ieee 802.11協(xié)議詳解

IEEE最初制定的一個無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無線接入，業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)存取，速率最高只能達(dá)到2Mbps。由于它在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要，因此，IEEE小組又相繼推出了802.11b和802.11a兩個新標(biāo)準(zhǔn)。

802.11a標(biāo)準(zhǔn)工作在5GHzU-NII頻帶，物理層速率最高可達(dá)54Mbps，傳輸層速率最高可達(dá)25Mbps。可提供25Mbps的無線ATM接口和10Mbps的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口，以及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。

根據(jù)需要，數(shù)據(jù)率還可降為48，36，24，18，12，9或者6Mb/s。802.11a擁有12條不相互重疊的頻道，8條用于室內(nèi)，4條用于點對點傳輸。它不能與802.11b進(jìn)行互操作，除非使用了對兩種標(biāo)準(zhǔn)都采用的設(shè)備。

盡管2003世界無線電通信會議讓802.11a在全球的應(yīng)用變得更容易，不同的國家還是有不同的規(guī)定支持。美國和日本已經(jīng)出現(xiàn)了相關(guān)規(guī)定對802.11a進(jìn)行了認(rèn)可，但是在其他地區(qū)，如歐盟，管理機構(gòu)卻考慮使用歐洲的HIPERLAN標(biāo)準(zhǔn)，而且在2002年中期禁止在歐洲使用802.11a。在美國，2003年中期聯(lián)邦通信委員會的決定可能會為802.11a提供更多的頻譜。但是802.11a產(chǎn)品于2001年開始銷售，比802.11b的產(chǎn)品還要晚，這是因為產(chǎn)品中5GHz的組件研制成功太慢。由于802.11b已經(jīng)被廣泛采用了，802.11a沒有被廣泛的采用。再加上802.11a的一些弱點，和一些地方的規(guī)定限制，使得它的使用范圍更窄了。802.11a設(shè)備廠商為了應(yīng)對這樣的市場匱乏，對技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)(802.11a技術(shù)與802.11b在很多特性上都很相近)，并開發(fā)了可以使用不止一種802.11標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)。已經(jīng)有了可以同時支持802.11a和b，或者a,b,g都支持的雙頻，雙模式或者三模式的的無線網(wǎng)卡，它們可以自動根據(jù)情況選擇標(biāo)準(zhǔn)。同樣，也出現(xiàn)了移動適配器和接入設(shè)備能同時支持所有的這些標(biāo)準(zhǔn)。

IEEE802.11b是無線局域網(wǎng)的一個標(biāo)準(zhǔn)。其載波的頻率為2.4GHz，傳送速度為11Mbit/s。IEEE802.11b是所有無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中最著名，也是普及最廣的標(biāo)準(zhǔn)。它有時也被錯誤地標(biāo)為Wi-Fi。實際上Wi-Fi是無線局域網(wǎng)聯(lián)盟(WLANA)的一個商標(biāo)，該商標(biāo)僅保障使用該商標(biāo)的商品互相之間可以合作，與標(biāo)準(zhǔn)本身實際上沒有關(guān)系。在2.4-GHz-ISM頻段共有14個頻寬為22MHz的頻道可供使用。IEEE802.11b的后繼標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.11g，其傳送速度為54Mbit/s。

802.11c在媒體接入控制/鏈路連接控制(MAC/LLC)層面上進(jìn)行擴展，旨在制訂無線橋接運作標(biāo)準(zhǔn)，但后來將標(biāo)準(zhǔn)追加到既有的802.1中，成為802.1d。

他和802.11c一樣在媒體接入控制/鏈路連接控制(MAC/LLC)層面上進(jìn)行擴展，對應(yīng)802.11b標(biāo)準(zhǔn)，解決不能使用2.4GHz頻段國家的使用問題。

802.11e是IEEE為滿足服務(wù)質(zhì)量(Qos)方面的要求而制訂的WLAN標(biāo)準(zhǔn)。在一些語音、視頻等的傳輸中，Qos是非常重要的指標(biāo)。在802.11MAC層，802.11e加入了Qos功能，它的分布式控制模式可提供穩(wěn)定合理的服務(wù)質(zhì)量，而集中控制模式可靈活支持多種服務(wù)質(zhì)量策略，讓影音傳輸能及時、定量、保證多媒體的順暢應(yīng)用，WIFI聯(lián)盟將此稱為WMM(wi-fimultimedia)。

