基于802.11協議的無線局域網技術

63895部隊 史迎賓 管小云

基于802.11協議的無線局域網技術

63895部隊 史迎賓 管小云

本文介紹了無線局域網的標準分別是IEEE802.11系列、Home RF和藍牙等幾種,其中最常用的是IEEE802.11系列標準,它們的主要區別在物理層的規范上。

802.11協議WLAN MAC協議多模無線標準

無線局域網(Wireless LAN)是90年代計算機網絡域無線通信技術相結合的產物隨著個人數據通信的發展以及功能強大的便攜式數據終端和多媒體終端的廣泛應用,為了實現能隨時隨地的進行數據通信,這就要求傳統的計算機網絡須由有線向無線、由固定向移動、由單一向多媒體業務進一步發展,擴展WLAN的業務領域。

一、IEEE802.11系列標準

IEEE802標準化委員會于1990年成立了802. 11WLAN標準工作組,其目標是創建WLAN標準,規定為:“所提議的無線LAN標準的作用范圍是為局域網固定的、便攜式和可移動站點的無線連接開發的規范?！盜EEE802.11標準的協議定義包括了傳統簡單的MAC(介質控制訪問層)和物理層。一個完整的IEEE802.11標準協議還定義了站管理層。它的任務是協調物理層和MAC層之間的交互作用。

1.物理層的規范。該標準對物理層定義了數據傳輸的信號特征和傳輸方式。傳輸方式涉及無線局域網采用的傳輸媒體、選擇的頻段及使用的調制方式。IEEE802.11的WLAN的物理層分為兩類:一類是IEEE802.11的基本型WLAN物理層協議;另一類是高速擴展型協議,目前主要有802.11a/b/g。

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

2.基于802.11的WLAN MAC協議。802111MAC子層的功能:(1)為MAC子層用戶提供可靠的數據傳輸;(2)實現對共享媒介接入的公平控制。該功能主要通過兩種接入機制來實現:①基本接入機制,即分布式協調功能(DCF);②集中控制接入機制,即集中協調功能(PCF)。

DCF與PCF協議:①DCF的基本原理。DCF是IEEE802.11最基本的媒體訪問方法,作用于基本服務群和基本網絡結構中,可在所有站實現。DCF向上提供爭用服務,有兩種工作方式,一種是基本的CSMA/ CA,另一種是RTS/CTS機制。而主要采用的是CS2 MA/CA的分布式媒體接入方法,讓每個站通過爭用信道來獲取發送權。CSMA/CA機制: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,當信道由忙態轉為空閑態時,前者是立即執行退避算法,而后者則在碰撞之后再執行。當多個站都打算占用信道時,這樣做就可以減少發生碰撞的概率。②PCF的基本原理。DCF只能提供競爭型的異步業務,對數據傳輸的時延較大。為了能提供時限服務,MAC協議還提供了一種用戶可按需選擇的點協調功能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基礎之上,使用集中控制的接入算法(一般在接入點AP實現集中控制),用類似于輪詢的方法將發送數據權流交給各個站,從而避免了碰撞的產生。

二、展望

無線聯網領域將出現兩個重要趨勢,一個是802. 11b和GPRS組合卡的上市,其次是個人無線局域網(PWLAN)接入點的劇增。在未來無線市場上,將出現一系列互為補充的無線通信功能,包括無線廣域網(WWAN)、WLAN、無線個人域網(WPAN),為把這些功能綜合起來,為此出現了多模無線標準,它將綜合以下無線通信技術:如WAN/WLAN具體體現為GPRS/ 802.11、3G/802.11等技術的融合,用來保證高速的無線連接;此外還有PAN/WLAN,具體體現為802.11與藍牙、超寬帶(UWB)傳輸等技術的結合。

三、結束語

目前,802.11面臨著一些挑戰:一是與GPRS或CDMA一起使用要有足夠的安全性,使用要方便、可以計費等;二是自身的安全問題;三是使用方便;最后一點就是計費問題,運營商需要操作簡單的計費方案,其中最迫切要解決的是漫游協議問題。802.1x標準就是從這幾個待解決的難題入手的,它們在技術方面的一些進展能緩解一些應用中的問題,IEEE802.11各標準組也正加緊制訂和完善系列標準。

[1]劉乃安.無線局域網(WLAN)-原理、技術與應用[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004

[2]黎連業,郭春芳,向東明.無線網絡與應用[M].北京:清華大學出版社,2004

[3]田芳,趙方明,姚宗國.基于IEEE802.11系列無線局域網協議的比較及發展趨勢[J].山東大學學報(工學版),2003,33(02):163～167

[4]鄭娟毅,石明衛.IEEE802.11無線局域網技術及其發展[J].西安郵電學院學報,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協議_新聞系統

book=71,ebook=102