WLANIEEE80211协议综述
IEEE-80211协议详细介绍
协议X档案:IEEE 802.11协议详细介绍作为全球公认的局域网权威,IEEE 802工作组建立的标准在过去二十年内在局域网领域内独领风骚。
这些协议包括了802.3 Ethernet协议、802.5 Token Ring协议、802.3z 100BASE-T快速以太网协议。
在1997年,经过了7年的工作以后,IEEE发布了802.11协议,这也是在无线局域网领域内的第一个国际上被认可的协议。
在1999年9月,他们又提出了802.11b"High Rate"协议,用来对802.11协议进行补充,802.11b在802.11的1Mbps和2Mbps 速率下又增加了 5.5Mbps和11Mbps两个新的网络吞吐速率,后来又演进到802.11g的54Mbps,直至今日802.11n的108Mbps。
802.11a高速WLAN协议,使用5G赫兹频段。
最高速率54Mbps,实际使用速率约为22-26Mbps与802.11b不兼容,是其最大的缺点。
也许会因此而被802.11g淘汰。
802.11b目前最流行的WLAN协议,使用2.4G赫兹频段。
最高速率11Mbps,实际使用速率根据距离和信号强度可变(150米内1-2Mbps,50米内可达到11Mbps)802.11b的较低速率使得无线数据网的使用成本能够被大众接受(目前接入节点的成本仅为10-30美元)。
另外,通过统一的认证机构认证所有厂商的产品,802.11b设备之间的兼容性得到了保证。
兼容性促进了竞争和用户接受程度。
802.11e基于WLAN的QoS协议,通过该协议802.11a,b,g能够进行VoIP。
也就是说,802.11e是通过无线数据网实现语音通话功能的协议。
该协议将是无线数据网与传统移动通信网络进行竞争的强有力武器。
802.11g802.11g是802.11b在同一频段上的扩展。
支持达到54Mbps的最高速率。
兼容802.11b。
简述ieee802.11协议的关联过程
简述IEEE 802.11协议的关联过程1.引言I E EE802.11协议是一种广泛应用于无线局域网(W ir el es sL oc al Ar e aN et wo rk,简称W L AN)的网络通信协议。
该协议定义了一系列的标准,其中包括了无线网络的关联过程。
本文将对I E EE802.11协议的关联过程进行简述。
2.关联过程概述关联过程是无线设备(例如笔记本电脑、智能手机等)与无线接入点(A cc es sP oi nt,简称A P)建立通信连接的过程。
在关联过程中,设备需要完成身份验证、建立安全连接等步骤,以确保通信的可靠性和安全性。
3.关联过程步骤3.1扫描邻近A P在关联过程开始前,无线设备需要扫描周围的无线信号,以获取可用的无线接入点。
设备会通过发出探测请求帧的方式,接收周围A P的响应,并获取A P的相关信息。
3.2选择目标A P设备在扫描到邻近的A P之后,会根据一定的策略选择一个目标A P进行关联。
这个策略可以根据信号强度、网络负载、安全性等因素来进行权衡。
设备会选择一个最适合的AP作为目标。
3.3发起关联请求设备选择了目标A P后,会向该A P发送关联请求帧。
关联请求帧中包含了设备的身份信息、无线网络的配置参数等内容。
3.4A P的关联响应A P接收到设备的关联请求后,会进行身份验证和配置参数的匹配。
如果验证通过,A P会向设备发送关联响应帧,表示接受设备的关联请求。
3.5完成关联过程设备接收到A P的关联响应后,会向A P发送确认帧,表示设备接受A P的关联。
此时,设备与A P之间建立起了通信连接,可以进行数据传输和通信。
4.关联过程中的安全性在关联过程中,安全性是非常重要的。
IE E E802.11协议中提供了一些安全机制,例如基于共享密钥的身份验证(S ha re dK ey Au th en t ic at io n)和W i-F i保护访问(W i-F i Pr ot ec te dA cc ess,简称WP A)等。
80211协议
80211协议802.11协议是一种无线网络通信标准,用于局域网和城域网的无线传输技术。
它为无线设备提供了一种无线通信的方式,允许用户通过无线方式连接到互联网和其他设备。
下面将对802.11协议进行详细介绍。
802.11协议最初于1997年发布,由IEEE(电气和电子工程师协会)制定。
它是一种基于无线电波的通信方式,通过无线传输数据,从而实现设备间的通信。
802.11协议的主要特点是无线、无线传输速度较快和可扩展性强。
802.11协议的工作原理是在特定的频率范围内向空中发送无线信号。
这些信号经过无线接入点(Access Point)传输到目标设备。
目标设备可以是计算机、智能手机、平板电脑、打印机等。
无线接入点充当一个连接无线设备和有线网络的桥梁,使无线设备能够访问互联网和其他网络资源。
802.11协议定义了不同的无线传输速率。
最初的802.11标准支持2 Mbps的最高速率,后来的改进版本增加了11 Mbps、54 Mbps、300 Mbps等不同的速率。
较高的速率意味着更快的数据传输速度,使用户能够更快地下载和上传数据。
除了速率的改进,802.11协议还增加了许多功能和特性以提高无线网络的性能和安全性。