802.11f追加了IAPP(inter-access point protocol)協(xié)定，確保用戶端在不同接入點間的漫游，讓用戶端能平順、無形地切換存取區(qū)域。802.11f標(biāo)準(zhǔn)確定了在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)接入點的登陸，以及用戶從一個接入點切換到另一個接入點時的信息交換。

IEEE 802.11g2003年7月，通過了第三種調(diào)變標(biāo)準(zhǔn)。其載波的頻率為2.4GHz(跟802.11b相同)，原始傳送速度為54Mbit/s，凈傳輸速度約為24.7Mbit/s(跟802.11a相同)。802.11g的設(shè)備與802.11b兼容。802.11g是為了提高更高的傳輸速率而制定的標(biāo)準(zhǔn)，它采用2.4GHz頻段，使用CCK技術(shù)與802.11b后向兼容，同時它又通過采用OFDM技術(shù)支持高達(dá)54Mbit/s的數(shù)據(jù)流，所提供的帶寬是802.11a的1.5倍。從802.11b到802.11g，可發(fā)現(xiàn)WLAN標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展的軌跡:802.11b是所有WLAN標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)的基石，未來許多的系統(tǒng)大都需要與802.11b向后向兼容，802.11a是一個非全球性的標(biāo)準(zhǔn)，與802.11b后向不兼容，但采用OFDM技術(shù)，支持的數(shù)據(jù)流高達(dá)54Mbit/s，提供幾倍于802.11b/g的高速信道，如802.11b/g提供3個非重疊信道可達(dá)8-12個;可以看出，在802.11g和802.11a之間存在與Wi-Fi兼容性上的差距，為此出現(xiàn)了一種橋接此差距的雙頻技術(shù)--雙模(dual band)802.11a+g(=b)，它較好地融合了802.11a/g技術(shù)，工作在2.4GHz和5GHz兩個頻段，服從802.11b/g/a等標(biāo)準(zhǔn)，與802.11b后向兼容，使用戶簡單連接到現(xiàn)有或未來的802.11網(wǎng)絡(luò)成為可能。

是為了與歐洲的HiperLAN2相協(xié)調(diào)的修訂標(biāo)準(zhǔn)，美國和歐洲在5GHz頻段上的規(guī)劃、應(yīng)用上存在差異，這一標(biāo)準(zhǔn)的制訂目的，是為了減少對同處于5GHz頻段的雷達(dá)的干擾。類似的還有802.16(WIMAX)，其中802.16B即是為了與Wireless HUMAN協(xié)調(diào)所制訂。802.11h涉及兩種技術(shù)，一種是動態(tài)頻率選擇(DFS)，即接入點不停地掃描信道上的雷達(dá)，接入點和相關(guān)的基站隨時改變頻率，最大限度地減少干擾，均勻分配WLAN流量;另一種技術(shù)是傳輸功率控制(TPC)，總的傳輸功率或干擾將減少3dB。

IEEE802.11i是IEEE為了彌補802.11脆弱的安全加密功能(WEP,Wired Equivalent Privacy)而制定的修正案，于2004年7月完成。其中定義了基于AES的全新加密協(xié)議CCMP(CTR with CBC-MAC Protocol)，以及向前兼容RC4的加密協(xié)議TKIP(Temporal Key Integrity Protocol)。

無線網(wǎng)絡(luò)中的安全問題從暴露到最終解決經(jīng)歷了相當(dāng)?shù)臅r間，而各大廠通信芯片商顯然無法接受在這期間什么都不出售，所以迫不及待的Wi-Fi廠商采用802.11i的草案3為藍(lán)圖設(shè)計了一系列通信設(shè)備，隨后稱之為支持WPA(Wi-Fi Protected Access)的;之后稱將支持802.11i最終版協(xié)議的通信設(shè)備稱為支持WPA2(Wi-Fi Protected Access 2)的。

