IEEE802_11无线局域网标准发展历程及其发展方向

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IEEE802_11⽆线局域标准发展历程及其发展⽅向
IEEE 802.11⽆线局域⽹标准发展历程及其发展⽅向
杨⽂东
(深圳市中兴通讯股份有限公司,深圳518057)
摘要本⽂详细介绍了IEEE 802.11标准组成、标准发展历程和发展⽅向。
关键词⽆线局域⽹(WLAN)IEEE 802.11标准
从1997年IEEE(电⽓和电⼦⼯程师协会)发布第
⼀个⽆线局域⽹WLAN标准802.11以来,⽆线局域⽹
获得了⾼速发展,在办公室、家庭、宾馆、机场等众多
场合得到了⼴泛的应⽤。WLAN相关标准的发展和制
定为其迅猛发展提供了技术和兼容性⽅⾯的保证。IEEE
作为WLAN标准的权威制定组织,从1991年开始对
WLAN技术进⾏研究,迄今为⽌,已经制定了⼀系列
标准,称为802.11系列标准。下⾯对其标准的发展历程和发展⽅向进⾏详细地介绍。802.11是个系列标准,由5个现⾏有效的标准——802.11、802.11a、802.11b、802.11b-Cor1、802.11d和5个正在发展制定中的标准——802.11e、802.11f、802.11g、802.11h、802.11i组成。表1汇总了IEEE802.11系列标准的标准号、标准名称和标准状态。
表1802.11系列标准
序号标准号标准名称标准状态
1IEEE 802.11-1997⽆线LAN MAC和物理层规范被802.11, 1999
Edition替代
2IEEE Std 802.11, 1999IEEE信息技术标准——系统间的通信和信息现⾏,替代IEEE
Edition (ISO/IEC交换——局域⽹和城域⽹——特殊要求802.11-1997
8802-11: 1999)第11部分:⽆线LAN MAC和物理层规范
3IEEE 802.11a-1999IEEE信息技术标准的补充——系统间的通信现⾏
(ISO/IEC 8802-和信息交换——局域⽹和城域⽹——特殊要求
11:1999/Amd第11部分:⽆线LAN MAC和物理层规范
1:2000(E))5GHz带宽的⾼速物理层
4IEEE 802.11b-1999IEEE信息技术标准的补充——系统间的通信现⾏
和信息交换——局域⽹和城域⽹——特殊要求
第11部分:⽆线LAN MAC和物理层规范
2.4GHz带宽的⾼速物理层扩展
5IEEE 802.11b-IEEE信息技术标准——系统间的通信和信息交现⾏
1999/Cor1-2001换——局域⽹和城域⽹——特殊要求第11部分
⽆线LAN MAC和物理层规范更正2:2.4GHz
带宽的⾼速物理层扩展——勘误表1
6IEEE 802.11d-2001IEEE信息技术标准——系统间的通信和信息交现⾏
换——局域⽹和城域⽹——特殊要求第11部分:
⽆线LAN MAC和物理层规范更正3:附加
常规域操作的规范
7IEEE 802.11e(对IEEE对系统间的通信和信息交换-LAN/MAN特殊要正在制定,正式标
Std 802.11, 1999求——第11部分:⽆线 MAC和物理层规范的补准尚未出台
Edition 的补充)充:对于QoS 的MAC增强
8IEEE 802.11f(对IEEE采⽤IAPP穿过IEEE 802.11分布系统的多⼚商正在制定,正式标Std 802.11, 1999接⼊点互操作性的推荐建议准尚未出台
Edition的补充)
9IEEE 802.11g(对IEEE对信息技术——系统间的通信和信息交换——局域正在制定,正式标
Std 802.11, 1999⽹和城域⽹——特殊要求——第11部分:准尚未出台
Edition的补充)⽆线LAN MAC和物理层规范的补充:2.4GHz
更⾼速率的物理层扩展
10IEEE 802.11h(对IEEE对信息技术——系统间的通信和信息交换——局域正在制定,正式标
Std 802.11, 1999⽹和城域⽹——特殊要求——第11部分:⽆线准尚未出台
Edition的补充)LAN MAC和物理层规范的补充:欧洲5GHz
带宽的频谱和传输功率管理扩展
11IEEE 802.11i(对IEEE对系统间的通信和信息交换——LAN/MAN特殊正在制定,正式标
Std 802.11, 1999要求——第11部分:⽆线MAC和物理层规范的准尚未出台
Edition的补充)补充: 增强安全性规范
(1)1991~1997
1991年3⽉,IEEE批准了由Vic Hayes领导的⼩
组提出的项⽬授权申请PAR(Project Authorization
Request),成⽴了802.11⼯作组。1997 年,802.11被
IEEE正式批准发布。主要⽤于解决办公室局域⽹和校
