无线局域网标准

-1- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 技 术 文 件 技术文件名称： 无线局域网标准 技术文件编号： 版 本 ： 共 页 （包括封面） 拟 制 审 核 会 签 标准化 批 准 深圳市中兴通讯股份有限公司 -2- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 目 录 1 IEEE802.11 无线网络标准详解 .3 2 IEEE802.11 协议的重要技术指标 .4 3 无线现在有点乱 .6 3.1 技术与标准多 . 6 3.2 802.11A 的问题 . 6 3.3 兼顾旧系统迎接新技术 . 7 4 无线标准异彩纷呈 .7 5 无线局域网协议（ 802.11B）详解 . 14 6 为无线网络再加速 新一代无线通信标准 802.11A . 16 6.1 初露端倪的 802.11A . 16 6.2 802.11A 与 802.11B. 17 6.3 802.11A 的现状及未来 . 18 7 无线局域网标准： 802.11及其 802.11G . 19 8 无线局域网中原逐鹿 无线局域网发展新趋势及购买指南 . 21 -3- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 无线局域网标准 1 IEEE802.11 无线网络标准详解 1990 年，早期的无线网络产品 Wireless LAN 在美国出现， 1997 年 IEEE802.11 无线网络标准颁布，对无线网络技术的发展和无线网络的应用起到了重要的推动作用，促进了不同厂家的无线网络产品的互通互联。 1999 年无线网络国际标准的更新及完善，进一步规范了不同频点的产品及更高网络速度产品的开发和应用。 一、 1997 年版无线网络标准 1997 年版 IEEE802.11 无线网络标准规定了三种物理层介质性能。其中两种物理层介质工作在 2400-2483.5MHz 无线射频 频段（根据各国当地法规规定），另一种光波段作为其物理层，也就是利用红外线光波传输数据流。而直序列扩频技术（ DSSS）则可提供 Mb/s 及2Mb/s 工作速率，而跳频扩频（ FHSS）技术及红外线技术的无线网络则可提供 Mb/s 传输速率（ 2Mb/s 作为可选速率，未作必须要求），受包括这一因素在内的多种因素影响，多数FHSS 技术厂家仅能提供 1Mb/s 的产品，而符合 IEEE802.11 无线网络标准并使用 DSSS 直序列扩频技术厂家的产品则全部可以提供 2Mb/s 的速率，因此 DSSS 技术在无线网络产品中得到了广泛应用。 1介质接入控制层功能 无线网络（ WLAN）可以无缝连接标准的以太网络。标准的无线网络使用的是（ CSMA/CA）介质控制信息而有线网络则使用载体监听访问冲突检测 CSMA/CD，使用两种不同的方法均是为了避免通信信号冲突。 2漫游功能 IEEE802.11 无线网络标准允许无线网络用户可以在不同的无线网桥网段中使用相同的信道，或在不同的信道之间互相漫游，如 Lucent 的 WavePOINT 无线网桥每隔 100ms 发射一个烽火信号，烽火信号包括同步时钟、网络传输拓扑结构图、传输速度指示及其他参数值，漫游用户利 用该烽火信号来衡量网络信道信号质量，如果质量不好，该用户会自动试图连接到其他新的网络接入点。 3自动速率选择功能 IEEE802.11 无线网络标准能使移动用户 Mobile Client 设置在自动速率选择（ ARS）模式下， ARS 功能会根据信号的质量及与网桥接入点的距离自动为每个传输路径选择最佳的传输速率，该功能还可以根据用户的不同应用环境设置成不同的固定应用速率。 4电源消耗管理功能 IEEE802.11 还定义了 MAC 层的信令方式，通过电源管理软件的控制，使得移动用户能具有最长的电池寿命。电源管理会在 无数据传输时使网络处于休眠（低电源或断电）状态，这样就可能会丢失数据包。为解决这一问题， IEEE802.11 规定了 AP 接入点应具有缓冲区去储存信息，处于休眠的移动用户会定期醒来恢复该信息。 -4- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 5保密功能 仅仅靠普通的直序列扩频编码调制技术不够可靠，如使用无线宽频扫描仪，其信息又容易被窃取。最新的 WLAN 标准采用了一种加载保密字节的方法，使得无线网络具有同有线以太网相同等级的保密性。此密码编码技术早期应用于美国军方无线电机密通信中，无线网络设备的另一端必须使用同样的密码编码方式才可以互相通信，当无线用户利用 AP 接入点连入有线网络时还必须通过 AP 接入点的安全认证。该技术不但可以防止空中窃听，而且也是无线网络认证有效移动用户的一种方法。 二、 1999 版无线网络标准 该版本于 1999 年 8 月颁布。除原 IEEE802.11 的内容之外，增加了基于 SNMP 协议的管理信息库（ MIB），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： 1 IEEE802.11a 规定的频点为 5GHz，用正交频分复用技术（ OFDM）来调制数据流。 OFDM 技术的最大的优势是其无与伦比的多途径回声反射，因此特别适合于室内及移动环境。 2.IEEE802.11b 工作于 2.4GHz 频点，采用补偿码键控 CCK 调制技术。当工作站之间的距离过长或干扰过大，信噪比低于某个门限值时，其传输速率可从 11Mb/s 自动降至 5.5Mb/s，或者再降至直序列扩频技术的 2Mb/s 及 1Mb/s 速率。 三、无线网络 前途无量 建设符合 IEEE802.11 标准的无线网络，不仅可以满足目前的需要，而且日后网络还可以平滑升级，可以有效地保护投资。目前 IEEE802.11 工作小组已成立了新的研究小组，对大信息流量及多工作组同时工作、流量控制及更安全的保密编码、安全 认证等技术问题进行研究，随着无线网络成本的不断下调、配套技术的不断完善、覆盖范围的不断增大，无线网络的应用将会成为未来网络的技术主流。 2 IEEE802.11 协议的重要技术指标 由于无线局域网传输介质（微波、红外线）非“有限”的有线，客观上存在一些全新的技术难题，为此 IEEE802.11 协议规定了一些至关重要的技术机制。 1 CSMA/CA 协议 我们知道总线型局域网在 MAC 层的标准协议是 CSMA/CD，即载波侦听多路存取 /冲突检测（ Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）。但由于无线产品的适配器不易检测信道是否存在冲突，因此 802.11 全新定义了一种新的协议，即载波侦听多路存取 /冲突避免 CSMA/CA（ with Collision Avoidance）。一方面，载波侦听 -查看介质是否空闲；另一方面，冲突避免 -通过随机的时间等待，使信号冲突发生的概率减到最小，当介质被侦听到空闲时，优先发送。不仅如此，为了系统更加稳固， IEEE802.11 还提供了带确认帧 ACK的CSMA/CA。在一旦遭受其他噪声干扰，或者由于侦听失败时，信号冲突就有可 能发生，而 -5- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 这种工作于 MAC 层的 ACK此时能够提供快速的恢复能力。 2 RTS/CTS 协议 RTS/CTS 协议即请求发送 /允许发送协议，相当于一种握手协议，主要用来解决“隐藏终端”问题。“隐藏终端”（ Hidden Stations）是指，基站 A向基站 B发送信息，基站 C 未侦测到 A也向 B发送，故 A和 C 同时将信号发送至 B，引起信号冲突，最终导致发送至 B的信号都丢失了。“隐藏终端”多发生在大型单元中（一般在室外环境），这将带来效率损失，并且需要错误恢复机制。当需要传送大容量文件时，尤其需要杜绝“隐藏终端”现象的发 生。WaveLAN802.11 提供了如下解决方案。