移动通信的迅猛发展,大大超出了系统设计者们的预期。随着业务类型的不断丰富,用户数目也在不断增长,使得移动通信成为了通信领域发展最为迅速的市场。在此背景下,非传统的设备商如Intel等IT设备厂商也将目光投向了移动通信市场,利用其在固定宽带接入技术方面的优势,将宽带技术无线化,提出了与移动通信系统相抗衡的无线宽带技术系统,其中以IEEE(美国电气与电子工程师学会)提出的IEEE 802.11系列标准和IEEE 802.16系列标准最为典型。
随着无线通信技术的广泛应用,传统局域网络已经越来越不能满足人们的需求,于是无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)应运而生,且发展迅速。无线局域网(WLAN)技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备,人们可随时、随地、随意地访问网络资源。在推动网络技术发展的同时,无线局域网也在改变着人们的生活方式。无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物。从专业角度讲,无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信,并实现通信的移动化、个性化和宽带化。通俗地讲,无线局域网就是在不采用网线的情况下,提供以太网互联功能。
1.无线局域网的发展
1997年,美国电气与电子工程师学会(IEEE)发布了无线局域网领域第一个在国际上被认可的协议——IEEE 802.11协议。此后,于1999年9月提出了IEEE 802.11b协议作为补充。在接下来的时间里,IEEE又陆续发布了IEEE 802.11a、IEEE 802.11g和IEEE 802.11n。
IEEE 802.11b也被称为Wi-Fi技术,采用补码键控(CCK)调制方式,使用2.4GHz频带,其对无线局域网通信的最大贡献是可以支持5.5Mbit/s和11Mbit/s两种速率。多速率机制的媒体接入控制(MAC)可确保当工作站之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限值时,传输速率能够从11Mbit/s自动降到5.5Mbit/s,或根据直序扩频(DSSS)技术调整到2Mbit/s和1Mbit/s。在不违反FCC(美国联邦通信委员会)规定的前提下,采用跳频技术无法支持更高的速率,因此需要选择DSSS作为该标准的惟一物理层技术。
IEEE 802.11a采用正交频分复用(OFDM)技术调制数据,使用5GHz的频带。OFDM技术将无线信道分成以低数据速率并行传输的分频率,然后再将这些频率一起放回接收端,可提供25Mbit/s的无线ATM(异步传输模式)接口和10Mbit/s的以太网无线帧结构接口,以及TDD(时分双工)/TDMA(时分多址)的空中接口。在很大程度上可提高传输速度,改进信号质量,克服干扰。物理层速率可达54Mbit/s,传输层可达25Mbit/s,能满足室内及室外的应用。
2001年11月,在IEEE 802.11会议上形成了IEEE 802.11g标准草案,目的是在2.4GHz频段实现802.11a的速率要求。该标准将于2003年初获得批准。IEEE 802.11g采用PBCC(分组二进制卷积编码)或CCK/OFDM调制方式,使用2.4GHz频段,对现有的IEEE802.11b系统向下兼容。它既能适应传统的802.11b标准(在2.4GHz频率下提供的数据传输率为11Mbit/s),也符合IEEE802.11a标准(在5GHz频率下提供的数据传输率为56Mbit/s),从而解决了对已有的IEEE 802.11b设备的兼容。用户还可以配置与IEEE 802.11a、IEEE 802.11b以及IEEE 802.11g均相互兼容的多方式无线局域网,有利于促进无线网络市场的发展。
IEEE 802.11n的标准到2009年才被IEEE正式批准发布,其标准化进程已经落后于产品的开发。在传输速率方面,IEEE 802.11n可以将WLAN的传输速率由目前IEEE 802.11a及IEEE 802.11g提供的54Mbit/s,提高到300Mbit/s甚至高达600Mbit/s。得益于将MIMO(多入多出)与OFDM(正交频分复用)技术相结合而应用的MIMO-OFDM技术,提高了无线传输质量,也使传输速率得到极大提升。在覆盖范围方面,IEEE 802.11n采用智能天线技术,通过多组独立天线组成的天线阵列,可以动态调整波束,保证让WLAN用户接收到稳定的信号,并可以减少其他信号的干扰。因此其覆盖范围可以扩大到好几平方千米,使WLAN移动性极大提高。在兼容性方面,IEEE 802.11n采用了一种软件无线电技术,它是一个完全可编程的硬件平台,使得不同系统的基站和终端都可以通过这一平台的不同软件实现互通和兼容,这使得WLAN的兼容性得到极大改善。这意味着WLAN将不但能实现IEEE 802.11n向前后兼容,而且可以实现WLAN与无线广域网络的结合,比如3G。(www.daowen.com)
虽然IEEE已经发布了多个WLAN的标准,并且WLAN在市场上也得到了广泛的应用,而且近期越来越多地被运营商采纳作为移动通信系统的数据分流系统和补充系统。然而,由于WLAN设计之初的理念,导致其依然面临带宽不足、漫游不方便、网管不强大、系统不安全和没有“杀手级”的应用等方面的难题和挑战。
2.WiMAX发展
WiMAX全称为全球微波互联接入(World Interoperability for Mi-crowave Access),它是一项无线城域网技术,是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准,其所基于的协议是IEEE提出的IEEE 802.16系列标准。
WiMAX在设计之初,其目标就是将宽带接入技术引入移动通信,从而与传统的以CDMA技术为主的3G移动通信系统相抗衡,因此,其具有经济便捷、运行简单、容量高、覆盖面广、能提供高速宽带业务等突出优点,而且支持终端的移动性。
IEEE 802.16标准于2002年4月3日正式颁布。该标准包括一个灵活的MAC层。而物理层则定义在10~66GHz频率之间工作,这一频谱被默认为本地多点分布服务(LMDS)的频谱。根据是否支持移动特性,IEEE 802.16标准可以分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准。修改后的IEEE 802.16a标准主要用于2~11GHz的公开波段,其中IEEE 802.16a、IEEE 802.16d属于固定宽带无线接入空中接口标准,而IEEE 802.16e则属于移动宽带无线接入空中接口标准。IEEE 802.16d是2~66GHz的固定宽带无线接入系统标准,已于2004年6月在IEEE 802委员会获得通过。IEEE 802.16e是2~6GHz、支持移动宽带无线接入空中接口标准,该标准已于2005年12月正式在IEEE上通过。
IEEE 802.16e是为支持移动性而设计的,目前定位的目标速率为车速,即可以支持120km/h的移动速率。IEEE 802.16e系统可用于便携、低速移动,此外,支持固定场景的应用。同时一些与管理平面相关的标准也即将完成制定工作。
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