無線網(wǎng)絡(luò)時代 802.11協(xié)議全接觸
曾經(jīng)有很多朋友問我，他們在買無線路由的時候，都會看到有關(guān)于802.11a、802.11b、802.11g等一些標(biāo)示，雖然知道這是有關(guān)無線路由傳輸速率的協(xié)議，但是對于這些協(xié)議卻鮮有了解。尤其是今年又將是11n轉(zhuǎn)正的關(guān)鍵時期，所以今天我們就從最初開始，慢慢的來了解一下802.11協(xié)議家族發(fā)展的光輝歷程。
無線局域網(wǎng)最通用的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE定義的無線網(wǎng)絡(luò)通信工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——IEEE802.11系列。開始之前，讓我們先來了解什么是IEEE?
IEEE是電子和電氣工程師協(xié)會(Institute of Electrical and Electronics Engineers)的簡寫，于1963年1月1日由AIEE(美國電氣工程師學(xué)會)和IRE(美國無線電工程師學(xué)會)合并而成，是美國規(guī)模***的專業(yè)學(xué)會，亦是世界上***的專業(yè)技術(shù)組織之一，擁有來自175個國家的36萬會員。
目前IEEE在工業(yè)界所定義的標(biāo)準(zhǔn)有著極大的影響。IEEE定位在“科學(xué)和教育，并直接面向電子電氣工程、通訊、計算機工程、計算機科學(xué)理論和原理研究的組織，以及相關(guān)工程分支的藝術(shù)和科學(xué)”。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，IEEE承擔(dān)者多個科學(xué)期刊和 會議組織者的角色，它也是一個廣泛的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)者。
IEEE制定了全世界電子和電氣還有計算機科學(xué)領(lǐng)域30%的文獻(xiàn)，另外它還制定了超過900個現(xiàn)行工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。每年它還發(fā)起或者合作舉辦超過300次國際技術(shù)會議。IEEE由37個協(xié)會組成，還組織了相關(guān)的專門技術(shù)領(lǐng)域，每年本地組織有規(guī)律的召開超過300次會議。IEEE出版廣泛的同級評審期刊，是主要的國際標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)(900現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，700研發(fā)中標(biāo)準(zhǔn))。
IEEE定義的常見標(biāo)準(zhǔn)
IEEE 802.1──高級接口High Level Interface(Internetworking)
IEEE 802.1d──生成樹協(xié)議(Spanning Tree)
IEEE 802.1p──General Registration Protocol
IEEE 802.1q──虛擬局域網(wǎng)(Virtual LANs;VLAN)
IEEE 802.1x──基于端口的訪問控制(Port Based Network Access Control)
IEEE 802.2──邏輯鏈路控制(Logical Link Control)
IEEE 802.3──帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問協(xié)議CSMA/CD(半雙工以太網(wǎng))
IEEE 802.3u──快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet)
IEEE 802.3z──千兆以太網(wǎng)(Gigabit Ethernet)
IEEE 802.3ae──萬兆以太網(wǎng)(10 Gigabit Ethernet)
IEEE 802.4──令牌環(huán)總線(Token-Passing Bus)
IEEE 802.5──令牌環(huán)(Token-Passing Ring)
IEEE 802.6──城域網(wǎng)(Metropolitan Area Networks，MAN)
IEEE 802.7──寬帶局域網(wǎng)(Brandband LAN)
IEEE 802.8──光纖局域網(wǎng)
IEEE 802.9──集成數(shù)據(jù)和語音網(wǎng)絡(luò)(Integrated Voice and Data Networks，VoIP
IEEE 802.9a──IsoENET(proposed)
IEEE 802.10──網(wǎng)絡(luò)安全(Network Security)
IEEE 802.11──無線以太網(wǎng)