在参数配置中，若使用 RTS/CTS 协议，同时设置传送上限字节数 -一旦待传送的数据大于此上限值时，即启动 RTS/CTS 握手协议：首先， A向B发送 RTS 信号，表明 A要向 B发送若干数据， B收到 RTS 后，向所有基站发出 CTS 信号，表明已准备就绪， A可以发送，其余基站暂时“按兵不动”，然后， A向 B发送数据，最后， B接收完数据后，即向所有基站广播 ACK确认帧，这样，所有基站又重新可以平等侦听、竞争信道了。 3信道重整 当传送帧受到严重干扰时，必定要重传。因此若一 个信包越大时，所需重传的耗费（时间、控制信号、恢复机制）也就越大；这时，若减小帧尺寸 -把大信息包分割为若干小信包，即使重传，也只是重传一个小信包，耗费相对小得多。这样就能大大提高 WirelessLAN 产品在噪声干扰地区的抗干扰能力。当然，作为一个可选项，用户若在一个“干净”地区，也可以关闭这项功能。 4多信道漫游 人类是无限追求自由的，随着移动计算设备的日益普及，我们希望出现一种真正无所羁绊的网络接入设备。 WaveLAN802.11 就是这样的一种设备。传输频带是在接入设备 AP（ Access Point）上设置的，而基站不须设置固定频带，并且基站具有自动识别功能，基站动态调频到 AP 设定的频带，这个过程称之为扫描（ Scan）。 IEEE802.11 定义了两种模式：被动扫描和主动扫描。被动扫描是指，基站侦听 AP 发出的指示信号，并切换到给定的频带；主动扫描是指，基站提出一个探视请求，接入点 AP 回送一个包含频带信息的响应，基站就切换到给定的频带。 WaveLAN802.11 采用的是主动扫描，并且能结合天线接收灵敏度，以信号最佳的信道确定为当前传输信道。这样，当原来位于接入点 AP（ A）覆盖范围内的基站漫游到接入点 AP（ B）时，基站能自适应，重新以 AP（ B）为当前接入点。 5可靠的安全性能 WaveLAN 本身的发射功率很小，小于 35mV，而且还被扩展到 22MHz 带宽。一方面，平均能量很低（ 15dBm），另一方面，不存在频率单一的载波，因此很难被扫描跟踪，这也是此项技术一直用于军事上的原因。这些是物理上的安全机制，在软件上，还采用了域名控制、访问权限控制和协议过滤等多重安全机制；并且在有线同等保密（ WEP）方面，对于特殊用户，可选以下附件：基于 RC4 加密（ 1988RSA运算法则）和密码（ 40 位加密钥匙）。 -6- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 3 无线现在 有点乱 近来，无线技术市场变得纷繁驳杂，人们似乎陷入了标准和技术的迷雾之中，感到手足无措。 其实，就在不久前，这个领域还比较单纯，那时大多数商家和客户还以为， 802.11b 会平滑地过渡到 802.11a。 其实，无线现在面临的境地在别处也曾出现过，比如早前从 10Mbps 以太网转入更快的网络就是一例。最终，快速以太网胜出。 人们发现， WEP 不像想像的安全。因为， WEP 只被设计为与有线网络有相同的保密性。另外，一些 Wi-Fi标准的无线网络，用网络名称作广告，以方便查找和加盟，这种做法不安全，最好是选择一个不易被猜 中的名称。然而，很多构建无线网络的机构还没有正视安全问题，这让打算采用无线解决方案的企业客户感到忧虑。为了在标准中解决这一问题，于是成立了 IEEE802.11i 小组委员会，人们试图找出一个确保无线数据安全的标准互操作方法。 3.1 技术与标准多 人们很困惑：“下一代”技术到底什么样？每个零售商和协会都为解决安全、高效的无线传输数据问题提出了自己的方案。因此，除 802.11b 外，无线数据传输选择方案竟有 10种之多。 与 802.11b最接近的技术是 802.11a，但不久前刚推出的 IEEE802.11g，却被认为比 802.11a更接近 802.11b，它在与 802.11b 相同的频段（ 2.4GHz）上，以更高的数据速率工作。如果802.11g 只有一种解决方案的话，或许会好些，可目前有三种互不相容的 802.11g 解决方案，很难说哪家的技术将会胜出。 由于一些技术缺少企业数据网络需要的诸多特性，从企业数据网络的角度思考，它们只能算边缘技术，如蓝牙、超宽带、宽带跳频和 HomeRF 等。除蓝牙外，这些技术都不是主流技术，但却都力图在无线市场上占一席之地。它们在技术上有某种优点，在某些场合也可能是合适的解决方案。但这些技术太多了，给市场 造成了混乱。 3.2 802.11a 的问题 缺安全解决方案 关于 802.11a 的空间，从 802.11a 在 1999 年成为标准至今，在这一技术兴起的过程中，对这种技术的要求已发生了很大变化。现在对安全和互操作性的需求比以往任何时候都要大。然而， 802.11a 开始被接纳为标准时，还没有形成或测试过什么技术。目前 802.11i 委员会正在采取行动，它实际上被视为 802.11a 的安全解决方案。 802.11i 规定的安全标准或许会使用像 AES那样被广泛认可的加密方法或类似的东西。 802.11a要真正成为企业使用的技术，就必须引 入 802.11i。因此，在 IEEE 批准 802.11i 以前，任何产品都不支持且可能永不支持802.11i。 缺少互操作性 早期的 802.11a 解决方案还缺少对互操作的保障功能。如果机构得到购买的产品能够与其他零售商的技术进行互操作的保证，它们就会真正开始使用 802.11b 技术。这意味着他们从一家零售商那里购买产品后，能够在需要的时候更换所选择的零售商，保护了其对技术的 -7- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 投资，使他们不会成为一家公司专利技术的抵押品。无论那种技术或零售商多么出色，专利技术总是一个严重的企业风险。 WirelessEthernetCompatibilityAlliance（ WECA）将提升 802.11a的互操作性。该集团负责 802.11b，为多家芯片制造商生产芯片，而且至少有三种零售商解决方案是基于这些芯片的。预计要想能满足这些条件，最早也要到 2002 年夏季或秋季。此前，兼容性无法得到保障，因为目前只有一家芯片零售商发售一种产品。 缺少强制检测要求 802.11a 的另一个竞争领域是输出功率和使用的分波段。 HiperLAN 的规格在欧洲得到了认可的原因之一是， HiperLAN 能调节天线发出的发射功率，这对其他无线电设备使用你的解决方 案的频率时会起重要作用。 802.11a 的解决方案要能检测到其他无线电设备，并减少功率输出，以避免互相干扰。在欧洲国家，这已成为强制性的要求。在制定 802.11a 解决方案时，若忽视上述问题，就会限制解决方案应付世界市场的能力。从技术角度看，一个解决方案应尽可能多应付几种情况，这比为每个国家各制定一套方案更合理。 目前发售的唯一一套 802.11a 技术产品定位于 SOHO 市场，这个市场对安全性和互操作性要求不高。对于安全性和互操作性有需求的企业，目前使用的设备在不久后可能需要更换。 对于 802.11a 技术，目前还有 个 802.11a+。这种技术能支持 802.11i，还可升级到 802.11h。此外， 802.11a+与 Wi-Fi5 兼容，这是通过制定足够用于测试的解决方案来实现的。这种技术将面向企业级组织对安全性、互操作性、可靠性和管理上的要求。这意味着，人们要为该技术的问世等待更长的时间。据预计，该技术 2002 年秋将问世。 3.3 兼顾旧系统迎接新技术 如果处于危险的境地，出于本能，人们要往安全的地方跑。今天该使用什么技术？在无线技术发展的不确定期，对于安全的选择，人们希望，能采用可靠的旧标准和能够互操作的802.11b 技术。最 好的解决方案是，既购买今天让人放心的 802.11b 技术，将来又能轻松地升级到无线技术的优胜者那里，不管最终获胜的技术是基于 802.11a、 802.11g，还是其他什么标准与技术，都可以拿来就用。 目前，已有如上所说的解决方案，如 EnterasysNetworks 的 RoamAboutR2，它在设计时就考虑到要为机构提供好的投资保护，因此准备了分别供现在和未来技术使用的两个插槽，一个是严格设计的无线电卡插槽，另一个用于插“夹层”卡 不仅支持第二个无线电卡，也支持其他技术。