最初的经典:IEEE802.11
在802.11系列标准中,涉及物理层的有4个标准:802.11、802.11b、802.11a、802.11g。根据不同的物理层标准,无线局域网设备通常被归为不同的类别,如常说的802.11b无线局域网设备、802.11a无线局域网设备等。
IEEE802.11标准于1997年6月公布,是第一代无线局域网标准。IEEE802.11工作在2.4GHz开放频段,支持1Mbps和2Mbps的数据传输速率。它定义了物理层(PHY)和媒体访问控制(MAC)层规范,允许无线局域网及无线设备制造商建立互操作网络设备。标准中物理层定义了数据传输的信号特征和调制。
目前的主流:IEEE802.11b
1999年9月通过的IEEE802.11b工作在2.4GHz~2.483GHz频段。802.11b数据速率可以为11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps或更低,根据噪音状况自动调整。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,或者根据直接序列扩频技术调整到2Mbps和1Mbps。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。
更高的速率:IEEE802.11a
802.11b工作于2.4GHz ISM(工业、科技、医疗)频带,采用直接系列扩频和补码键控,能够支持5.5Mbps和11Mbps两种速率,可以与速率为1Mbps和2Mbps的802.11 DSSS(直接序列扩频)系统交互操作,但不能与1Mbps 和2Mbps的802.11 FHSS(跳频扩频)系统交互操作。
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,与802.11b一样采用CSMA/CA协议。物理层采用正交频分复用OFDM代替802.11b的DSSS来传输数据。
802.11a工作于5GHz频带(在美国为U-NII频段:5.15-5.25GHz、5.25-5.35GHz、5.725-5.825GHz),它采用OFDM(正交频分复用)技术。802.11a支持的数据速率最高可达54Mbps。但和802.11b不兼容,并且成本也比较高,所以在目前的市场中802.11b仍然占据主导地位,802.11a产品预计将在今后几年内得到快速发展。
沟通的桥梁:IEEE802.11g
为了解决IEEE802.11a与802.11b的产品因为频段与物理层调制方式不同而无法互通的问题,802.11g既适应传统的802.11b标准,在2.4GHz频率下提供每秒11Mbps的传输速率;也符合802.11a标准,在5GHz频率下提供54Mbps的传输速率,并且较好地解决了WLAN与蓝牙的干扰问题。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802.11a54Mbps的数据传送速度,也确保了与802.11b产品的兼容。
酝酿中的新标准
IEEE除了制订上述的三个主要无线局域网协议之外,还在不断完善这些协议,推出或即将推出一些新协议。它们主要有:
802.11d。它是802.11b使用其它频率的版本,以适应一些不能使用2.4GHz频段的国家。这些国家中的多数正在清理这个频段。
IEEE 802.11e/f/h标准
802.11e标准对无线局域网MAC层协议提出改进,以支持多媒体传输,以支持所有无线局域网无线广播接口的服务质量保证QoS机制。IEEE 802.11f,定义访问节点之间的通信,支持IEEE 802.11的接入点互操作协议(IAPP)。IEEE 802.11h用于802.11a的频道管理技术
802.11g
2001年11月批准,该标准可以视作对流行的802.11b标准的提速(速度从802.11b的11 Mb/s提高到54Mb/s,仍然工作在2.4G频段)。802.11g接入点支持802.11b和802.11g客户设备。同样,采用802.11g网卡的笔记本电脑也能访问现有的802.11b接入点和新的802.11g接入点。
802.11i
802.11i标准是结合IEEE 802.1x中的用户端口身份验证和设备验证,对无线局域网MAC层进行修改与整合,定义了严格的加密格式和鉴权机制,以改善无线局域网的安全性。IEEE 802.11i新修订标准主要包括两项内容:“Wi-Fi保护访问”(WPA)技术和“强健安全网络”。Wi-Fi联盟计划采用802.11i标准作为WPA的第二个版本,并于2004年初开始实行。
802.11j。它的作用是使802.11a和HiperLAN2网络能够互通。
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在MAC(媒体接入控制)层,802.11、802.11b、802.11a、802.11g这四种标准均采用的是CSMA/CA(CA:Collision Avoidance,冲突避免),这有别于传统以太网上的CSMA/CD(CD:Collision Detection,冲突检测),CSMA/CA相关内容在802.11标准中定义,802.11b、802.11a、802.11g直接沿用。
除了802.11、802.11b、802.11a、802.11g这四个标准涉及物理层外,为了促进802.11a在欧洲的推广发展,与ETSI的HiperLAN/2竞争,IEEE又提出了802.11h标准,在802.11a基础上增加自动频率选择(DFS)和发送功率控制(TPC)功能,以适应802.11a在欧洲推广发展的需要,符合欧洲有关管制规定的要求。
802.11是MAC层标准的基础,在此基础上,为了满足在安全性、QoS等方面的进一步要求,IEEE相继提出了802.11e、802.11f、802.11i等标准。
802.11e增强了802.11 MAC层,为WLAN应用提供了QoS支持能力。802.11e对MAC层的增强与802.11a、802.11b中对物理层的改进结合起来,就增强了整个系统的性能,扩大了802.11系统的应用范围,使得WLAN也能够传送语音、视频等应用。
802.11f标准定义了一套称之为IAPP(Inter-Access Point Protocol)的协议,以实现不同供应商的接入点AP间的互操作性。
谈到802.11i标准,就不能不提到802.1X标准。802.1X标准完成于2001年,它是所有IEEE 802系列LAN(包括无线LAN)的整体安全体系架构,包括认证(EAP和Radius)和密钥管理功能。802.11i是对802.11 MAC层在安全性方面的增强,它与802.1X一起,为WLAN提供认证和安全机制。
除了上面已说明的标准之外,802.11系列标准中,还有一个802.11d标准,802.11d标准定义了一些物理层方面的要求(诸如信道化、跳频模式等)以适应802.11设备在一些国家应用时这些国家无线电管制上的特殊要求。