例如,802.11i标准引入了高级加密标准(AES)来更好地保护无线网络中的数据安全。
802.11ac标准引入了多输入多输出(MIMO)技术,能够同时传输多个数据流,进一步提高无线传输速度和覆盖范围。
802.11协议是可扩展的,允许网络管理员根据需要扩展无线网络的覆盖范围和容量。
通过增加无线接入点和优化无线网络的布局,可以实现更大范围内的无线覆盖,并支持更多的无线设备连接。
然而,802.11协议也存在一些局限性。
由于使用无线电波进行传输,因此受到环境和物理干扰的影响。
例如,墙壁、建筑物和其他无线设备可能会减弱无线信号的强度和质量。
此外,由于广泛使用的无线设备数量不断增加,网络拥塞也可能成为一个问题。
简述ieee 802.11标准的基本内容。
简述ieee 802.11标准的基本内容。
IEEE 802.11是无线局域网(WLAN)技术标准的一种,IEEE 802.11标准规定了无线局域网中各种设备之间的通信规则,如数据传输速率、信道选择、加密和身份验证等。
以下是IEEE 802.11标准的基本内容:
物理层(PHY):定义了无线通信信号的传输方式和频带。
IEEE 802.11采用了多种不同的频率带和信号调制方式,如2.4GHz和5GHz 频带、OFDM和DSSS等。
媒体访问控制层(MAC):规定了无线局域网中各个设备之间的数据传输方式和控制方法。
IEEE 802.11标准采用了CSMA/CA(带碰撞避免)协议来控制设备之间的通信,以避免数据冲突。
数据传输速率:IEEE 802.11标准规定了多种不同的数据传输速率,包括1、2、5.5、6、9、11、12、18、24、36、48和54 Mbps。
其中,2.4GHz频带的速率是低于5GHz频带的速率。
信道选择:IEEE 802.11标准规定了多种不同的信道,如2.4GHz 频带上有11个信道,5GHz频带上有23个信道。
为避免干扰,不同的设备要选择不同的信道进行通信。
加密和身份验证:IEEE 802.11标准采用了多种不同的安全协议,如WEP、WPA和WPA2等。
这些协议能够保证无线局域网中数据传输的安全性,并且要求用户在接入无线网络时进行身份验证,以确保网络的安全性。
综上所述,IEEE 802.11标准是无线局域网技术的基础,并且在实际应用中得到了广泛的应用。
IEEE 802.11协议详细
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。
下列为802.11的规格说明:
802.11 -- 初期的规格采直接序列展频(扩频)技术(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)或跳频展频(扩频)技术(Frequency Hopping Spread Spectrum,FHSS),制定了在RF射频频段2.4GHz上的运用,并且提供了1Mbps、2Mbps和许多基础讯号传输方式与服务的传输速率规格。
.11g -- 在2.4GHz频段上提供高于20 Mbps的速率规格。
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 802.11k,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。
80211协议
80211协议802.11协议。
802.11协议是一种无线局域网(WLAN)标准,也被称为Wi-Fi。
它定义了一组用于在无线设备之间进行通信的协议和技术。
802.11协议最初由IEEE(电气和电子工程师协会)开发,并在1997年首次发布。
自那时起,它已经经历了多次更新和改进,以适应不断发展的无线通信技术。
首先,802.11协议采用了多种不同的频段,包括2.4GHz和5GHz。
这使得它能够在不同的环境中提供更好的覆盖范围和更高的数据传输速度。
同时,802.11协议还支持多种不同的调制和编码技术,如OFDM(正交频分复用)和MIMO(多输入多输出),以提高无线信号的稳定性和传输效率。
其次,802.11协议定义了一组不同的标准,如802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac和802.11ax。
每个标准都有自己的特点和性能,以满足不同应用场景的需求。
例如,802.11b标准在2.4GHz频段下提供了最高11Mbps的传输速率,而802.11ac标准在5GHz频段下甚至可以达到几Gbps的传输速率。
另外,802.11协议还定义了一系列的安全机制,如WEP、WPA和WPA2,以保护无线网络免受未经授权的访问和数据窃取。
这些安全机制使用加密算法和身份验证协议来确保无线通信的安全性和隐私性。
总的来说,802.11协议在无线通信领域发挥着重要的作用。
它不仅推动了无线网络技术的发展,也为人们的生活和工作带来了便利。
随着5G技术的不断成熟和普及,802.11协议将继续发挥重要作用,为人们创造更加便捷和高效的无线通信环境。
在未来,随着物联网和5G技术的快速发展,802.11协议将继续演进和完善,以满足不断增长的无线通信需求。
同时,人们也期待着更多的创新和突破,让无线网络技术能够更好地服务于人类社会的发展和进步。
