基于802.11協(xié)議的無線局域網(wǎng)技術(shù)

63895部隊(duì) 史迎賓 管小云

基于802.11協(xié)議的無線局域網(wǎng)技術(shù)

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本文介紹了無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)分別是IEEE802.11系列、Home RF和藍(lán)牙等幾種,其中最常用的是IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn),它們的主要區(qū)別在物理層的規(guī)范上。

802.11協(xié)議WLAN MAC協(xié)議多模無線標(biāo)準(zhǔn)

無線局域網(wǎng)(Wireless LAN)是90年代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)域無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物隨著個(gè)人數(shù)據(jù)通信的發(fā)展以及功能強(qiáng)大的便攜式數(shù)據(jù)終端和多媒體終端的廣泛應(yīng)用,為了實(shí)現(xiàn)能隨時(shí)隨地的進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,這就要求傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)須由有線向無線、由固定向移動(dòng)、由單一向多媒體業(yè)務(wù)進(jìn)一步發(fā)展,擴(kuò)展WLAN的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

一、IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)于1990年成立了802. 11WLAN標(biāo)準(zhǔn)工作組,其目標(biāo)是創(chuàng)建WLAN標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定為:“所提議的無線LAN標(biāo)準(zhǔn)的作用范圍是為局域網(wǎng)固定的、便攜式和可移動(dòng)站點(diǎn)的無線連接開發(fā)的規(guī)范。”IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議定義包括了傳統(tǒng)簡單的MAC(介質(zhì)控制訪問層)和物理層。一個(gè)完整的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議還定義了站管理層。它的任務(wù)是協(xié)調(diào)物理層和MAC層之間的交互作用。

1.物理層的規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)對物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柼卣骱蛡鬏敺绞?。傳輸方式涉及無線局域網(wǎng)采用的傳輸媒體、選擇的頻段及使用的調(diào)制方式。IEEE802.11的WLAN的物理層分為兩類:一類是IEEE802.11的基本型WLAN物理層協(xié)議;另一類是高速擴(kuò)展型協(xié)議,目前主要有802.11a/b/g。

(1)對于基本型的IEEE802.11WLAN的物理層協(xié)議,在采用無線電波作為傳輸媒體的無線局域網(wǎng)下,依調(diào)制方式不同,可分為擴(kuò)展頻譜方式與窄帶調(diào)制方式,即跳頻擴(kuò)展頻譜(FHSS)方式、直接序列擴(kuò)展頻譜(DSSS)方式和紅外(Infrared)方式。(2)2.4GHz頻段高速物理層擴(kuò)展(IEEE802.11b)協(xié)議。這個(gè)協(xié)議主要是對DSSS系統(tǒng)的物理層高速擴(kuò)展(簡稱HR/DSSS),除了在IEEE802.11協(xié)議中規(guī)定的1M bps和2M bps速率之外還提供5.5M bps和11M bps的數(shù)據(jù)速率。(3)5GHz頻段高速物理層擴(kuò)展(IEEE802.11a)協(xié)議。5GHz頻段WLAN系統(tǒng)主要是使用5.15～5.25、5.25～5.35、5.725～5.825GHz(U-N II)頻段的正交復(fù)用(OFDM)系統(tǒng),它可以提供速率為6、9、12、18、24、36、48和54M bps的數(shù)據(jù)通信能力。其中,必須支持6、12、24M bps的數(shù)據(jù)速率。系統(tǒng)采用徑BPSK和QPSK、16-QAM和64-QAM調(diào)制后的52個(gè)子載波。

2.基于802.11的WLAN MAC協(xié)議。802111MAC子層的功能:(1)為MAC子層用戶提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸;(2)實(shí)現(xiàn)對共享媒介接入的公平控制。該功能主要通過兩種接入機(jī)制來實(shí)現(xiàn):①基本接入機(jī)制,即分布式協(xié)調(diào)功能(DCF);②集中控制接入機(jī)制,即集中協(xié)調(diào)功能(PCF)。

