细化分析无线网络协议

无线网络协议的家族尤为庞大，也由于一些性能和名称方面，不太让大家容易区分。那么这里我们就系统地为大家讲解一下。IEEE最初制定的一个无线局域网标准,主要用于解决办公室局域网和校园网中,用户与用户终端的无线接入,业务主要限于数据存取,速率最高只能达到2Mbps.目前,3Com等公司都有基于该标准的无线网卡.由于802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要,因此,IEEE小组又相继推出了802.11b和802.11a两个新标准.三者之间技术上的主要差别在于MAC子层和物理层.

无线网络协议：IEEE 802.11a

802.11a是802.11原始标准的一个修订标准,于1999年获得批准.802.11a标准采用了与原始标准相同的核心协议,工作频率为5GHz,使用52个正交频分多路复用副载波,最大原始数据传输率为54Mb/s,这达到了现实网络中等吞吐量(20Mb/s)的要求.如果需要的话,数据率可降为48,36,24,18,12,9或者6Mb/s.802.11a拥有12条不相互重叠的频道,8条用于室内,4条用于点对点传输.它不能与802.11b进行互操作,除非使用了对两种标准都采用的设备.

由于2.4GHz频带已经被到处使用,采用5GHz的频带让802.11a具有更少冲突的优点.然而,高载波频率也带来了负面效果.802.11a几乎被限制在直线范围内使用,这导致必须使用更多的接入点;同样还意味着802.11a不能传播得像802.11b那么远,因为它更容易被吸收.

尽管2003世界无线电通信会议让802.11a在全球的应用变得更容易,不同的国家还是有不同的规定支持.美国和日本已经出现了相关规定对802.11a进行了认可,但是在其他地区,如欧盟,管理机构却考虑使用欧洲的HIPERLAN标准,而且在2002年中期禁止在欧洲使用802.11a.在美国,2003年中期联邦通信委员会的决定可能会为802.11a提供更多的频谱.

在52个OFDM副载波中,48个用于传输数据,4个是引示副载波(pilot carrier),每一个带宽为0.3125MHz（20MHz/64）,可以是二相移相键控（BPSK）,四相移相键控（QPSK）,16-QAM或者64-QAM.总带宽为20MHz,占用带宽为16.6MHz.符号时间为4毫秒,保护间隔0.8毫秒.实际产生和解码正交分量的过程都是在基带中由DSP完成,然后由发射器将频率提升到5GHz.每一个副载波都需要用复数来表示.时域信号通过逆向快速傅里叶变换产生.接收器将信号降频至20MHz,重新采样并通过快速傅里叶变换来重新获得原始系数.使用OFDM的好处包括减少接收时的多路效应,增加了频谱效率.

802.11a产品于2001年开始销售,比802.11b的产品还要晚,这是因为产品中5GHz的组件研制成功太慢.由于802.11b已经被广泛采用了,802.11a没有被广泛的采用.再加上802.11a的一些弱点,和一些地方的规定限制,使得它的使用范围更窄了.802.11a设备厂商为了应对这样的市场匮乏,对技术进行了改进（现在的802.11a技术已经与802.11b在很多特性上都很相近了）,并开发了可以使用不止一种802.11标准的技术.现在已经有了可以同时支持802.11a和b,或者a,b,g都支持的双频,双模式或者三模式的的无线网卡,它们可以自动根据情况选择标准.同样,也出现了移动适配器和接入设备能同时支持所有的这些标准.

数据率

(Mbit/s) 调制方式 编码率 Ndbps 1472字节传输时间

(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

无线网络协议：IEEE 802.11b

IEEE 802.11b是无线局域网的一个标准.其载波的频率为2.4GHz,传送速度为11Mbit/s.IEEE 802.11b是所有无线局域网标准中最著名,也是普及最广的标准.它有时也被错误地标为Wi-Fi.实际上Wi-Fi是无线局域网联盟（WLANA）的一个商标,该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作,与标准本身实际上没有关系.在2.4-GHz-ISM频段共有14个频宽为22MHz的频道可供使用.IEEE 802.11b的后继标准是IEEE 802.11g,其传送速度为54Mbit/s.

