無線局域網IEEE 802.11技術解析

目前有多種無線網絡技術，如我們使用的手機就是一種應用范圍很廣泛的無線網絡技術，本文中我們只介紹數據通訊領域的 IEEE 802.11 技術。下圖就是不同無線技術的適用范圍示意圖：

　　

　　一、IEEE802.11無線局域網標准介紹

　　1997 年 IEEE802.11 標准的制定是無線局域網發展的裡程碑，它是由大量的局域網以及計算機專家審定通過的標准。IEEE802.11 標准定義了單一的 MAC 層和多樣的物理層，其物理層標准主要有 IEEE802.11b,a,g 和 n。

　　1. IEEE802.11b

　　1999年9月正式通過的 IEEE802.11b 標准是 IEEE802.11 協議標准的擴展。它可以支持最高 11Mbps 的數據速率，運行在 2.4GHz 的 ISM 頻段上，采用的調制技術是 CCK。但是隨著用戶不斷增長的對數據速率的要求，11Mbps 的最高傳輸速率就不能滿足要求了。802.11b 標准定義的數據傳輸速率較低，但是由於其設備元器件的價格較低，所以有大量的用戶群體使用。可以說所有的 WiFI 技術無線網卡都支持這項技術，所以這項標准的兼容性是很高的。

　　2. IEEE802.11a

　　IEEE802.11a 工作 5GHz 頻段上，使用 OFDM 調制技術可支持 54Mbps 的傳輸速率。802.11a 與 802.11b 兩個標准都存在著各自的優缺點，802.11b 的優勢在於價格低廉，但速率較低（最高 11Mbps）；而 802.11a 優勢在於傳輸速率快（最高 54Mbps）且受干擾少，但價格相對較高。另外，11a 與11b 工作在不同的頻段上，不能工作在同一 AP 的網絡裡，因此 11a 與 11b 互不兼容。由於 802.11a設備造價的因素，以及高頻方式下面覆蓋范圍相對小的原因。造成使用此項技術的用戶群體要小於 2.4GHz 頻道的用戶。

　　3. IEEE802.11g

　　為了 802.11b 數據傳輸率低，802.11a 兼容性以及造價高的問題，IEEE 於2003年7月批准了 802.11g 標准，新的標准終於浮出水面成為人們對無線局域網關注的焦點。IEEE802.11 工作組開始定義新的物理層標准IEEE802.11g。該草案與以前的 802.11 協議標准相比有以下兩個特點：其在 2.4G 頻段使用 OFDM 調制技術，使數據傳輸速率提高到 54Mbps 以上；IEEE802.11g 標准能夠與 802.11b 的 WIFI 系統互相連通，共存在同一AP 的網絡裡，保障了後向兼容性。這樣原有的 WLAN 系統可以平滑的向高速無線局域網過渡，延長了IEEE802.11b 產品的使用壽命，降低用戶的投資。

　　802.11g 同 802.11b 一樣工作在 2.4-2.4835GHz 頻段的工作頻段帶寬總計為 83.5MHz，將 83.5MHz 的頻帶劃分成14個子頻道，每個頻道帶寬為 22MHz。子頻道分配如下圖所示：

　　

　　在多個子頻道同時工作的情況下，為保證頻道之間不相互干擾，要求兩個頻道的中心頻率間隔不能低於

　　25MHz。因此從上圖可以看出，在一個蜂窩區（Cell）內，直序擴頻技術最多可以提供3個不重疊的頻道同時工作，在 802.11g 模式下面提供高達 54Mbps 的吞吐量。

　　4. IEEE802.11n

　　目前以太網有線IP網絡的速率已經達到萬兆的級別（10Gbps），54Mbps 的無線網絡速率顯然已經不能滿足要求了。因此，IEEE 已經開始指定新的無線網絡傳輸技術標准 802.11n。

　　IEEE802.11n 計劃將 WLAN 的傳輸速率從 802.11a 和 802.11g 的 54Mbps 增加最高速率可達 500Mbps，這使得 802.11n 成為 802.11b、802.11a、802.11g 之後的另一場重頭戲。和以往地 802.11 標准不同，802.11n 協議為雙頻工作模式（包含 2.4GHz 和 5GHz 兩個工作頻段）。這樣 11n 保障了與以往的 802.11a b, g 標准兼容。

　　在傳輸速率方面，802.11n 可以將 WLAN 的傳輸速率由目前 802.11a 及 802.11g 提供的 54Mbps 提高到108Mbps，甚至高達 500Mbps。這得益於將 MIMO（多入多出）與 OFDM（正交頻分復用）技術相結合而應用的 MIMO OFDM 技術，這個技術不但提高了無線傳輸質量，也使傳輸速率得到極大提升。

　　簡單地說，N 根發射天線向N根接收天線發送數據，每根接收天線檢測一個唯一的流，結果是吞吐量增加了 N-1 倍。"N×N" 數字分別代表參與基於 MIMO 的和空間復用傳輸的發射（Tx）天線的數量和接收（Rx）天線的數量。當你有更多的接收天線時，你得到了所謂的'組合增益'。換句話說，你收到了相同信號的更多的副本，以及……更大的信噪比，而這增加了信號強度。

　　Netgear 公司在全球范圍內率先推出了基於 802.11n 技術的無線產品―― RangeMax Next 系列產品。RangeMax Next 基於 802.11n 標准草案，它能擴展無線網絡的范圍、並且提供最高 300Mbps 的穩定傳輸。這一基於下一代無線局域網標准的 Next 系列產品采用高級 MIMO（多進多出）技術，提供令人難以置信的大范圍覆蓋和高速傳輸，並且具有與采用 TopDog 技術的其他產品實現高速無線互操作的特性，這種實現尚屬首次。