MSN 即時熱線

2010年12月1日 星期三

IEEE 802.11

IEEE 802.11是如今無線局域網通用的標準，它是由IEEE所定義的無線網絡通信的標準。
雖然有人將Wi-Fi與802.11混為一談，但兩者並不一樣.
歷史 自第二次世界大戰，無線通訊因在軍事上應用的成果而受到重視，無線通訊一直發展，但缺乏廣泛的通訊標準。於是，IEEE在1997年為無線局域網制定了第一個版本標準──IEEE 802.11。其中定義了媒體存取控制層（MAC層）和物理層。物理層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種展頻作調頻方式和一種紅外傳輸的方式[1]，總數據傳輸速率設計為2Mbit/s。兩個設備之間的通信可以設備到設備（ad hoc）的方式進行，也可以在基站（Base Station, BS）或者訪問點（Access Point，AP）的協調下進行。為了在不同的通訊環境下取得良好的通訊質量，採用 CSMA/CA (Carrier Sense Multi Access/Collision Avoidance)硬件溝通方式。
1999年加上了兩個補充版本：802.11a定義了一個在5GHz ISM頻段上的數據傳輸速率可達54Mbit/s的物理層，802.11b定義了一個在2.4GHz的ISM頻段上但數據傳輸速率高達11Mbit/s的物理層。 2.4GHz的ISM頻段為世界上絕大多數國家通用，因此802.11b得到了最為廣泛的應用。蘋果公司把自己開發的802.11標準起名叫AirPort。1999年工業界成立了Wi-Fi聯盟，致力解決符合802.11標準的產品的生產和設備兼容性問題。 802.11標準和補充。
  • IEEE 802.11 ，1997年，原始標準（2Mbit/s，工作在2.4GHz）。
  • IEEE 802.11a，1999年，物理層補充（54Mbit/s，工作在5GHz）。
  • IEEE 802.11b，1999年，物理層補充（11Mbit/s工作在2.4GHz）。
  • IEEE 802.11c，符合802.1D的媒體接入控制層橋接（MAC Layer Bridging）。
  • IEEE 802.11d，根據各國無線電規定做的調整。
  • IEEE 802.11e，對服務等級（Quality of Service, QoS）的支持。
  • IEEE 802.11f，基站的互連性（IAPP，Inter-Access Point Protocol），2006年2月被IEEE批准撤銷。
  • IEEE 802.11g，2003年，物理層補充（54Mbit/s，工作在2.4GHz）。
  • IEEE 802.11h，2004年，無線覆蓋半徑的調整，室內（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz頻段）。
  • IEEE 802.11i，2004年，無線網絡的安全方面的補充。.
  • IEEE 802.11j，2004年，根據日本規定做的升級。
  • IEEE 802.11l，預留及準備不使用。
  • IEEE 802.11m，維護標準；互斥及極限。
  • IEEE 802.11n，更高傳輸速率的改善，支持多輸入多輸出技術（Multi-Input Multi-Output，MIMO）。
  • IEEE 802.11k，該協議規範規定了無線局域網絡頻譜測量規範。該規範的制訂體現了無線局域網絡對頻譜資源智能化使用的需求。
  • IEEE 802.11p，這個通訊協定主要用在車用電子的無線通訊上。它設定上是從IEEE 802.11來擴充延伸，來符合智慧型運輸系統（Intelligent Transportation Systems，ITS）的相關應用。

除了上面的IEEE標準，另外有一個被稱為IEEE 802.11b+的技術，通過PBCC技術（Packet Binary Convolutional Code）在IEEE 802.11b（2.4GHz頻段）基礎上提供22Mbit/s的數據傳輸速率。但這事實上並不是一個IEEE的公開標準，而是一項產權私有的技術，產權屬於德州儀器。

