【科普】Wi-Fi相關(guān)的IEEE 802.x不同標(biāo)準(zhǔn)特性詳解

近日，有消息稱我們會(huì)在即將開幕的2017年度國際消費(fèi)性電子展（CES）聽到支持802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的芯片訊息，或許還可以看到少數(shù)支持該標(biāo)準(zhǔn)的接取點(diǎn)裝置。那么對(duì)于WLAN當(dāng)中的不同的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，特性如何？本文將詳解。

IEEE 802.15/Bluetooth、IEEE 802.11/WLAN 和 IEEE 802.16/WiMAX 三種技術(shù)是相輔相成，且在當(dāng)今無線通信中各自都發(fā)揮著重要作用。

1990年IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)成立IEEE 802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作組。該標(biāo)準(zhǔn)定義物理層和媒體訪問控制（MAC）規(guī)范。物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)特征和調(diào)制，工作在2.4000～2.4835GHz頻段。IEEE 802.11是IEEE最初制定的一個(gè)無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于難于布線的環(huán)境或移動(dòng)環(huán)境中計(jì)算機(jī)的無線接入，由于傳輸速率最高只能達(dá)到2Mbps，所以，業(yè)務(wù)主要被用于數(shù)據(jù)的存取。

1999年，IEEE 802.11a標(biāo)準(zhǔn)制定完成，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定無線局域網(wǎng)工作頻段在5.15～5.825GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到54Mbps/72Mbps（Turbo）， 傳輸距離控制在10～100米。802.11a采用正交頻分復(fù)用（OFDM）的獨(dú)特?cái)U(kuò)頻技術(shù)；可提供25Mbps的無線ATM接口和10Mbps的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口，以及TDD/TDMA的空中接口；支持語音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)；一個(gè)扇區(qū)可接入多個(gè)用戶，每個(gè)用戶可帶多個(gè)用戶終端。

1999年9月IEEE 802.11b被正式批準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定無線局域網(wǎng)工作頻段在2.4～2.4835GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到11Mbps。該標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)IEEE 802.11的一個(gè)補(bǔ)充，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式和基本模式兩種運(yùn)作模式，在數(shù)據(jù)傳輸速率方面可以根據(jù)實(shí)際情況在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps的不同速率間自動(dòng)切換，而且在2Mbps、1Mbps速率時(shí)與802.11兼容。802.11b使用直接序列（Direct Sequence）DSSS作為協(xié)議。802.11b和工作在5GHz頻率上的802.11a標(biāo)準(zhǔn)不兼容。由于價(jià)格低廉，802.11b產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛地投入市場(chǎng)，并在許多實(shí)際工作場(chǎng)所運(yùn)行。

IEEE 802.11e標(biāo)準(zhǔn)對(duì)無線局域網(wǎng)MAC層協(xié)議提出改進(jìn)，以支持多媒體傳輸，以支持所有無線局域網(wǎng)無線廣播接口的服務(wù)質(zhì)量保證QoS機(jī)制。 IEEE 802.11f，定義訪問節(jié)點(diǎn)之間的通信，支持IEEE 802.11的接入點(diǎn)互操作協(xié)議（IAPP）。 IEEE 802.11h用于802.11a的頻譜管理技術(shù)。

IEEE的802.11g標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)流行的802.11b（即Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)）的提速（速度從802.11b的11Mb/s提高到54Mb/s）。802.11g接入點(diǎn)支持802.11b和802.11g客戶設(shè)備。同樣，采用802.11g網(wǎng)卡的筆記本電腦也能訪問現(xiàn)有的802.11b接入點(diǎn)和新的802.11g接入點(diǎn)。 不過，基于802.11g標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品目前還不多見。如果你需要高速度，已經(jīng)推出的802.11a產(chǎn)品可以提供54Mb/s的最高速度。802.11a的主要缺點(diǎn)是不能和802.11b設(shè)備互操作，而且與802.11b相比，802.11a網(wǎng)卡貴50%，接入點(diǎn)貴35%。

IEEE 802.11i標(biāo)準(zhǔn)是結(jié)合IEEE 802.1x中的用戶端口身份驗(yàn)證和設(shè)備驗(yàn)證，對(duì)無線局域網(wǎng) MAC層進(jìn)行修改與整合，定義了嚴(yán)格的加密格式和鑒權(quán)機(jī)制，以改善無線局域網(wǎng)的安全性。IEEE 802.11i新修訂標(biāo)準(zhǔn)主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容：“Wi-Fi保護(hù)訪問”（WPA）技術(shù)和“強(qiáng)健安全網(wǎng)絡(luò)”。Wi-Fi聯(lián)盟計(jì)劃采用 802.11i標(biāo)準(zhǔn)作為WPA的第二個(gè)版本，并于2004年初開始實(shí)行。

為了提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，802.11n對(duì)802.11標(biāo)準(zhǔn)的單一MAC層協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化，改變了數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，增加了凈負(fù)載所占的比重，減少管理檢錯(cuò)所占的字節(jié)數(shù)，大大提升了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。而智能天線技術(shù)的應(yīng)用也解決了802.11n的傳輸覆蓋范圍問題，通過多組獨(dú)立天線組成的天線陣列系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)調(diào)整波束的方向，802.11n能夠保證讓用戶接收到穩(wěn)定的信號(hào)，并減少噪音信號(hào)的干擾。

兼容性方面，802.11n采用軟件無線電技術(shù)解決不同標(biāo)準(zhǔn)采用不同工作頻段、不同調(diào)制方式造成的系統(tǒng)間難以互通、移動(dòng)性差的問題。軟件無線電是一個(gè)可編程的硬件平臺(tái)，所有的應(yīng)用都通過在該平臺(tái)上的軟件編程實(shí)現(xiàn)，不同系統(tǒng)的基站和移動(dòng)終端都可以由建立在相同硬件基礎(chǔ)上的不同軟件實(shí)現(xiàn)。軟件無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)與無線廣域網(wǎng)融合并能容納各種標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議，提供更為開放的接口。另外，802.11n工作模式包含2.4GHz和5.8GHz兩個(gè)工作頻段，能夠與以往的802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)兼容，極大地保護(hù)了用戶的投資。