無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

百科解釋

目錄·歷史
·IEEE 802.11a
·IEEE 802.11b
·IEEE 802.11g
·IEEE 802.11i
·IEEE 802.11n
·IEEE 802.11k
·各國(guó)適用頻道

自第二次世界大戰(zhàn)，無(wú)線通訊因在軍事上應(yīng)用的成果而受到重視，無(wú)線通訊一直發(fā)展，但缺乏廣泛的通訊標(biāo)準(zhǔn)。于是，IEEE在1997年為無(wú)線局域網(wǎng)制定了第一個(gè)版本標(biāo)準(zhǔn)──IEEE 802.11。其中定義了媒體存取控制層（MAC層）和物理層。物理層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種展頻作調(diào)頻方式和一種紅外傳輸?shù)姆绞絒1]，總數(shù)據(jù)傳輸速率設(shè)計(jì)為2Mbit/s。兩個(gè)設(shè)備之間的通信可以設(shè)備到設(shè)備(ad hoc)的方式進(jìn)行，也可以在基站(Base Station, BS)或者訪問(wèn)點(diǎn)（Access Point，AP）的協(xié)調(diào)下進(jìn)行。為了在不同的通訊環(huán)境下取得良好的通訊質(zhì)量，采用 CSMA/CA (Carrier Sense Multi Access/Collision Avoidance)硬件溝通方式。
1999年加上了兩個(gè)補(bǔ)充版本: 802.11a定義了一個(gè)在5GHz ISM頻段上的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)54Mbit/s的物理層，802.11b定義了一個(gè)在2.4GHz的ISM頻段上但數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)11Mbit/s的物理層。 2.4GHz的ISM頻段為世界上絕大多數(shù)國(guó)家通用，因此802.11b得到了最為廣泛的應(yīng)用。蘋果公司把自己開發(fā)的802.11標(biāo)準(zhǔn)起名叫AirPort。1999年工業(yè)界成立了Wi-Fi聯(lián)盟，致力解決符合802.11標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品的生產(chǎn)和設(shè)備兼容性問(wèn)題。 802.11標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)充。

IEEE 802.11 ，1997年，原始標(biāo)準(zhǔn)（2Mbit/s，工作在2.4GHz）。
IEEE 802.11a，1999年，物理層補(bǔ)充（54Mbit/s，工作在5GHz）。
IEEE 802.11b，1999年，物理層補(bǔ)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(jù)各國(guó)無(wú)線電規(guī)定做的調(diào)整。
IEEE 802.11e，對(duì)服務(wù)等級(jí)（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(zhǔn)撤銷。
IEEE 802.11g，2003年，物理層補(bǔ)充（54Mbit/s，工作在2.4GHz）。
IEEE 802.11h，2004年，無(wú)線覆蓋半徑的調(diào)整，室內(nèi)（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz頻段）。
IEEE 802.11i，2004年，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全方面的補(bǔ)充。
IEEE 802.11j，2004年，根據(jù)日本規(guī)定做的升級(jí)。
IEEE 802.11l，預(yù)留及準(zhǔn)備不使用。
IEEE 802.11m，維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)；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(shù)（Multi-Input Multi-Output，MIMO）。
IEEE 802.11k，該協(xié)議規(guī)范規(guī)定了無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)頻譜測(cè)量規(guī)范。該規(guī)范的制訂體現(xiàn)了無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻譜資源智能化使用的需求。

除了上面的IEEE標(biāo)準(zhǔn)，另外有一個(gè)被稱為IEEE 802.11b+的技術(shù)，通過(guò)PBCC技術(shù)（Packet Binary Convolutional Code）在IEEE 802.11b(2.4GHz頻段) 基礎(chǔ)上提供22Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。但這事實(shí)上并不是一個(gè)IEEE的公開標(biāo)準(zhǔn)，而是一項(xiàng)產(chǎn)權(quán)私有的技術(shù)，產(chǎn)權(quán)屬于美國(guó)德州儀器公司。