IEEE 802.12──100VG-AnyLAN(Voice Grade - Sprache geeignet)
IEEE 802.14──有線電視(CATV)
IEEE 802.15──無線個人局域網(wǎng)路(Wireless Personal Area Network，WPAN)
IEEE 802.17──彈性分組環(huán)(Resilient Packet Ring)
802.11是IEEE在1997年為無線局域網(wǎng)(Wireless LAN)定義的一個無線網(wǎng)絡(luò)通信的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。此后這一標(biāo)準(zhǔn)又不斷得到補充和完善，形成802.11x的標(biāo)準(zhǔn)系列。802.11x標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)在無限局域網(wǎng)的主流標(biāo)準(zhǔn)，也是Wi-Fi的技術(shù)基礎(chǔ)。目前，WLAN領(lǐng)域主要是IEEE 802.11x系列與HiperLAN/x(歐洲無線局域網(wǎng))系列兩種標(biāo)準(zhǔn)。
在以下標(biāo)準(zhǔn)中，平時應(yīng)用最多的應(yīng)該是802.11a/b/g三個標(biāo)準(zhǔn)，均已得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用;***討論中的標(biāo)準(zhǔn)是802.11n，在傳輸速度上有了一個大的飛躍，但截至目前，該標(biāo)準(zhǔn)尚未被正式通過。我們下面就向大家重點介紹，大家接觸最多的802.11a/b/g三個標(biāo)準(zhǔn)。#p#
802.11
802.11是IEEE最初制定的一個無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無線接入，業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)存取，速率***只能達(dá)到2Mbps。由于它在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要，因此，IEEE小組又相繼推出了802.11b和802.11a兩個新標(biāo)準(zhǔn)，前者已經(jīng)成為目前的主流標(biāo)準(zhǔn)，而后者也被很多廠商看好。
802.11a
802.11a是802.11原始標(biāo)準(zhǔn)的一個修訂標(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個正交頻分多路復(fù)用副載波，***原始數(shù)據(jù)傳輸率為54Mb/s，這達(dá)到了現(xiàn)實網(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條用于點對點傳輸。它不能與802.11b進行互操作，除非使用了對兩種標(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具有更少沖突的優(yōu)點。然而，高載波頻率也帶來了負(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;同樣還意味著802.11a不能傳播得像802.11b那么遠(yuǎn)，因為它更容易被吸收。
盡管2003世界無線電通信會議讓802.11a在全球的應(yīng)用變得更容易，不同的國家還是有不同的規(guī)定支持。美國和日本已經(jīng)出現(xiàn)了相關(guān)規(guī)定對802.11a進行了認(rèn)可，但是在其他地區(qū)，如歐盟，管理機構(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，2003年中期聯(lián)邦通信委員會的決定可能會為802.11a提供更多的頻譜。#p#
802.11b
就在802.11a發(fā)布的同一年，IEEE又發(fā)布了另外一個無線標(biāo)準(zhǔn)--802.11b。802.11b(即Wi-Fi)由IEEE在1998-1999年制訂完成，到2002年底，已在超過3000萬的無線基站中應(yīng)用。IEEE 802.11b是無線局域網(wǎng)的一個標(biāo)準(zhǔn)。其載波的頻率為2.4GHz，傳送速度為11Mbit/s。IEEE 802.11b是所有無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中***，也是普及最廣的標(biāo)準(zhǔn)。動態(tài)速率轉(zhuǎn)換當(dāng)射頻情況變差時，可將數(shù)據(jù)傳輸速率降低為5.5Mb/s、2Mb/s和1Mb/s。使用范圍 支持的范圍是在室外為300 米，在辦公環(huán)境中最長為100米。802.11b使用與以太網(wǎng)類似的連接協(xié)議和數(shù)據(jù)包確認(rèn)，來提供可靠的數(shù)據(jù)傳送和網(wǎng)絡(luò)帶寬的有效使用。