园⽹中⽤户终端的⽆线接⼊,业务仅限于数据传输, 最
⼤数据传输速率为2 Mbit/s。当时定义了三个物理层
(PHY) 规范:红外线Infra-RED、2.4GHz跳频扩频
(FHSS) 和2.4GHz直接序列扩频 (DSSS)。规定了介质
接⼊控制层功能、漫游功能、⾃动速率选择功能、电源
消耗管理功能和保密功能等。由于当时有线以太局域⽹
的速度可以达到10Mbit/s,⽽⽆线局域⽹产品速率最
⾼只能达到2Mbit/s,价格⼜很⾼,因此最初的802.11标准在市场中的反响并不⼤。(2)1997~1999由于在传输速率和产品价格上都不能满⾜⼈们的需要,1999年IEEE对WLAN标准进⾏了更新和完善,进⼀步规范了不同频段及更⾼速率产品的开发和应⽤,除原IEEE 802.11的内容之外,增加了基于SNMP(简单⽹络管理协议)的管理信息库(MI
B),以取代原OSI协议的管理信息库。另外还增加了⾼速⽹络内容。1999年IEEE发布了IEEE 802.11的新版本(代替97版本)以及两个增加的标准802.11a 和IEEE 802.11b。802.11b⾃发布之⽇起就得到了⼴泛的应⽤,迄今为⽌仍是应⽤的热点。⼯作在2.4GHz频带,采⽤⾼速直接序列扩频技术,最⼤速率可达11Mbit/s,是原来⽹络速率的5倍,且可以根据情况的变化,在11Mbit/s、5.5 Mbit/s、2 Mbit/s、1 Mbit/s的不同速率之间⾃
动切换,且在2 Mbit/s、1 Mbit/s速率时与802.11兼
容。它从根本上改变了 WLAN的设计和应⽤现状,扩
⼤了WLAN的应⽤领域,现在,⼤多数⼚商⽣产的
WLAN产品都基于802.11b标准。WECA(⽆线以太⽹
兼容协会)对Wi-Fi产品(802.11b标准)互操作性的
认证,更进⼀步地推动了802.11b的⼴泛应⽤,保证了
不同⼚商产品之间的互操作性和兼容性。
802.11a虽然与802.11b同年发布,但市场反应远
远不如802.11b。⼀⽅⾯是因为它采⽤的正交频分复⽤
(OFDM)扩频技术,实现起来较为复杂,另⼀⽅⾯是因
为价格上的因素。802.11a⼯作在5GHz U-NII频带,
物理层速率最⾼可达54Mbit/s,有7种速率可以选择:
6、9、12、18、24、36、54Mbit/s,传输层速率可达
25Mbit/s。采⽤正交频分复⽤扩频技术,可提供
25Mbit/s的⽆线ATM接⼝和10Mbit/s的以太⽹⽆线
帧结构接⼝,以及TDD/TDMA的空中接⼝,⽀持语
⾳、数据、图像业务,⼀个扇区可接⼊多个⽤户,每个
⽤户可带多个⽤户终端。
(3)1999~今
随着WLAN的⼴泛使⽤和⽤户数的增加,出现了
⼀系列的问题需要解决,例如:2.4GHz频段的拥挤、⽹
络安全性的提⾼、具有QoS要求的应⽤等等。IEEE开
始了下⼀代WLAN标准的研究和制定,下⼀代WLAN
标准是对现有标准的扩充和增强,是802.11的扩展标
准。IEEE在2000年和2001年陆续批准了5个项⽬授权
申请PAR,通过5个任务组TG开发制定这5个标准。
任务组TGe:负责制定802.11e。其⽬的是增强⽬
前的802.11 MAC,⽀持具有QoS要求的应⽤。
任务组TGf:负责制定802.11f。其⽬的是制定接
⼊点互连协议IAPP的推荐建议,取得穿过IEEE802.11
WLAN分布系统的多⼚商接⼊点的互操作性。
任务组TGg:负责制定802.11g。其⽬的是制定
802.11b物理层扩展部分,提⾼数据速率,增强802.11b
兼容⽹络的性能和可能的应⽤。
任务组TGh:负责制定802.11h。其⽬的是增强
802.11MAC标准和5GHz 带宽802.11a⾼速PHY补充
标准,增加欧洲5GHz免许可证带宽的室内和室外信道
选择,增强信道能量测量和报告机制以提⾼频谱和传输
功率管理。
任务组TGi:负责制定802.11i。其⽬的是增强⽬
前的802.11 MAC,增强安全性和认证机制。表2802.11扩展标准标准项⽬说明改进⽅⾯802.11e802.11 MAC的扩展标准QoS802.11f802.11 MAC的扩展标准IAPP802.11i802.11 MAC的扩展标准增强安全性802.11g802.11b的扩展标准(PHY)提⾼数据速率802.11h802.11a的扩展标准(PHY)802.11a在欧洲的频谱和功率管理2001 年11 ⽉ 15 ⽇,IEEE批准了802.11g 标准草案,预计正式的标准将于 2003 年初获得批准。⽬前这5个标准正在进⾏各个草案阶段的投票。802.11a⼯作在5GHz频段,采⽤⾼频段可降低系统的⼲扰性,提⾼数据的传输速率,802.11a的最⼤传输速率为54Mbit/s,是802.11b⽹络的5倍。802.11a和802.11b运⾏在不同的频率范围之上,因此802.11a技术与802.11b Wi-Fi⽹络不兼容,但是⼆者可以共存。802.11g的提出则是为了兼容传统的802.11b标准,在2.4GHz频率下能够提供更⾼的传输速率。传输速率可以提⾼到20Mbit/s之上。802.11g既可以实现802.11a⽹络54Mbit/s⾼数据速率的⽬标, ⼜可与原有802.11b设备相兼容。它集成了802.11a和802.11b的优点,成为802.11a和802.11b之间强⼤的技术统⼀,其优势必将推动 WLAN 市场
