無線局域網標準面面觀

2019-11-05 02:37:29

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供稿：網友

　　目前，WLAN技術已經日漸成熟，應用日趨廣泛。據猜測，中國無線產品市場的總市值將從2001年的5億元人民幣增長到2005年的50億元人民幣，國內無線局域網市場將有十分廣闊的發展空間。在WLAN迅猛發展的同時，WLAN的標準之爭也成為眾多廠商和運營實體非常關注的一個話題。本文主要介紹在眾多標準中，人們知道得最多的IEEE（美國電子電氣工程師協會）802.11系列以及由ETSI（歐洲電信標準化組織）提出的HiperLAN和HiperLAN2、由HomeRF工作組提出的HomeRF和HomeRF2標準。
　　
　　IEEE802.11系列
　　1990年，IEEE802標準化委員會成立IEEE802.11無線局域網（WLAN）標準工作組。IEEE802.11無線局域網標準工作組的任務為研究1Mbit/s和2Mbit/s數據速率、工作在2.4GHz開放頻段的無線設備和網絡發展的全球標準，并于1997年6月公布了該標準，它是第一代無線局域網標準之一。該標準定義物理層和媒體訪問控制（MAC）規范，答應無線局域網及無線設備制造商建立互操作網絡設備。802.11標準中物理層定義了數據傳輸的信號特征和調制。在物理層中，定義了兩個RF傳輸方法和一個紅外線傳輸方法，RF傳輸方法采用擴頻調制技術來滿足絕大多數國家工作規范。在該標準中RF傳輸標準是跳頻擴頻和直接序列擴頻，工作在2.4000GHz～2.4835GHz頻段。直接序列擴頻采用BPSK和DQPSK調制技術，支持1Mbit/s和2Mbit/s數據傳輸速率。跳頻擴頻采用2～4電平GFSK調制技術，支持1Mbit/s數據傳輸速率，共有22組跳頻圖案，包括79個信道。紅外線傳輸方法工作在850nm～950nm段，峰值功率為2W，支持的數據傳輸速率為1Mbit/s和2Mbit/s。
　　
　　802.11是IEEE最初制訂的一個WLAN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，業務主要限于數據訪問，速率最高只能達到2Mbit/s。由于它在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要，所以802.11標準很快被802.11b所取代。1999年9月，802.11b被正式批準。該標準規定WLAN工作頻段為2.4GHz～2.4835GHz，數據傳輸速率達到11Mbit/s，傳輸距離控制在50～150英尺。該標準是對802.11的一個補充，采用補償編碼鍵控調制方式，采用點對點模式和基本模式兩種運作模式，在數據傳輸速率方面可以根據實際情況在11Mbit/s、5.5Mbit/s、2Mbit/s、1Mbit/s的不同速率間自動切換，它改變了WLAN的設計狀況，擴大了WLAN的應用領域。
　　
　　802.11b已成為當前主流的WLAN標準，被多數廠商所采用，所推出的產品廣泛應用于辦公室、家庭、賓館、車站、機場等眾多場合。然而隨著網絡應用中視頻、語音等要害數據傳輸需求越來越多，速率問題將會成為802.11b進一步發展的主要障礙。此外802.11b使用的是ISM2.4GHz波段，而家用微波爐、藍牙芯片和無繩電話（在北美）也都使用這個波段，所以相對802.11a而言，802.11b還面臨著更多的干擾源。此外802.11b存在的安全問題也不容忽視，目前主要通過WEP加密協議來彌補這一缺陷，IEEE也正在開發另外一個標準802.11i來專門解決WLAN中的安全問題。
　　
