无线局域网(WLAN)标准.ppt
先认识 Wi-Fi 认证,Wi-Fi是无线保真的缩写。Wi-Fi的英文全称为“Wireless Fidelity”，在无线局域网的范畴是指“无线相容性认证”，实质上是一种商业认证。就目前的情况来看，Wi-Fi已被公认为WLAN的代名词。但要注意的是，这二者之间有着根本的差异：Wi-Fi是一种无线局域网产品的认证标准；而WLAN标准则是无线局域网的技术标准，二者都保持着同步更新的状态。,WLAN标准,目前国际上有三大标准家族美国IEEE 802.11家族欧洲ETSI 高性能局域网HIPERLAN系列日本ARIB 移动多媒体接入通信MMAC其它类似标准：美国HomeRF 共享无线接入协议 SWAP2003年1月，由于Intel等公司的退出，该组织已经解散2003年5月，两项 WLAN 中国标准已正式颁布。这两项国家标准在原则采用IEEE 802.11/802.11b系列标准前提下，在充分考虑和兼顾WLAN产品互连互通的基础上，针对WLAN的安全问题，给出了技术解决方案和规范要求。IEEE 802.11系列标准是WLAN的主流标准！,IEEE 802.11协议族,IEEE 802.11标准是无线网络技术发展的一个里程碑IEEE 802.11(Wireless Fidelity,Wi-Fi,无线相容认证)标准定义物理层和媒体访问控制(MAC)规范。物理层定义了数据传输的信号特征和调制，定义了两个RF传输方法和一个红外线传输方法，RF传输标准是跳频扩频和直接序列扩频，工作在2.40002.4835GHz频段。802.11a 扩充了标准的物理层 802.11b 是目前无线局域网的主流标准 802.11g 实际上是一种混合标准,IEEE 802.11a规定WLAN工作频段在5.15-5.850 GHz,数据传输速率达到54Mbps/108Mbps(Super A)。该标准扩充了标准的物理层，采用正交频分复用OFDM的扩频技术。由于工作在5G频段，干扰比2.4G小很多，稳定性较好，但是此标准与802.11b不兼容。IEEE 802.11b规定WLAN工作频段在2.4-2.4835 GHz。它采用补偿编码键控调制方式，数据传输速率可在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps之间自动切换，它改变了WLAN设计状况，扩大了WLAN的应用领域。IEEE 802.11g标准工作的频段与802.11b相同,拥有IEEE 802.11a相同的传输速率,最高可达54Mbps/108Mbps(Turbo/Super G),安全性较IEEE 802.11b好,采OFDM调制方式,可802.11b兼容。,IEEE 802.11协议族,802.11系列标准IEEE802.11a、b、g标准总结,802.11g:高速/长距离OFDM调制/CCK调制,数据率高达54 Mbps具有比802.11a 超过50%的距离优势全球统一的频段标准，没有风险强制性向下兼容802.11b802.11a:高速/多信道OFDM调制,数据率高达54 Mbps8至12个非重叠信道,对应802.11b/g的3个信道非全球化的标准不能向下兼容802.11b801.11b:牢固的基础标准Wi-Fi:在2000年拥有高达95%的WLAN市场占有率 2003年是11b产品发展的高峰，将夺得75%的市场占有率未来的系统必须向下兼容802.11b,HiperLAN2是欧洲电信标准协会（ETSI）开发的无线局域网标准蓝牙技术(Bluetooth)针对低成本的近距离无线连接HomeRF技术满足家庭用户独特网络要求,WLAN各标准间比较,2.4GHz中国信道划分,802.11b和802.11g的工作频段在2.4GHz（），其可用带宽为83.5MHz，划分为13个信道，每个信道带宽为22MHz 北美/FCC 2.412-2.461GHz(11信道)欧洲/ETSI 2.412-2.472GHz(13信道)日本/ARIB 2.412-2.484GHz(14信道）,2.4GHz信道划分图示,2.4GHz频段中，同一个信号覆盖范围内最多容纳3个互不重叠的信（1、6、11），以此类推！每信道占用22 MHz的频带；,展频技术,跳频技术FHSS,直接序列扩频技术DSSS,IEEE802.11,在1997年，经过了7年的工作以后，IEEE发布了802.11协议，这也是在无线局域网领域内的第一个国际上被认可的协议，1999年又进行了修订。