无线局域网标准讲解
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无线局域网和 ISM频段 扩频技术 直序扩频DSSS 跳频扩频FHSS 正交频分复用技术OFDM 多入多出技术MIMO Wi-Fi WiMAX
WiMAX
WiMAX,又称IEEE802.16标准,或广带无线接入 (Broadband Wireless Access,BWA)标准。它是一 项无线城域网(WMAN)技术,是针对微波和毫米 波频段提出的一种新的空中接口标准。它用于将 802.11a无线接入热点连接到互联网,也可连结公 司与家庭等环境至有线骨干线路。它可作为线缆 和DSL的无线扩展技术,从而实现无线宽带接入。
802.11系列标准
802.11 802.11b 802.11a 802.11g 802.11e 802.11h 802.11i 802.11n
802.11标准
802.11标准是IEEE于1997年推出的,它工 作于2.4GHz频段,物理层采用红外、 DSSS(直接序列扩频)或FSSS(跳频扩频)技 术,共享数据速率最高可达2Mbps。它主要 用于解决办公室局域网和校园网中用户终 端的无线接入问题。
802.11n标准
802.11n可以将WLAN的传输速率由目前 802.11a及802.11g提供的54Mbps提高到 108Mbps,甚至高达500Mbps。这得益于将 MIMO(多入多出)与OFDM(正交频分复用) 技术相结合而应用的MIMO+ OFDM技术, 这个技术不但提高了无线传输质量,也使 传输速率得到极大提升。
HiperLAN2发布于2000年,是HiperLAN1的 第2代版本,对应于IEEE的802.11a,工作在 5GHz频带,采用OFDM技术,支持最高数 据速率为54Mbps。
MMAC标准
MMAC多媒体无线接入系统目标是通过便携式可 视电话和因特网获得信息。目前主要提供两类高 速无线接入。第一类用于室内外宽带移动通信系 统,用3-60GHz频段传输30Mbps的数据;第二类 提供超高速WLAN室内接入,传输速率达到 600Mbps,采用60GHz频率,即毫米波。但是这 些系统不能提供大范围覆盖,也不能用于车辆业 务环境,只能用于“热点地区”。研制出的毫米 波样机可以演示60GHz的WLAN与ATM或 100BASE以太网接口,其数据速率可以达到 155Mbps。
正交频分复用技术OFDM
OFDM(正交频分复用)是通过无线电波进 行大量数字数据传输的 FDM 调节技术。 OFDM 把无线信号分为多种小型的子信号, 然后在接收器的不同频率中进行同步传输。 802.11(WLAN)和802.16(WiMAX)技 术便使用 OFDM 作为物理层的通讯标准。
多入多出技术MIMO
人有了知识,就会具备各种分析能力, 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书,广泛阅读, 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识, 培养逻辑思维能力; 通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏水平, 培养文学情趣; 通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操, 给我们巨大的精神力量, 鼓舞我们前进。
802.11b存在的安全问题也不容忽视,目前主要 通过WEP加密协议来弥补这一缺陷,IEEE也正 在开发另外一个标准802.11i来专门解决WLAN 中的安全问题。
802.11a标准
1999年9月正式通过的802.11a工作于5GHz频带, 它采用OFDM(正交频分复用)技术。802.11a支持 的数据速率最高可达54Mbps或72Mbit/s,传输距 离控制在10~100m,支持多种业务如话音、数据 和图像等,一个扇区可以接入多个用户,每个用 户可带多个用户终端。
跳频扩频FHSS
跳频技术与直序扩频技术完全不同。跳频的载频 受一个伪随机码的控制,在其工作带宽范围内, 其频率按随机规律不断改变频率。接收端的频率 也按随机规律变化,并保持与发射端的变化规律 一致。
跳频的高低直接反映跳频系统的性能,跳频越高, 抗干扰的性能越好。移动通信GSM系统也是跳频 系统。出于成本考虑,商用跳频系统跳速都较慢, 一般在50跳/秒以下。由于慢跳跳频系统实现简单, 低速WLAN常常采用此技术。
802.11n采用MIMO的优点:
1、提高了无线传输质量
2、使得传输速率得到极大的提高(由原来的最高 54Mbps提高到108甚至是500Mbps、600Mbps)