无线网络协议：IEEE 802.11g

IEEE 802.11g2003年7月,通过了第三种调变标准.其载波的频率为2.4GHz(跟802.11b相同),原始传送速度为54Mbit/s,净传输速度约为24.7Mbit/s(跟802.11a相同).802.11g的设备与802.11b兼容.

无线网络协议：IEEE 802.11i

IEEE 802.11i是IEEE为了弥补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.其中定义了基于AES的全新加密协议CCMP（CTR with CBC-MAC Protocol）,以及向前兼容RC4的加密协议TKIP（Temporal Key Integrity Protocol）.

无线网络中的安全问题从暴露到最终解决经历了相当的时间,而各大厂通信芯片商显然无法接受在这期间什么都不出售,所以迫不及待的Wi-Fi厂商采用802.11i的草案3为蓝图设计了一系列通信设备,随后称之为支持WPA（Wi-Fi Protected Access）的;之后称将支持802.11i最终版协议的通信设备称为支持WPA2（Wi-Fi Protected Access 2）的.

无线网络协议：IEEE 802.11n

IEEE 802.11n,2004年1月IEEE宣布组成一个新的单位来发展新的802.11标准.资料传输速度估计将达540Mbit/s(需要在物理层产生更高速度的传输率),此项新标准应该要比802.11b快上50倍,而比802.11g快上10倍左右.802.11n也将会比目前的无线网络传送到更远的距离.

目前在802.11n有两个提议在互相竞争中:

WWiSE (World-Wide Spectrum Efficiency) 以Broadcom为首的一些厂商支持.

TGn Sync 由Intel与Philips所支持.

802.11n增加了对于MIMO (multiple-input multiple-output)的标准. MIMO 使用多个发射和接收天线来允许更高的资料传输率.MIMO并使用了Alamouti coding coding schemes 来增加传输范围.

无线网络协议：802.11全家族

◆IEEE 802.11 ,1997年,原始标准（2Mbit/s,工作在2.4GHz）.

◆IEEE 802.11a,1999年,物理层补充（54Mbit/s,工作在5GHz）.

◆IEEE 802.11b,1999年,物理层补充（11Mbit/s工作在2.4GHz）.

◆IEEE 802.11c,符合802.1D的媒体接入控制层桥接（MAC Layer Bridging）.

◆IEEE 802.11d,根据各国无线电规定做的调整.

◆IEEE 802.11e,对服务等级（Quality of Service, QoS）的支持.

◆IEEE 802.11f,基站的互连性（IAPP, Inter-Access Point Protocol）,2006年2月被IEEE批准撤销.

◆IEEE 802.11g,2003年,物理层补充（54Mbit/s,工作在2.4GHz）.

◆IEEE 802.11h,2004年,无线覆盖半径的调整,室内（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz频段）.

◆IEEE 802.11i,2004年,无线网络的安全方面的补充.

◆IEEE 802.11j,2004年,根据日本规定做的升级.

◆IEEE 802.11l,预留及准备不使用.

◆IEEE 802.11m,维护标准;互斥及极限.

◆IEEE 802.11n,草案,更高传输速率的改善,支持多输入多输出技术（Multi-Input Multi-Output,MIMO）.

◆IEEE 802.11k,该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范.该规范的制订体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求.

除了上面的IEEE标准,另外有一个被称为IEEE 802.11b+的技术,通过PBCC技术（Packet Binary Convolutional Code）在IEEE 802.11b(2.4GHz频段) 基础上提供22Mbit/s的数据传输速率.但这事实上并不是一个IEEE的公开标准,而是一项产权私有的技术,产权属于美国德州仪器公司.