夹层槽可使用的其他技术可以是先进的安全 技术（如 VPN、防火墙、 IDS）、先进的统计技术，也可以是目前还未想出的东西。 其实，早前从 10Mbps 以太网转入更快的网络与无线现在的情况很类似，最终，快速以太网胜出。只是由于已有太多的错误，大批设备不得不抛弃。因此，如何做好对新技术和新应用的选择，非常重要。（文 /陈代寿） 4 无线标准异彩纷呈 迅速扩大的移动接入市场显然要求低成本的高速无线 LAN技术和多种连接标准。因此，无线连接有其多种实现途径和标准，如产业集团标准（包括 OpenAir 和 HomeRF）、 IEEE 802.11 标准系列、 HiperLAN 系列 标准和“蓝牙”标准等，这些标准（基本技术要求见表 1）相互竞争、不断融合，正推动无线技术的迅速发展。本文仅就 802.11b、 802.11a、 HomeRF、HiperLAN2 和蓝牙这 5 个具有代表性的标准及其相互关系及影响作一简要介绍。 -8- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 企业组网之星 802.11b 802.11b 是 802.11 系列标准之一。 802.11b 工作在 2.4GHz ISM（工业、科学和医疗）频段，它与早期的 802.11 相比，可谓“青出于蓝而胜于蓝”，它支持点到点和点到多点的连接，并支持从点到多点体系结构派生出来的构架模式网络。 802.11b 装置使用原来分配给 802.11 设备的同一带宽，但传输速率可达 11Mbps，比802.11（ 2Mbps）快得多。 802.11b 还具有调整传输速率的灵活性，即如果接入点和客户机之间的信号太弱以致无法支持较高的数据传输率，传输速率就自动降低，从而继续保持连接。 802.11b 装置可用下面 4 种数据传输速率中的任何一个进行通信： 1Mbps、 2Mbps（允许向后与老式 802.11 装置兼容）、 5.5Mbps 和 11Mbps。在室内， 802.11b 配置的覆盖范围为 90 120m，可满足大多数办公环境的需求。 802.11b 采用有线等效连接保密（ Wired Equivalent Privacy, WEP）加密协议进行加密，以保护用户的信息安全的可靠性和数据的完整性。 WEP 加密协议的标准密钥长度为 40 位，为了使 802.11b 产品的安全性更高，有的厂商现已将密钥长度增加到 128 位。 第一批 802.11b 产品已于 2000 年面市。无线以太网兼容联盟（ WECA）通过测试证明802.11b 的产品具有与其他产品的互通能力，因此 Cisco、 Lucent、 3Com、 Nokia、 Symbol科技和 Cabletron 等公司都纷纷推出基于 802.11b 标准的产品。此外，不少 PC 制造商也推出集成 802.11b 客户端装置的 PC。例如， Apple 公司新近推出了具有 802.11b 功能的新型 iBook笔记本电脑， Compaq 已在 Armada 笔记本电脑产品系列中采用 802.11b 技术， Dell 正在试验配备了 802.11b 装置的笔记本电脑样机。所有这些制造商都是 WECA 的成员，这意味着其产品（至少在理论上）将与 802.11b 技术兼容。 快速以太网标准 802.11a 802.11a于 1999 年经 IEEE批准出台，采用了与 802.3 以太网标准成功地应用于 10Gbps、100Gbps、 1000Gbps 技术的同样方式，其目的在于创立能够跨越多种物理编码类型、频率和应用的标准技术。 -9- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 802.11a 组织在很大程度上受 Lucent 和 Intel 的推动。 802.11a 标准工作在最近分配的5GHz UNII（非许可国家信息基础设施）频段。与 802.11b 所不同的是， 802.11a 不采用传统的跳频扩频技术，而是采用频分复用技术，为的是更适合在办公环境下使用。 802.11a 是一种快速以太网标准，这一点与 802.11 相似，但它可支持高达 54Mbps 的传输速率，而 802.11b 只 能支持 11Mbps 的数据率。 802.11a 使用与 802.11b 一样的 MAC 层，但使用完全不同的编码方案，即正交频分复用（ OFDM）编码方案。 美国联邦通信委员会（ FCC）为 802.11a 使用的 5GHz 频率范围分配了 300MHz 的频段，其中 200MHz 工作在 5.15GHz 5.35GHz 频段，而其他的 100MHz 工作的 5.725GHz5.825GHz 频段。这一频段又被划分为 3 个工作“域”：第 1 个 100MHz 工作域输出功率较低，最大输出功率限定为 50Mw；第 2 个 100MHz 工作域输出功率为 250mW，而第 3 个100MHz 工作域最大输出功率为 1W（供室外通信用）。 尽管 300MHz 的频段划分为 3 段，但可供 802.11a 应用的总的带宽几乎是 ISM 频段的 4倍，而在 2.4GHz 的 ISM 的频率范围内只能为 802.11b 提供 83MHz 的频段。因此， 802.11b频段因无线电话、微波炉和其他新的无线技术（如蓝牙）的应用趋于饱和而受干扰。相反，802.11a 的频段受干扰的可能性较小，成为能够容纳更多的应用的佼佼者。 LAN标准的新突破 HiperLAN2 HiperLAN2 代表着目前发展阶段最先进的无线 LAN 技术标准，而且得 到了业界的广泛支持。该标准是欧洲电信标准协会（ ETSI）制定的，并将它作为“宽带无线接入网”计划的组成部分。所制定的标准有 4 个： HiperLAN1、 HiperLAN2、 HiperLink 和 HiperAccess；其中 HiperLAN1 和 HiperLAN2 用于高速无线 LAN接入， HiperLink 用于室内无线主干系统，HiperAccess 用于室外对有线通信设施提供固定接入。 HiperLAN1 标准的制定工作已经完成，从而可使高速无线 LAN 技术以最快的速度进入市场，同时使无线接入技术的复杂性降到最低。 HiperLAN1 采用高斯滤波最小频移键控（ GMSK）调制，这一调制技术在 GSM 蜂窝网和蜂窝数字分组数据（ CDPD）中广泛使用。相反， HiperLAN2 采用正交频分复用（ OFDM）调制，这在调制技术上是新的突破。 IEEE 802.11a 也采用 OFDM 调制技术，但比较而言， HiperLAN2 在支持新的无线频段分配方面更胜一筹，因此它一经提出便受到 HiperLAN2全球论坛，即由爱立信、 Nokia、 Bosch、Telia、 TI 和 Xircom 等公司加盟的电信产业集团的支持。 HiperLAN2 标准已于 2000 年完成，第一 批 HiperLAN2 产品将于 2001 年面市，到 2002 年将广泛推向市场。 HiperLAN2 在频段分配方面突破了当前无线 LAN 在频谱利用方面的限制。我们知道，频段利用在下一代无线 LAN 的部署中的作用是至关重要的。但是，目前大多数 LAN 产品都在 2.4GHz 的频段中工作，其缺陷是只有 80MHz 左右的频段可供使用，而且扩频通信占用了这一频段。 考虑到 2.4GHz 频段的限制，全世界的经营许可证管理机构在 5GHz 的频段内分配了宽频段。例如在美国， 5.15GHz 5.35GHz 和 5.725GHz 5.825GHz 频段内 可用频段加宽到300MHz（如前面所述的 802.11a）；在欧洲， 5.15GHz 5.35GHz 和 5.470GHz 5.725GHz 频段内可用频段也加宽到 300MHz；日本也在考虑类似的频段分配。这些宽频段与更宽松的管理规则相结合，可使大量的用户实现高速通信。 HiperLAN2 的另一个重大突破是大大提高了吞吐率，原始物理层吞吐率高达 54Mbps，实际应用吞吐率最低也能保持在 20Mbps 左右。