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802.11,

4星 · 超过85%的资源需积分: 17 138 浏览量 2010-06-25 11:23:08 上传评论收藏 747KB PDF 举报

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2 IEEE802.11MAC 层协议 DCF 机制详述

作为局域网领域的全球公认机构，IEEE802 委员会在过去的 20 多年中对局域

网制定了许多标准。IEEE802.11 委员会于 1990 年开始着手制定无线局域网标准，

经过 7 年的努力，于 1997 年 6 月推出了全球第一步公认的 WLAN 标准，也就是

我们正在讨论的 IEEE802.11。以下将以 IEEE802.11b 为例进行分析。

2.1 无线局域网标准及 IEEE802.11b 协议

2.1.1 无线局域网标准

无线接入技术区别于有线接入的特点之一是标准不统一，不同的标准有不同

的应用。正因为此，使得无线接入技术出现了百家争鸣的局面。在众多的无线接

入标准中，无线局域网标准更成为人们关注的焦点。无线局域网现有的标准有很

多，例如:IEEE802.11

[7]

, HiperLAN

[8]

,HomeRF

[9]

，Bluetooth

[10]

等。但是应用最为广

泛的是 IEEE802.11 家族。

①IEEE802.11 家族

1990 年，IEEE802 标准化委员会成立 IEEE802.11 无线局域网标准工作组。

IEEE802.11 无线局域网标准工作组的任务为研究 1Mbit/s 和 2Mbit/s 数据速率、工

作在 2.4GHz 开放频段的无线设备和网络发展的全球标准，并于 1997 年 6 月公布

了该标准，它是第一代无线局域网标准之一。该标准定义物理层和媒体访问控制

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。802.11 标准中物

理层定义了数据传输的信号特征和调制。在物理层中，定义了两个射频（RF）传

输方法和一个红外线传输方法，RF 传输方法采用扩频调制技术来满足绝大多数国

家工作规范。在该标准中 RF 传输标准是跳频扩频和直接序列扩频，工作在

2.4000GHz～2.4835GHz 频段。直接序列扩频采用 BPSK 和 DQPSK 调制技术，支

持 1Mbit/s 和 2Mbit/s 数据传输速率。跳频扩频采用 2～4 电平 GFSK 调制技术，支

持 1Mbit/s 数据传输速率，共有 22 组跳频图案，包括 79 个信道。红外线传输方法

工作在 850nm～950nm 段，峰值功率为 2W，支持的数据传输速率为 1Mbit/s 和

2Mbit/s。

802.11 是 IEEE 最初制订的一个 WLAN 标准，主要用于解决办公室局域网和

校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据访问，速率最高只能达

到 2Mbit/s。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，所以 802.11 标准

很快被 802.11b 所取代。1999 年 9 月，

802.11b 被正式批准。该标准规定 WLAN

工作频段为 2.4GHz～2.4835GHz，数据传输速率达到 11Mbit/s，传输距离控制在

50～150 英尺。该标准是对 802.11 的一个补充，采用补偿编码键控调制方式，采

用点对点模式和基本模式两种运作模式，在数据传输速率方面可以根据实际情况

在 11Mbit/s、5.5Mbit/s、2Mbit/s、1Mbit/s 的不同速率间自动切换，它改变了无线

局域网的设计状况，扩大了无线局域网的应用领域。

802.11b 已成为当前主流的无线局域网标准，被多数厂商所采用，所推出的产

品广泛应用于办公室、家庭、宾馆、车站、机场等众多场合。然而随着网络应用

中视频、语音等关键数据传输需求越来越多，速率问题将会成为 802.11b 进一步发

展的主要障碍。此外 802.11b 使用的是 ISM2.4GHz 波段，而家用微波炉、蓝牙芯

片和无绳电话（在北美）也都使用这个波段，所以相对 802.11a 而言，802.11b 还

面临着更多的干扰源。此外 802.11b 存在的安全问题也不容忽视，目前主要通过

WEP（有线等效加密）加密协议来弥补这一缺陷，IEEE 也正在开发另外一个标准

802.11i 来专门解决无线局域网中的安全问题。

1999 年 802.11a 标准制订完成，该标准规定 WLAN 工作频段为 5.15GHz～

5.825GHz，数据传输速率达到 54Mbit/s 或 72Mbit/s，传输距离控制在 10～100m。

该标准也是 802.11 的一个补充，扩充了标准的物理层，采用正交频分复用的独特

扩频技术和 QPSK 调制方式，可提供 25Mbit/s 的无线 AT M 接口和 10Mbit/s 的以太

网无线帧结构接口，支持多种业务如话音、数据和图像等，一个扇区可以接入多

个用户，每个用户可带多个用户终端。

虽然 802.11a 在技术上和出台时间上都占有优势，但由于技术成本过高，缺乏

价格竞争力，经济规模始终无法扩大，加上 5GHz 并非免费频段，在部分地区面临

频谱管制的问题，市场销售情况一直不理想。除了成本问题，802.11a 最大的缺陷

就是无法与 802.11b 兼容，使它在市场上的扩展大受限制，802.11g 的出现也给它

带来极大的压力。

2003 年 6 月

12 日，IEEE 正式推出 802.11g 标准，7 月 28 日，通过 Wi－Fi 认

证的 802.11g 产品上市。该标准提出拥有 802.11a 的传输速率，安全性较 802.11b

好，采用两种调制方式：802.11a 中采用的 OFDM 与 802.11b 中采用的 CCK，做到

了与 802.11a 和 802.11b 的兼容。802.11g 的兼容性和高数据速率弥补了 802.11a 和

802.11b 各自的缺陷，一方面使得 802.11b 产品可以平稳地向高数据速率升级，满

足日益增加的带宽需求；另一方面使得 802.11a 实现与 802.11b 的互通，克服了

802.11a 一直难以进入市场主流的尴尬，因此 802.11g 一出现就得到众多厂商的支

持。

即将推出的 802.11n 标准同时支持 2.4GHz/5GHz 双频带操作与 20MHz/40MHz

通道，能向后兼容于当前的 802.11a/b/g 网络，并采用空间多任务(spatial multiplexing)