它是為適應(yīng)日本在5GHz以上應(yīng)用不同而定制的標(biāo)準(zhǔn)，日本從4.9GHz開始運用，同時，他們的功率也各不相同，例如同為5.15-5.25GHz的頻段，歐洲允許200MW功率，日本僅允許160MW。

802.11k為無線局域網(wǎng)應(yīng)該如何進(jìn)行信道選擇、漫游服務(wù)和傳輸功率控制提供了標(biāo)準(zhǔn)。他提供無線資源管理，讓頻段(BAND)、通道(CHANNEL)、載波(CARRIER)等更靈活動態(tài)地調(diào)整、調(diào)度，使有限的頻段在整體運用效益上獲得提升。在一個無線局域網(wǎng)內(nèi)，每個設(shè)備通常連接到提供最強信號的接入點。這種管理有時可能導(dǎo)致對一個接入點過度需求并且會使其他接入點利用率降低，從而導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的性能降低，這主要是由接入用戶的數(shù)目及地理位置決定的。在一個遵守802.11k規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)中，如果具有最強信號的接入點以其最大容量加載，而一個無線設(shè)備連接到一個利用率較低的接入點，在這種情況下，即使其信號可能比較弱，但是總體吞吐量還是比較大的，這是因為這時網(wǎng)絡(luò)資源得到了更加有效的利用。

由于(11L)字樣與安全規(guī)范的(11i)容易混淆，并且很像(111)，因此被放棄編列使用。

802.11m主要是對802.11家族規(guī)范進(jìn)行維護(hù)、修正、改進(jìn)，以及為其提供解釋文件。802.11m中的m 表示Maintenance。

IEEE802.11n，2004年1月IEEE宣布組成一個新的單位來發(fā)展新的802.11標(biāo)準(zhǔn)。資料傳輸速度估計將達(dá)475Mbps(需要在物理層產(chǎn)生更高速度的傳輸率)，此項新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該要比802.11b快45倍，而比802.11g快8倍左右。802.11n也將會比之前的無線網(wǎng)絡(luò)傳送到更遠(yuǎn)的距離。

在802.11n有兩個提議在互相競爭中:

WWiSE (World-Wide Spectrum Efficiency) 以Broadcom為首的一些廠商支持。

TGn Sync 由Intel與Philips所支持。

802.11n增加了對于MIMO (multiple-input multiple-output)的標(biāo)準(zhǔn). MIMO 使用多個發(fā)射和接收天線來允許更高的資料傳輸率。MIMO并使用了Alamouti coding coding schemes 來增加傳輸范圍。

針對VOWLAN(Voice over WLAN)而制訂，更快速的無限跨區(qū)切換，以及讀取語音(voice)比數(shù)據(jù)(Data)有更高的傳輸優(yōu)先權(quán)。

80211p是針對汽車通信的特殊環(huán)境而出爐的標(biāo)準(zhǔn)。最初的設(shè)訂是在300M距離內(nèi)能有6Mbps的傳輸速度。它工作于5.9GHz的頻段，并擁有1000英尺的傳輸距離和6Mbps的數(shù)據(jù)速率。802.11p將能用于收費站交費、汽車安全業(yè)務(wù)、通過汽車的電子商務(wù)等很多方面。從技術(shù)上來看，802.11p對802.11進(jìn)行了多項針對汽車這樣的特殊環(huán)境的改進(jìn)，如熱點間切換更先進(jìn)、更支持移動環(huán)境、增強了安全性、加強了身份認(rèn)證等等。

制訂支援VLAN(virtual LAN，虛擬區(qū)域網(wǎng)路)的機制。

802.11r標(biāo)準(zhǔn)，著眼于減少漫游時認(rèn)證所需的時間，這將有助于支持語音等實時應(yīng)用。使用無線電話技術(shù)的移動用戶必須能夠從一個接入點迅速斷開連接，并重新連接到另一個接入點。這個切換過程中的延遲時間不應(yīng)該超過50毫秒，因為這是人耳能夠感覺到的時間間隔。但是802.11網(wǎng)絡(luò)在漫游時的平均延遲是幾百毫秒，這直接導(dǎo)致傳輸過程中的斷續(xù)，造成連接丟失和語音質(zhì)量下降。所以對廣泛使用的基于802.11的無線語音通訊來說，更快的切換是非常關(guān)鍵的。802.11r改善了移動的客戶端設(shè)備在接入點之間運動時的切換過程。協(xié)議允許一個無線客戶機在實現(xiàn)切換之前，就建立起與新接入點之間安全且具備QoS的狀態(tài)，這會將連接損失和通話中斷減到最小。