而且能在高吞吐率下支持 QoS，这对于像视频和话音一类的实时应用提供了新的途径。 HiperLAN2 的第三个突破是其传 输结构能够对多种类型的网络基础结构（包括以太网、 -10- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. IP、 ATM 和 PPP）提供连接。而且，对每一种连接都具有安全认证和加密功能。 此外， HiperLAN2 还提供一个自动频率管理功能，这一功能是对无线 LAN 管理的新突破，它使得 HiperLAN2 推广应用时，其频率管理工作变得简单易行。 在上述技术突破的基础上， HiperLAN2 将其高吞吐率与 QoS 相结合，将开辟诸如视频信号分配到家庭等多种全新的应用业务。 支持家庭高速连网的 HomeRF HomeRF 标准是由 HomeRF 工作组制定的，主要用于家用计算机、外设、 PDA和无绳电话等设备之间的无线连网，其目的是使复杂的无线 LAN 的家庭应用变得简单易行。 HomeRF 也工作在 2.4GHz 频段。 2000 年推出的 HomeRF 产品（第一代产品）可支持2Mbps 的数据率， 2001 年问世的第二代产品将支持 10Mbps 的传输速率，但如果需要将通信距离从室内延伸到室外，传输速率则下降到 5Mbps。 HomeRF 的最大特点是能够同时支持 8 个高质量的话音连接、 8 个区分优先级的流媒体连接以及多种 Internet 和网络资源连接，并支持较大规模设施内的漫游，而且费用极低。此外， HomeRF 还 支持呼叫等待、呼叫人识别、呼叫转移等多种服务功能。据称， HomeRF 的2002 年发展规划（第三代产品）将使数据率提高到 20Mbps 以上，在系统连接上还能向后兼容。 HomeRF 因能同时提供宽带高速 Internet 接入和资源共享、多种媒体流连接以及多种高质量的话音连接而在无线 LAN 组网技术中别具一格。 像大多数网络接口标准一样， HomeRF 标准主要描述 ISO 7 层协议中最下面的 2 层（见图 1）。最底层，即物理层（ PHY），主要描述成本、数据传输率和距离特征 ； 第 2 层，即数据链路层（ DLC）或介质存取控制（ MAC）层，主要定义数据业务类型，如话音或不同优先级的媒体流以及保密、漫游和对上一层标准的转换等其他属性。在 HomeRF 中， PHY和 MAC 层一起优化，可提供卓越的抗干扰能力和网络配置。 HomeRF MAC 层可以提供以下 3 种类型的业务 : 异步无连接包数据业务（或无线以太网），一般用于 TCP/IP 连接 ； 区分优先级和面向连接的数据业务，一般用于 UDP/IP 流媒体连接 ； 同步全双工对称双向话音业务，一般用于映射 DECT 协议定义的多种高质量的话音连接。 HomeRF 物理层对所有类型的数据业务流是通用的。 HomeRF 产品 使用与蓝牙技术相同的基本线路，以 50 100 跳 /s 的跳频速率工作，功耗低（ TCP/IP 连接小于 10mW），集成度高（具有光盘 WLAN 之美称）。 无线组网规范“蓝牙” 蓝牙特别行业组织（ SIG）于 1999 年 12 月发布了蓝牙技术规范第 1 版。从本质上说，“蓝牙”技术是一种组网规范，旨在对便携计算机、 PDA、移动电话，以及短电缆连接的诸多装置提供无线话音和数据连接。 -11- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 蓝牙装置采用类似其他个人地域网（ PAN）技术组成微微网（ piconet），即邻近用户或无线装置使用的小网。其目前标准配置的通信距离为 10m，但在未 来外接功率放大器时，通信距离将扩大到 100m。各种移动装置可以在多个微微网中注册，而在一个微微网中任何时候都可使用 8 种移动装置。 蓝牙装置使用跳频扩频（ FHSS）调制，在 1MHz 带宽内有 79 个跳频信道，跳频速率为1600 跳 /s，跳速比 HomeRF 快得多 ； 能够支持 1 个异步数据信道、 3 个同时同步话音信道，或 1 个同时支持异步数据和同步话音信道。每话音信道速率为 64Kbps，而每数据信道可支持全双工 432Kbps 的数据率。 蓝牙装置具有认证和加密功能。目前，加密密钥长度为 64 位。 2000 年底，个人用户使用的具有加 密功能的装置已在美国亮相。 蓝牙规范具有多种组网功能。首先，蓝牙系统可组成个人地域网（ PAN）。这些个人地域网不同于传统的无线 LAN，它是围绕用户而建立的，可连接用户随身携带的每一种装置，蜂窝电话、 PDA 或便携计算机将能够与用户家里的电冰箱或空调、办公室的安全系统以及其他人的装置通信。 其次，蓝牙微微网由 8 个节点或少于 8 个节点组成， 1 个微微网的通信距离是有限的，但几个微微网连接在一起可以组成一个辐射网，而辐射网的连接范围是无限的。尽管一个微微网由 8 个节点组成，但它允许入网用户携带更多的装置，使用户在网络中 能够灵活地同他人通信或获取其他信息。 第三是蓝牙技术在抗干扰方面独领风骚。尽管蓝牙技术目前的通信距离只有 10m，但一些厂商对这一技术持欢迎态度，原因在于短距离通信可以节省功率和避免干扰。这是蓝牙技术的一种重要优点。 但蓝牙系统毕竟不是工作在 2.4GHz ISM 频段的第一个系统，某些无绳电话、无线本地环和大多数无线 LAN 都使用 ISM 频段，所以 ISM 频段已变得相当拥挤。因此，使用 ISM频段的任何系统都会遇到干扰，原因在于医疗扫描仪、加热器等装置会产生辐射 ； 而蓝牙系统使用非常广泛，它不仅用在干扰相对较小的办公 室或工作间，而且要连到微波炉一类的干扰源上。蓝牙技术针对这种应用环境，把 ISM 频段分割成 79 个跳频信道，以 1600 次 /s 的伪随机跳频波形，在 79 个信道之间改变频率。与其他的跳频系统相比，蓝牙系统的跳频速率是非常快，这使蓝牙系统比传统的无线 LAN 具有更强的抗干扰能力。这一特点是蓝牙技术之所以受欢迎的真谛所在。 不是“冤家”不聚头 上述 5 个颇具代表性的标准尽管出台的背景和应用范围各具特点，但都属于无线连接标准范畴，彼此之间既相互竞争又相互融合。这种趋势集中体现在以下三个方面 : -12- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 1.HiperLAN2 与 802.11 系列的分与合 HiperLAN2 与 802.11 系列在技术上有相似之处，又各具特点（见表 2）。从使用频段看，802.11 和 802.11b 的装置由于采用 2.4GHz 国际通用频段，所以得到国际认可，但在不同的地区之间也存在矛盾。在美国，用户可以任意选择频道，而在欧洲和亚洲情况则有些不同，有的国家只能享用 2.4GHz 频段的较低的 100MHz 频段。从用户选用频道角度看，欧洲和美国可以使用 200MHz 的频段，所以用户可以选用 10 个频道，而亚洲只能使用 100MHz 的频段，所以亚洲一些国家（如日本）的用户只能 选用 5 个频道。 再从调制技术看， HiperLAN2 与 802.11a 都使用 OFDM 调制技术来实现其高数据传输率，但 HiperLAN2 更多使用 ATM 而不是以太网，并采用时分复用（ TDMA）技术，通过类似 ATM 的机制提高服务质量，而 802.11a 则不同，它采用具有避免冲突的载波侦听多路存取（ CSMA/CA）技术。此外， HiperLAN2 和 802.11a 在多路存取控制（ MAC）机制方面也不尽相同。 鉴于上述情况，采用上述两种标准的制造商正在寻求一种弥合 HiperLAN2 与 802.11 分歧的办法，现在这种办法已经找 到了，那就是建立一种支持两种标准产品的标准，即 5-UP（一体化协议），该协议将对 802.11a 和 HiperLAN2 提供扩展程序，让这两种标准技术在低、中、 高三种速率上都能互通。 5-UP 标准还规定在一个载波内选择传输子信道的方法，如果这一方法被采纳，它将使无线电话、蓝牙产品和其他窄带应用使用 5GHz 频段的某一部分而不会对网络性能产生明显影响。目前， 5-UP 标准已提交 IEEE 讨论。 