其他无线局域网标准都是以该标准为基础的。IEEE802.11定义了物理层和介质访问控制层（MAC）协议规范，允许无线局域网及无线设备制造厂商建立互操作网络设备。,IEEE 802.11工作方式,802.11定义了两种类型的设备，一种是无线工作站，通常是通过一台PC机器加上一块无线网络接口卡构成的，另一个称为无线接入点(Access Point,AP)，它的作用是提供无线和有线网络之间的桥接。接入点就像是无线网络的一个无线基站，将多个无线工作站聚合到有线的网络上。,IEEE 802.11物理层,在802.11最初定义的三个物理层包括了两个扩展频谱技术和一个红外传播规范，无线传输的频道定义在2.4GHz的ISM波段内，这个频段，在各个国家无线管理机构中，都是非注册使用频段。这样，使用802.11的客户端设备就不需要任何无线许可。扩展频谱技术保证了802.11的设备在这个频段上的可用性和可靠的吞吐量，这项技术还可以保证同其他使用同一频段的设备不互相影响。802.11无线标准定义的传输速率是1Mbps和2Mbps，可以使用跳频序列扩频技术(frequency hopping spread spectrum，FHSS)和直接序列扩频技术(direct sequence spread spectrum，DSSS)，,IEEE 802.11数据链路层,该层是0SI模型的第二层，通用的标准将该层分离为两个子层。介质访问控制层（Media Access Control，MAC），该层设置的准则只有在网络上每个设备传送信息时才涉及到。逻辑链路控制层（Logical Link Control，LLC）该层提供各设备之间初始(逻辑链路)的连接。,IEEE 802.11的MAC层,IEEE 802.11数据链路层（2）,在802.11中对802.3标准中的CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD)（冲突的检测）进行了一些调整，采用了新的协议CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA)（碰撞防止）。,CSMA/CA,冲突检测,漫游Roaming,漫游移交过程,IEEEE802.11标准为一系列无线局域网标准的发展奠定了最为重要的基础。,IEEE802.11标准在数据传输速率上没有什么优势（仅有12Mbps），且价格又不菲，因此最初的IIEE802.11标准在市场中的反响并不大。IEEEE802.11标准为后相继出现的一系列无线局域网标准的发展奠定了最为重要的基础。1999年9月工作组又对IEEE802.11标准做了修正和扩展，除原IEEE802.11的内容之外，增加了基于简单网络管理协议（SNMP）的管理信息库（MIB），另外还增加高速网络内容，就是经常提到的IEEE802.11a和IEEE802.11b。通用标准的发展和无线局域网传输速率的提高都起到市场催化剂作用，无线局域网市场已进入快速发展的阶段。,IEEE802.11b,1999年9月正式通过的IEEE802.11b标准是IEEE802.11协议标准的扩展。它可以支持最高11Mbps的数据速率，运行在2.4GHz的ISM频段上，采用的调制技术是CCK。但是随着用户不断增长的对数据速率的要求，CCK调制方式就不再是一种合适的方法了。因为对于直接序列扩频技术来说，为了取得较高的数据速率，并达到扩频的目的，选取的码片的速率就要更高，这对于现有的码片来说比较困难；对于接收端的RAKE接收机来说，在高速数据速率的情况下，为了达到良好的时间分集效果，要求RAKE接收机有更复杂的结构，在硬件上不易实现。,实际使用时的无线信号覆盖区域会有重叠，甚至同信道信号也有重叠区域存在。考虑到相邻AP之间使用了不同的信道参数以及无线终端在扫描连接过程中，可以自动选择信号最强AP设备进行建链连接，因此，在这些较为空旷的室内，被分隔开且距离较远的同信道AP发射的无线同频干扰信号是可以被接受的。当然如果AP的信号强度比较大的时候，可以考虑通过修改AP的发射功率参数来减小AP的信号覆盖范围。,信道频率规划,802.11b 信道定义-2.4G频率,IEEE802.11a,IEEE802.11a工作5GHz频段上，使用OFDM调制技术可支持54Mbps的传输速率。