DCF與PCF協(xié)議:①DCF的基本原理。DCF是IEEE802.11最基本的媒體訪問方法,作用于基本服務(wù)群和基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,可在所有站實(shí)現(xiàn)。DCF向上提供爭用服務(wù),有兩種工作方式,一種是基本的CSMA/ CA,另一種是RTS/CTS機(jī)制。而主要采用的是CS2 MA/CA的分布式媒體接入方法,讓每個(gè)站通過爭用信道來獲取發(fā)送權(quán)。CSMA/CA機(jī)制:CSMA/CA就是帶碰撞回避的載波偵聽多址訪問。CSMA/CA與CSMA/CD不同就在于,當(dāng)信道由忙態(tài)轉(zhuǎn)為空閑態(tài)時(shí),前者是立即執(zhí)行退避算法,而后者則在碰撞之后再執(zhí)行。當(dāng)多個(gè)站都打算占用信道時(shí),這樣做就可以減少發(fā)生碰撞的概率。②PCF的基本原理。DCF只能提供競爭型的異步業(yè)務(wù),對數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延較大。為了能提供時(shí)限服務(wù),MAC協(xié)議還提供了一種用戶可按需選擇的點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF訪問方式。該方式是基于有限級別的無競爭訪問方式。PCF建立在DCF基礎(chǔ)之上,使用集中控制的接入算法(一般在接入點(diǎn)AP實(shí)現(xiàn)集中控制),用類似于輪詢的方法將發(fā)送數(shù)據(jù)權(quán)流交給各個(gè)站,從而避免了碰撞的產(chǎn)生。

二、展望

無線聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)兩個(gè)重要趨勢,一個(gè)是802. 11b和GPRS組合卡的上市,其次是個(gè)人無線局域網(wǎng)(PWLAN)接入點(diǎn)的劇增。在未來無線市場上,將出現(xiàn)一系列互為補(bǔ)充的無線通信功能,包括無線廣域網(wǎng)(WWAN)、WLAN、無線個(gè)人域網(wǎng)(WPAN),為把這些功能綜合起來,為此出現(xiàn)了多模無線標(biāo)準(zhǔn),它將綜合以下無線通信技術(shù):如WAN/WLAN具體體現(xiàn)為GPRS/ 802.11、3G/802.11等技術(shù)的融合,用來保證高速的無線連接;此外還有PAN/WLAN,具體體現(xiàn)為802.11與藍(lán)牙、超寬帶(UWB)傳輸?shù)燃夹g(shù)的結(jié)合。

三、結(jié)束語

目前,802.11面臨著一些挑戰(zhàn):一是與GPRS或CDMA一起使用要有足夠的安全性,使用要方便、可以計(jì)費(fèi)等;二是自身的安全問題;三是使用方便;最后一點(diǎn)就是計(jì)費(fèi)問題,運(yùn)營商需要操作簡單的計(jì)費(fèi)方案,其中最迫切要解決的是漫游協(xié)議問題。802.1x標(biāo)準(zhǔn)就是從這幾個(gè)待解決的難題入手的,它們在技術(shù)方面的一些進(jìn)展能緩解一些應(yīng)用中的問題,IEEE802.11各標(biāo)準(zhǔn)組也正加緊制訂和完善系列標(biāo)準(zhǔn)。

[1]劉乃安.無線局域網(wǎng)(WLAN)-原理、技術(shù)與應(yīng)用[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004

[2]黎連業(yè),郭春芳,向東明.無線網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004

[3]田芳,趙方明,姚宗國.基于IEEE802.11系列無線局域網(wǎng)協(xié)議的比較及發(fā)展趨勢[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2003,33(02):163～167

[4]鄭娟毅,石明衛(wèi).IEEE802.11無線局域網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào),2006,11(03):13～16

[5]http://App le_中國:802.11

[6]http://www.voipcn.com.cn.理論解析IEEE802. 11協(xié)議_新聞系統(tǒng)

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