3、MIMO通过采用多个天线(或无线阵列)动态 调整波速,减少信号传输过程中的干扰,保证用 户接受信号的稳定,并大大提高了无线(局域网) 的传输距离,使得信号传输远达几千米以外:而 802.11b/g室外最远才覆盖方圆300米范围(理想情 况下)
无线局域网的三大标准
美国IEEE(国际电气和电子工程师联合会) 802.11家族
欧洲ETSI(欧洲通信标准学会)高性能局域 网HIPERLAN系列
日本ARIB(日本电波产业会)移动多媒体接 入通信MMAC
IEEE 802.11系列
1990年,IEEE802标准化委员会成立, IEEE 802.11无线局域网(WLAN)标准工 作组。
802.11h标准
为了促进802.11a在欧洲的推广发展,与 ETSI的HiperLAN/2竞争,IEEE又提出了 802.11h标准,在802.11a基础上增加自动频 率选择(DFS)和发送功率控制(TPC)功能, 以适应802.11a在欧洲推广发展的需要,符 合欧洲有关管制规定的要求。
802.11i标准
802.11i标准,就不能不提到802.1X标准。 802.1X标准完成于2001年,它是所有IEEE 802系列LAN(包括无线LAN)的整体安全体 系架构,包括认证(EAP和Radius)和密钥管 理功能。802.11i是对802.11 MAC层在安全 性方面的增强,它与802.1X一起,为 WLAN提供认证和安全机制。
802.11g可以和802.11b兼容。
IEEE 802.11a/b/g比较
IEEE 802.11a :使用5GHz频段,传输速度 54Mbps,与802.11b不兼容
IEEE 802.11b :使用2.4GHz频段,传输速 度11Mbps
IEEE 802.11g :使用2.4GHz频段,传输速 度54Mbps,可向下兼容802.11b
802.11的数据速率不能满足日益发展的业务 需要,所以802.11标准很快被802.11b所取 代。
802.11b标准
1999年9月,802.11b被正式批准。该标准规 定WLAN工作频段为2.4GHz,数据传输速 率达到11Mbit/s,传输距离控制在50~150 英尺。该标准是对802.11的一个补充,采用 补偿编码键控调制方式,采用点对点模式 和基本模式两种运作模式,在数据传输速 率方面可以根据实际情况在11Mbit/s、 5.5Mbit/s、2Mbit/s、1Mbit/s的不同速率间 自动切换,它改变了WLAN的设计状况, 扩大了WLAN的应用领域。
无线局域网标准
14120322陆乾封
无线局域网WLAN
无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的 产物。它利用射频(RF)技术,取代旧式的双绞铜线 构成局域网络,提供传统有线局域网的所有功能, 网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里, 也能够随需移动或变化。使得无线局域网络能利用 简单的存取构架让用户透过它,达到“信息随身化、 便利走天下”的理想境界。
802.11b已成为当前主流的WLAN标准,被多数 厂商所采用,所推出的产品广泛应用于办公室、 家庭、宾馆、车站、机场等众多场合。然而随 着网络应用中视频、语音等关键数据传输需求 越来越多,速率问题将会成为802.11b进一步发 展的主要障碍。
802.11b使用的是ISM2.4GHz波段,而家用微波 炉、蓝牙芯片和无绳电话(在北美)也都使用 这个波段,所以相对802.11a而言,802.11b还 面临着更多的干扰源。
扩频技术
大多数的WLAN产品都使用了扩频技术。 扩频技术原先是军事通讯领域中使用的宽 带无线通信技术。使用扩频技术,能够使 数据在无线传输中完整可靠。并且确保同 时在不同频段传输的数据不会互相干扰。
展频技术主要又分为「跳频技术」及「直 接序列」两种方式。
直序扩频DSSS
所谓直接序列扩频,就是使用具有高码率 的扩频序列,在发射端扩展信号的频谱, 而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩, 把展开的扩频信号还原成原来的信号。
WiMax的无线信号传输距离最远可达50公里,其 网络覆盖面积是3G基站的10倍。
ISM频段
无线网络的工作频段,ISM(Industrial Scientific Medical) Band,此频段 ( 2.4~2.4835GHz)主要是开放给工业,科学、 医学,三个主要机构使用,该频段是依据 美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来,属 于Free License,并没有所谓使用授权的限 制。