IEEE 802.11a

IEEE 802.11a是802.11原始標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)修訂標(biāo)準(zhǔn)，于1999年獲得批準(zhǔn)。802.11a標(biāo)準(zhǔn)采用了與原始標(biāo)準(zhǔn)相同的核心協(xié)議，工作頻率為5GHz，使用52個(gè)正交頻分多路復(fù)用副載波，最大原始數(shù)據(jù)傳輸率為54Mb/s，這達(dá)到了現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中等吞吐量(20Mb/s)的要求。如果需要的話，數(shù)據(jù)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(nèi)，4條用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。它不能與802.11b進(jìn)行互操作，除非使用了對(duì)兩種標(biāo)準(zhǔn)都采用的設(shè)備。
由于2.4GHz頻帶已經(jīng)被到處使用，采用5GHz的頻帶讓802.11a具有更少?zèng)_突的優(yōu)點(diǎn)。然而，高載波頻率也帶來(lái)了負(fù)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(diǎn)；同樣還意味著802.11a不能傳播得像802.11b那么遠(yuǎn)，因?yàn)樗菀妆晃铡?BR> 盡管2003年的世界無(wú)線電通信會(huì)議讓802.11a在全球的應(yīng)用變得更容易，不同的國(guó)家還是有不同的規(guī)定支持。美國(guó)和日本已經(jīng)出現(xiàn)了相關(guān)規(guī)定對(duì)802.11a進(jìn)行了認(rèn)可，但是在其它地區(qū)，如歐盟，管理機(jī)構(gòu)卻考慮使用歐洲的HIPERLAN標(biāo)準(zhǔn)，而且在2002年中期禁止在歐洲使用802.11a。在美國(guó)，2003年中期聯(lián)邦通信委員會(huì)的決定可能會(huì)為802.11a提供更多的頻譜。
在52個(gè)OFDM副載波中，48個(gè)用于傳輸數(shù)據(jù)，4個(gè)是引示副載波(pilot carrier)，每一個(gè)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�？値挒�20MHz，占用帶寬為16.6MHz。符號(hào)時(shí)間為4毫秒，保護(hù)間隔0.8毫秒。實(shí)際產(chǎn)生和解碼正交分量的過(guò)程都是在基帶中由DSP完成，然后由發(fā)射器將頻率提升到5GHz。每一個(gè)副載波都需要用復(fù)數(shù)來(lái)表示。時(shí)域信號(hào)通過(guò)逆向快速傅里葉變換產(chǎn)生。接收器將信號(hào)降頻至20MHz，重新采樣并通過(guò)快速傅里葉變換來(lái)重新獲得原始系數(shù)。使用OFDM的好處包括減少接收時(shí)的多路效應(yīng)，增加了頻譜效率。
802.11a產(chǎn)品于2001年開始銷售，比802.11b的產(chǎn)品還要晚，這是因?yàn)楫a(chǎn)品中5GHz的組件研制成功太慢。由于802.11b已經(jīng)被廣泛采用了，802.11a沒(méi)有被廣泛的采用。再加上802.11a的一些弱點(diǎn)，和一些地方的規(guī)定限制，使得它的使用范圍更窄了。802.11a設(shè)備廠商為了應(yīng)對(duì)這樣的市場(chǎng)匱乏，對(duì)技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)（現(xiàn)在的802.11a技術(shù)已經(jīng)與802.11b在很多特性上都很相近了），并開發(fā)了可以使用不止一種802.11標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)。現(xiàn)在已經(jīng)有了可以同時(shí)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(wú)線網(wǎng)卡，它們可以自動(dòng)根據(jù)情況選擇標(biāo)準(zhǔn)。同樣，也出現(xiàn)了移動(dòng)適配器和接入設(shè)備能同時(shí)支持所有的這些標(biāo)準(zhǔn)。

IEEE 802.11b

IEEE 802.11b是無(wú)線局域網(wǎng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。其載波的頻率為2.4GHz，可提供1、2、5.5及11Mbit/s的多重傳送速度。[2]IEEE 802.11b是所有無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中最著名，也是普及率最廣的標(biāo)準(zhǔn)。它有時(shí)也被錯(cuò)誤地標(biāo)為Wi-Fi。實(shí)際上Wi-Fi是無(wú)線局域網(wǎng)聯(lián)盟（WLANA）的一個(gè)商標(biāo)，該商標(biāo)僅保障使用該商標(biāo)的商品互相之間可以合作，與標(biāo)準(zhǔn)本身實(shí)際上沒(méi)有關(guān)系。在2.4-GHz的ISM頻段共有14個(gè)頻寬為22MHz的頻道可供使用。IEEE 802.11b的后繼標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.11g，其傳送速度為54Mbit/s。

IEEE 802.11g

IEEE 802.11g在2003年7月被通過(guò)。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(shè)備向下與802.11b兼容。
其后有些無(wú)線路由器廠商因應(yīng)市場(chǎng)需要而在IEEE 802.11g 的標(biāo)準(zhǔn)上另行開發(fā)新標(biāo)準(zhǔn)，并將理論傳輸速度提升至108Mbit/s 或125Mbit/s。

IEEE 802.11i

IEEE 802.11i是IEEE為了彌補(bǔ)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(xié)議CCMP（CTR with CBC-MAC Protocol），以及向前兼容RC4的加密協(xié)議TKIP（Temporal Key Integrity Protocol）。
無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的安全問(wèn)題從暴露到最終解決經(jīng)歷了相當(dāng)?shù)臅r(shí)間，而各大廠通信芯片商顯然無(wú)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(lán)圖設(shè)計(jì)了一系列通信設(shè)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(xié)議的通信設(shè)備稱為支持WPA2（Wi-Fi Protected Access 2）的。

