早期主流的WLAN技术(一)

无线局域网络（Wireless Local Area Networks；WLANs）利用射频（Radio Frequency；RF）或是红外线（InfraRed；IR）的技术，以无线的方式连接二部或多部需要交换资料的计算机设备，利用无线的高移动性来应用于各个需要的应用领域之中。

1.1  早期主流的WLAN技术

l  802.11

l  802.11b

l  802.11a

l  802.11g

 

1.2  IEEE 802.11无线局域网工作组

 

1.3  802.11协议族

随着无线网络发展，在802.11基础上又发展出了802.11b、802.11a、802.11g和802.11n等，这些协议成员具体工作频段及速率如下：

  802.11协议伴随扩展协议的发展和普及，其已经逐渐淘汰。802.11b是继802.11协议后形成的无线网络协议，盛行一时，但是它仅仅具备11Mbps带宽，不能满足很多局域网内特殊业务要求。之后，出现802.11a，这个协议支持速率高达54Mbps，可以满足多数业务需要，但是其工作在5GHz，与802.11和802.11b在硬件上得不到兼容，很难抢占802.11b已有客户群，没有得到普及。人们为了保持802.11a高速率和802.11b兼容性，于是在802.11b基础上经过优化，编制出802.11g协议，它即保持54Mbps速率，又兼容802.11b 2.4GHz工作频段，对802.11b客户群有着良好硬件兼容性，成为了主流。在802.11g协议之后，人们又提高了无线网络速率和更好频段兼容性协议——802.11n，根据WIFI联盟2009年初公布的数据，802.11n产品的认证增长率从2007年成倍增长，截至目前全球已经有超过500款的11n设备完成认证，2009年的认证数量已超出802.11a/b/g。

2.1  802.11

自第二次世界大战，无线通讯因在军事上应用的成果而受到重视，无线通讯一直发展，但缺乏广泛的通讯标准。于是，IEEE在1997年为无线局域网制定了第一个版本标准──IEEE 802.11。主要用于解决办公室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。其中定义了媒体存取控制层（MAC层）和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种展频作调频方式和一种红外传输的方式，总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备之间的通信可以设备到设备（ad hoc）的方式进行，也可以在基站（Base Station, BS）或者访问点（Access Point，AP）的协调下进行。为了在不同的通讯环境下取得良好的通讯质量，采用CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance）硬件沟通方式。目前，3Com等公司都有基于该标准的无线网卡。由于802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，IEEE小组又相继推出了802.11b和802.11a两个新标准。三者之间技术上的主要差别在于MAC子层和物理层。

1999年加上了两个补充版本：802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层，802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。 2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用，因此802.11b得到了最为广泛的应用。1999年工业界成立了Wi-Fi联盟，致力解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题，802.11标准和补充。

 

2.2  标准详解

802.11协议组是国际电工电子工程学会（IEEE）为无线局域网络制定的标准。虽然WI-FI使用了802.11的媒体访问控制层（MAC）和物理层（PHY），但是两者并不完全一致。

802.11a是802.11原始标准的一个修订标准，于1999年获得批准。802.11a标准采用了与原始标准相同的核心协议，工作频率为5GHz，使用52个正交频分多路复用(OFDM)副载波，最大原始数据传输率为54Mb/s，这达到了现实网络中等吞吐量（20Mb/s）的要求。

目前正在开发中的版本是802.11ae—2012。

2.3  工作频段

802.11采用2.4GHz和5GHz这两个ISM频段。

其中2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家采用。5GHz ISM 频段在一些国家和地区的使用情况比较复杂，加上高载波频率所带来了负面效果，使的802.11a的普及受到了限制，虽然它是协议组的第一个版本。

 

3.1  802.11b

以往，无线局域网发展缓慢，推广应用困难，主要是由于传输速率低、成本高、产品系列有限，且很多产品不能相互兼容。如以前无线局域网的速率只有1～2Mb/s，而许多应用也是根据10Mb/s以太网速率设计的，限制了无线产品的应用种类。针对现在高速增长的数据业务和多媒体业务，无线局域网取得进展的关键就在于高速新标准的制定，以及基于该标准的10Mb/s甚至更高速率产品的出现。802.11b从根本上改变了无线局域网的设计和应用现状，满足了人们在一定区域内实现不间断移动办公的需求，为我们创造了一个自由的空间。