802.11e标准
802.11e增强了802.11 MAC层,为WLAN应 用提供了QoS支持能力。802.11e对MAC层 的增强与802.11a、802.11b中对物理层的改 进结合起来,就增强了整个系统的性能, 扩大了802.11系统的应用范围,使得WLAN 也能够传送语音、视频等应用。
每个接入点(AP)支持最高并发64用户,最多可 提供12个互不重叠的子频道
802.11a速率虽高,但和802.11b不兼容,并且5GHz 并非免费频段,技术成本也比较高。
802.11g标准
2003年7月正式通过的802.11g是对802.11b 的一种高速物理层扩展,同802.11b一样, 802.11g工作于2.4GHz ISM频带,但采用了 OFDM技术,可以实现最高54Mbps的数据 速率,与802.11a相当;并且较好地解决了 WLAN与蓝牙的干扰问题。
IEEE 802.11系列在MAC(媒体接入控制)层 采用的是CSMA/CA(CA:Collision Avoidance,冲突避免),这有别于传统以太 网上的CSMA/CD(CD:Collision Detection, 冲突检测),
HiperLAN1/HiperLAN2标准
HiperLAN1发布于1996年,工作于5GHz频 带,提供的数据速率最高可达25Mbps。整 体上HiperLAN1与802.11b相当。
多入多出(MIMO)指的是在 WiFi 装置中 使用多天线来改善性能和流通量。此技术 利用了多路径的特征,当 A 点开始向外无 线传输,然后通过多路径对表面或物体进 行折射到达 B 点。MIMO 技术通过这些路 径和使用多天线来收集和组织信号的接收。
Wi-Fi认证
由于无线技术的多样性,各种无线设备互 不兼容,为了解决该问题,厂商自发组成 了非盈利组织Wi-Fi联盟。凡是通过其兼容 性的测试产品,都被准予打上“Wi-Fi CERTIFIED”标记。我们在选购无线产品时, 最好选购有Wi-Fi标记的产品,以保证产品 之间的兼容性。
802.11f标准
802.11f标准定义了一套称之为IAPP(InterAccess Point Protocol)的协议,以实现不同 供应商的接入点AP间的互操作性。
802.11d标准
802.11d标准定义了一些物理层方面的要求 (诸如信道化、跳频模式等)以适应802.11设 备在一些国家应用时这些国家无线电管制 上的特殊要求。
WiMAX
WiMAX,又称IEEE802.16标准,或广带无线接入 (Broadband Wireless Access,BWA)标准。它是一 项无线城域网(WMAN)技术,是针对微波和毫米 波频段提出的一种新的空中接口标准。它用于将 802.11a无线接入热点连接到互联网,也可连结公 司与家庭等环境至有线骨干线路。它可作为线缆 和DSL的无线扩展技术,从而实现无线宽带接入。
802.11系列标准
802.11 802.11b 802.11a 802.11g 802.11e 802.11h 802.11i 802.11n
802.11标准
802.11标准是IEEE于1997年推出的,它工 作于2.4GHz频段,物理层采用红外、 DSSS(直接序列扩频)或FSSS(跳频扩频)技 术,共享数据速率最高可达2Mbps。它主要 用于解决办公室局域网和校园网中用户终 端的无线接入问题。
802.11n标准
802.11n可以将WLAN的传输速率由目前 802.11a及802.11g提供的54Mbps提高到 108Mbps,甚至高达500Mbps。这得益于将 MIMO(多入多出)与OFDM(正交频分复用) 技术相结合而应用的MIMO+ OFDM技术, 这个技术不但提高了无线传输质量,也使 传输速率得到极大提升。
HiperLAN2发布于2000年,是HiperLAN1的 第2代版本,对应于IEEE的802.11a,工作在 5GHz频带,采用OFDM技术,支持最高数 据速率为54Mbps。
MMAC标准
MMAC多媒体无线接入系统目标是通过便携式可 视电话和因特网获得信息。目前主要提供两类高 速无线接入。第一类用于室内外宽带移动通信系 统,用3-60GHz频段传输30Mbps的数据;第二类 提供超高速WLAN室内接入,传输速率达到 600Mbps,采用60GHz频率,即毫米波。但是这 些系统不能提供大范围覆盖,也不能用于车辆业 务环境,只能用于“热点地区”。研制出的毫米 波样机可以演示60GHz的WLAN与ATM或 100BASE以太网接口,其数据速率可以达到 155Mbps。
正交频分复用技术OFDM