802.11b標(biāo)準(zhǔn)確保了用戶可以獲得設(shè)備互操作能力。 無線以太網(wǎng)兼容性聯(lián)盟(WECA)是一個非盈利性的國際組織，它的宗旨是檢驗基于802.11b標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品的互操作能力，并在所有市場中推廣該標(biāo)準(zhǔn)。隨著802.11b標(biāo)準(zhǔn)的迅速普及，用戶開始可以選擇多種可互操作的、低成本的、高性能的無線設(shè)備。
最重要的是，各種類型的企業(yè)現(xiàn)在都可以通過將無線技術(shù)加入自己的企業(yè)局域網(wǎng)而獲得巨大的利益。多年以來，膝上型電腦和筆記本電腦一直承諾可以隨時隨地進行計算。但是，隨著對局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的訪問日益成為開展業(yè)務(wù)的不可或缺的組成部分，人們需要通過無線連接來真正實現(xiàn)隨時隨地進行計算的承諾。無線設(shè)備讓用戶幾乎從任何地方都可以接入網(wǎng)絡(luò)：辦公桌、會議室、咖啡廳，或者企業(yè)園區(qū)和校園中的另外一個建筑物。這種能力為用戶提供了***限度的靈活性、生產(chǎn)率和效率，同時可以極大地促進同事、商業(yè)伙伴和客戶之間的合作。此外，無線技術(shù)還可以為難以鋪設(shè)電纜或者布線成本過高的場所提供局域網(wǎng)訪問。
IEEE 802.11b無線局域網(wǎng)與IEEE 802.3以太網(wǎng)的原理很類似，都是采用載波偵聽的方式來控制網(wǎng)絡(luò)中信息的傳送。不同之處是以太網(wǎng)采用的是CSMA/CD(載波偵聽/沖突檢測)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)上所有工作站都偵聽網(wǎng)絡(luò)中有無信息發(fā)送，當(dāng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空閑時即發(fā)出自己的信息，如同搶答一樣，只能有一臺工作站搶到發(fā)言權(quán)，而其余工作站需要繼續(xù)等待。如果一旦有兩臺以上的工作站同時發(fā)出信息，則網(wǎng)絡(luò)中會發(fā)生沖突，沖突后這些沖突信息都會丟失，各工作站則將繼續(xù)搶奪發(fā)言權(quán)。而802.11b無線局域網(wǎng)則引進了沖突避免技術(shù)，從而避免了網(wǎng)絡(luò)中沖突的發(fā)生，可以大幅度提高網(wǎng)絡(luò)效率。#p#
802.11g
802.11g產(chǎn)品在目前的市場上占有主流地位，無論是價格還是傳輸速率都受到很多消費者的歡迎。隨著無線IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)開始深入人心，各IC制造商開始尋求為以太網(wǎng)平臺提供更為快速的協(xié)議和配置。而藍(lán)牙產(chǎn)品和無線局域網(wǎng)(802.11b)產(chǎn)品的逐步應(yīng)用，解決兩種技術(shù)之間的干擾問題顯得日益重要。為此，IEEE成立了無線LAN任務(wù)工作組，專門從事無線局域網(wǎng) 802.11g標(biāo)準(zhǔn)的制定，力圖解決這一問題。802.11g其實是一種混合標(biāo)準(zhǔn)，它既能適應(yīng)傳統(tǒng)的802.11b標(biāo)準(zhǔn)，在2.4GHz頻率下提供每秒 11Mbit/s數(shù)據(jù)傳輸率，也符合802.11a標(biāo)準(zhǔn)在 5GHz頻率下提供 56Mbit/s數(shù)據(jù)傳輸率。
當(dāng)出現(xiàn)802.11a與802.11b標(biāo)準(zhǔn)以后，似乎已經(jīng)能夠滿足大部分的應(yīng)用需求，802.11g標(biāo)準(zhǔn)卻又在制定中，雖然現(xiàn)在正式標(biāo)準(zhǔn)還沒有正式出臺，但草案已經(jīng)到了6.0版本。也許一些用戶會認(rèn)為制定802.11g是多余的，但實際情況卻并非如此。
802.11a與802.11b兩個標(biāo)準(zhǔn)都存在著缺陷，802.11b的優(yōu)勢在于價格低廉,但速率較低(***11Mbps);而802.11a優(yōu)勢在于傳輸速率快(***54Mbps)且受干擾少，但價格相對較高。
802.11g存在的***個必要性：用戶需要一種低價格、高速率的產(chǎn)品，802.11g標(biāo)準(zhǔn)就能夠滿足用戶這些需求。802.11g雖然同樣運行于2.4GHz，但由于該標(biāo)準(zhǔn)中使用了與802.11a標(biāo)準(zhǔn)相同的調(diào)制方式OFDM，使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到了54Mbps的高傳輸速率，而基于該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品價格也只略高于802.11b標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。這樣就可為用戶提供更高性能，更低價格的無線網(wǎng)絡(luò)。
