無線局域網(wǎng)標準,IEEE 802.11a/b/g/n標準
雖然無線網(wǎng)絡(luò)使用的傳輸介質(zhì)是不可見的電磁波,但仍需要像有線網(wǎng)絡(luò)一樣,在通信的無線設(shè)備的兩端使用相同的協(xié)議標準。隨著技術(shù)的發(fā)展,無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準也在不斷發(fā)展和更新中,從某種意義來說,技術(shù)越先進,無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度越快。
IEEE 802.11標準是IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,電氣與電子工程師協(xié)會)指定的無線局域網(wǎng)標準,主要是對網(wǎng)絡(luò)的物理層和媒體訪問控制層(MAC)進行了規(guī)定。目前,已經(jīng)產(chǎn)品化的無線網(wǎng)絡(luò)標準主要有4種,即802.11b、802.11g、802.11a和802.11n
1、IEEE 802.11和802.11b標準
1、IEEE 802.11標準
802.11最初定義的3個物理層包括了兩個擴散頻譜技術(shù)和一個紅外傳播規(guī)范,無線傳輸?shù)念l道定義在2.4GHz的ISM波段內(nèi)。這個頻段在各個國際無線管理機構(gòu)中,都是非注冊使用頻段(微波爐、無繩電話都使用該頻段),即使用802.11的客戶端設(shè)備不需要任何無線許可即可使用。擴散頻譜技術(shù)保證了802.11設(shè)備在這個頻段上的可用性和可靠的吞吐量,這項技術(shù)還可以保證同其它使用同一頻段的設(shè)備不互相影響。802.11無線標準定義的傳輸速率是1Mbps和2Mbps,可以使用FHSS(Frequency Hopping Spread Spread Spectrum,調(diào)頻技術(shù))和 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum,直序擴頻)技術(shù)。
IEEE 802.11無線局域網(wǎng)與IEEE 802.3以太網(wǎng)的原理非常類似,都是采用載波偵聽的方式來控制網(wǎng)絡(luò)中信息的傳送。不同之處在于,以太網(wǎng)采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, 載波偵聽/沖突檢測)技術(shù)。802.11對CSMA/CD進行了一些調(diào)整,采用了新的協(xié)議CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,載波偵聽多點接入/沖突避免)或者DCF( Distributed Coordination Function,分布式協(xié)調(diào)功能)。
2、IEEE 802.11b標準
IEEE 802.11b標準具有以下特點:
- 傳輸速率較高:2.4GHz直序擴頻無線電提供最大11Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率,并且不需要直線傳播。
- 覆蓋范圍較大:802.11b理論上支持以百米為單位的范圍,其中空曠的室外為300m,封閉辦公環(huán)境中最長為100m,同時信號不受墻壁的阻擋。
- 支持無縫漫游,支持負載平衡。
- 安全性較高:內(nèi)置式鑒定和加密,提供較高的安全傳輸保證。通常情況下,支持802.1X認證和WEP、WPA加密傳輸。
2、IEEE 802.11a標準
IEEE 802.11a是802.11原始標準的一個修訂標準,與1999年獲得批準。802.11a標準采用與原始標準相同的核心協(xié)議,工作頻率為5GHz,使用52個正交頻分多路復(fù)用載波,最大原始數(shù)據(jù)傳輸率為54Mbps,達到了現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)中等吞吐量(20Mbps)的要求。隨著傳輸距離的延長或背景噪聲的增加,數(shù)據(jù)傳輸速率可降為48Mbps、36Mbps、24Mbps、18Mbps、12Mbps、9Mbps或者6Mbps。802.11a擁有12條不相互重疊的頻道,8條用于室內(nèi),4條用于點對點傳輸。802.11a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(shè)備。
IEEE 802.11a標準具有以下特點:
- 傳輸速率較高:IEEE802.11a可以提供高達54Mbps的傳輸速率,這得益于它采用"OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分多路復(fù)用)"的多載波調(diào)制技術(shù)。