2.HomeRF 与 802.11b 两雄较劲 HomeRF 价格低廉、支持流媒体和一系列家用娱乐设备等是它的优势所在，但是，目前的 HomeRF 标准所支持的最高速率只有 1.6Mbps，新一代 HomeRF 标准最大速率也只有10Mbps。所以，尽管它的产生早于 802.11b，但支持它的厂商仍不多，现在只有 Intel 和 Proxim -13- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 两家厂商提供 HomeRF 标准的系列产品。新型 HomeRF 高速产品将于 2001 年推出，届时支持 HomeRF 标准的厂商有可能多起来。 与 HomeRF 相比， 802.11b 的优势在于传输速率较高，目前已达 11Mbps，并正在酝酿54Mbps 更高速率的传输协议 ； 传输距离也比 HomeRF 远。但是，截止到 2000 年，使用 802.11b标准的产品主要限于企业用户，这也同样给 HomeRF 现阶段的应用提供了一定的机遇。 然而，在产品加密方面， HomeRF 与 802.11b 都有缺陷，都同样存在着被黑客利用的隐患。因此，尽管这两种标准各有优势，但二者的竞争还将持续下去，谁将胜出仍有待分晓。 3.蓝牙与 802.11b 狭路相逢 802.11b 不采用跳频技术，它只是在同一时间，在几个频率上传送数据，这就使得 802.11b对蓝牙系统的干扰比慢跳频系统略为厉害一点，但是， 802.11b 的收发信机靠近蓝牙系统时也会受到蓝牙系统的干扰。 这两种技术的相 互干扰主要产生在物理层。最近的测试证明，两部 802.11b 收发信机设置在彼此相距 3m 以内，其信号强度可以达到不受干扰的程度，否则还是会受到蓝牙系统的干扰而降低其性能。业界人士认为，鉴于这种情况，采用 802.11b 标准的公司已采用了一些对付蓝牙技术的策略。这种策略在当前可能奏效，但当蓝牙技术的普及率迅速提高时这些对策是不可能行得通的。 因此，业界人士提出了一个解决这个问题的方案，即 TrueRadio 解决方案。该方案意在把蓝牙和 802.11b 芯片组集成在一起，经过集成的芯片将协调信号传输，以使干扰减少到最小， 而两个系统都能发挥出全部潜力。 全在用户掌握中 无线 LAN 标准尽管种类繁多，但归纳起来有这样几个特点。一是使用的频段不外乎两类，一类是 2.4GHz，另一类是 5GHz；二是尽管都是宽带传输，但速率不尽相同，低的几百千比特，高则几十兆比特；三是传输距离有别，室内近距离，室外可达较远距离；四是适用范围不同，有的侧重家庭使用，有的则更侧重于企业用户；五是各种标准尽管目前彼此竞争，但从发展看融合是必然趋势。 综上所述，选用哪种标准的无线网络连接技术和产品以及何时选用，决定于用户的实际需求和业务发展，一切全在用户的 掌握中。 802.11a 标准优于 802.11b 得益于其工作频率更高。从信息论的角度看，频率、辐射功率和通信距离成逆定理关系，即在相同的辐射功率和编码方案相同的条件下，频率从 2.4GHz提高到 5GHz，可以在更远的距离内通信而不受干扰。此外，用于把数据转换成模拟无线电波的编码机制能够按每 Hz 将无线信号中的 1 个或多个比特信息编码。通过控制无线信号，用户可在相同的时隙内将更多的信息编码。同时， 802.11a 还通过将 EIRP 提高到 50mW，克服信号失真和衰落对通信距离的影响。 为实现上述无线 LAN 技术体制的新突破， HiperLAN2 在技术应用上独具匠心，并具有以下几个突出特点。 第一个特点是通过接入点连接有线网络和其他网络。像其他无线 LAN 技术一样，HiperLAN2 可让移动终端连接至接入点，移动终端产生的信息通过接入点传送至有线网络。它还可使移动节点直接相互通信，这一通信功能有利于在实际部署中满足特殊应用的需要。 -14- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 第二个特点是采用正交频分复用（ OFDM）。尽管 OFDM 以前在欧洲数字音频广播（ DAB）标准和非对称数字用户线（ ADSL）中已得到使用，但 HiperLAN2 借助协议（见图 2）将这一 调制技术用在无线 LAN 中却是首开先河。 在 HiperLAN2 协议中，数据链路层是面向连接的，这使得它区别于其他无线 LAN 技术。在移动终端传送数据之前，数据链路层与节点通信，即所谓建立暂时连接的信令级通信，这种连接方式允许协商像带宽和时延要求一类的 QoS 参数。它还保证其他终端不干扰移动终端的后续传输。 第三个特点是系统利用同步和前向纠错技术。 HiperLAN2 系统共有 19 个信道，每个信道的波道间隔为 20MHz。每个信道将分解成 52 个子信道，其中 48 个子信道用于传送数据，4 个用作提供系统同步的导频。同步的作 用在于实现相干解调。 同时， HiperLAN2 还能使 FEC 和调制波形动态适应传输环境变化，既能以比噪声高得多的信号强度和高数据率传送数据，又能在噪声较大的恶劣条件下以较低的数据率传送数据。 5 无线局域网协议（ 802.11b）详解 价格便宜的便携式计算机、移动电话和手持式设备的日趋流行，以及 Internet 应用程序和电子商务的快速发展，使用户需要随时进行网络连接。为满足这些需求，可以使用两种方法将便携式设备连接到网络，而没有电缆所带来的不便。这两种标准就是 IEEE 802.11b 和Bluetooth。 IEEE802.11b 是一种 11Mb/s 无线标准，可为笔记本电脑或桌面电脑用户提供完全的网络服务。 -15- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. IEEE802.11b 的特点和应用范围 速度 2.4GHz 直接序列扩频，最大数据传输速率为 11Mb/s，无须直线传播。 动态速率转换 当射频情况变差时，可将数据传输速率降低为 5.5Mb/s、 2Mb/s和 1Mb/s。 使用范围 支持的范围是在室外为 300 米，在办公环境中最长为 100 米。 可靠性 使用与以太网类似的连接协议和数据包确认，来提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用。 互用性 只允许一种标准的信 号发送技术， WECA将认证产品的互用性。 电源管理 网络接口卡可转到休眠模式，访问点将信息缓冲到客户，延长了笔记本电脑的电池寿命。 漫游支持 当用户在楼房或公司部门之间移动时，允许在访问点之间进行无缝连接。 加载平衡 NIC 更改与之连接的访问点，以提高性能。 可伸缩性 最多三个访问点可以同时定位于有效使用范围中，以支持上百个用户。 安全性 内置式鉴定和加密。 IEEE802.11b 应用的范围 不易接线的区域 在不易接线或接线费用较高的区域中提供网络服务； 灵活的工作组 为经常进行网络配置更改 的工作区降低了总拥有成本； 网络化的会议室 用户可在从一个会议室移动到另一个会议室时进行网络连接，以获得最新的信息，并且可在决策时相互交流； 特殊网络 现场顾问和小工作组的快速安装和兼容软件可提高工作效率； 子公司网络 为远程或销售办公室提供易于安装、使用和维护的网络； 部门范围的网络移动 漫游功能使企业可以建立易于使用的无线网络，可覆盖所有部门。 两种技术的比较 对标准的支持 IEEE802.11b 有无线以太网兼容性联盟（ WECA）的支持，蓝牙有蓝牙特殊利益集团（ SIG）的支持。 工作频段 IEEE802.11b 和蓝牙都工作在 2.4GHz 频段上。 在技术上 IEEE802.11 只规定了开放式系统互联参考模型（ OSI/RM）的物理层和 MAC 层，其 MAC 层利用载波监听多重访问 /冲突避免（ CSMA/CA）协议，而在物理层， 802.11 定义了三种不同的物理介质：红外线、跳频扩谱方式（ FHSS）以及直扩方式（ DSSS）。802.11 支持 1 11Mb/s 的数据速率，但是它只支持数据通信，要进行无线数据通信，数据设备先要安装有无线网卡。 蓝牙技术具有一整套全新的协议，可以应用于更多的场合。蓝牙技术中的跳频 更快，因而更加稳定，同时它还具有低功耗、低代价和比较灵活等特点。 