802.11a与802.11b两个标准都存在着各自的优缺点，802.11b的优势在于价格低廉,但速率较低（最高11Mbps）；而802.11a优势在于传输速率快（最高54Mbps）且受干扰少，但价格相对较高。另外，11a与11b工作在不同的频段上,不能工作在同一AP的网络里，因此11a与11b互不兼容。,IEEE802.11a,802.11a 信道定义,IEEE802.11g,为了解决上述问题，进一步推动无线局域网的发展，2003年7月802.11工作组批准了802.11g标准，该草案与以前的802.11协议标准相比有以下两个特点：其在2.4G频段使用OFDM调制技术，使数据传输速率提高到20Mbps以上；IEEE802.11g标准能够与802.11b的Wi-Fi系统互相连通，共存在同一AP的网络里，保障了后向兼容性。这样原有的WLAN系统可以平滑的向高速无线局域网过渡，延长了IEEE802.11b产品的使用寿命，降低用户的投资。,802.11g 简介,采用OFDM调制方式,从而可以在2.4GHz频段获得最大54 Mbps的数据传输速率;采用与802.11b同样的频段,全球范围内应用无需额外无线电频率使用审批;802.11g 与802.11b 可以共存:“b”客户端可以与“g”无线接入设备工作(11Mbps速率以下);“g”客户端也可以与“b”无线接入设备工作(11Mbps以下).802.11b设备升级到支持802.11g需要硬件方面的升级(不同的调制方式)。,IEEE802.11n,IEEE802.11n计划将WLAN的传输速率从802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上，最高速率可达320Mbps，成为802.11b、802.11a、802.11g之后的另一场重头戏。和以往的802.11标准不同，802.11n协议为双频工作模式（包含2.4GHz和5GHz两个工作频段）。这样11n保障了与以往的802.11a、b、g标准兼容。IEEE802.11n计划采用MIMO与OFDM相结合，使传输速率成倍提高。另外，天线技术及传输技术，使得无线局域网的传输距离大大增加，可以达到几公里（并且能够保障100Mbps的传输速率）。IEEE802.11n标准全面改进了802.11标准，不仅涉及物理层标准，同时也采用新的高性能无线传输技术提升MAC层的性能，优化数据帧结构，提高网络的吞吐量性能,IEEE 802.11 WLAN系列(物理层标准),IEEE 802.11 WLAN系列(MAC层标准),IEEE 802.11 WLAN系列(其它标准活动),主要的物理层技术标准比较,IEEE 802.11 标准列表,802.11b-11Mbps 2.4 GHz-1999年获得通过 802.11a-5GHz-1999年获得通过 802.11g-更高的数据速率(20 Mbps)2.4 GHz 802.11i-验证与安全性 802.11e-服务质量 802.11f-接入点间协议(IAPP)802.11h-灵活的频率选择与传输电源控制机制 802.11d-额外的规章制度,IEEE 802.11系列的成功之处,IEEE802.11的技术路线与技术特征：先进性：技术架构与思路符合未来通信系统的发展趋势。无线接入层与网络功能分离，网络统一承载各种功能与业务。终端与传输分离，终端成为信息处理业务平台。无线通信仅解决信息传输功能。现实性：技术实现符合当前通信系统与技术、IT信息技术的发展水平，市场与应用符合当前信息业务需求。网络架框建立在当前互联网的基础上，终端建立在计算机平台的基础上，应用建立在以太网数据局域传输的基础上。仅涵盖七层模型的数据链路和物理层，其它协议与有线以太网完全一致，容易集成到有线网络体系中，其定位在AP，而非系统与网络，技术定位合理、实用、符合市场需求。,IEEE 802.11系列的成功之处(2),厂商发起的WLAN认证，推动了WLAN产品的兼容性，刺激了产品价格的下降和市场的形成成立于1999 年的 Wi-Fi Wi-Fi是无线保真(Wireless Fidelity)的缩写联盟是一个非盈利国际协会，旨在认证根据 IEEE 802.11 规格的无线局域网产品的互操作性。目前 Wi-Fi 联盟在世界各地拥有 205 名会员公司，并且从2000 年月开始认证以来，已经有 915 个产品通过了认证。北美 WLAN市场的形成和发展使IEEE802.11系列成为了主流标准,
