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无线局域网技术五大标准的特点与优势

[日期:2007-03-27] 来源:  作者:未知 [字体: ]

无线局域网(WLAN)是20世纪90年代计算机网络与无线通信技术相结合的产物,它使用无线信道来接入网络,为通信的移动化、个人化和多媒体应用提供了潜在的手段,并成为宽带无线接入的有效途径之一。


但长期以来,WLAN的发展一直在由不同厂商进行推动,因此出现了标准百舸争流、百花齐放的局面。各个标准的特点和优势是什么?谁更能在激烈的竞争中占得鳌头?下面将一一进行分析。


如火如荼的IEEE802.11系列


1999年9月通过的IEEE802.11b工作在2.4-2.483GHz频段。802.11b数据速率为11Mbps。同时IEEE802.11b具有5.5Mbps、2Mbps、1Mbps三个低速档次,当工作站之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限时,传输速率能够从11Mbps自动降到5.5Mbps、2Mbps或者1Mbps,通过降低传输速度来改善误码率性能。802.11b使用带有防数据丢失特性的载波检测多址连接(CSMA/CA)作为路径共享协议,物理层调制方式为CCK(补码键控)的DSSS(直接序列扩频)。目前802.11b已经成为WLAN市场上的主流技术,随着技术的成熟和产品的降价,它开始大显身手。


和802.11b相比,IEEE802.11a在整个覆盖范围内提供了更高的速度,其速率高达54Mbps。它工作在5GHz频段,目前该频段用得不多,干扰和信号争用情况较少。802.11a同样采用CSMA/CA协议。但在物理层,802.11a采用了正交频分复用(OFDM)技术。OFDM技术将一个无线信道分解成多个子载波同时传输数据,每个子载波的速率比总速率低许多,也就是每个传输符号的时长要长许多,这有利于克服无线信道的衰落,改善了信号质量,提升了整个网络的速度。一般分析认为,802.11a技术的普及仍需一段时间,但是由于互联网产业飞速发展,用户对宽带业务需求量猛增,802.11b在不少场合(尤其是信道噪声较大的场合)已不能满足用户宽带接入的要求;而802.11a则可凭借更高的速率和更好的质量实现这一需求,因此有望提前取代802.11b,让用户尽情享受宽带的无穷魅力。


IEEE802.11a与802.11b的产品因为频段与调制方式不同而无法互通,这使得已经拥有802.11b产品的消费者可能不会立即购买802.11a产品,阻碍了802.11a的应用步伐。2001年11月15日,IEEE试验性地批准一种新技术802.11g,其使命就是兼顾802.11a和802.11b,为802.11b过渡到802.11a铺路修桥。它既适应传统的802.11b标准,在2.4GHz频率下提供11Mbps的数据速率,也符合802.11a标准,在5GHz频率下提供54Mbps的数据速率。802.11g中规定的调制方式包括802.11a中采用的OFDM与802.11b中采用的CCK。通过规定两种调制方式,既达到了用2.4GHz频段实现IEEE802.11a54Mbps的数据传送速度,也确保了与装机数量超过1100万台的IEEE802.11b产品的兼容。此外,TI公司提案的可达22Mbps数据传送速度的CCK-PBCC与CCK-OFDM调制方式也可以选用。


笑傲欧洲的HiperLAN


除了IEEE802.11家族,欧洲电信标准化协会(ETSI)的宽带无线电接入网络(BRAN)也制订出HiperLAN标准作为“宽带无线接入网”计划的组成部分,并在欧洲得到了广泛支持和应用。该系列包含4个标准:HiperLAN1、HiperLAN2、HiperLink和HiperAccess。HiperLAN1、HiperLAN2用于高速WLAN接入;HiperLink用于室内无线主干系统;HiperAccess则用于室外对有线通信设施提供固定接入。


HiperLAN1对应1EEE802.11b,它工作在5.3GHz,采用高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制,速率最大23.5Mbps。HiperLAN2工作在5GHz频段,速率高达54Mbps。因为技术上的下列优点,它被一些人士看成目前最先进的WLAN技术:1.为了实现54Mbps高速数据传输,物理层采用OFDM调制,MAC子层则采用一种动态时分复用的技术来保证最有效地利用无线资源。2.为使系统同步,在数据编码方面采用了数据串行排序和多级前向纠错,每一级都能纠正一定比例的误码。3.数据通过移动终端和接入点之间事先建立的信令链接来进行传输,面向链接的特点使得HiperLAN2可以很容易地实现QoS支持。每个链接可以被指定一个特定的QoS,如带宽、时延、误码率等,还可以给每个链接预先指定一个优先级。4.自动进行频率分配。接入点监听周围的HiperLAN2无线信道,并自动选择空闲信道。这一功能消除了对频率规划的需求,使系统部署变得相对简便。5.为了加强无线接入的安全性,HiperLAN2网络支持鉴权和加密。通过鉴权,使得只有合法的用户可以接入网络,而且只能接入通过鉴权的有效网络。6.其协议栈具有很大的灵活性,可以适应多种固定网络类型。它既可以作为交换式以太网的无线接入子网,也可以作为第三代蜂窝网络的接入网,并且这种接入对于网络层以上的用户部分来说是完全透明的。当前在固定网络上的任何应用都可以在HiperLAN2网上运行。相比之下,IEEE802.11的一系列协议都只能由以太网作为支撑,不如HiperLAN2灵活。


独树一帜的红外系统


红外局域网系统采用波长小于1微米的红外线作为传输媒体,该频谱在电磁光谱里仅次于可见光,不受无线电管理部门的限制。红外信号要求视距传输,方向性强,对邻近区域的类似系统也不会产生干扰,并且窃听困难。实际应用中由于红外线具有很高的背景噪声,受日光、环境照明等影响较大,一般要求的发射功率较高。尽管如此,红外无线LAN仍是目前“100Mbps以上、性能价格比高的网络”唯一可行的选择,主要用于设备的点对点通信。


互为补充的蓝牙技术


蓝牙是一种使用2.45GHz的无线频带(ISM频带)的通用无线接口技术,提供不同设备间的双向短程通信。蓝牙的目标是最高数据传输速率1Mbps(有效传输速率为721Kbps)、传输距离为10厘米-10米(增加发射功率可达100米)。在一个微微网络中,蓝牙可使每台设备同时与多达7台的其它设备进行通信,而且每台设备可以同时属于几个微微网络。蓝牙面向的是移动设备间的小范围连接,因而本质上说它是一种代替线缆的技术。它用来在较短距离内取代目前多种线缆连接方案,并且克服了红外技术的缺陷可穿透墙壁等障碍,通过统一的短距离无线链路,在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。相对802.11和HiperLAN家族,蓝牙的作用不是为了竞争而是相互补充。


力不从心的HomeRF


HomeRF是IEEE802.11与DECT的结合,原为家庭网络设计,旨在降低语音数据成本。HomeRF工作在2.4GHz频段,它采用数字跳频扩频技术,速率为50跳/秒,并有75个带宽为1MHz跳频信道。调制方式为2FSK与4FSK。数据的传输速率在2FSK方式下为1Mbps,在4FSK方式下为2Mbps。在新版HomeRF2.x中,采用了WBFH(widebandfrequencyhopping)技术把跳频带宽增加到了3MHz和5MHz,跳频速率也增加到75跳/秒,数据传输速率达到了10Mbps。尽管如此,在速率更快、技术更先进的802.11和HiperLAN的夹攻下,HomeRF已不被看好。

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