基于802.11协议的无线局域网技术

63895部队 史迎宾 管小云

基于802.11协议的无线局域网技术

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本文介绍了无线局域网的标准分别是IEEE802.11系列、Home RF和蓝牙等几种,其中最常用的是IEEE802.11系列标准,它们的主要区别在物理层的规范上。

802.11协议WLAN MAC协议多模无线标准

无线局域网(Wireless LAN)是90年代计算机网络域无线通信技术相结合的产物随着个人数据通信的发展以及功能强大的便携式数据终端和多媒体终端的广泛应用,为了实现能随时随地的进行数据通信,这就要求传统的计算机网络须由有线向无线、由固定向移动、由单一向多媒体业务进一步发展,扩展WLAN的业务领域。

一、IEEE802.11系列标准

IEEE802标准化委员会于1990年成立了802. 11WLAN标准工作组,其目标是创建WLAN标准,规定为:“所提议的无线LAN标准的作用范围是为局域网固定的、便携式和可移动站点的无线连接开发的规范。”IEEE802.11标准的协议定义包括了传统简单的MAC(介质控制访问层)和物理层。一个完整的IEEE802.11标准协议还定义了站管理层。它的任务是协调物理层和MAC层之间的交互作用。

1.物理层的规范。该标准对物理层定义了数据传输的信号特征和传输方式。传输方式涉及无线局域网采用的传输媒体、选择的频段及使用的调制方式。IEEE802.11的WLAN的物理层分为两类:一类是IEEE802.11的基本型WLAN物理层协议;另一类是高速扩展型协议,目前主要有802.11a/b/g。

(1)对于基本型的IEEE802.11WLAN的物理层协议,在采用无线电波作为传输媒体的无线局域网下,依调制方式不同,可分为扩展频谱方式与窄带调制方式,即跳频扩展频谱(FHSS)方式、直接序列扩展频谱(DSSS)方式和红外(Infrared)方式。(2)2.4GHz频段高速物理层扩展(IEEE802.11b)协议。这个协议主要是对DSSS系统的物理层高速扩展(简称HR/DSSS),除了在IEEE802.11协议中规定的1M bps和2M bps速率之外还提供5.5M bps和11M bps的数据速率。(3)5GHz频段高速物理层扩展(IEEE802.11a)协议。5GHz频段WLAN系统主要是使用5.15～5.25、5.25～5.35、5.725～5.825GHz(U-N II)频段的正交复用(OFDM)系统,它可以提供速率为6、9、12、18、24、36、48和54M bps的数据通信能力。其中,必须支持6、12、24M bps的数据速率。系统采用径BPSK和QPSK、16-QAM和64-QAM调制后的52个子载波。

2.基于802.11的WLAN MAC协议。802111MAC子层的功能:(1)为MAC子层用户提供可靠的数据传输;(2)实现对共享媒介接入的公平控制。该功能主要通过两种接入机制来实现:①基本接入机制,即分布式协调功能(DCF);②集中控制接入机制,即集中协调功能(PCF)。

DCF与PCF协议:①DCF的基本原理。DCF是IEEE802.11最基本的媒体访问方法,作用于基本服务群和基本网络结构中,可在所有站实现。DCF向上提供争用服务,有两种工作方式,一种是基本的CSMA/ CA,另一种是RTS/CTS机制。而主要采用的是CS2 MA/CA的分布式媒体接入方法,让每个站通过争用信道来获取发送权。CSMA/CA机制:CSMA/CA就是带碰撞回避的载波侦听多址访问。CSMA/CA与CSMA/CD不同就在于,当信道由忙态转为空闲态时,前者是立即执行退避算法,而后者则在碰撞之后再执行。当多个站都打算占用信道时,这样做就可以减少发生碰撞的概率。②PCF的基本原理。DCF只能提供竞争型的异步业务,对数据传输的时延较大。为了能提供时限服务,MAC协议还提供了一种用户可按需选择的点协调功能PCF访问方式。该方式是基于有限级别的无竞争访问方式。PCF建立在DCF基础之上,使用集中控制的接入算法(一般在接入点AP实现集中控制),用类似于轮询的方法将发送数据权流交给各个站,从而避免了碰撞的产生。

二、展望

无线联网领域将出现两个重要趋势,一个是802. 11b和GPRS组合卡的上市,其次是个人无线局域网(PWLAN)接入点的剧增。在未来无线市场上,将出现一系列互为补充的无线通信功能,包括无线广域网(WWAN)、WLAN、无线个人域网(WPAN),为把这些功能综合起来,为此出现了多模无线标准,它将综合以下无线通信技术:如WAN/WLAN具体体现为GPRS/ 802.11、3G/802.11等技术的融合,用来保证高速的无线连接;此外还有PAN/WLAN,具体体现为802.11与蓝牙、超宽带(UWB)传输等技术的结合。

三、结束语

目前,802.11面临着一些挑战:一是与GPRS或CDMA一起使用要有足够的安全性,使用要方便、可以计费等;二是自身的安全问题;三是使用方便;最后一点就是计费问题,运营商需要操作简单的计费方案,其中最迫切要解决的是漫游协议问题。802.1x标准就是从这几个待解决的难题入手的,它们在技术方面的一些进展能缓解一些应用中的问题,IEEE802.11各标准组也正加紧制订和完善系列标准。

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[4]郑娟毅,石明卫.IEEE802.11无线局域网技术及其发展[J].西安邮电学院学报,2006,11(03):13～16

[5]http://App le_中国:802.11

[6]http://www.voipcn.com.cn.理论解析IEEE802. 11协议_新闻系统

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