制訂與實現(xiàn)目前最先進(jìn)的MESH網(wǎng)路，提供自主性組態(tài)(self-configuring)，自主性修復(fù)(self-healing)等能力。無線網(wǎng)狀網(wǎng)可以把多個無線局域網(wǎng)連在一起從而能覆蓋一個大學(xué)校園或整個城市。當(dāng)一個新接入點加入進(jìn)來時，它可以自動完成安全和服務(wù)質(zhì)量方面的設(shè)置。整個網(wǎng)狀網(wǎng)的數(shù)據(jù)包會自動避開繁忙的接入點，找到最好的路由線。關(guān)于該標(biāo)準(zhǔn)共有15個提案。IEEE可能在2008年正式認(rèn)可該標(biāo)準(zhǔn)。

提供提高無線電廣播鏈路特征評估和衡量標(biāo)準(zhǔn)的一致性方法標(biāo)準(zhǔn)，衡量無線網(wǎng)絡(luò)性能。

與其他網(wǎng)絡(luò)的交互性。以后更多的產(chǎn)品將兼具Wi-Fi與其他無線協(xié)議，例如GXXXXXX、Edge、EV-DO等。該工作組正在開發(fā)在不同網(wǎng)絡(luò)之間傳送信息的方法，以簡化網(wǎng)絡(luò)的交換與漫游。

無線網(wǎng)絡(luò)管理。V工作組是最新成立的小組，其任務(wù)將基于802.11k所取得的成果。802.11v主要面對的是運營商，致力于增強由Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)。

主流廠商(Qualcomm，Broadcom，Intel等)正在開發(fā)的協(xié)議版本，它使用5GHz頻段(也可以說是6GHz頻段)，采用:更寬的基帶(最高擴展到160Mhz)、更多的MIMO、高密度的調(diào)制解調(diào)(256 QAM)。理論上，11ac可以為多個站點服務(wù)提供1Gbit的帶寬，或是為單一連接提供500Mbit的傳輸帶寬。

世界上第一只采用802.11ac無線技術(shù)的路由器,于2011年11月15日, 由美國初創(chuàng)公司Quantenna推出了。2012年1月5日，業(yè)界巨頭Broadcom發(fā)布了它的第一款支持802.11ac的芯片。

802.11ad工作在57-66 GHz頻段，從802.15.3c演變而來，標(biāo)準(zhǔn)尚在指定討論中。802.11ad草案顯示其將支持近7GBit的帶寬。

由于載波特性的限制，這一標(biāo)準(zhǔn)將主要滿足個域網(wǎng)(PAN)對于超高帶寬的需求。最有可能出現(xiàn)的應(yīng)用將是無線高清音視頻信號的近距離傳輸。

下一代標(biāo)準(zhǔn)，IEEE正在起草方案。

802.11采用2.4GHz和5GHz這兩個ISM頻段。

其中2.4GHz的ISM頻段為世界上絕大多數(shù)國家采用。5GHz ISM 頻段在一些國家和地區(qū)的使用情況比較復(fù)雜，加上高載波頻率所帶來了負(fù)面效果，使得802.11a的普及受到了限制，雖然它是協(xié)議組的第一個版本。

802.11a是802.11原始標(biāo)準(zhǔn)的一個修訂標(biāo)準(zhǔn)，于1999年獲得批準(zhǔn)。802.11a標(biāo)準(zhǔn)采用了與原始標(biāo)準(zhǔn)相同的核心協(xié)議，工作頻率為5GHz，使用52個正交頻分多路復(fù)用(OFDM)副載波，最大原始數(shù)據(jù)傳輸率為54Mb/s，這達(dá)到了現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)中等吞吐量(20Mb/s)的要求。

目前正在開發(fā)中的版本是802.11ae-2012。