OFDM(正交频分复用)是通过无线电波进 行大量数字数据传输的 FDM 调节技术。 OFDM 把无线信号分为多种小型的子信号, 然后在接收器的不同频率中进行同步传输。 802.11(WLAN)和802.16(WiMAX)技 术便使用 OFDM 作为物理层的通讯标准。
多入多出技术MIMO
人有了知识,就会具备各种分析能力, 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书,广泛阅读, 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识, 培养逻辑思维能力; 通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏水平, 培养文学情趣; 通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操, 给我们巨大的精神力量, 鼓舞我们前进。
802.11b存在的安全问题也不容忽视,目前主要 通过WEP加密协议来弥补这一缺陷,IEEE也正 在开发另外一个标准802.11i来专门解决WLAN 中的安全问题。
802.11a标准
1999年9月正式通过的802.11a工作于5GHz频带, 它采用OFDM(正交频分复用)技术。802.11a支持 的数据速率最高可达54Mbps或72Mbit/s,传输距 离控制在10~100m,支持多种业务如话音、数据 和图像等,一个扇区可以接入多个用户,每个用 户可带多个用户终端。
跳频扩频FHSS
跳频技术与直序扩频技术完全不同。跳频的载频 受一个伪随机码的控制,在其工作带宽范围内, 其频率按随机规律不断改变频率。接收端的频率 也按随机规律变化,并保持与发射端的变化规律 一致。
跳频的高低直接反映跳频系统的性能,跳频越高, 抗干扰的性能越好。移动通信GSM系统也是跳频 系统。出于成本考虑,商用跳频系统跳速都较慢, 一般在50跳/秒以下。由于慢跳跳频系统实现简单, 低速WLAN常常采用此技术。
802.11n采用MIMO的优点:
1、提高了无线传输质量
2、使得传输速率得到极大的提高(由原来的最高 54Mbps提高到108甚至是500Mbps、600Mbps)
3、MIMO通过采用多个天线(或无线阵列)动态 调整波速,减少信号传输过程中的干扰,保证用 户接受信号的稳定,并大大提高了无线(局域网) 的传输距离,使得信号传输远达几千米以外:而 802.11b/g室外最远才覆盖方圆300米范围(理想情 况下)
无线局域网的三大标准
美国IEEE(国际电气和电子工程师联合会) 802.11家族
欧洲ETSI(欧洲通信标准学会)高性能局域 网HIPERLAN系列
日本ARIB(日本电波产业会)移动多媒体接 入通信MMAC
IEEE 802.11系列
1990年,IEEE802标准化委员会成立, IEEE 802.11无线局域网(WLAN)标准工 作组。
802.11h标准
为了促进802.11a在欧洲的推广发展,与 ETSI的HiperLAN/2竞争,IEEE又提出了 802.11h标准,在802.11a基础上增加自动频 率选择(DFS)和发送功率控制(TPC)功能, 以适应802.11a在欧洲推广发展的需要,符 合欧洲有关管制规定的要求。
802.11i标准
802.11i标准,就不能不提到802.1X标准。 802.1X标准完成于2001年,它是所有IEEE 802系列LAN(包括无线LAN)的整体安全体 系架构,包括认证(EAP和Radius)和密钥管 理功能。802.11i是对802.11 MAC层在安全 性方面的增强,它与802.1X一起,为 WLAN提供认证和安全机制。
802.11g可以和802.11b兼容。
IEEE 802.11a/b/g比较
IEEE 802.11a :使用5GHz频段,传输速度 54Mbps,与802.11b不兼容
IEEE 802.11b :使用2.4GHz频段,传输速 度11Mbps
IEEE 802.11g :使用2.4GHz频段,传输速 度54Mbps,可向下兼容802.11b
802.11的数据速率不能满足日益发展的业务 需要,所以802.11标准很快被802.11b所取 代。
802.11b标准
1999年9月,802.11b被正式批准。该标准规 定WLAN工作频段为2.4GHz,数据传输速 率达到11Mbit/s,传输距离控制在50~150 英尺。该标准是对802.11的一个补充,采用 补偿编码键控调制方式,采用点对点模式 和基本模式两种运作模式,在数据传输速 率方面可以根据实际情况在11Mbit/s、 5.5Mbit/s、2Mbit/s、1Mbit/s的不同速率间 自动切换,它改变了WLAN的设计状况, 扩大了WLAN的应用领域。