IEEE802.11b 实现的是有形的、特定的网络，而由蓝牙形成的网络是无形的、看不见的，蓝牙技术是 ad hoc 网中的一个主流技术。 在应用上 IEEE802.11b 的传输距离长、速度快，可以满足用户运行大量占用带宽的网络操作，就像在有线局域网上一样。而蓝牙技术面向的却是移动设备间的小范围连接，因而本质上说，它是一种代替电缆的技术。 蓝牙，适合用在手机、掌上型电脑等简易数据传递；而速率在11Mb/s 的 802.11b 则较适合用在影像等高速无线传 输，有效距离 -16- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 长达 100 米。 IEEE802.11b 比较适于办公室中的企业无线网络，较适合用在影像等高速无线传输，有效距离长达 100 米；而速率小于 1Mb/s 的蓝牙技术则可以应用于任何可以用无线方式替代线缆的场合，适合用在手机、掌上型电脑等简易数据传递。 发展趋势 目前这些技术还处于并存状态，由于 IEEE802.11b 和蓝牙的载波频带都使用 2.4GHz 频带，当同时收发这两种规格的数据时，有可能引起数据包冲突等电波干扰等问题；从长远看，随着产品与市场的不断发展，它们将走向融合，而其中最有竞争力的就是蓝牙技术 。 美国 Mobilian 公司推出了兼具无线 LAN 和蓝牙功能的芯片组。这个由两个芯片构成的芯片组具备无线 LAN 的标准方式 IEEE802.11b 的无线收发功能和蓝牙功能。 Mobilian 公司此次开发的芯片组中，通过采用消除电波干扰的方法，实现了两种规格数据通信的同时进行。 推进 10m 近距离无线通信技术标准化的 IEEE802.15 委员会日前采纳了可使蓝牙和IEEE802.11b 共存的技术提案。此次采纳的是美国 Mobilian Corp. 和美国 Symbol Technologies,Inc.以及美国 NIST 等共同提 出的方案。提案书预定于 2001 年下半年公布。 Intersil、 Silicon Wave 合作开发蓝牙和 IEEE 802.11b 双模（ Dual-Mode） WLAN 解决方案，使手提电脑及其它设备能通过蓝牙无线通信方式连结公司的 LAN 或其它类似组件。 Intersil 与 Silicon Wave 合作的目标是要开发出一系列双模解决方案，将兼容蓝牙的无线设备，与 WECA Wi-Fi 的 IEEE 802.11b 无线设备构建在同一平台上。估计初期将推出Cardbus32 与 MiniPCI 两种平台，然后的目标是通过动态交换技术， 使两种设备都能使用一般普通天线。这种双模无线电设备将比以往的无线设备更小。 6 为无线网络再加速 新一代无线通信标准 802.11a 在热度有增无减的无线网络通信市场， 802.11b 和蓝牙这两项技术标准在竞争中最终以前者暂时领先。如果成本在 5 美元以下的蓝牙芯片不及早问世，有人甚至担忧蓝牙将被淘汰出局。但是也有人认为这二者可以化干戈为玉帛，最典型的实例便是 Toshiba 公司刚刚为其两个笔记本电脑系列分别新增的产品 Tecra9000 和 Portege4000，它们都同时内置了 Wi-Fi（即802.11b）和蓝牙两种 天线，前者用来以无线方式高速接入局域网，而后者用来以无线方式连接外设。而就在 802.11b 和蓝牙的斗争尚未完全落幕之际，它们却又面临共同的劲敌 802.11a。令业界头痛的技术标准之争又一次在逼近无线通信市场！ 6.1 初露端倪的 802.11a 802.11a 是由 IEEE 制定的技术标准，它工作在 5.2GHz（或有可能在 5.8GHz）的无线电频段上，不使用 2.4GHz 频段的扩展频谱技术，而采用称之为正交频分多路复用（ OFDM）的更新技术，这种技术可以帮助提高传输速度、改进信号质量并克服干扰。据称， 802.11a支 持的数据传输速率峰值可以达到 54Mbps。早在 2000 年底就已有 Cisco 公司等厂商和其他机构开始重视起 802.11a，到了 2001 年初， 802.11a 更是开始倍受宠爱。目前对该技术标准深感兴趣的全球知名厂商就有 Cisco、 Lucent、 3Com、 Intel、 Compaq 和 Dell 等等，不过最先推出该技术标准下的芯片产品的厂商是 Atheros 公司。 -17- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 6.2 802.11a 与 802.11b 802.11a 的优势 从技术角度看， 802.11a 与 802.11b 同属 IEEE 制定的无线技术标准，虽在编号上仅一字之差，但它 们间的关系并不像有些硬件产品换代时的简单升级。主要差别在于工作频段，前者为 5.2GHz，后者为 2.4GHz，这也导致了它们支持的数据传输率的不同，前者可以达到后者的 5 倍之多，这正是 802.11a 被重视的关键所在。虽然当前普遍开始流行的 802.11b 无线产品实现的 11Mbps 的传输速率可满足一般的上网冲浪、数据交换和共享外设等需求，但并不能很好地满足音频或视频流等大容量数据的传输，所以将来随着对无线网带宽的进一步要求，可提供 54Mbps（据说 Atheros 公司开发的一种增强模式可达到 72Mbps 的峰值）的 802.11a显然更具竞争力。 其次，使用频段的不同也使 802.11a 具备有利的一面。因为 5.2GHz 的高频段目前很少被占用，这使得未来的 802.11a 产品在无线传输数据的过程中所受到的干扰大为降低。而802.11b 使用的 2.4GHz，却是当前被微波炉或有些蓝牙手机等设备广泛采用的频段，它的无线产品所受到的信号干扰程度不言而喻。 另外， 802.11a 产品比 802.11b 产品具有更低的功耗。这对笔记本电脑或 PDA 等使用它的移动设备意义非常重大。 802.11a 的障碍 总之，从技术角度， 802.11a 比 802.11b 在整体上具有更高的性能。与许多新生事物被人们逐渐接受时所要遵循的规律一样， 802.11a 目前面临的主要障碍不是技术难题，而在于市场和相关法规等方面。 （ 1）市场和用户首先是厂商方面。既然 802.11b 当前已经走向成熟，许多拥有了 802.11b产品的厂商会对 802.11a 持谨慎态度。到底让二者竞争或共存，还是逐渐实现平稳过渡，各厂商莫衷一是。其次是用户方面。随着 802.11a 逐渐被人们所熟知，许多已经选择了 802.11b产品的用户面临着更新或升级的问题，这会带来投资的增加；尚未建立无线 LAN 的企业用户， 有可能再次陷于技术标准之争的迷茫当中，造成观望现象。由于这 2 种技术标准不能相互兼容，使上面的问题更加突出。目前， Intel 等公司将无线网产品的发展计划同时着眼于这两种技术，并逐步实现从 802.11b 向 802.11a 的平稳过渡，而 Atheros 等公司则对 802.11a孤注一掷。 另外，在成本方面，虽然据 Atheros 公司称，它们会在近期推出与 802.11b 成本相当甚至更低的 802.11a 产品，但多数厂商普遍预计直到 2002 年底左右这二者的成本方可持平。Atheros公司这一主要发起者的芯片产能也在近期难以满足 Intel公司等 OEM大客户的订单。 （ 2）频率开放问题相关法规方面的障碍，便是 5.2GHz 的无线频段能否在全球各地获准使用的问题。 5.2GHz 的高频段虽然使 802.11a 具有了高传输速率和缺少干扰的环境，但也带来了不利的一面，因为这个频段在以前并非无人问津，数以千计的人造卫星与地面站的通信也恰恰使用 5.2GHz 频率。国外的情况是：据截止 2001 年 5 月份的消息，美国联邦通信委员会（ FCC）就是否将 5.2GHz 频率向民用开放这一问题尚在征询社会各界的意见；欧洲联盟目前只允许将 5.2GHz 的频率用于其自己制定的 另一个无线标准 HiperLAN2（见下文）；日本目前也未批准使用超过 2.6GHz 的频率。 （ 3）安全性等问题话题又回到了技术方面，不过这是 802.11a和 802.11b 共同所面临的问题，那就是它们还没有对日益被人们关注的无线网络安全问题做出规定。