IEEE 802.11
802.11总体 总体介绍- 802.11g IEEE 802.11总体
802.11g也工作于2.4GHz频带,使无线网 络传输速率可达54Mbps,比现在通用的 802.11b要快出5倍,并且与802.11b完全 兼容。
802.11总体 总体介绍-802.11b+ IEEE 802.11总体
802.11b+是一个非正式的标准,称为增强 型802.11b。802.11b+跟802.11b完全兼 容,只是采用了Packet Binary Convolutional Coding (PBCC)数据调制技 术,所以,能够实现高达22Mbps的通讯 速率,完全适用于数字图像、视频、 MP3等多媒体文件的传输。
IEEE 802.11及应用介绍
一、IEEE 802.11协议简述 协议简述
了解IEEE 802 IEEE 802.11总体 总体介绍 IEEE 802.11总体
了解IEEE 802 IEEE IEEE 802工作组 包括了802.3 Ethernet协议、802.5 Token Ring协议、802.3 100BASE-T快速以太网协议等。
802.11物理层-扩展频谱技术
特点: l、很强的抗干扰能力 2、可进行多址通信 3、安全保密 4、抗多径干扰
802.11数字链路层-CSMA/CA
802.11的MAC和802.3协议的MAC非常相似,都是在一个 共享媒体之上支持多个用户共享资源,由发送者在 发送数据前先进行网络的可用性检测。 在802.3协议中,由CSMA/CD协议来完成调节。 在802.11无线局域网协议中,冲突的检测存在一定的 问题,这个问题称为“Near/Far”现象,这是由于要 检测冲突,设备必须能够一边接受数据信号一边传 送数据信号,而这在无线系统中是无法办到的。鉴 于这个差异,在802.11中采用CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 。
80211ah综述
IEEE 802.11ah 综述一、引言 (1)二、与其他类似技术的对比 (1)2.1 与现行 Wi-Fi 标准的对比 (2)2.2 与 ZigBee 和蓝牙的对比 (3)三、典型应用 (4)3.1 大面积传感器网络 (4)3.2 计量数据的回传网络 (8)3.3 Wi-Fi 扩展范围网络及室外应用 (10)四、技术分析 (10)4.1P HY 层 (10)4.1.1 工作频带 (10)4.1.2 信道划分 (11)4.1.3 传输模式 (12)4.2 MAC 层 (14)4.2.1 可接入节点的分类 (14)4.2.2 增加节点数量 (15)4.2.3 TIM 与分页的节能机制 (17)4.2.4 信道接入方式 (19)4.2.5 吞吐率增强 (21)4.2.6 支持小数据量传输 (24)五、性能评估 (24)5.1 传输距离 (24)5.2 吞吐能力 (26)5.3 应用场景 (27)5.3.1 传输速率与传输距离 (27)5.3.2 信道参数 (28)5.3.3能耗与电池寿命 (29)六、总结与建议 (31)主要参考文献 (32)一、引言IEEE 802.11ah(以下简称 802.11ah)是一种运行在低于 1GHz(Sub-GHz)免许可频带上的新型WLAN系统标准,又称HaLow。
该标准由IEEE的802.11 ah 任务组(Task Group ah, TGah)负责制定,高通公司主导,博通(Broadcom)、华为(Huawei)、英特尔(Intel)、LG、Marvell、三星(Samsung)与中兴通讯(ZTE)等公司参与提出,被视为应用高能效、远距离、可扩展Wi-Fi来实现物联网的重要技术支撑。
IEEE802.11ah Task Group 成立于 2010 年,802.11ah 协议的 1.0 版草案于 2013 年9月完成,2015年3月投票表决,2016年3月完成标准化工作。
80211协议标准详解
· 如果媒体忙碌,PLCP将发送一条状态字段表明为忙碌的PHYCCA.indication原语到MAC层。从而MAC层就可以决定暂不能发送 帧。
物理层主要功能
2.数据发送功能
概述
? 802.11是IEEE(美国电气和电子工程师协会)最初制 定的一个无线局域网标准,这也是在无线局域网领域 内的第一个国际上被认可的协议。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介入, 业务主要限于数据存取,速率最高只能达到2Mbps。 由于802.11 在速率和传输距离上不能满足人们的需要。 因此,IEEE小组又相继推出了802.11a和802.11b等 许多新标准。几者之间技术上的主要差别在于MAC子 层和物理层。
? 直接序列扩频(DSSS,Direct Sequence Spread Spectrum )系统则将要传输的数据流通过扩展码调 制而人为地扩展带宽,即使在传输波段中存在部分噪 声信号,接收机也可以无错误地接受数据。
使用扩频技术的好处
扩频是一种在信号的带宽进行扩展的技术。采用扩频 的好处是: ? 抗干扰。若使用窄频,容易受到使用相同频率的通信