[編輯] IEEE 802.11a

IEEE 802.11a是802.11原始標準的一個修訂標準，於1999年獲得批准。802.11a標準採用了與原始標準相同的核心協議，工作頻率為5GHz，使用52個正交頻分多路復用副載波，最大原始數據傳輸率為54Mb/s，這達到了現實網絡中等吞吐量（20Mb/s）的要求。如果需要的話，數據率可降為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條用於室內，4條用於點對點傳輸。它不能與802.11b進行互操作，除非使用了對兩種標準都採用的設備。
由於2.4GHz頻帶已經被到處使用，採用5GHz的頻帶讓802.11a具有更少衝突的優點。然而，高載波頻率也帶來了負面效果。802.11a幾乎被限制在直線範圍內使用，這導致必須使用更多的接入點；同樣還意味着802.11a不能傳播得像802.11b那麼遠，因為它更容易被吸收。
儘管2003年的世界無線電通信會議讓802.11a在全球的應用變得更容易，不同的國家還是有不同的規定支持。美國和日本已經出現了相關規定對802.11a進行了認可，但是在其它地區，如歐盟，管理機構卻考慮使用歐洲的HIPERLAN標準，而且在2002年中期禁止在歐洲使用802.11a。在美國，2003年中期聯邦通信委員會的決定可能會為802.11a提供更多的頻譜。
在52個OFDM副載波中，48個用於傳輸數據，4個是引示副載波（pilot carrier），每一個頻寬為0.3125MHz（20MHz/64），可以是二相移相鍵控（BPSK），四相移相鍵控（QPSK），16-QAM或者64-QAM。總頻寬為20MHz，佔用頻寬為16.6MHz。符號時間為4毫秒，保護間隔0.8毫秒。實際產生和解碼正交分量的過程都是在基帶中由DSP完成，然後由發射器將頻率提升到5GHz。每一個副載波都需要用複數來表示。時域信號通過逆向快速傅里葉變換產生。接收器將信號降頻至20MHz，重新採樣並通過快速傅里葉變換來重新獲得原始係數。使用OFDM的好處包括減少接收時的多路效應，增加了頻譜效率。
802.11a產品於2001年開始銷售，比802.11b的產品還要晚，這是因為產品中5GHz的組件研製成功太慢。由於802.11b已經被廣泛採用了，802.11a沒有被廣泛的採用。再加上802.11a的一些弱點，和一些地方的規定限制，使得它的使用範圍更窄了。802.11a設備廠商為了應對這樣的市場匱乏，對技術進行了改進（現在的802.11a技術已經與802.11b在很多特性上都很相近了），並開發了可以使用不止一種802.11標準的技術。現在已經有了可以同時支持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卡，它們可以自動根據情況選擇標準。同樣，也出現了移動適配器和接入設備能同時支持所有的這些標準。
數據率
(Mbit/s)		調製方式編碼率Ndbps1472位元組傳輸時間
(µs)
6BPSK1/2242012
9BPSK3/4361344
124-QAM1/2481008
184-QAM3/472672
2416-QAM1/296504
3616-QAM3/4144336
4864-QAM2/3192252
5464-QAM3/4216224

[編輯] IEEE 802.11b

IEEE 802.11b是無線局域網的一個標準。其載波的頻率為2.4GHz，可提供1、2、5.5及11Mbit/s的多重傳送速度。[2]它有時也被錯誤地標為Wi-Fi。實際上Wi-Fi是Wi-Fi聯盟的一個商標，該商標僅保障使用該商標的商品互相之間可以合作，與標準本身實際上沒有關係。[來源請求]在2.4-GHz的ISM頻段共有14個頻寬為22MHz的頻道可供使用。IEEE 802.11b的後繼標準是IEEE 802.11g，其傳送速度為54Mbit/s。

[編輯] IEEE 802.11g

IEEE 802.11g在2003年7月被通過。其載波的頻率為2.4GHz（跟802.11b相同），原始傳送速度為54Mbit/s，淨傳輸速度約為24.7Mbit/s（跟802.11a相同）。802.11g的設備向下與802.11b兼容。
其後有些無線路由器廠商因應市場需要而在IEEE 802.11g 的標準上另行開發新標準，並將理論傳輸速度提升至108Mbit/s 或125Mbit/s。

[編輯] IEEE 802.11i

IEEE 802.11i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，於2004年7月完成。其中定義了基於AES的全新加密協議CCMP（CTR with CBC-MAC Protocol）。
無線網絡中的安全問題從暴露到最終解決經歷了相當的時間，而各大廠通信晶片商顯然無法接受在這期間什麼都不出售，所以迫不及待的Wi-Fi廠商採用802.11i的草案3為藍圖設計了一系列通信設備，隨後稱之為支持WPA（Wi-Fi Protected Access）的，這個協定包含了向前兼容RC4的加密協議TKIP（Temporal Key Integrity Protocol），它沿用了WEP所使用的硬件並修正了一些缺失，但可惜仍然不是毫無安全弱點的；之後稱將支持802.11i最終版協議的通信設備稱為支持WPA2（Wi-Fi Protected Access 2）的。

[編輯] IEEE 802.11n

IEEE 802.11n，是2004年1月時IEEE宣布組成一個新的單位來發展的新的802.11標準，於2009年9月正式批准。傳輸速度理論值為300Mbit/s，因此需要在物理層產生更高速度的傳輸率。此項新標準應該要比802.11b快上50倍，而比802.11g快上10倍左右。802.11n也將會比目前的無線網絡傳送到更遠的距離。
802.11n增加了對於MIMO的標準，使用多個發射和接收天線來允許更高的數據傳輸率，並使用了Alamouti coding coding schemes 來增加傳輸範圍。