技术，能支持 1~4 个数据串流，以提升传输能力，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。

802.11i 标准结合 802.1x 中的用户端口身份验证和设备验证，对无线局域网的

MAC 层进行修改与整合，定义了严格的加密格式和鉴权机制，改善无线局域网的

安全性。

除了以上提到的 802.11 家族之外，其实还有许多其它的 802.11x 规范是用来补

充与强化整个 802.11 家族之用，下表简述 802.11x 家族的所有相关规范。

表 1.1 802.11x 相关规范内容

Table 1.1 802.11x criterion

802.11x 规范规范内容说明

802.11

初始规范，确立 2.4GHz 频段、2Mbps 传输，及 FHSS（跳频）、DSSS

（直扩）等抗干扰方式

802.11a 5GHz 运作频段，最高传输 54Mbps

802.11b 2.4GHz 运作频段，最高传输 11Mbps

802.11c

有成立工作小组（Task Group）旨在制订无线桥接运作标准，但最后将标

准追加到既有的 802.11 中，成为 802.11d

802.11d

追加跨国自适应性机制，透过自动扫描机制，调整至该国度、地域所准

允的频段、功率

802.11e

追加频宽、流量管理机制，即 QoS（Quality of Service）,让影音传输能即

时、定量，让多媒体应用保有顺畅度，Wi-Fi 联盟将此称为 WMM（Wi-Fi

MultiMedia）

802.11f

追加 IAPP（Inter-Access Point Protocol）协定，即是无线存取点（Access

Point；AP）间的沟通协定，以实现跨 AP 的漫游效果，让用户端能平顺、

无形地切换存取区域

802.11g 2.4G 运作频段，最高传输 54Mbps

802.11h

与欧洲规定的 HiperLAN2 进行协调的修订标准，因应欧洲、美国于 5GHz

频段上的规划、运用差异。类似的还有 802.16（WiMAX），其 802.16b

即是为了与 WirelessHUMAN 协调所制订

续上表：

802.11i

存取与传输安全机制没，由于此标准未定案前，Wi-Fi 联盟已先行暂代地

提出比 WEP（Wired Equivalent Privacy）更高防护力的 WPA（Wi-Fi

Protected Access），因此 802.11i 也被称为 WAP2

802.11j

欧洲与美国在 5GHz 以上的频段运用不同，日本也同样不同，日本从

4.9GHz 开始运用，功率也不相同，例如同为 5.15GHz-5.25GHz 频段，欧

洲允许 200mW 功率，日本允许 160mW 功率。为因应日本区域的运用差

异而制订 802.11j

802.11k

无线资源管理，让频段、信道、载波等更灵活动态地调整、调度，使有

限的频段在整体运用效果获得提升

802.11l

由于(11l)字样与安全规范的（11i）容易混淆，并且很像（111），因此被

放弃编列使用

802.11m 针对过去的标准进行维护

802.11n 提升传输速度，目标突破 100Mbps

802.11o

针对 VoWLAN（Voice over WLAN）而制定，更快速的无线跨区切换，

以及让语音比数据有更高的传输优先级

802.11p

针对短距离传输及传输工具（如：火车）内使用而有的制订，最初的设

定是在 300m 传距内能有 6Mbps 传速。为此还多出两个新创缩写：DSRC

及 WAVE，DSRC 即 Dedicated Short Range Communications,WAVE 则是

Wireless Access in Vehicular Environments

802.11q 制订支援 VLAN（Virtual LAN，虚拟局域网）的机制

802.11r 漫游表现提升，允许更快的越区切换，用户可更快速地漫游

802.11s

制订与实现目前最先进的 Mesh 网路，提供自主性配置、自主性修复等能

力

②HiperLAN 系列

HiperLAN 是欧盟在 1992 年提出的一个 WLAN 标准。2000 年，HiperLAN2

标准制订完成。HiperLAN2 部分建立在 GSM 基础上，使用频段为 5GHz。在物理

层上 HiperLAN2 和 802.11a 几乎完全相同：采用 OFDM 技术，最大数据传输速率

为 54Mbit/s。HiperLAN2 标准详细定义了 WLAN 的检测功能和转换信令，用以支

持许多无线网络，并支持动态频率选择、无线信元转换、链路自适应、多束天线

和功率控制等。它和 802.11a 最大的不同是 HiperLAN2 不是建立在以太网基础上

的，而是采用 TDMA 结构，形成一个面向连接的网络。HiperLAN2 的面向连接的

特性使它很容易满足 QoS 要求，可以为每个连接分配一个指定的 QoS，确定这个

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内容反馈

zlaowu

2013-06-06

还不错，虽然网络上也不少。
lrj3763292194

2013-04-28

学术论文，参考价值不大
lch880424

2013-10-28

这论文我们导师要求读的，挺不错

huixiang03

粉丝: 2
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