3.2  802.11b标准简介

IEEE 802.11b无线局域网的带宽最高可达11Mbps，比两年前刚批准的IEEE 802.11标准快5倍，扩大了无线局域网的应用领域。另外，也可根据实际情况采用5.5Mbps、2 Mbps和1 Mbps带宽，实际的工作速度在5Mb/s左右，与普通的10Base-T规格有线局域网几乎是处于同一水平。作为公司内部的设施，可以基本满足使用要求。IEEE 802.11b使用的是开放的2.4GHz频段，不需要申请就可使用。既可作为对有线网络的补充，也可独立组网，从而使网络用户摆脱网线的束缚，实现真正意义上的移动应用。

IEEE 802.11b无线局域网与我们熟悉的IEEE 802.3以太网的原理很类似，都是采用载波侦听的方式来控制网络中信息的传送。不同之处是以太网采用的是CSMA/CD（载波侦听/冲突检测）技术，网络上所有工作站都侦听网络中有无信息发送，当发现网络空闲时即发出自己的信息，如同抢答一样，只能有一台工作站抢到发言权，而其余工作站需要继续等待。如果一旦有两台以上的工作站同时发出信息，则网络中会发生冲突，冲突后这些冲突信息都会丢失，各工作站则将继续抢夺发言权。而802.11b无线局域网则引进了冲突避免技术，从而避免了网络中冲突的发生，可以大幅度提高网络效率。

IEEE 802.11b优点

功能　优点

速度　2.4ghz直接序列扩频无线电提供最大为11mbps的数据传输速率，无须直线传播

动态速率转换　当射频情况变差时，降低数据传输速率为5.5mbps、2mbps和1mbps

使用范围　802.11b支持以百米为单位的范围（在室外为300米；在办公环境中最长为100米）

可靠性　与以太网类似的连接协议和数据包确认提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用

互用性　与以前的标准不同的是，802.11b只允许一种标准的信号发送技术。weca将认证

产品的互用性

电源管理　802.11b网络接口卡可转到休眠模式，访问点将信息缓冲到客户，延长了笔

记本电脑的电池寿命

漫游支持　当用户在楼房或公司部门之间移动时，允许在访问点之间进行无缝连接

加载平衡　802.11b nic更改与之连接的访问点，以提高性能（例如，当前的访问点流

量较拥挤，或发出低质量的信号时）

可伸缩性　最多三个访问点可以同时定位于有效使用范围中，以支持上百个用户

同时语音和数据支持

安全性　内置式鉴定和加密

3.3  802.11b的基本运作模式

802.11b运作模式基本分为两种：点对点模式和基本模式。点对点模式是指无线网卡和无线网卡之间的通信方式。只要PC插上无线网卡即可与另一具有无线网卡的PC连接，对于小型的无线网络来说，是一种方便的连接方式，最多可连接256台PC。而基本模式是指无线网络规模扩充或无线和有线网络并存时的通信方式，这是802.11b最常用的方式。此时，插上无线网卡的PC需要由接入点与另一台PC连接。接入点负责频段管理及漫游等指挥工作，一个接入点最多可连接1024台PC（无线网卡）。当无线网络节点扩增时，网络存取速度会随着范围扩大和节点的增加而变慢，此时添加接入点可以有效控制和管理频宽与频段。无线网络需要与有线网络互连，或无线网络节点需要连接和存取有线网的资源和服务器时，接入点可以作为无线网和有线网之间的桥梁。

3.4  802.11b的典型解决方案

802.11b无线局域网由于其便利性和可伸缩性，特别适用于小型办公环境和家庭网络。在室内环境中，针对不同的实际情况可以有不同的典型解决方案

3.4.1      对等解决方案

对等解决方案是一种最简单的应用方案，只要给每台电脑安装一片无线网卡，即可相互访问。如果需要与有线网络连接，可以为其中一台电脑再安装一片有线网卡，无线网中其余电脑即利用这台电脑作为网关，访问有线网络或共享打印机等设备。