研究者已在基于802.11b 标准的无线网络中发现了安全漏洞，黑客可以从中截获并改变通过无线网传输的信 -18- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 息。好在关于无线网络接入安全问题的补充标准正在加紧制定当中，据 Intel 公司声称，一些研发厂商和一个工业技术标准组织正在为 802.11a 和 802.11b 着手研究一种更 有效的数据加密标准。 802.11a 与 802.11b 共有的另一个技术方面的不足，就是它们目前都不支持站点间的漫游， IEEE 正在敦促一个组织着手制定能提供漫游标准的 802.11f。 6.3 802.11a 的现状及未来 市场目标和应用 802.11a 芯片的首位生产者 Atheros 公司，除了推出自己的无线 LAN 产品包以面向消费电子市场以外，将最主要的市场目标瞄准在笔记本电脑 PC卡生产商和台式机 PCI 卡生产商，还有那些直接将无线芯片通过 MiniPCI 插槽集成在笔记本电脑中的 PC 厂商，以及将这种芯片集成在主板上的主板或 PC 厂商。而就这些 PC 厂商或主板厂商而言，它们会将自己推出的 802.11a 无线产品首先普遍定位于中小企业，让迫切需要更高无线网络带宽的中小企业用户先接受新产品后，再随之向未来需要以无线方式传输音频或视频数据的家庭应用环境大规模普及。当然，除了移动办公和家庭环境，在咖啡厅、宾馆和机场等公共场所中也会逐步见到 802.11a 的身影。 各公司的举动 正如本文一开始所提及的， 802.11a 已经得到各大厂商的响应。 Atheros 公司已推出了型号为 AR5000 的 802.11a 无线产品包，并在 2001 年 5 月份宣布了新一轮的 融资计划，其融资额度在 5000 万美元以上。另外，该公司正在与 PC 厂商和消费电子厂商 Compaq、 Dell 和Sony 等公司谈判合作事宜。芯片巨人 Intel 公司正式计划于 2001 年 11 月推出首款 802.11a的无线产品，并且与 Proxim 和 Enterasys 公司联合，以与无线通信厂商 Cisco、 Lucent、 3Com和 Symbol 等竞争。一向通过收购其他小公司来拓展业务领域的 Cisco 公司，在无线通信市场再次故技重演，早在 2000 年底就以 2.95 亿美元收购了 802.11a 芯片的研发厂商 Radiata公司，据悉目 前也已推出了相关产品。 未来预测 （ 1）新的竞争对手放眼未来， 802.11a 主要的竞争对手好象是当前的 802.11b，但新的竞争对手时刻潜伏着。上文提及的由欧洲电信标准制定机构推出的 HyperLAN2 无线通信标准，得到了 Ericsson 公司的财力支持，并且该标准的频率已经被获准向民用开放。另外，颇具实力的芯片厂商 美国德州仪器（ TI）公司也在支持可实现 22Mbps 传输率的 802.11g标准。它们都有可能成为 802.11b 的有力竞争者。 （ 2）成本由于 Atheros 公司在开发 802.11a 芯片时采用了标 准的 CMOS 工艺，而不是双极晶体管和开发 RF 芯片常用的其他材料，所以可以降低芯片的生产成本，这也使他们认为其 802.11a 的生产成本在当前就能与 802.11b 持平（目前 Atheros 的芯片以 10 万数量起批的单价为 35 美元）。另外， CMOS 工艺的采用也意味着该公司可以按照摩尔定律不断发展这种芯片，成本下降会非常快速。其他公司则使用了成本比较高的 RFCMOS 等技术，因而预计到 2002 年乃至 2003 年才会使它们的 802.11a 产品成本降至与 802.11b 相当的水平。 （ 3）市场规模未来几年无线网络通信市场将急剧增 长。尽管 802.11b 目前已比较流行，但其市场规模仍然很小， 2000 年仅为 1.2 亿美元。 802.11a 这一新技术的推出有望快速扩大 -19- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 这块市场，到 2005 年有望将使无线市场规模达到 4.6 亿。尽管 802.11a 在全面进入市场的过程中尚有需要克服的障碍，但未来形势普遍看好。方兴未艾的无线网络，将在新一代技术标准 802.11a 的推动下进入辉煌时期。 7 无线局域网标准： 802.11 及其 802.11g 802.11 的起源 无线技术的高速发展使技术工程师将目光投向了局域网的无线应用。早在 1996 年， ETSI提出了 HiperLAN 的无线局域网协议，后来又有 1998 年出现的 HomeRF SWAP，以及目前倍受关注的 Bluetooth（严格的说， Bluetooth 不属于无线局域网，而是无线 PAN（ Personal Area Net-work），应该算作无线局域网的一个子集）。 IEEE 802.11 是第一种无线以太网标准，由于以太网在局域网技术的绝对统治地位，目前实际上已成为无线局域网的代名词。 802.11 标准涵盖许多子集： 802.11a：将传输频段放置在 5GHz 频率空间； 802.11b：将传输频段放置在 2.4GHz 频率空 间； 802.11d： Regulatory Domains，定义域管理； 802.11e： QoS（ Quality of service），定义服务质量； 802.11f： IAPP（ Inter-Access Point Protocol），接入点内部协议； 802.11g：在 2.4GHz 频率空间取得更高的速率； 802.11h： 5GHz 频率空间的功耗管理； 802.11i： Security，定义网络安全性。 其中最核心的是 802.11a、 802.11b 和 802.11g，它们定义了最核心的物理层规范，这也是受所 有芯片开发商及系统集成商所瞩目的 802.11 未来走势所在。 早在 1991 年 5 月， Victor Hayes 领导的一个小组向 IEEE提出项目授权申请 PAR（ Project Authorization Request）成立了 802.11 工作组。最初的 802.11 提供了三个物理层（ PHY）规范，包括 2.4GHz ISM 频带中的红外线、 12 Mbps 频率跳跃扩频技术（ FHSS）和 12 Mbps直接序列扩频技术（ DSSS）。 1997 年， 802.11 被 IEEE 接纳。由于当时有线以太局域网的速度可以达到 10Mbps，而 早期的无线局域网产品又价格不菲，因此最初的 802.11 标准在市场中的反响并不大。 此后 802.11 标准是沿着两条路发展的。 802.11b 规范指定在 2.4GHz 通信频带，提高数据速率，超过了 10Mbps 的临界限度，物理层采用高速直接序列扩频技术（ HR-DSSS），保持与最初 802.11 DSSS 标准的兼容性。调制方式有两种：第一种是高效率的“补码键控”（ CCK）调制方案，从而达到了 11Mbps 的顶端数据速率。第二种调制方案是“信息包二进制回旋式编码”（ PBCCTM），凭借其能够提供 3dB 的编码增益，延伸了通信 的距离。因此作为在 5.5 和 11Mpbs 速率的范围内获得更高性能的一个选择。 802.11 的第二个分支被指定为 802.11a。承受着风险将 802.11 带入了不同的频带 5.2GHz U-NII 频带，并被指定高达54Mbps 的数据速率。与单个载波系统 802.11b 不同， 802.11a 运用了提高频率信道利用率的正交频率划分多路复用（ OFDM）的多载波调制技术。由于 802.11a 运用 5.2GHz 射频频谱，因此它与 802.11b 或最初的 802.11 WLAN 标准均不能进行互操作。 2000 年 3 月， IEEE 802.11工作组成立了一支研究小组探索扩充 802.11b 标准，以达到高于 20Mbps 数据速率的可行性。2000 年 7 月，该研究小组转变为 802.11g 专攻组（ TGg），其任务是为在 2.4GHz 频带内达到更高速率定义新标准。 