無線局域網(wǎng)技術(shù)標準的幾種比較

2019-11-05 02:36:25

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供稿：網(wǎng)友

　　一、前言
　　WLAN開始是作為有線局域網(wǎng)絡(luò)地延伸而存在的，它以無線多址信道作為傳輸媒介，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)LAN（Local Area Network）的功能，能夠使用戶真正實現(xiàn)隨時、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入，因而各團體、企事業(yè)單位廣泛地采用了WLAN技術(shù)來構(gòu)建其辦公網(wǎng)絡(luò)。但隨著應(yīng)用的進一步發(fā)展，WLAN正逐漸從傳統(tǒng)意義上的局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展成為“公共無線局域網(wǎng)”，成為國際互聯(lián)網(wǎng)INTERNET寬帶接入手段。這主要是因為WLAN具有易安裝、易擴展、易治理、易維護、高移動性、保密性強、抗干擾等特點。
　　
　　WLAN標準主要是針對物理層和媒質(zhì)訪問控制層（MAC），涉及到所使用的無線頻率范圍、空中接口通信協(xié)議等技術(shù)規(guī)范與技術(shù)標準。在WLAN迅猛發(fā)展的同時，WLAN的標準之爭也成為眾多廠商和運營實體非常關(guān)注的一個話題，究竟WLAN最終會采取哪種技術(shù)作為主流標準直接影響到企業(yè)今后的決策走向。在眾多的標準中，人們知道最多的是IEEE（美國電子電氣工程師協(xié)會）802.11系列，此外制定WLAN標準還有ETSI（歐洲電信標準化組織）提出的標準有HiperLan和HiperLan2，HomeRF工作組的兩個標準是HomeRF和HomeRF2，另外還有藍牙非凡愛好組織”BSIG(Bluetooth　Special　Interest　Group)，簡稱藍牙SIG的藍牙技術(shù)標準。本文將針對目前業(yè)界最為關(guān)心的容量，兼容性，應(yīng)用前景等方面出發(fā)，對各個WLAN技術(shù)標準進行逐一分析比較。
　　
　　二、IEEE的802.11標準系列
　　IEEE的802.11標準由很多子集構(gòu)成，它具體定義了WLAN中從物理層到MAC層（媒體訪問控制）的通信協(xié)議。該系列中的802.11b,802.11a和802.11g都已經(jīng)嶄露頭角，尤其是802.11b，它的產(chǎn)品普及率最高，在眾多的標準中處于先導地位。
　　
　　1. 802.11b
　　
　　IEEE802.11b（Wi-Fi）使用開放的2.4GHz頻段，物理調(diào)制方式為補碼鍵控（CCK）編碼的直接序列擴頻（DSS），最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mbps，無需直線傳播。其實際的傳輸速率在5Mbps左右，與普通的10Base-T規(guī)格有線局域網(wǎng)處于同一水平。使用動態(tài)速率轉(zhuǎn)換，當射頻情況變差時，可將數(shù)據(jù)傳輸速率降低為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps。且當工作在2Mbps和1Mbps速率時可向下兼容IEEE802.11。IEEE802.11b的使用范圍在室外為300米，在辦公環(huán)境中則最長為100米。使用與以太網(wǎng)類似的連接協(xié)議和數(shù)據(jù)包確認，來提供可靠的數(shù)據(jù)傳送和網(wǎng)絡(luò)帶寬的有效使用。IEEE802.11b運作模式基本分為兩種：點對點模式和基本結(jié)構(gòu)模式，點對點模式是指無線網(wǎng)卡和無線網(wǎng)卡之間的通信方式,即Ad Hoc模式或者獨立基本服務(wù)集（IBSS）。基本結(jié)構(gòu)模式（BSS）是指僅使用一個接入點(AP)的無線網(wǎng)絡(luò)；使用多個接入點的兩個或多個BSS無線網(wǎng)絡(luò)可以組成擴展服務(wù)集(ESS),這是無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴充或無線和有線網(wǎng)絡(luò)并存時的通信方式，是IEEE802.11b最常用的方式。
　　
　　然而隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中視頻、語音等要害數(shù)據(jù)傳輸需求越來越多，速率問題將會成為802.11b進一步發(fā)展的主要障礙。此外802.11b在安全問題也不容忽視，目前主要通過WEP加密協(xié)議來彌補這一缺陷，不過IEEE已經(jīng)出臺了一個標準802.11i來專門解決WLAN中的安全問題。
