誰都不容易　全面解析802.11無線技術

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    802.11無線網絡標準詳解

    1990年，早期的無線網絡產品Wireless LAN在美國出現，1997年IEEE802.11無線網絡標準頒布，對無線網絡技術的發展和無線網絡的應用起到了重要的推動作用，促進了不同廠家的無線網絡產品的互通互聯。1999年無線網絡國際標準的更新及完善，進一步規范了不同頻點的產品及更高網絡速度產品的開發和應用。

    一、1997年版無線網絡標準

    1997年版IEEE802.11無線網絡標準規定了三種物理層介質性能。其中兩種物理層介質工作在2400——2483.5 GHz無線射頻頻段（根據各國當地法規規定），另一種光波段作為其物理層，也就是利用紅外線光波傳輸數據流。而直序列擴頻技術（DSSS）則可提供1Mb/S及2Mb/S工作速率，而跳頻擴頻（FHSS）技術及紅外線技術的無線網絡則可提供1Mb/S傳輸速率（2Mb/S作為可選速率，未作必須要求），受包括這一因素在內的多種因素影響，多數FHSS技術廠家僅能提供1Mb/S的產品，而符合IEEE802.11無線網絡標準并使用DSSS直序列擴頻技術廠家的產品則全部可以提供2Mb/S的速率，因此DSSS技術在無線網絡產品中得到了廣泛應用。

    1.介質接入控制層功能

    無線網絡（WLAN）可以無縫連接標準的以太網絡。標準的無線網絡使用的是（CSMA/CA）介質控制信息而有線網絡則使用載體監聽訪問/沖突檢測（CSMA/CA），使用兩種不同的方法均是為了避免通信信號沖突。

    2.漫游功能

    IEEE802.11無線網絡標準允許無線網絡用戶可以在不同的無線網橋網段中使用相同的信道，或在不同的信道之間互相漫游，如Lucent的WavePOINT II無線網橋每隔100 ms發射一個烽火信號，烽火信號包括同步時鐘、網絡傳輸拓撲結構圖、傳輸速度指示及其他參數值，漫游用戶利用該烽火信號來衡量網絡信道信號質量，如果質量不好，該用戶會自動試圖連接到其他新的網絡接入點。

    3.自動速率選擇功能

    IEEE802.11無線網絡標準能使移動用戶（Mobile Client）設置在自動速率選擇（ARS）模式下，ARS功能會根據信號的質量及與網橋接入點的距離自動為每個傳輸路徑選擇最佳的傳輸速率，該功能還可以根據用戶的不同應用環境設置成不同的固定應用速率。

    4.電源消耗管理功能

    IEEE802.11還定義了MAC層的信令方式，通過電源管理軟件的控制，使得移動用戶能具有最長的電池壽命。電源管理會在無數據傳輸時使網絡處于休眠（低電源或斷電）狀態，這樣就可能會丟失數據包。為解決這一問題，IEEE802.11規定了AP接入點應具有緩沖區去儲存信息，處于休眠的移動用戶會定期醒來恢復該信息。

    5.保密功能

    僅僅靠普通的直序列擴頻編碼調制技術不夠可靠，如使用無線寬頻掃描儀，其信息又容易被竊取。最新的WLAN標準采用了一種加載保密字節的方法，使得無線網絡具有同有線以太網相同等級的保密性。此密碼編碼技術早期應用于美國軍方無線電機密通信中，無線網絡設備的另一端必須使用同樣的密碼編碼方式才可以互相通信，當無線用戶利用AP接入點連入有線網絡時還必須通過ＡＰ接入點的安全認證。該技術不但可以防止空中竊聽，而且也是無線網絡認證有效移動用戶的一種方法。

    二、1999版無線網絡標準

    該版本于1999年8月頒布。除原IEEE802.11的內容之外，增加了基于SNMP協議的管理信息庫（MIB），以取代原OSI協議的管理信息庫。另外還增加了高速網絡內容：

    1.IEEE802.11a

    規定的頻點為5GHz，用正交頻分復用技術（OFDM）來調制數據流。OFDM技術的最大的優勢是其無與倫比的多途徑回聲反射，因此特別適合于室內及移動環境。

    2.IEEE802.11b

    工作于2.4GHz頻點，采用補償碼鍵控CCK調制技術。當工作站之間的距離過長或干擾過大，信噪比低于某個門限值時，其傳輸速率可從11Mb/s自動降至5.5Mb/s，或者再降至直序列擴頻技術的2Mb/s及1Mb/s速率。

    三、無線網絡 前途無量

    建設符合IEEE802.11標準的無線網絡，不僅可以滿足目前的需要，而且日后網絡還可以平滑升級，可以有效地保護投資。目前IEEE802.11工作小組已成立了新的研究小組，對大信息流量及多工作組同時工作、流量控制及更安全的保密編碼、安全認證等技術問題進行研究，隨著無線網絡成本的不斷下調、配套技術的不斷完善、覆蓋范圍的不斷增大，無線網絡的應用將會成為未來網絡的技術主流。

    802.11協議的重要技術指標

    由于無線局域網傳輸介質（微波、紅外線）非“有限”的有線，客觀上存在一些全新的技術難題，為此IEEE802.11協議規定了一些至關重要的技術機制。

    １。CSMA/CA協議

    我們知道總線型局域網在MAC層的標準協議是CSMA/CD，即載波偵聽多路存取/沖突檢測（Carrier Sense Multiple Aclearcase/" target="_blank" >ccess with Collision Detection）。但由于無線產品的適配器不易檢測信道是否存在沖突，因此802.11全新定義了一種新的協議，即載波偵聽多路存取/沖突避免CSMA/CA（with Collision Avoidance）。一方面，載波偵聽——查看介質是否空閑；另一方面，沖突避免——通過隨機的時間等待，使信號沖突發生的概率減到最小，當介質被偵聽到空閑時，優先發送。不僅如此，為了系統更加穩固，IEEE802.11還提供了帶確認幀ACK的CSMA/CA.在一旦遭受其他噪聲干擾，或者由于偵聽失敗時，信號沖突就有可能發生，而這種工作于MAC層的ACK此時能夠提供快速的恢復能力。

    2.RTS/CTS協議

    RTS/CTS協議即請求發送/允許發送協議，相當于一種握手協議，主要用來解決“隱藏終端”問題?！半[藏終端”（Hidden Stations）是指，基站A向基站B發送信息，基站C未偵測到A也向B發送，故A和C同時將信號發送至B，引起信號沖突，最終導致發送至B的信號都丟失了?！半[藏終端”多發生在大型單元中（一般在室外環境），這將帶來效率損失，并且需要錯誤恢復機制。當需要傳送大容量文件時，尤其需要杜絕“隱藏終端”現象的發生。WaveLAN802.11提供了如下解決方案。在參數配置中，若使用RTS/CTS協議，同時設置傳送上限字節數——一旦待傳送的數據大于此上限值時，即啟動RTS/CTS握手協議：首先，A向B發送RTS信號，表明A要向B發送若干數據，B收到RTS后，向所有基站發出CTS信號，表明已準備就緒，A可以發送，其余基站暫時“按兵不動”，然后，A向B發送數據，最后，B接收完數據后，即向所有基站廣播ACK確認幀，這樣，所有基站又重新可以平等偵聽、競爭信道了。

原文轉自：http://www.kjueaiud.com