的頻道可供使用.IEEE 802.11b的后繼標準是IEEE 802.11g,其傳送速度為54Mbit/s.
無線網絡協議:IEEE 802.11g
IEEE 802.11g2003年7月,通過了第三種調變標準.其載波的頻率為2.4GHz(跟802.11b相同),原始傳送速度為54Mbit/s,凈傳輸速度約為24.7Mbit/s(跟802.11a相同).802.11g的設備與802.11b兼容.
無線網絡協議:IEEE 802.11i
IEEE 802.11i是IEEE為了彌補802.11脆弱的安全加密功能(WEP, Wired Equivalent Privacy)而制定的修正案,于2004年7月完成.其中定義了基于AES的全新加密協議CCMP(CTR with CBC-MAC Protocol),以及向前兼容RC4的加密協議TKIP(Temporal Key Integrity Protocol).
無線網絡中的安全問題從暴露到最終解決經歷了相當的時間,而各大廠通信芯片商顯然無法接受在這期間什么都不出售,所以迫不及待的Wi-Fi廠商采用802.11i的草案3為藍圖設計了一系列通信設備,隨后稱之為支持WPA(Wi-Fi Protected Access)的;之后稱將支持802.11i最終版協議的通信設備稱為支持WPA2(Wi-Fi Protected Access 2)的.
無線網絡協議:IEEE 802.11n
IEEE 802.11n,2004年1月IEEE宣布組成一個新的單位來發展新的802.11標準.資料傳輸速度估計將達540Mbit/s(需要在物理層產生更高速度的傳輸率),此項新標準應該要比802.11b快上50倍,而比802.11g快上10倍左右.802.11n也將會比目前的無線網絡傳送到更遠的距離.
目前在802.11n有兩個提議在互相競爭中:
WWiSE (World-Wide Spectrum Efficiency) 以Broadcom為首的一些廠商支持.
TGn Sync 由Intel與Philips所支持.
802.11n增加了對于MIMO (multiple-input multiple-output)的標準. MIMO 使用多個發射和接收天線來允許更高的資料傳輸率.MIMO并使用了Alamouti coding coding schemes 來增加傳輸范圍.
無線網絡協議:802.11全家族
◆IEEE 802.11 ,1997年,原始標準(2Mbit/s,工作在2.4GHz).
◆IEEE 802.11a,1999年,物理層補充(54Mbit/s,工作在5GHz).
◆IEEE 802.11b,1999年,物理層補充(11Mbit/s工作在2.4GHz).
◆IEEE 802.11c,符合802.1D的媒體接入控制層橋接(MAC Layer Bridging).
◆IEEE 802.11d,根據各國無線電規定做的調整.
◆IEEE 802.11e,對服務等級(Quality of Service, QoS)的支持.
◆IEEE 802.11f,基站的互連性(IAPP, Inter-Access Point Protocol),2006年2月被IEEE批準撤銷.
◆IEEE 802.11g,2003年,物理層補充(54Mbit/s,工作在2.4GHz).
◆IEEE 802.11h,2004年,無線覆蓋半徑的調整,室內(indoor)和室外(outdoor)信道(5GHz頻段).
◆IEEE 802.11i,2004年,無線網絡的安全方面的補充.
◆IEEE 802.11j,2004年,根據日本規定做的升級.
◆IEEE 802.11l,預留及準備不使用.
◆IEEE 802.11m,維護標準;互斥及極限.
◆IEEE 802.11n,草案,更高傳輸速率的改善,支持多輸入多輸出技術(Multi-Input Multi-Output,MIMO).
◆IEEE 802.11k,該協議規范規定了無線局域網絡頻譜測量規范.該規范的制訂體現了無線局域網絡對頻譜資源智能化使用的需求.
除了上面的IEEE標準,另外有一個被稱為IEEE 802.11b+的技術,通過PBCC技術(Packet Binary Convolutional Code)在IEEE 802.11b(2.4GHz頻段) 基礎上提供22Mbit/s的數據傳輸速率.但這事實上并不是一個IEEE的公開標準,而是一項產權私有的技術,產權屬于美國德州儀器公司.