　　
　　2. 802.11a
　　
　　IEEE802.11a工作在5GHz U-NII頻帶，從而避開了擁擠的2.4GHz頻段，所以相對802.11b來說幾乎是沒有干擾。物理層速率可達54Mbps，傳輸層可達25Mbps。采用正交頻分復(fù)用（OFDM）的獨特擴頻技術(shù)；可提供25Mbps的無線ATM接口、10Mbps以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口和TDD/TDMA的空中接口，支持語音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)，一個扇區(qū)可接入多個用戶，每個用戶可帶多個用戶終端。
　　
　　IEEE802.11a在使用頻率的選擇和數(shù)據(jù)傳輸速率上都優(yōu)與IEEE802.11b，不過其不兼容IEEE802.11b、空中接力不好、點對點連接很不經(jīng)濟，不適合小型設(shè)備，另外由于技術(shù)成本過高，缺乏價格競爭力，經(jīng)濟規(guī)模始終無法擴大，加上5GHz并非免費頻段，在部分地區(qū)面臨頻譜管制的問題，市場銷售情況一直不理想。相比而言，業(yè)界非常看好IEEE802.11b。
　　
　　3. 802.11g
　　
　　802.11g是IEEE為了解決802.11a與802.11b的互通而出臺的一個標準，它是802.11b的延續(xù)，兩者同樣使用2.4GHz通用頻段，互通性高，被看好是新一代的WLAN標準。802.11g的速率上限已經(jīng)由由11Mbps提升至54Mbps，但由于2.4GHz頻段干擾過多，在傳輸速率上低于802.11a。
　　
　　與802.11a和802.11b同時兼容是802.11g的一大亮點，它同時支持802.11b的CCK和802.11a的OFDM，802.11g還支持PBCC（Packet Binary Convolutional Coding，分組二進制卷積碼）技術(shù)。802.11g中規(guī)定的調(diào)制方式有2種，一為原Intersil公司提案采用的CCK-OFDM，另一為TI公司提案采用的PBCC-22（也稱CCK-PBCC）調(diào)制方式，其中采用PBCC-22方式的TI提案保持了對IEEE802.11b的完全兼容，并使最高傳輸速率達到了22Mbps,目前已經(jīng)有不少符合該標準的產(chǎn)品。而CCK-OFDM則作為802.11g的強制54Mbps模式，同時支持兩種模式的802.11g產(chǎn)品便可以在與802.11b網(wǎng)絡(luò)兼容的情況下，最高提供與802.11a標準相同的54Mbps連接速率。
　　
　　802.11g的兼容性和高數(shù)據(jù)速率彌補了802.11a和802.11b各自的缺陷，一方面使得802.11b產(chǎn)品可以平穩(wěn)向高數(shù)據(jù)速率升級，滿足日益增加的帶寬需求，另一方面使得802.11a實現(xiàn)與802.11b的互通，克服了802.11a一直難以進入市場主流的尷尬，因此802.11g一出現(xiàn)就獲得眾多廠商的支持。IEEE標準委員會已經(jīng)通過了802.11g標準，WLAN市場勢將再掀波瀾。
　　
　　三、HomeRF
　　HomeRF無線標準是由HomeRF工作組開發(fā)的，旨在家庭范圍內(nèi)，使計算機與其他電子設(shè)備之間實現(xiàn)無線通信的開放性工業(yè)標準。
　　
　　HomeRF是IEEE802.11與DECT的結(jié)合，使用這種技術(shù)能降低語音數(shù)據(jù)成本。與前幾種技術(shù)一樣，使用開放的2.4GHz頻段。采用跳頻擴頻（FHSS）技術(shù)，跳頻速率為50跳/秒, 共有75個帶寬為1MHz的跳頻信道，室內(nèi)覆蓋范圍為45米。調(diào)制方式為恒定包絡(luò)的FSK調(diào)制，分為2FSK與4FSK兩種，采用調(diào)頻調(diào)制可以有效地抑制無線環(huán)境下的干擾和衰落。2FSK方式下，最大數(shù)據(jù)的傳輸速率為1Mbps；4FSK方式下，速率可達2Mbps。在新的HomeRF 2.x標準中，采用了WBFH（Wide Band Frequency Hopping，寬帶調(diào)頻）技術(shù)來增加跳頻帶寬，由原來的1MHz跳頻信道增加到3MHz、5MHz，跳頻的速率也增加到75跳/秒，數(shù)據(jù)峰值達到10Mbps。
　　
　　以下為HomeRF 標準的主要特點：
　　
　　HomeRF提供了流媒體（Stream Media）真正意義上的支持。由于流媒體規(guī)定了高級別的優(yōu)先權(quán)并采用了帶有優(yōu)先權(quán)的重發(fā)機制，這樣就確保了實時播放流媒體所需的帶寬、低干擾、低誤碼。
　　