　　1999年802.11a標準制訂完成，該標準規定WLAN工作頻段為5.15GHz～5.825GHz，數據傳輸速率達到54Mbit/s或72Mbit/s，傳輸距離控制在10～100m。該標準也是802.11的一個補充，擴充了標準的物理層，采用正交頻分復用的獨特擴頻技術和QPSK調制方式，可提供25Mbit/s的無線ATM接口和10Mbit/s的以太網無線幀結構接口，支持多種業務如話音、數據和圖像等，一個扇區可以接入多個用戶，每個用戶可帶多個用戶終端。
　　
　　雖然802.11a在技術上和出臺時間上都占有優勢，但由于技術成本過高，缺乏價格競爭力，經濟規模始終無法擴大，加上5GHz并非免費頻段，在部分地區面臨頻譜管制的問題，市場銷售情況一直不理想。除了成本問題，802.11a最大的缺陷就是無法與802.11b兼容，使它在市場上的擴展大受限制，802.11g的出現也給它帶來極大的壓力。
　　
　　2003年6月12日，IEEE正式推出802.11g標準，7月28日，通過Wi－Fi認證的802.11g產品上市。該標準提出擁有802.11a的傳輸速率，安全性較802.11b好，采用兩種調制方式：802.11a中采用的OFDM與802.11b中采用的CCK，做到了與802.11a和802.11b的兼容。802.11g的兼容性和高數據速率彌補了802.11a和802.11b各自的缺陷，一方面使得802.11b產品可以平穩地向高數據速率升級，滿足日益增加的帶寬需求；另一方面使得802.11a實現與802.11b的互通，克服了802.11a一直難以進入市場主流的尷尬，因此802.11g一出現就得到眾多廠商的支持。
　　
　　802.11i標準結合802.1x中的用戶端口身份驗證和設備驗證，對WLAN的MAC層進行修改與整合，定義了嚴格的加密格式和鑒權機制，改善WLAN的安全性。據Wi－Fi聯盟猜測，該標準將于2004年6月核準推出，相應的產品也將于該年第三季度上市。
　　
　　HiperLAN系列
　　HiperLAN是歐盟在1992年提出的一個WLAN標準。2000年，HiperLAN2標準制訂完成。HiperLAN2部分建立在GSM基礎上，使用頻段為5GHz。在物理層上HiperLAN2和802.11a幾乎完全相同：采用OFDM技術，最大數據傳輸速率為54Mbit/s。HiperLAN2標準具體定義了WLAN的檢測功能和轉換信令，用以支持許多無線網絡，并支持動態頻率選擇、無線信元轉換、鏈路自適應、多束天線和功率控制等。它和802.11a最大的不同是HiperLAN2不是建立在以太網基礎上的，而是采用TDMA結構，形成一個面向連接的網絡。HiperLAN2的面向連接的特性使它很輕易滿足QoS要求，可以為每個連接分配一個指定的QoS，確定這個連接在帶寬、延遲、擁塞、比特錯誤率等方面的要求。這種QoS支持與高傳輸速率一起保證了不同的數據序列（如視頻、話音和數據等）可以同時進行高速傳輸。
　　
　　HiperLAN對應802.11b，HiperLAN2與802.11a具有相同的物理層，它們可以采用相同的部件。另外，HiperLAN2強調與3G的整合。HiperLAN2標準也是目前較完善的WLAN協議，支持HiperLAN2標準的廠商主要集中在歐洲地區。
　　
　　HomeRF系列
　　HomeRF工作組是由美國家用射頻委員會領導、于1997年成立的，其主要工作任務是為家庭用戶建立具有互操作性的話音和數據通信網。它于2001年8月推出HomeRF2標準，該標準集成了語音和數據傳送技術，工作頻段為10GHz，數據傳輸速率達到100Mbit/s，在WLAN的安全性方面主要考慮訪問控制和加密技術。
　　
　　HomeRF是對現有無線通信標準的綜合和改進：當進行數據通信時，采用IEEE802.11規范中的TCP/IP傳輸協議；當進行語音通信時，則采用數字增強型無繩通信標準。但是，該標準與802.11b不兼容，并占據了與802.11b和Bluetooth相同的2.4GHz頻率段，所以在應用范圍上會有很大的局限性，更多的是在家庭網絡中使用。

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