- 不兼容802.11b/g:由于802.11a運用了5.2GHz頻段,因此,與其他采用2.4GHz頻段的820.11b/g等WLAN標準均不能進行互操作。
- 傳輸距離較近
- 由于2.4GHz頻帶已經(jīng)被到處使用(如微波爐、無線電話等),采用5GHz的頻帶可以讓802.11a的沖突更少。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(nèi)使用,這導(dǎo)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802.11 b/g/n那么遠,因為它更容易被吸收。
3、IEEE 802.11g標準
IEEE組織于2004年6月12日正式批準了802.11g。802.11g采用OFDM調(diào)制技術(shù),從而可以得到高達54Mbps的數(shù)據(jù)通信帶寬。另外,802.11g工作在2.4GHz頻率,并保留了802.11b所采用的CCK技術(shù),采用了一個"保護"機制,因此可與802.11b產(chǎn)品保持兼容,實現(xiàn)與IEEE802.11b產(chǎn)品的通信。目前,主流無線產(chǎn)品均執(zhí)行IEEE802.11g標準。
IEEE 802.11g標準具有以下特點:
- 高數(shù)據(jù)速率:在純802.11g網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,無線AP與無線客戶端均工作在802.11g模式時,此時無線AP將檢測到整個網(wǎng)絡(luò)中全部是802.11g無線客戶端,因此,將不采用與原來802.11b設(shè)備保持兼容的保護機制。此環(huán)境下可得到高達54Mbps的數(shù)據(jù)通信帶寬,實際TCP吞吐量約為22~24Mbps.
- 完全兼容802.11b標準.
- 傳輸距離更遠:在相同的物理環(huán)境下,在同樣達到54Mbps的數(shù)據(jù)率時,802.11g的設(shè)備能提供大約兩倍于802.11a設(shè)備的覆蓋范圍
- 便于設(shè)計雙頻設(shè)備:由于802.11g采用了與802.11a標準相同的OPDM調(diào)制,因此,便于802.11a/g雙頻產(chǎn)品的設(shè)計于實現(xiàn)。
4、IEEE 802.11n標準
IEEE802.11n標準要求802.11n產(chǎn)品能夠在包含802.11g和802.11b的混合模式下運行,且具有向下兼容性。在一個802.11n無線網(wǎng)絡(luò)中,接入用戶包括802.11b、802.11g和802.11n的用戶,而且所有用戶都采用自己的標準同時與無線接入點進行通信。也就是說,在連接過程中,所有類型的傳輸可以實現(xiàn)共存,從而能夠更好地保障用戶的投資。由此可見,IEEE802.11n擁有比IEEE802.11g更高的兼容性。
IEEE 802.11n標準具有以下特點:
- 傳輸速率成倍提升:802.11n可以將WLAN的傳輸速率提高至108Mbps,甚至高達600Mbps,即在理想狀態(tài)下,802.11n提供的傳輸速率要比802.11g高10倍左右。802.11n結(jié)合了多種技術(shù),其中包括MIMO(Multi-In,Multi-Out,多入多出),MIMO系統(tǒng)可以創(chuàng)造多個并行空間信道,解決了帶寬共享的問題。802.11n可以支持3路乃至4路MIMO數(shù)據(jù)流,理論速度可從當前的300Mbps提升到3路的450Mbps,4路的600Mbps。
- 提升了網(wǎng)絡(luò)吞吐量:802.11n還對802.11標準的單一MAC層協(xié)議進行了優(yōu)化,改變了數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu),增加了凈負載所占的比重,減少管理檢錯所占的字節(jié)數(shù),使得網(wǎng)絡(luò)的吞吐量得到大大提升。
- 覆蓋范圍大幅增加:802.11n采用智能天線技術(shù),通過多組獨立天線組成的天線陣列系統(tǒng),動態(tài)地調(diào)整波速的方向,802.11n保證讓用戶接收到穩(wěn)定的信號,并減少其它噪聲信號的干擾,覆蓋范圍可擴大到幾平方千米。同時802.11n設(shè)備的穿墻能力也比802.11g產(chǎn)品更出色。
- 全面兼容各標準:802.11n通過采用軟件無線電技術(shù),解決了不同標準采用不同的工作頻段、不同的調(diào)制方式,造成系統(tǒng)間難以互通,移動性差等問題。這樣,不僅保障了與以往的802.11a、802.11b、802.11g標準的兼容,而且還可以實現(xiàn)與無線廣域網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合,極大地保護了用戶的投資。