　　HomeRF把共享無線接入?yún)f(xié)議（SWAP）作為未來家庭聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)指標，基于該協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)是對等網(wǎng)，因此該協(xié)議主要針對家庭無線局域網(wǎng)。其數(shù)據(jù)通信采用簡化的IEEE802.11協(xié)議標準，沿用類似于以太網(wǎng)技術(shù)中的沖突檢測的載波偵聽多址技術(shù)（CSMA/CD）—CSMA/CA，沖突避免的載波偵聽多址技術(shù)。語音通信采用DECT（Digital Enhanced Cordless Telephony）標準，使用TDMA時分多址技術(shù)。
　　
　　不過由于HomeRF技術(shù)標準沒有公開，僅獲得了數(shù)十家公司的支持，并且在抗干擾能力等方面與其它技術(shù)標準相比也存在不少欠缺，這些先天不足決定了HomeRF標準應(yīng)用和發(fā)展前景有限，又加上這一標準推出后，市場營銷策略失當、后續(xù)研發(fā)與技術(shù)升級進展遲緩，因此，2000年之后，HomeRF技術(shù)開始走上了下坡路，2001年HomeRF的普及率降至30%，市場優(yōu)勢逐漸喪失。與此同時，作為HomeRF技術(shù)勁敵的Wi-Fi技術(shù)不僅在商用與家庭無線聯(lián)網(wǎng)市場雙管齊下，而且無論在技術(shù)標準升級演化、普及程度和產(chǎn)品價格方面，Wi-Fi都開始領(lǐng)先于HomeRF，尤其是芯片制造巨頭英特爾公司決定在其面向家庭無線網(wǎng)絡(luò)市場的AnyPoint產(chǎn)品系列中增加對802.11b標準的支持后，HomeRF的失敗幾乎已成定局。
　　
　　四、HiperLAN2
　　除了IEEE，歐洲電信標準協(xié)會（ETSI）也在針對歐洲市場，制訂名為“HiperLAN”的無線接入標準。所制訂的標準有4個：HiperLAN1、HiperLAN2、HiperLink和Hiperaccess。其中HiperLink用于室內(nèi)無線主干系統(tǒng)，HiperAccess用于室外對有線通信設(shè)施提供固定接入，HiperLAN1和HiperLAN2則用于無線局域網(wǎng)接入。
　　
　　HiperLAN主要是為集團消費者，公共和家庭環(huán)境提供無線接入到因特網(wǎng)和實時視頻服務(wù)。HiperLAN1采用了已在GSM蜂窩網(wǎng)和蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)（CDPD）中廣泛使用的高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK）調(diào)制技術(shù)，支持最大23.5Mbit/s的速率。HiperLAN2則與802.11a相似，同樣工作在5G頻帶，同樣在物理層采用正交頻分復(fù)用（OFDM）調(diào)制方法，同樣支持高達54Mbit/s的傳輸速率。不過，它還具備其它方面的一些優(yōu)點。在HiperLAN2中，數(shù)據(jù)通過移動終端和接入點之間事先建立的信令鏈接來進行傳輸，面向鏈接的特點使得HiperLAN2可以很輕易地實現(xiàn)QoS支持；HiperLAN2自動進行頻率分配，接入點監(jiān)聽四周的HiperLAN2無線信道并自動選擇空閑信道，這消除了對頻率規(guī)劃的需求，使系統(tǒng)部署變得相對簡便；為了加強無線接入的安全性，HiperLAN2網(wǎng)絡(luò)支持鑒權(quán)和加密，只答應(yīng)合法用戶接入網(wǎng)絡(luò)；HiperLAN2的協(xié)議棧具有很大的靈活性，可以適應(yīng)多種固定網(wǎng)絡(luò)類型——它既可以作為交換式以太網(wǎng)的無線接入子網(wǎng)，也可以作為第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)，并且這種接入對于網(wǎng)絡(luò)層以上的用戶部分來說是完全透明的，當前在固定網(wǎng)絡(luò)上的任何應(yīng)用都可以在HiperLAN2網(wǎng)上運行。相比之下，IEEE802.11的一系列協(xié)議都只能由以太網(wǎng)作為支撐，不如HiperLAN2靈活。
　　
　　五、藍牙
　　“藍牙”的英文名稱為“Bluetooth”，是一種開放性短距離無線通信技術(shù)標準。它是面向移動設(shè)備間的小范圍連接，其本質(zhì)可以說它是一種代替線纜的技術(shù)。從應(yīng)用的角度來講，它與日前廣泛應(yīng)用于微波通信中的一點多址技術(shù)十分相似；因此，它很輕易穿透障礙物，實現(xiàn)全方位的語音與數(shù)據(jù)傳輸。藍牙技術(shù)與無線局域網(wǎng)WLAN、

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