? IEEE 802.11b标准的物理层采用的是补码键控CCK( Complementary Code Keying)技术。在2.4GHz高速局域网标 准中采用CCK调制的主要原因是:它可以在提供高达11Mbit/s数 据传输速率的同时保持了与原有的1Mbit/s和2Mbit/s的无线局域 网的互操作性,即两者具有同样的射频带宽和分组结构。
? 红外线( IR)物理层描述了一种在 850到950nM波段 运行的调制类型,用于小型设备和低速率连接的数据 传输应用。这种红外线介质的基本数据速率是利用十 六进制脉冲位置调制(16PPM)的1Mbit/s速率和利用 四进制脉冲位置调制( 4PPM)的2Mbit/s增强速率。 基于红外线设备的峰值功率被限定为2W。
.简述ieee 802.11标准的基本内容
1. 介绍IEEE 802.11标准IEEE 802.11标准是一种无线局域网通信协议,也被称为Wi-Fi。
它规定了无线局域网的物理层和数据链路层的规范,提供了无线网络设备之间的通信标准。
IEEE 802.11标准由IEEE组织制定,旨在促进无线网络设备之间的互操作性和性能。
2. IEEE 802.11标准的基本内容IEEE 802.11标准由多个子标准组成,每个子标准定义了不同的无线网络技术和特性。
其中最常见的子标准包括802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac和802.11ax。
- 802.11a: 该标准定义了工作在5GHz频段的无线局域网技术。
它提供了最大54Mbps的传输速率,但在覆盖范围上不如其他标准。
- 802.11b: 该标准定义了工作在2.4GHz频段的无线局域网技术,提供了最大11Mbps的传输速率。
虽然速度较慢,但在覆盖范围上比较广。
- 802.11g: 该标准在2.4GHz频段提供了54Mbps的传输速率,具备向下兼容性,可以与802.11b设备互通。
- 802.11n: 该标准引入了MIMO(多输入多输出)技术,提供了更高的传输速率和更好的覆盖范围,最大速率可达600Mbps。
- 802.11ac: 该标准工作在5GHz频段,引入了更高的调制方式和更宽的信道,最大速率可达6.93Gbps。
- 802.11ax: 该标准是IEEE 802.11标准的最新版本,引入了一系列新技术,旨在提高无线网络的容量和效率。
3. 个人观点和理解从简述IEEE 802.11标准的基本内容可以看出,随着技术的不断发展,无线局域网技术也在不断更新迭代。
从最初的802.11a/b/g,到后来的802.11n/ac/ax,每个子标准都在不同的方面进行了改进,提升了无线网络的速度、稳定性和覆盖范围。
我的观点是,随着物联网、5G等新兴技术的快速发展,无线网络在未来将扮演更加重要的角色。
1.简述ieee 802.11标准的基本内容
1.简述ieee 80
2.11标准的基本内容
IEEE 802.11标准是一组无线局域网(WLAN)协议,用于在2.4GHz和5GHz频段传输数据。
它包括以下内容:
1.物理层(PHY):定义了数据传输的物理特征,例如频率、带宽、传输速率、调制方式等。
2.介质访问控制(MAC)层:用于控制设备之间的访问和数据传输。
在MAC层,IEEE 802.11定义了一组协议,例如CSMA/CA(带有冲突检测的载波监听多点接入)和TDMA (时分多址)。
3.安全性:包括加密协议和身份验证机制,用于保护无线网络免受未经授权的访问和数据窃听。
4.服务质量(QoS):用于在网络拥塞或高负载情况下,优先级别交付数据。
5.多种网络拓扑:包括基础设施网络(Infrastructure),跨越多个AP的网状网络(Mesh),和直接连接设备(Ad-hoc)。
总体来说,IEEE 802.11标准用于规范WLAN设备之间的无线通信。
在不断发展的网络技术中,IEEE 802.11标准不断更新和完善,以满足更高的性能、更高的安全性和更多的服务质量要求。
WLAN_IEEE80211协议综述
IEEE 802.11 协议综述[1] IEEE 802.11系列协议标准的发展IEEE802.11系列协议标准是由国际电气和电子工程师联合会(IEEE)制定的,它以IEEE802.11标准为基础,包括与无线局域网相关的多个已经发布和正在编著的标准。
图1展示了无线局域网在IEEE 网络协议体系中位置。
表1给出了每一种标准协议的名称、时间和简单的说明。
图1:无线局域网在IEEE 网络协议体系中位置表2: IEEE802.11系列协议标准在表2中需要说明的是,标准的名称都采用小写的字母进行标注,惟有IEEE802.11F 采用的是大写字母;发布时间为2004年及以后的协议都是还没确定的,因为每一个协议的批准过程都是非常繁杂的,很可能出现延迟的情况。
该综述将在后面选取部分协议标准进行详细的描述。
图3:IEEE 802.11系列协议中协议分布如图3在IEEE 802.11系列协议标准中各种协议的分布中没有包含IEEE802.11标准。
因为IEEE 802.11作为基础协议包含了物理层和MAC子层的内容,后续的速度扩展(比如:IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g和未来的IEEE 802.11n)都延续了它所定义的MAC协议。
