WLAN无线局域网IEEE 802.11系列标准详解！

IEEE 802.11系列标准是IEEE制订的无线局域网标准，主要对网络的物理层和媒质访问控制层进行规定，其中重点是对媒质访问控制层的规定。

目前该系列无线局域网标准有：IEEE802.11、IEEE 802.11b、IEEE 802.11a、IEEE 802.11g、IEEE 802.11d、IEEE 802.11e、IEEE802.11f、IEEE 802.11h、IEEE 802.11i、IEEE 802.11j等，其中每个标准都有其自身的优势和缺点。

下面就IEEE已经制订且涉及物理层的4种IEEE 802.11系列标准：IEEE 802.11、IEEE802.11a、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g进行简单介绍。

1．IEEE 802.11

IEEE 802.11是最早提出的无线局域网网络规范，是IEEE于1997年6月推出的，它工作于2.4GHz的ISM频段。

物理层采用红外、跳频扩频(Frequency Hopsping SpreadSpectrum，FHSS)或直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS)技术，其数据传输速率最高可达2Mbps，它主要应用于解决办公室局域网和校园网中用户终端等的无线接入问题。

使用FHSS技术时，2.4GHz频道被划分成75个1MHz的子频道，当接收方和发送方协商一个调频的模式，数据则按照这个序列在各个子频道上进行传送，每次在IEEE 802.11网络上进行的会话都可能采用了一种不同的跳频模式。

采用这种跳频方式避免了两个发送端同时采用同一个子频段；而DSSS技术将2.4GHz的频段划分成14个22MHz的子频段，数据就从14个频段中选择一个进行传送而不需要在子频段之间跳跃。

由于临近的频段互相重叠，在这14个子频段中只有3个频段是互不覆盖的。IEEE 802.11由于数据传输速率上的限制，在2000年也紧跟着推出了改进后的IEEE 802.11b。

但随着网络的发展，特别是IP语音、视频数据流等高带宽网络应用的需要，IEEE 802.11b只有11Mbps的数据传输率不能满足实际需要。

于是，传输速率高达54Mbps的IEEE 802.11a和IEEE802.11g也都陆续推出。

2．IEEE 802.11b

IEEE 802.11b又称为Wi-Fi，是目前最普及、应用最广泛的无线标准。IEEE 802.11b工作于2.4GHz频带，物理层支持5.5 Mbps和11 Mbps 两个速率。

IEEE 802.11b的传输速率会因环境干扰或传输距离而变化，其速率在1 Mbps、2 Mbps、5.5 Mbps、11 Mbps 之间切换，而且在1 Mbps、2 Mbps速率时与IEEE 802.11兼容。

IEEE 802.11b采用了直接序列扩频DSSS技术，并提供数据加密，使用的是高达128位的有线等效保密协议(WiredEquivalent Privacy，WEP)。但是IEEE 802.11b和后面推出的工作在5GHz频率上的IEEE802.11a标准不兼容。

从工作方式上看，IEEE 802.11b的工作模式分为两种：点对点模式和基本模式。点对点模式是指无线网卡和无线网卡之间的通信方式，即一台配置了无线网卡的计算机可以与另一台配置了无线网卡的计算机进行通信，对于小规模无线网络来说，这是一种非常方便的互联方案；

而基本模式则是指无线网络的扩充或无线和有线网络并存时的通信方式，这也是IEEE 802.11b最常用的连接方式。在该工作模式下，配置了无线网卡的计算机需要通过“无线接入点”才能与另一台计算机连接，由接入点来负责频段管理等工作。

在带宽允许的情况下，一个接入点最多可支持1 024个无线节点的接入。当无线节点增加时，网络存取速度会随之变慢，此时通过添加接入点的数量可以有效地控制和管理频段。

IEEE 802.11b技术的成熟，使得基于该标准网络产品的成本得到很大的降低，无论家庭还是公司企业用户，无须太多的资金投入即可组建一套完整的无线局域网。

当然，IEEE 802.11b并不是完美的，也有其不足之处，IEEE 802.11b最高11Mbps的传输速率并不能很好地满足用户高数据传输的需要，因而在要求高宽带时，其应用也受到限制，但是可以作为有线网络的一种很好的补充。

