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无线局域网兴起于计算机工业的发展。随着便携式计算机的迅速普及,基于无线互联共享数据的需求日益增加,为了摆脱传统基于双绞线或同轴电缆的局域网形式,无线局域网技术应时而生。
无线局域网与陆地移动通信系统等传统的电信网络不同,它源于计算机网,提供计算机终端之间的互联功能,其协议一般只包含底层与传输相关的部分。而电信网络则不同,其协议一般包括了从端到端的一切过程。然而,应当看到,随着移动智能终端和互联网的发展,传统计算机网和电信网网络将逐步融合。
与陆地移动通信系统的广域覆盖不同,无线局域网的覆盖范围较小,一般在200米以内。无线局域网的迅速发展为移动终端提供了一种便宜、快捷的无线入网方式。本节介绍无线局域网技术,主要包括空中接口技术、组网方式。
1.工作频率
无线局域网的发展初期,曾出现了多种技术和标准,但发展至今,只有IEEE组织制定的802.11系列标准成为工业界的实际标准,相应产品已经在全球范围内得到广泛应用。区别于有线局域网标准802.3,无线局域网的802.11系列标准制定了无线方面的空中接口标准,主要包含物理层(PHY)和媒体接入层(MAC),对应计算机网络中OSI标准协议模型的物理层和数据链路层。图70显示了IEEE802.11系列标准的发展简短历史。
图70 IEEE802.11标准发展简史
可以看到,当前无线局域网的IEEE802.11标准主要有四个,即802.lla/b/g/n,其工作频段主要有两段,2.4GHz和5GHz段。其中,802.11b/g工作在2.4GHz频段,802.lib是较早的标准,采用了基于直接序列扩频的技术,通信速率最高为11Mbit/s,802.llg釆用了OFDM技术,通信速率最高为54Mbit/s;802.Ila工作在5GHz频段,釆用OFDM技术,最高通信速率为54Mbit/s;802.Un可工作于2.4GHz和5GHz频段,釆用多天线和OFDM技术,最高通信速率可达600Mbit/s。
2.4GHz段的信道频率分配和5GHz频段的频率分配如表3 所示。
表3 无线局域网2.4G频段信道频率分配
美国联邦通信委员会(FCC)和欧洲电信标准化协会(ETSI)为无线局域网在5GHz频段频率分配如图71所示。
图71 无线局域网5GHz频段划分
由于2.4GHz频段是工业、科学和医疗实验频段(ISM频段),可自由使用,因此这段频谱的应用系统很多,如蓝牙、无线麦克风、微波炉等。可以看到,802.11标准在2.4GHz频段的信道频率间是互相重叠的,每个信道占用22MHz带宽,为避免干扰,相邻小区使用的信道频率间距应大于25MHz。
2.无线局域网空中接口技术
无线局域网技术关键集中在对空中接口的制定上,主要包括物理层和媒体接入层。无线局域网协议之间的关系以及与OSI参考模型、TCP/IP参考模型之间的对应关系如图10.72所示。可以看到,无线局域网协议对应的是OSI模型中的物理层和数据链路层,或TCP/IP参考模型中的网络接入层。由于TCP/IP参考模型并不具体定义网络接入层的内容,因此可以包容各种不同物理实现的网络。
(1)IEEE802.11
IEEE802.11是1997年发布的无线局域网标准,共制定了三种空中接口,分别是802.11FHSS、802.11DSSS和802.11Infrared,其中802.11FHSS和802.11DSSS都工作于2.4GHz频段,分别采用了基于跳频扩频(FHSS)和直接序列扩频(DSSS)技术,实现了1?2Mbit/s的通信速率。IEEE802.11标准由于速率低,目前已经很少有相应的产品。
(2)IEEE802.Ila
IEEE802.Ila是1999年确定的无线局域网标准,工作频段为5GHz的U-NII频段,
图72 无线局域网协议