该综述会对接触到的一些协议进行简单的描述,包括IEEE 802.11、IEEE 802.11a 、IEEE 802.b、IEEE 802.11e、IEEE 802.11g和最新的IEEE 802.11n 。
[2] IEEE 802.11 a,b,g,n 协议的定义和标准IEEE 802.11IEEE 802.11是第一代无线局域网标准之一,也是国际电气和电子工程师联合会IEEE发布的第一个无线局域网标准,是其他IEEE802.11系列标准的基础标准。
该标准定义了物理层和介质访问控制MAC协议的规范,允许无线局域网及无线设备制造商在一定范围内建立互操作网络设备。
.简述ieee 802.11标准的基本内容
.简述ieee 802.11标准的基本内容IEEE 802.11标准,也被称为Wi-Fi,是一种用于无线局域网(WLAN)的通信协议。
它定义了一系列规范和技术细节,以便设备之间可以进行无线通信。
本文将简述IEEE 802.11标准的基本内容。
1. 引言IEEE 802.11标准是一项由电气和电子工程师协会(IEEE)制定的国际标准,常用于无线局域网的设计和实施。
该标准从20世纪90年代初开始制定,并经历了多个版本的更新和改进。
2. 标准体系结构IEEE 802.11标准是由多个互相关联的子标准组成的,每个子标准都定义了一些特定的无线通信技术和协议。
其中最常见和广泛使用的子标准包括:a. IEEE 802.11a:使用5GHz频段,在较高的数据速率下提供无线通信;b. IEEE 802.11b:使用2.4GHz频段,提供较低的数据速率但更广泛的覆盖范围;c. IEEE 802.11g:使用2.4GHz频段,并提供了向后兼容性,支持较高的数据速率;d. IEEE 802.11n:引入了MIMO(多输入多输出)技术,提高了数据速率和传输稳定性;e. IEEE 802.11ac:使用更高的频段,提供更快的速率和更大的容量。
3. 媒体访问控制(MAC)层IEEE 802.11标准中的MAC层定义了无线局域网中节点的访问控制机制。
最常见的MAC层协议是CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance),它通过监听信道上的活动来避免数据碰撞。
CSMA/CA协议的基本原理是,当一个节点要发送数据时,它先监听信道的状态。
如果信道空闲,节点就发送数据;如果有其他节点正在发送数据,节点则等待一段随机时间后再次尝试发送。
4. 物理层IEEE 802.11标准中定义了多种不同的物理层规范,用于支持不同的频段和数据速率。
常见的物理层技术包括:a. FHSS(频率跳跃扩频技术):在一段时间内,信号在不同的频率上进行短暂的跳跃;b. DSSS(直接序列扩频技术):通过将信号扩展到更宽的带宽上来提高抗干扰性能;c. OFDM(正交频分复用技术):将信号分成多个子载波,并在不同的频率上进行传输。
ieee 802.11k协议原理
ieee 802.11k协议原理
IEEE 802.11k是一项无线局域网(WLAN)协议,旨在提供更好的无线网络性能和用户体验。
该协议的主要原理包括下面几个方面:
1. 邻居报告(Neighbor Report): IEEE 80
2.11k定义了一种邻居报告机制,允许AP(访问点)收集,整理和分发附近其他AP的信息。
这些信息包括邻近AP的信号强度,吞吐量以及可用频道等,可以帮助无线客户端更有效地选择连接到最佳的AP。
2. 无线信道信息(Wireless Channel Information): 802.11k允许AP提供有关当前无线通道质量的信息,例如信道利用率、噪声水平和信道状态。
客户端可以利用这些信息进行智能的信道选择,以避免拥塞和干扰。
3. 客户端测量(Client Measurements): 802.11k定义了一套客户端测量机制,以评估连接质量和网络性能。
客户端可以通过测量AP的响应时间、信号质量、丢包率等参数,确定当前连接是否稳定,如果不稳定则可以切换到更好的AP或频道。
4. 网络优选(Network Assistance): IEEE 802.11k还包括网络优选机制,可以帮助客户端更好地选择最佳的网络,例如根据AP的负载和性能指标,避免连接到拥塞的AP或无法提供良好服务的AP。
总之,IEEE 802.11k协议通过提供邻居报告、无线信道信息、
客户端测量和网络优选等机制,使无线网络能够更智能地管理和优化无线连接,提供更好的网络性能和用户体验。
IEEE 802.11n详述
本章将对当前主流的无线局域网的物理层关键技术分别作出介绍,其中包括IEEE 802.11,802.11b,802.11a,以及802.11g,并对这几种模式作出对比和总结。
2.1IEEE802.11的调制技术
IEEE 802.11标准提供1Mbps和2Mbps两种传输速率,分别采用BPSK和QPSK的调制方法,下面就对这两种调制方法作出介绍。
基于无线局域网具有的诸多优点,它可广泛应用于下列领域:
♦接入网络信息系统:电子邮件、文区域、城市建筑群、校园和工厂。
♦.频繁变化的环境:频繁更换工作地点和改变位置的零售商、生产商,以及野外勘测、试验、军事、公安和银行等。
♦.使用便携式计算机等可移动设备进行快速网络连接。