IEEE 802.11n

IEEE 802.11n，是2004年1月時(shí)IEEE宣布組成一個(gè)新的單位來(lái)發(fā)展的新的802.11標(biāo)準(zhǔn)，在目前仍然處于草案階段。傳輸速度估計(jì)將達(dá)540Mbit/s，因此需要在物理層產(chǎn)生更高速度的傳輸率，此項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該要比802.11b快上50倍，而比802.11g快上10倍左右。802.11n也將會(huì)比目前的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送到更遠(yuǎn)的距離。
目前在802.11n有兩個(gè)提議在互相競(jìng)爭(zhēng)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(duì)于MIMO的標(biāo)準(zhǔn)，使用多個(gè)發(fā)射和接收天線來(lái)允許更高的數(shù)據(jù)傳輸率，并使用了Alamouti coding coding schemes 來(lái)增加傳輸范圍。

IEEE 802.11k

IEEE 802.11k闡述了無(wú)線局域網(wǎng)中頻譜測(cè)量所能提供的服務(wù)，并以協(xié)議方式規(guī)定了測(cè)量的類型及接收發(fā)送的格式。此協(xié)議制定了幾種有測(cè)量?jī)r(jià)值的頻譜資源信息，并建立了一種請(qǐng)求/報(bào)告機(jī)制，使測(cè)量的需求和結(jié)果在不同終端之間進(jìn)行通信。協(xié)議制定小組的工作目標(biāo)是要使終端設(shè)備能夠通過(guò)對(duì)測(cè)量信息的量讀做出相應(yīng)的傳輸調(diào)整，為此，協(xié)議制定小組定義了測(cè)量類型[3]。
這些測(cè)量報(bào)告使在IEEE 802.11規(guī)范下的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)終端可以收集臨近AP的信息（信標(biāo)報(bào)告）和臨近終端鏈路性質(zhì)信息（幀報(bào)告，隱藏終端報(bào)告和終端統(tǒng)計(jì)報(bào)告）。測(cè)量終端還可以提供信道干擾水平（噪聲柱狀報(bào)告）和信道使用情況（信道負(fù)荷報(bào)告和媒介感知柱狀圖）。

各國(guó)適用頻道

802.11b 和 802.11g 將2.4 GHz 的頻段區(qū)分為14個(gè)重復(fù)，標(biāo)記的頻道，每個(gè)頻道的中心頻率相差 5 兆赫茲(MHz).一般常常被誤認(rèn)的是頻道1，6和11（還有有些地區(qū)的頻道14）是互不重迭所以利用這些不重迭的頻道，多組無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的互相涵蓋，互不影響，這種看法太過(guò)簡(jiǎn)單。802.11b和802.11g并沒(méi)有規(guī)范每個(gè)頻道的頻寬，規(guī)范的是中心頻率和頻譜屏蔽(spectral mask)。802.11b 的頻譜屏蔽需求為：在中心頻率±11 MHz處，至少衰減30 dB，±22 MHz 處要衰減50 dB.
由于頻譜屏蔽只規(guī)定到±22 MHz處的能量限制，所以通常認(rèn)定使用頻寬不會(huì)超過(guò)這個(gè)范圍。實(shí)際上, 當(dāng)發(fā)射端距離接收端非常近時(shí)，接收端接受到的有效能量頻譜，有可能會(huì)超過(guò)22 MHz的區(qū)域。所以,一般認(rèn)定頻道1，6和11互不重迭的說(shuō)法。應(yīng)該要修正為: 頻道1，6和11，三個(gè)頻段互相之間的影響比使用其它頻段來(lái)得小。然而, 要注意的是，一個(gè)使用頻道1的高功率發(fā)射端，可以輕易的干擾到一個(gè)使用頻道6的，功率較低的發(fā)射站。在實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用頻道11來(lái)傳遞檔案時(shí)，一個(gè)使用頻道1的發(fā)射臺(tái)也在通訊時(shí)，會(huì)影響到頻道11的檔案?jìng)鬏敚寕鬏斔俾噬陨越档�。所以，即使是頻段相差最遠(yuǎn)的頻道1和11，也是會(huì)互相干擾的。

雖然頻道1，6和11互不重迭的說(shuō)法是不正確的, 但是這個(gè)說(shuō)法至少可以用來(lái)說(shuō)明：頻道距離在1，6和11之間雖然會(huì)對(duì)彼此造成干擾，而卻不會(huì)大大地影響到通訊的傳輸速率。
以上說(shuō)法并不正確,高功率AP因?yàn)槲荒芴岣?sub mask 提高到-40dB ,所以才會(huì)由ch1 干擾到ch6 ,ch6干擾到ch11.至于ch1干擾到ch11 是因?yàn)镻A 功率放大到非線性飽和區(qū),某些廠商制造的PA確實(shí)全蓋臺(tái)(Ch1~Ch11).而正好那些產(chǎn)品又是賣最多的,也就是號(hào)稱功率最高的.只要符合FCC規(guī)范壓在-30dB and -50dB 不會(huì)出現(xiàn)互相干擾問(wèn)題.某些芯片制造商在量產(chǎn)或技術(shù)上接近ACPR不合格邊緣,透過(guò)放大器放大會(huì)導(dǎo)致上述情形出現(xiàn).

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