无线局域网标准
14120322陆乾封
无线局域网WLAN
无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的 产物。它利用射频(RF)技术,取代旧式的双绞铜线 构成局域网络,提供传统有线局域网的所有功能, 网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里, 也能够随需移动或变化。使得无线局域网络能利用 简单的存取构架让用户透过它,达到“信息随身化、 便利走天下”的理想境界。
802.11b已成为当前主流的WLAN标准,被多数 厂商所采用,所推出的产品广泛应用于办公室、 家庭、宾馆、车站、机场等众多场合。然而随 着网络应用中视频、语音等关键数据传输需求 越来越多,速率问题将会成为802.11b进一步发 展的主要障碍。
802.11b使用的是ISM2.4GHz波段,而家用微波 炉、蓝牙芯片和无绳电话(在北美)也都使用 这个波段,所以相对802.11a而言,802.11b还 面临着更多的干扰源。
扩频技术
大多数的WLAN产品都使用了扩频技术。 扩频技术原先是军事通讯领域中使用的宽 带无线通信技术。使用扩频技术,能够使 数据在无线传输中完整可靠。并且确保同 时在不同频段传输的数据不会互相干扰。
展频技术主要又分为「跳频技术」及「直 接序列」两种方式。
直序扩频DSSS
所谓直接序列扩频,就是使用具有高码率 的扩频序列,在发射端扩展信号的频谱, 而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩, 把展开的扩频信号还原成原来的信号。
WiMax的无线信号传输距离最远可达50公里,其 网络覆盖面积是3G基站的10倍。
ISM频段
无线网络的工作频段,ISM(Industrial Scientific Medical) Band,此频段 ( 2.4~2.4835GHz)主要是开放给工业,科学、 医学,三个主要机构使用,该频段是依据 美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来,属 于Free License,并没有所谓使用授权的限 制。
802.11e标准
802.11e增强了802.11 MAC层,为WLAN应 用提供了QoS支持能力。802.11e对MAC层 的增强与802.11a、802.11b中对物理层的改 进结合起来,就增强了整个系统的性能, 扩大了802.11系统的应用范围,使得WLAN 也能够传送语音、视频等应用。
每个接入点(AP)支持最高并发64用户,最多可 提供12个互不重叠的子频道
802.11a速率虽高,但和802.11b不兼容,并且5GHz 并非免费频段,技术成本也比较高。
802.11g标准
2003年7月正式通过的802.11g是对802.11b 的一种高速物理层扩展,同802.11b一样, 802.11g工作于2.4GHz ISM频带,但采用了 OFDM技术,可以实现最高54Mbps的数据 速率,与802.11a相当;并且较好地解决了 WLAN与蓝牙的干扰问题。
IEEE 802.11系列在MAC(媒体接入控制)层 采用的是CSMA/CA(CA:Collision Avoidance,冲突避免),这有别于传统以太 网上的CSMA/CD(CD:Collision Detection, 冲突检测),
HiperLAN1/HiperLAN2标准
HiperLAN1发布于1996年,工作于5GHz频 带,提供的数据速率最高可达25Mbps。整 体上HiperLAN1与802.11b相当。
多入多出(MIMO)指的是在 WiFi 装置中 使用多天线来改善性能和流通量。此技术 利用了多路径的特征,当 A 点开始向外无 线传输,然后通过多路径对表面或物体进 行折射到达 B 点。MIMO 技术通过这些路 径和使用多天线来收集和组织信号的接收。
Wi-Fi认证
由于无线技术的多样性,各种无线设备互 不兼容,为了解决该问题,厂商自发组成 了非盈利组织Wi-Fi联盟。凡是通过其兼容 性的测试产品,都被准予打上“Wi-Fi CERTIFIED”标记。我们在选购无线产品时, 最好选购有Wi-Fi标记的产品,以保证产品 之间的兼容性。
802.11f标准
802.11f标准定义了一套称之为IAPP(InterAccess Point Protocol)的协议,以实现不同 供应商的接入点AP间的互操作性。
802.11d标准
802.11d标准定义了一些物理层方面的要求 (诸如信道化、跳频模式等)以适应802.11设 备在一些国家应用时这些国家无线电管制 上的特殊要求。