无线局域网利用电磁波在空中发送和接收数据,无需线缆介质。无线局域网的数据传输速率,如IEEE 802.11g规范现在已经能够达到54Mb/s,传输距离可至100m~300m。相对于以太网(IEEE802.3)和令牌环(IEEE802.5)等以双绞线或光纤作为传输介质的有线局域网而言,无线局域网具有成本低、通信可靠、灵活性、移动性、高吞吐量以及安全性从而将节省大量的时间和金钱。
由于无线局域网应用的灵活性,目前针对无线局域网的研究也越来越多,研究的热点主要集中在高速传输、服务质量、安全性等方面。本文主要的研究对象是如何在无线局域网上实现更高速的数据传输。
本章首先对无线局域网的现状做简要介绍。
1.1无线局域网的优势与应用
在这个“网络就是计算机”的时代,伴随着有线网络的广泛应用,以快捷高效、组网灵活为特点的无线网络技术也在飞速发展。无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。从专业角度讲,无线局域网利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信,并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。无线局域网就是在不采用传统缆线的同时,提供以太网或者令牌网络的功能。
80211ah综述
80211ah综述IEEE 802.11ah 综述⼀、引⾔ (1)⼆、与其他类似技术的对⽐ (1)2.1 与现⾏ Wi-Fi 标准的对⽐ (2)2.2 与 ZigBee 和蓝⽛的对⽐ (3)三、典型应⽤ (4)3.1 ⼤⾯积传感器⽹络 (4)3.2 计量数据的回传⽹络 (8)3.3 Wi-Fi 扩展范围⽹络及室外应⽤ (10)四、技术分析 (10)4.1P HY 层 (10)4.1.1 ⼯作频带 (10)4.1.2 信道划分 (11)4.1.3 传输模式 (12)4.2 MAC 层 (14)4.2.1 可接⼊节点的分类 (14)4.2.2 增加节点数量 (15)4.2.3 TIM 与分页的节能机制 (17)4.2.4 信道接⼊⽅式 (19)4.2.5 吞吐率增强 (21)4.2.6 ⽀持⼩数据量传输 (24)五、性能评估 (24)5.1 传输距离 (24)5.2 吞吐能⼒ (26)5.3 应⽤场景 (27)5.3.1 传输速率与传输距离 (27)5.3.2 信道参数 (28)5.3.3能耗与电池寿命 (29)六、总结与建议 (31)主要参考⽂献 (32)⼀、引⾔IEEE 802.11ah(以下简称 802.11ah)是⼀种运⾏在低于 1GHz(Sub-GHz)免许可频带上的新型WLAN系统标准,⼜称HaLow。
该标准由IEEE的802.11 ah 任务组(Task Group ah, TGah)负责制定,⾼通公司主导,博通(Broadcom)、华为(Huawei)、英特尔(Intel)、LG、Marvell、三星(Samsung)与中兴通讯(ZTE)等公司参与提出,被视为应⽤⾼能效、远距离、可扩展Wi-Fi来实现物联⽹的重要技术⽀撑。
IEEE802.11ah Task Group 成⽴于 2010 年,802.11ah 协议的 1.0 版草案于 2013 年9⽉完成,2015年3⽉投票表决,2016年3⽉完成标准化⼯作。
IEEE 802.11协议
DSSS 的发送与接收※
DSSS signals
Data
DS spreader
Modulator
X
DS despreader Data Demodulator X Wideband pseudo-noice carrier
Wideband pseudo-noice carrier
Transmitter
Receiver
使用扩频技术的好处
扩频是一种在信号传输前先将信号的带宽进行扩展 的技术。采用扩频的好处是:
抗干扰。若使用窄频,容易受到使用相同频率的通信 干扰导致完全无法通信(“盖台”) 对于非特定的目的接收器,扩展了带宽的信号混在背 景噪声中,让蓄意想侦听窃取数据资料的人不易判别 真正的信号,避免了他人的截听 提供了供多个用户使用同一传输波段的方法,保证了 无线设备在频段上的可用性和可靠的吞吐量,也保证 使用同一频段的设备不互相影响。
802.11 标准中的 MAC层
无线局域网虽然也是多个站点共享无线信 道,却不能简单地搬用以太网的 CSMA/CD 协 议,这里主要有两个原因:
CSMA/CD 协议要求一个站点在发送本站数据的同 时还必须不间断地检测信道,但在无线局域网的设备中 要实现这种全双工功能花费过大; 即使我们能够在发送的同时实现冲突检测的功能,并 且当我们在发送数据时检测到信道是空闲的,在接收端 仍然有可能发生冲突。
802.11b/g 互不重叠信道的选择
2.412G 2.422 2.432 2.442 2.452 2.462 2.472 2.4835GHz 2.417 2.427 2.437 2.447 2.457 2.467 2.4GHz
1 2 3 4 5
22MHz
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IEEE 802.11 协议综述[1] IEEE 802.11系列协议标准的发展IEEE802.11系列协议标准是由国际电气和电子工程师联合会(IEEE)制定的,它以IEEE802.11标准为基础,包括与无线局域网相关的多个已经发布和正在编著的标准。