[編輯] IEEE 802.11k

IEEE 802.11k闡述了無線局域網中頻譜測量所能提供的服務，並以協議方式規定了測量的類型及接收發送的格式。此協議制定了幾種有測量價值的頻譜資源信息，並建立了一種請求／報告機制，使測量的需求和結果在不同終端之間進行通信。協議制定小組的工作目標是要使終端設備能夠通過對測量信息的量讀做出相應的傳輸調整，為此，協議制定小組定義了測量類型[3]。
這些測量報告使在IEEE 802.11規範下的無線網絡終端可以收集臨近AP的信息（信標報告）和臨近終端鏈路性質信息（幀報告，隱藏終端報告和終端統計報告）。測量終端還可以提供信道干擾水平（噪聲柱狀報告）和信道使用情況（信道負荷報告和媒介感知柱狀圖）。

[編輯] 各國適用頻道

主條目：WLAN信道列表
802.11b 和 802.11g 將2.4 GHz 的頻段區分為14個重複，標記的頻道，每個頻道的中心頻率相差 5 兆赫茲(MHz).一般常常被誤認的是頻道1，6和11（還有有些地區的頻道14）是互不重迭所以利用這些不重迭的頻道，多組無線網絡的互相涵蓋，互不影響，這種看法太過簡單。802.11b和802.11g並沒有規範每個頻道的頻寬，規範的是中心頻率和頻譜屏蔽（spectral mask）。802.11b 的頻譜屏蔽需求為：在中心頻率±11 MHz處，至少衰減30 dB，±22 MHz 處要衰減50 dB.
由於頻譜屏蔽只規定到±22 MHz處的能量限制，所以通常認定使用頻寬不會超過這個範圍。實際上，當發射端距離接收端非常近時，接收端接受到的有效能量頻譜，有可能會超過22 MHz的區域。所以，一般認定頻道1，6和11互不重迭的說法。應該要修正為：頻道1，6和11，三個頻段互相之間的影響比使用其它頻段來得小。然而，要注意的是，一個使用頻道1的高功率發射端，可以輕易的干擾到一個使用頻道6的，功率較低的發射站。在實驗室的測試中發現，當使用頻道11來傳遞檔案時，一個使用頻道1的發射台也在通訊時，會影響到頻道11的檔案傳輸，讓傳輸速率稍稍降低。所以，即使是頻段相差最遠的頻道1和11，也是會互相干擾的。

雖然頻道1，6和11互不重迭的說法是不正確的，但是這個說法至少可以用來說明：頻道距離在1，6和11之間雖然會對彼此造成干擾，而卻不會大大地影響到通訊的傳輸速率。
以上說法並不正確，高功率AP因為位能提高，sub mask 提高到-40dB，所以才會由ch1 干擾到ch6 ,ch6干擾到ch11.至於ch1干擾到ch11 是因為PA 功率放大到非線性飽和區，某些廠商製造的PA確實全蓋台(Ch1~Ch11).而正好那些產品又是賣最多的，也就是號稱功率最高的。只要符合FCC規範壓在-30dB and -50dB 不會出現互相干擾問題。某些晶片製造商在量產或技術上接近ACPR不合格邊緣，透過放大器放大會導致上述情形出現。

2.4 GHz 頻段 802.11g 規範中第 1-14 頻道的頻譜遮罩

[編輯] 總結

協議發佈日期Op. 標準頻寬實際速度 (標準)實際速度（最大）範圍（室內）範圍（室外）
Legacy19972.4-2.5 GHz1 Mbit/s2 Mbit/s ? ?
802.11a19995.15-5.35/5.47-5.725/5.725-5.875 GHz25 Mbit/s54 Mbit/s約30 米約45 米[4]
802.11b19992.4-2.5 GHz6.5 Mbit/s11 Mbit/s約30 米約100 米
802.11g20032.4-2.5 GHz25 Mbit/s54 Mbit/s約30 米約100 米
802.11n2006（初版） 2007 (Linksys)2.4 GHz or 5 GHz bands200 Mbit/s300 Mbit/s約50 米約300 米
802.11p20095.86-5.925 GHz3 Mbit/s27 Mbit/s約300 米約1000 米
張貼者： Huang 於 晚上11:53
標籤： ,

沒有留言:

張貼留言

訂閱： 張貼留言 (Atom)