3．IEEE 802.11a

IEEE 802.11a工作于5GHz频带，但在美国是工作于U-NII频段，即5.15～5.25GHz、5.25～5.35GHz、5.725～5.825GHz三个频段范围，其物理层速率可达54 Mbps，传输层可达25Mbps。

IEEE 802.11a的物理层还可以工作在红外线频段，波长为850～950纳米，信号传输距离约10m。

IEEE 802.11a采用正交频分复用(OFDM)的独特扩频技术，并提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口，支持语音、数据、图像业务。

IEEE 802.11a使用正交频分复用技术来增大传输范围，采用数据加密可达152位的WEP。

就技术角度而言，IEEE 802.11a与IEEE 802.11b之间的差别主要体现在工作频段上。

由于IEEE 802.11a工作在与IEEE 802.11b不同的5GHz频段，避开了大量无线电子产品广泛采用的2.4GHz频段，因此其产品在无线通信过程中所受到的干扰大为降低，抗干扰性较IEEE 802.11b更为出色。

高达54Mbps数据传输带宽，是IEEE 802.11a的真正意义所在。

当IEEE 802.11b以其11Mbps的数据传输率满足了一般上网浏览网页、数据交换、共享外设等需求的时候，IEEE 802.11a已经为今后无线宽带网的高数据传输要求做好了准备，从长远的发展角度来看，其竞争力是不言而喻的。

此外，IEEE 802.11a的无线网络产品较IEEE802.11b有着更低的功耗，这对笔记本电脑及PDA等移动设备来说也有着重大实用价值。

然而在IEEE 802.1la的普及过程中也面临着很多问题。首先，来自厂商方面的压力。IEEE 802.11b已走向成熟，许多拥有IEEE 802.11b产品的厂商会对IEEE 802.11a都持保守态度。

从目前的情况来看，由于这两种技术标准互不兼容，不少厂商为了均衡市场需求，直接将其产品做成了“a+b”的形式，这种做法虽然解决了“兼容”问题，但也使得成本增加。

其次，由于相关法律法规的限制，使得5GHz频段无法在全球各个国家中获得批准和认可。

5GHz频段虽然令基于IEEE802.11a的设备具有了低干扰的使用环境，但也有其不利的一面，由于太空中数以千计的人造卫星与地面站通信也恰恰使用5GHz频段，这样它们之间产生的干扰是不可避免的。

此外，欧盟也已将5GHz频率用于其自己制订的HiperLAN无线通信标准。

4．IEEE 802.11g

IEEE 802.11g是对IEEE 802.11b的一种高速物理层扩展，它也工作于2.4GHz频带，物理层采用直接序列扩频(DSSS)技术，而且它采用了OFDM技术，使无线网络传输速率最高可达54Mbps，并且与IEEE802.11b完全兼容。

IEEE802.11g和IEEE802.11a的设计方式几乎是一样的。

IEEE 802.11g的出现为无线传感器网络市场多了一种通信技术选择，但也带来了争议，争议的焦点是围绕在IEEE 802.11g与IEEE 802.11a之间的。

与IEEE 802.11a相同的是，IEEE802.11g也采用了OFDM技术，这是其数据传输能达到54Mbps的原因。

然而不同的是，IEEE 802.11g的工作频段并不是IEEE 802.11a的工作频段5GHz，而是和IEEE 802.11b一致的2.4GHz频段，这样一来，使得基于IEEE 802.11b技术产品的用户所担心的兼容性问题得到了很好的解决。

从某种角度来看，IEEE 802.11b可以由IEEE 802.11a来替代，那么IEEE 802.11g的推出是否就是多余的呢?答案当然是否定的。

IEEE 802.11g除了具备高数据传输速率及兼容性的优势外，其所工作的2.4GHz频段的信号衰减程度也不像IEEE 802.11a所在的5GHz那么严重，并且IEEE 802.11g还具备更优秀的“穿透”能力，能在复杂的使用环境中具有很好的通信效果。

但是IEEE 802.11g工作频段为2.4GHz，使得IEEE 802.11g与IEEE 802.11b一样极易受到来自微波、无线电话等设备的干扰。

此外，IEEE 802.11g的信号比IEEE 802.11b的信号能够覆盖的范围要小得多，用户需要通过添置更多的无线接入点才能满足原有使用面积的信号覆盖，这或许就是IEEE 802.11g能够具有高宽带所付出的代价吧！