802.11g存在的第二個必要性：滿足用戶無線網(wǎng)絡(luò)升級需求。隨著用戶應(yīng)用的增加，無線網(wǎng)絡(luò)的性能成為制約應(yīng)用的瓶頸。因此用戶為滿足應(yīng)用，必須對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行升級，當(dāng)然出現(xiàn)這種問題的大多是選用了802.11b標(biāo)準(zhǔn)的用戶。難道一定要完全更換才能達(dá)到升級目的么?802.11g的出現(xiàn)為那些準(zhǔn)備升級的用戶提供了一套可保留原有投資的解決方案。因為，802.11g不但使用了OFDM作為調(diào)制方式以提高速率，同時，仍然保留了802.11b之中的調(diào)制方式，且又是運行在2.4GHz頻段。所以，802.11g可向下兼容802.11b。#p#
802.11n
現(xiàn)如今，各種無線局域網(wǎng)技術(shù)競爭慘烈，然而WLAN卻依然存在著很多差距和缺陷，為了實現(xiàn)高帶寬、高質(zhì)量的WLAN服務(wù)，使無線局域網(wǎng)達(dá)到以太網(wǎng)的性能水平，802.11n應(yīng)運而生。
2007年初，Wi-fi聯(lián)盟通過傳輸速度更快的IEEE802.11n以取代目前無線局域網(wǎng)中最主流的802.11g標(biāo)準(zhǔn)。802.11n作為新一代的Wi-fi標(biāo)準(zhǔn)可提供更高的連接速度，其理論傳輸速度高達(dá)500Mbps。在802.11n標(biāo)準(zhǔn)獲得批準(zhǔn)后，英特爾也在去年年中推出了新一代的Wireless-N網(wǎng)絡(luò)連接架構(gòu)，并將802.11n無線網(wǎng)卡作為新一代筆記本迅馳平臺SantaRosa的標(biāo)準(zhǔn)組件，宣稱新標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速率提升5倍、傳輸距離提升2倍。
802.11n將使WLAN傳輸速率達(dá)到目前傳輸速率的10倍，而且可以支持高質(zhì)量的語音、 視頻傳輸，這意味著人們可以在寫字樓中用Wi-Fi手機來撥打IP電話和可視電話。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，可以動態(tài)調(diào)整波束，保證讓W(xué)LAN用戶接收到穩(wěn)定的信號，并可以減少其它信號的干擾。因此其覆蓋范圍可以擴大到好幾平方公里，使WLAN移動性極大提高。這使得使用筆記本電腦和PDA可以在更大的范圍內(nèi)移動，可以讓W(xué)LAN信號覆蓋到寫字樓、酒店和家庭的任何一個角落，讓我們真正體驗移動辦公和移動生活帶來的便捷和快樂。
802.11n采用了一種軟件無線電技術(shù)，它是一個完全可編程的硬件平臺，使得不同系統(tǒng)的基站和終端都可以通過這一平臺的不同軟件實現(xiàn)互通和兼容，這使得WLAN的兼容性得到極大改善。這意味著WLAN將不但能實現(xiàn)802.11n向前后兼容，而且可以實現(xiàn)WLAN與無線廣域網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，比如3G。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，可以動態(tài)調(diào)整波束，保證讓W(xué)LAN用戶接收到穩(wěn)定的信號，并可以減少其它信號的干擾。因此其覆蓋范圍可以擴大到好幾平方公里，使WLAN移動性極大提高。
802.11n協(xié)議的出現(xiàn)給我們帶來了美好的愿景，在辦公室我們可以不再使用手機、不再使用桌面電話，而是使用Wi-Fi手機，也可以使筆記本電腦不必中斷網(wǎng)絡(luò)連接而在各個辦公室、會議室中移動辦公，而且還享受著高速的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。在家庭中，我們可以享受到各種寬帶的無線應(yīng)用，從IPTV到可視電話都可以通過WLAN實現(xiàn)，更重要的是各種智能家電都可以通過WLAN實現(xiàn)連接，與通信系統(tǒng)相連可以實現(xiàn)更加智能的控制。
802.11n殺手級的應(yīng)用，不僅是在業(yè)界帶來很大的影響，和我們的工作生活也是息息相關(guān)。相信在802.11n協(xié)議正式轉(zhuǎn)正之后，以上的這些畫面都將成為事實，成為我們身邊習(xí)以為常的事情。
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