但对等解决方案是一种点对点方案，网络中的电脑只能一对一互相传递信息，而不能同时进行多点访问。如果要实现像有线局域网的互通功能，则必须借助接入点。

3.4.2      单接入点解决方案

接入点相当于有线网络中的集线器。无线接入点可以连接周边的无线网络终端，形成星形网络结构，同时通过10Base-T端口与有线网络相连，使整个无线网的终端都能访问有线网络的资源，并可通过路由器访问Internet。

802.11b应用

功能　优点

不易接线的区域　在不易接线或接线费用较高的区域（如有历史意义的建筑物，有石棉

的建筑物，以及教室）中提供网络服务

灵活的工作组　为经常进行网络配置更改的工作区降低了总拥有成本

网络化的会议室　用户可在从一个会议室移动到另一个会议室时进行网络连接，以获得

最新的信息，并且可在决策时相互交流

特殊网络　现场顾问和小工作组的快速安装和兼容软件可提高工作效率

子公司网络　为远程或销售办公室提供易于安装、使用和维护的网络

部门范围的网络移动　漫游功能使企业可以建立易于使用的无线网络，可覆盖所有部门

一般地说，802.11b允许使用任何现有在有线网络上运行的应用程序或网络服务。

3.4.3      多接入点解决方案

当网络规模较大，超过了单个接入点的覆盖半径时，可以采用多个接入点分别与有线网络相连，从而形成以有线网络为主干的多接入点的无线网络，所有无线终端可以通过就近的接入点接入网络，访问整个网络的资源，从而突破无线网覆盖半径的限制。

3.4.4      无线中继解决方案

无线接入器还有另外一种用途，即充当有线网络的延伸。比如在工厂车间中，车间具有一个网络接口连接有线网，而车间中许多信息点由于距离很远使得网络布线成本很高，还有一些信息点由于周边环境比较恶劣，无法进行布线。由于这些信息点的分布范围超出了单个接入点的覆盖半径，我们可以采用两个接入点实现无线中继，以扩大无线网络的覆盖范围。

3.4.5      无线冗余解决方案

对于网络可靠性要求较高的应用环境，比如金融、证券等，接入点一旦失效，整个无线网络会瘫痪，将带来很大损失。因此，可以将两个接入点放置在同一位置，从而实现无线冗余备份的方案。

3.4.6      多蜂窝漫游工作方式

在一个大楼中或者在很大的平面里面部署无线网络时，可以布置多个接入点构成一套微蜂窝系统，这与移动电话的微蜂窝系统十分相似。微蜂窝系统允许一个用户在不同的接入点覆盖区域内任意漫游，随着位置的变换，信号会由一个接入点自动切换到另外一个接入点。整个漫游过程对用户是透明的，虽然提供连接服务的接入点发生了切换，但对用户的服务却不会被中断。

3.5  802.11b的应用前景

早期的802.11b无线局域网技术已经在纵向市场应用方面取得成功，例如生产、存货控制和零售点等方面，1999年已经取得了4亿美元的销售额。随着802.11b性能价格比实质性的提高，一个全新的横向市场应用将全面展开。企业将可以应用无线局域网作为他们有限局域网的延伸。这一应用将使他们全方位地与公司应用程序和网络外围设备取得连接，从而大大提高雇员在移动中的工作效率。无线局域网技术将首先应用于企业的会议厅和部门办公室，随着其使用的深入，最终将应用于公司的每一个角落。小企业和家庭用户也将使用无线局域网代替有线网络，从而获得无线局域网提供的在“无线”安装和维护方面带来的节约。

3.6  802.11b与WIi-Fi

IEEE 802.11b是无线局域网的一个标准。其载波的频率为2.4GHz，可提供1、2、5.5及11Mbit/s的多重传送速度。它有时也被错误地标为Wi-Fi。实际上Wi-Fi是Wi-Fi联盟的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系。