图1展示了无线局域网在IEEE 网络协议体系中位置。
表1给出了每一种标准协议的名称、时间和简单的说明。
图1:无线局域网在IEEE网络协议体系中位置表2: IEEE802.11系列协议标准在表2中需要说明的是,标准的名称都采用小写的字母进行标注,惟有IEEE802.11F 采用的是大写字母;发布时间为2004年及以后的协议都是还没确定的,因为每一个协议的批准过程都是非常繁杂的,很可能出现延迟的情况。
该综述将在后面选取部分协议标准进行详细的描述。
图3:IEEE 802.11系列协议中协议分布如图3在IEEE 802.11系列协议标准中各种协议的分布中没有包含IEEE802.11标准。
因为IEEE 802.11作为基础协议包含了物理层和MAC子层的内容,后续的速度扩展(比如:IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g 和未来的IEEE 802.11n)都延续了它所定义的MAC协议。
该综述会对接触到的一些协议进行简单的描述,包括IEEE 802.11、IEEE 802.11a 、IEEE 802.b、IEEE 802.11e、IEEE 802.11g和最新的IEEE 802.11n 。
[2] IEEE 802.11 a,b,g,n 协议的定义和标准IEEE 802.11IEEE 802.11是第一代无线局域网标准之一,也是国际电气和电子工程师联合会IEEE发布的第一个无线局域网标准,是其他IEEE802.11系列标准的基础标准。
该标准定义了物理层和介质访问控制MAC协议的规范,允许无线局域网及无线设备制造商在一定范围内建立互操作网络设备。
常常把IEEE802.11作为无线局域网的代名词。
IEEE802.11标准有两个版本:1997年版和后来补充修订的1999年版。
IEEE 802.11无线网络标准规定了3种物理层传输介质工作方式。
其中2种物理层传输介质工作方式在2.4~2.4835 GHz微波频段(根据各国当地法规或规定不同,频段的具体定义也有所不同),采用扩频传输技术进行数据传输,包括跳频序列扩频传输技术(FHSS)和直接序列扩频传输技术(DSSS)。
另一种方式以光波段作为其物理层,也就是利用红外线光波传输数据流。
需要注意的是,虽然红外线同样适用于IEEE 802.11标准,但它是光学技术,并不使用2.4GHz频段。
在IEEE 802.11的规定中,这些物理层传输介质中,FHSS及红外线技术的无线网络则可提供1Mbps传输速率(2Mbps为可选速率),而DSSS则可提供1Mbps 及2Mbps工作速率。
多数FHSS厂家仅能提供1Mbps的产品,而符合IEEE 802.11无线网络标准并使用DSSS厂家的产品则全部可以提供2Mbps的速率,因此DSSS 在无线局域网产品中得到了广泛的应用。
虽然采用跳频序列扩频技术(FHSS)与采用DSSS的设备都工作在相同的频段中,但是由于它们运行的机制完全不同,所以这两种设备没有互操作性。
IEEE 802.11b从性能上看,IEEE 802.11b的带宽为11Mbps,实际传输速率在5Mbps左右,与普通的10Base-T规格有线局域网持平。
无论是家庭无线组网还是中小企业的内部局域网,IEEE 802.11b都能基本满足使用要求。
由于基于的是开放的2.4GHz 频段,因此IEEE 802.11b的使用无需申请,既可作为对有线网络的补充,又可自行独立组网,灵活性很强。
从工作方式上看,IEEE 802.11b的运作模式分为两种:点对点模式和基本模式。
其中点对点模式是指无线网卡和无线网卡之间的通信方式,即一台装配了无线网卡的计算机可以与另一台装配了无线网卡的计算机实施通信,对于小型无线网络来说,这是一种非常方便的互联方案;而基本模式则是指无线网络的扩充或无线和有线网络并存时的通信方式,这也是IEEE 802.11b最常用连接方式。
此时,装载无线网卡的计算机需要通过“接入点”(无线AP)才能与另一台计算机连接,由接入点来负责频段管理及漫游等指挥工作。
在带宽允许的情况下,一个接入点最多可支持1024个无线节点的接入。
当无线节点增加时,网络存取速度会随之变慢,此时添加接入点的数量可以有效的控制和管理频段。
从目前大多数的应用案例来看,接入点是作为架起无线网与有线网之间的桥梁而存在的。
这一点,在随后的AP评测中,笔者还将详细阐述。
作为目前最普及、应用最广泛的无线标准,IEEE 802.11b的优势不言而喻。
技术的成熟,使得基于该标准网络产品的成本得到了很好的控制,无论家庭还是企业用户,无需太多的资金投入既可组建一套完整的无线局域网。
但IEEE 802.11b的缺点也是显而易见的,11Mbps的带宽并不能很好地满足大容量数据传输的需要,只能作为有线网络的一种补充。
IEEE 802.11a就技术角度而言,IEEE 802.11a与IEEE 802.11b虽在编号上仅一字之差,但二者间的关系并不像其他硬件产品换代时的简单升级,这种差别主要体现在工作频段上。