在 2001 年 11 月 15 日，一个结合了 TI和 Intersil（现已被 Dallas 半导体并购）的折中提 -20- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 案，在 802.11 IEEE 会议上成为 802.11g 标准草案。 802.11g 802.11g 标准草案采用了最初的 CCK-ODFM 提案和 PBCC-22 提案的现有要素。两个提案都要求在 2.4GHz 频 带中实现真正的 802.11a 速率要求。 802.11g 标准草案使 OFDM 成为在 2.4GHz 频带中提供 802.11a 数据速率的强制技术，在 802.11b 频率范围，提供 CCK-OFDM和 PBCC-22 可选模式。该平衡的折中方案在 802.11a 和 802.11b 之间架起了一座更为清晰的沟通桥梁，并且是开发真正多模式 WLAN 产品的简明方法。 802.11g 达到了 802.11a在 2.4GHz 频带中实现 54Mbps 高数据速率的要求（表 1），又保持了与已安装的 802.11b 设备的兼容性。有数据表明， 802.11g 在数据传输速 度和范围方面的性能要优于早先在选择过程中所考虑的任一备选方案。 出现的问题 自 802.11g 标准出台以来，一些观察家对继续开发 2.4GHz 频带项目的价值提出了质疑。论证主要引用的依据是此频谱日益拥挤，而 802.11a 所运用的 5.2GHz 频谱则相对畅通。但是从已安装 802.11b 网络目前的性能证明， 2.4GHz 频带依然非常适用于无线网络， 802.11b设备将继续在干扰日益增多的情况下提供优异的性能。 成本是业界所关注的另一个问题。但是，细致的成本分析显示，符合 802.11g 标准草案的设备与当前 802.11b 设备的成本将会非常接近。而部署兼容 802.11b、 802.11g 和 802.11a规范的双频带无线网络的成本也不会高于只部署 802.11a 规范的网络成本。也就是说，当今用户仅需与只部署“一个”网络相同的成本即可部署多模式 WLAN。具有“ a”、“ b”和“ g”功能的 WLAN 将需要一个双频带的无线电或两个无线电发射机，分别用于 2.4GHz 频带和5.2GHz 频带，但是这并不会使成本高于只执行 802.11a 的网络。 TI 相信，随着 802.11g 规范成为目前两个不兼容技术规范之间强大的技术统一，其成本优势必将推动 WLAN 市场继续发展。 蕴涵的意义 随着在 2001 年对 802.11g 技术的最终选择， WLAN 市场终于拥有了开发新一代产品和多模式系统可遵循的全面规范。虽然 802.11g 标准草案包含某些折中，但规范本身并没有牺牲在 2.4GHz 频带内运行可达到的卓越数据吞吐量及范围。 802.11g 集成 802.11a 和 802.11b的优点，消除了先前两个不兼容规范竞争用户的市场情形。 802.11g 凭借与基于两个旧版本规范技术的互操作性，从而为已经安装了 802.11b 局域网，并希望拥有更高数据速率，但担心 802.11a 与其现有网络不 兼容而身陷疑惑的用户解决了诸多移植问题。这类似于当初有线以太网技术的演进过程，开始在双模式 10/100 Mbps 设备中支持 10Mbps 和 100Mbps 规范，以实现无需用户干预即可在其任一一种模式中进行无缝操作。 802.11g 的下一步发展 在 802.11g 被正式采纳为标准之前， TGg 必须通过书面投票，完成 802.11g 标准草案的技术评价决定过程。在此过程中回答成员的技术问题及阐述实施细节。最终，该标准大约将 -21- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 于 2003 年初获得批准。 8 无线局域网中原逐鹿 无线局域网发展新趋势及购买指南 目前，全球无线局 域网市场处在三种不同标准相互竞争走向统一、各种新标准蓬勃发展的战国时代。无线局域网技术的新发展表现为更高的速度、更好的互操作性以及安全性。无线局域网具有的高灵活性和可靠性，可以立竿见影地提高生产率，在各行业的广泛应用取得了引人瞩目的成果，展示了极为广阔的市场前景，它将创造崭新的生活和工作风尚。 无线局域网市场状况 用户渴望转向 5GHz 无线局域网环境，但他们所面对的，是一个被各种高速网络的多重标准分割得支离破碎的市场。 5GHz 波段的单一无线局域网标准 而不是 802.11a、 802.11h 和 HiperLAN2 三个不同的标准 将使适于 54Mbps 网络的各种产品可以随处运行。这个标准也会降低成本，因为它使芯片制造商、产品装配商和销售渠道可以只集中关注一种产品类型，而不是三种。 美国和欧洲的各标准团体和厂商对此不能达成一致意见，这就导致无线局域网市场的分割，情形很像移动电话市场。使这一问题进一步复杂化的是，欧洲将对美国的 802.11a 标准进行修改，使它符合欧洲的各种规章。这一变异的标准被称为 802.11h。 在美国，基于 IEEE 802.11a 标准的首批产品已开始销售。基于 802.11 的各种无线局域网标准 是由无线以太网兼容性联盟（ WECA）发展的，被命名为 Wi-Fi（ 802.11b）和 Wi-Fi5（ 802.11a）。在欧洲，众多厂商正在推行 HiperLAN2 标准，各种产品预期在 2002 年年中推出，与此同时，各种基于 802.11h 的产品也将会在欧洲出现。 HiperLAN2 标准和 802.11 标准在物理层上几乎是相同的，但在 MAC 层却大不相同。两种产品不能进行互操作。两个标准传输无线电射频的方式非常相似，但其数据包形成方式和设备选址等操作方式却完全不同。 802.11 是真正的无线以太网，而 HiperLAN2 从 技术层次来讲，却更像是无线 ATM。专家表示，基于这两个标准的各种产品可在同一间屋里运行，不会相互干扰。 HiperLAN2 全球论坛和 WECA的代表都一致认为，一个单一标准更好，但是在短期内，哪个标准将会成功将只能取决于市场。从长远来看，有望在一个单一的标准上进行合作。 无线局域网新标准 各种新标准的迅速发展，展现了无线局域网领域旺盛的创造力和无限的发展机遇。 802.11a 与以前相比，现在对安全性和互操作性有了更大的需求，这也是 802.11a 面临的新挑战。基于 802.11b 的使用经验，目前需要解决现 有标准所不包括的一些严重的安全问题。针对这些问题， 802.11i 委员会正在进行努力。尽管 802.11i 可用于任何 802.11 无线技术，但它主要被看作是 802.11a 的安全解决方案。 802.11i 所规定的安全性将可能使用一些被广泛接受的加密形式，而 802.11a 要真正走向企业级应用，就必须包含 802.11i 提供的基于标准的强大安全性能。 所有早期 802.11a 解决方案所缺乏的第二个主要特色功能，是对互操作性的保证。如果能向用户保证他们所购买的产品可与其他厂商的各种技术实现互操作，这些用户就会真正开 -22- 深圳市中兴通讯股份有限公司 ZHONGXI NG TELECOM LTD. 始采用无线局 域网技术。这对于用户来说是非常重要的，保护了他们在原有产品上的投资。 WECA 将促进 802.11a 解决方案领域的互操作性。这一团体曾负责 802.11b 的 Wi-Fi规范，现在又有了一个称作 Wi-Fi5 的 802.11a 规范。对一个互操作性标准进行测试的先决条件，是要有至少两家生产各种芯片的芯片制造商，以及至少三种基于这些芯片的厂家解决方案。 经过完善的 802.11a 技术（姑且称为 802.11a+），可支持 802.11i 安全性能，同时可升级到 802.11h。除此之外，只要用足够多样的解决方案作为测试参照 ， 802.11a+也可与 Wi-Fi5兼容。 802.11a+将解决企业级用户所关心的所有问题 如安全性、互操作性、可靠性和管理。 802.11g 这是一种极有争议的标准。与 802.11a相比， 802.11g 在技术上与 802.11b 更接近。 IEEE 802.11g 是在与 802.11b 相同的频谱（ 2.4 GHz）中实现更高的数