蓬勃发展。到底采⽤哪种标准建⽴⾃⼰的WLAN和开发相应的产品,不同的企业有不同的观点和选择。有些公司认为,2.4GHz是⽆线电话、微波炉以及“蓝⽛”设备的共享频段,⼲扰较为严重,802.11a避开了该频段,⼯作在⼲扰较⼩的5GHz频段,将使传输效率⼤⼤提⾼。⽽更多的公司则认为,802.11g兼容原有802.11b⽹络的特性是推动技术和市场发展的重要基础。在保证现有投资者利益的基础上,获得更优的性能,将更容易被市场接受,因⽽也是今后主要的发展⽅向。IEEE 802.11系列标准是由IEEE 802.11⼯作组制定的,它由许多任务组组成,各个任务组的分⼯、⼯作范围及标准项⽬的进展情况请见表4。
表3802.11、802.11b、802.11a、802.11g之间的⽐较
802.11802.11b802.11a802.11g
标准制定时间199719991999预计2003
频率2.4~2.4835GHz2.4~2.4835GHz5.15~5.25GHz2.4~2.4835GHz
5.25~5.35GHz
5.725~5.825GHz
速率1、2Mbit/s11、5.5Mbit/s54、48、 36、 24、 ≥20 Mbit/s
18、 12、 9、6Mbit/s
距离100m100~300m100~1000m150m
业务数据数据、图像语⾳、数据、图像语⾳、数据、图像
物理层红外线、直接序列⾼速直接正交频分复⽤直接序列扩频
扩频、跳频扩频序列扩频(OFDM)扩频技术
优点当前成本低,数据传输快,数据传输较快,可保证已得以普及频段⼲扰少与已流⾏的802.11b兼容缺点数据传输较慢,受当前成本较⾼,不兼受微波炉或蓝⽛等
微波炉或蓝⽛等同容已流⾏的802.11b同频段设备的⼲扰
频段设备的⼲扰
使⽤情况少使⽤最⼴泛、产品刚具雏形,标准尚未正式批准,
技术最成熟尚未⼤规模普及但发展潜⼒巨⼤
产品互操作性WECAWECA
认证组织(Wi-Fi)(Wi-Fi5)
表4IEEE 802.11⼯作组组成
组简称描述
IEEE 802.11WG⼯作组(WG)由任务组(TG)组成
⼯作组
任务组TG⼯作组给委员分派任务,作为标准的作者
MAC任务组MAC项⽬范围制定⽆线局域⽹的公共MAC
状态⼯作已经完成,标准已发布——IEEE Std. 802.11-1997
更新状态⼯作已经完成,相关标准为ISO/IEC
8802-11: 1999(IEEE Std. 802.11, 1999 Edition)
PHY任务组PHY项⽬范围制定⽆线局域⽹的物理层:红外线、2.4 GHz
跳频扩频和2.4 GHz直接序列扩频
状态⼯作已经完成,标准已发布——IEEE Std. 802.11-1997
更新状态⼯作已经完成,相关标准为ISO/IEC 8802-11: 1999
(IEEE Std. 802.11, 1999 Edition)
任务组aTGa项⽬范围制定U-NII(5GHz)频段物理层标准
状态⼯作已经完成,标准已发布——IEEE Std. 802.11a-1999
更新状态⼯作已经完成,相关标准为ISO/IEC 8802-11: 1999
(E)/Amd 1: 2000 (IEEE Std. 802.11 a- 1999 Edition)
任务组bTGb项⽬范围制定2.4GHz频段⾼速物理层标准
状态⼯作已经完成,标准已发布——IEEE Std. 802.11b-1999
任务组TGb-项⽬范围改正802.11b中MIB的不⾜
b-cor1cor1项⽬⽬的MIB在802.11b中作了定义,它不能编译共
同操作的MIB。本项⽬将改正MIB的不⾜
状态⼯作已经完成,标准已发布——IEEE 802.11b-1999/Cor1-2001
任务组cTGc项⽬范围通过包含IEEE 802.11 MACs桥接操作的特殊MAC程序,在2.5下⾯增加⼦条款,⽀持国际⼦层业务。本项⽬是ISO/IEC 10038 (IEEE 802.1D)的补充件,由802.11⼯作组和802.1⼯作组协⼒完成
项⽬⽬的对ISO/IEC 10038 (IEEE 802.1D)标准提供必须的802.11特殊信息

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