由于IEEE 802.11a工作在不同于IEEE 802.11b的5.2GHz频段,避开了当前微波、蓝牙以及大量工业设备广泛采用的2.4GHz频段,因此其产品在无线数据传输过程中所受到的干扰大为降低,抗干扰性较IEEE 802.11b更为出色。
高达54Mbps数据传输带宽,是IEEE 802.11a的真正意义所在。
当IEEE 802.11b以其11Mbps的数据传输率满足了一般上网冲浪、数据交换、共享外设等需求的同时,IEEE 802.11a已经为今后无线宽带网的进一步要求做好了准备,从长远的发展角度来看,其竞争力是不言而喻的。
此外,IEEE 802.11a的无线网络产品较IEEE 802.11b有着更低的功耗,这对笔记本电脑以及PDA等移动设备来说也有着重大意义。
然而,IEEE 802.11a的普及也并非一帆风顺,就像许多新生事物被人们所接受时要面临的问题一样,IEEE 802.11a也有其自身的“难言之隐”。
首先,IEEE 802.11a所面临的难题是来自厂商方面的压力。
眼下,IEEE 802.11b已走向成熟,许多拥有IEEE 802.11b产品的厂商会对IEEE 802.11a持谨慎态度。
二者是竞争还是共存,各厂商的态度莫衷一是。
从目前的情况来看,由于这两种技术标准互不兼容,不少厂商为了均衡市场需求,直接将其产品做成了a+b的形式,这种做法固然解决了“兼容”问题,但也带来了成本增加的负面因素。
其次,相关法律法规的限制,使得5.2GHz频段无法在全球各个国家中获得批准和认可。
5.2GHz的高频虽然令IEEE 802.11a具有了低干扰的使用环境,但也带来了不利的一面——太空中数以千计的人造卫星与地面站通信也恰恰使用5.2GHz频段。
此外,欧盟也只允许将5.2GHz频率用于其自己制定的另一个无线标准——HiperLAN。
IEEE 802.11g不可否认,IEEE 802.11g的诞生为无线网络市场注入了一剂“强心针”,但随之带来的还有无休止的争论,争论的焦点自然是围绕在IEEE 802.11a与IEEE 802.11g之间。
与IEEE 802.11a相同的是,IEEE 802.11g也使用了Orthogonal Frequency Division Multiplexing(正交分频多任务,OFDM)的模块设计,这是其54Mbps 高速传输的秘诀。
然而不同的是,IEEE 802.11g的工作频段并不是IEEE 802.11a 的5.2GHz,而是坚守在和IEEE 802.11b一致的2.4GHz频段,这样一来,原先IEEE 802.11b使用者所担心的兼容性问题得到了很好的解决,IEEE 802.11g提供了一个平滑过渡的选择。
既然IEEE 802.11b有了IEEE 802.11a来替代,无线宽带局域网可谓已经“后继有人”了,那IEEE 802.11g的推出是否多余了呢?答案自然是否定的。
除了具备高传输率以及兼容性上的优势外,IEEE 802.11g所工作的2.4GHz频段的信号衰减程度不像IEEE 802.11a的5.2GHz那么严重,并且IEEE 802.11g还具备更优秀的“穿透”能力,能适应更加复杂的使用环境。
但是先天性的不足(2.4GHz 工作频段),使得IEEE 802.11g和它的前辈IEEE 802.11b一样极易受到微波、无线电话等设备的干扰。
此外,IEEE 802.11g的信号比IEEE 802.11b的信号能够覆盖的范围要小的多,用户可能需要添置更多的无线接入点才能满足原有使用面积的信号覆盖,这是“高速”的代价!IEEE 802.11n新兴的 802.11n 标准具有高达 600 Mbps 的速率,是下一代的无线网络技术,可提供支持对带宽最为敏感的应用所需的速率、范围和可靠性。
802.11n 结合了多种技术,其中包括 Spatial Multiplexing MIMO (Multi-In, Multi-Out) (空间多路复用多入多出)、20和 40MHz 信道和双频带 (2.4 GHz 和5 GHz),以便形成很高的速率,同时又能与以前的 IEEE 802.11b/g 设备通信。
多入多出(MIMO)或多发多收天线(MTMRA)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。
该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率,是新一代移动通信系统必须采用的关键技术。
[3]IEEE 802.11 无线产品的应用案例应用:打造SOHO办公无线网络SOHO即代表了自由的理念,随着笔记本电脑使用的增加,人们当然不能满足于电脑台前上网,而希望能在更舒适的地方随心所遇的访问网络。
无线网络可以恰恰满足了上述需求,良好的移动性,不受时间、空间的限制,不受线缆的限制,可以随意增加和配置接入的电脑。
无线局域网不需要大量的工程布线,同时节省线路维护的费用,与有线网络相比,无线局域网的布置,设定和维护更为容易。
而且无线网络可以免除麻烦的布线保持了居家的美观,很多人选择了无线来构件自己的家庭网络(特别是在现有的条件下进行组网的用户)。
构成无线网络的产品主要是无线路由器和无线网卡。
在选购时可以分别购买也可以选择厂家推出的套餐。
虽然都是根据IEEE 802.11x标准,不过最好还是选择同一厂家推出的产品,这样能保证其兼容性。