無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入技術(shù)比較
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IEEE 802.11協(xié)議族
目前人們耳熟能詳的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)產(chǎn)品多支持這一標準，它已經(jīng)是無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)事實(shí)上的主要標準。
在無(wú)線(xiàn)LAN中，802.11指由IEEE提出的協(xié)議族，它們是802.11，802.11a和802.11b。IEEE802.11無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )標準早在1997年頒布，當時(shí)規定了一些諸如介質(zhì)接入控制層功能、漫游功能、自動(dòng)速率選擇功能、電源消耗管理功能、保密功能等;1999年無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )國際標準的更新及完善，進(jìn)一步規范了不同頻點(diǎn)的產(chǎn)品及更高網(wǎng)絡(luò )速率產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應用，除原IEEE802.11的內容之外，增加了基于SNMP(簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議)協(xié)議的管理信息庫(MIB)，以取代原OSI協(xié)議的管理信息庫。另外還增加了高速網(wǎng)絡(luò )內容。IEEE802.11分IEEE802.11a 和IEEE802.11b。
IEEE802.11a規定的頻點(diǎn)為5GHz，用正交頻分復用技術(shù)(OFDM)來(lái)調制數據流。OFDM技術(shù)的最大的優(yōu)勢是其無(wú)與倫比的多途徑回聲反射，因此特別適合于室內及移動(dòng)環(huán)境。傳輸速度為:1到2Mbps。
IEEE802.11b工作于2.4GHz頻點(diǎn)，采用補償碼健控CCK調制技術(shù)。當工作站之間的距離過(guò)長(cháng)或干擾過(guò)大，信噪比低于某個(gè)門(mén)限值時(shí)，其傳輸速率可從11Mb/s自動(dòng)降至5.5Mb/s，或者再降至直接序列擴頻技術(shù)的2Mb/s及1Mb/s速率。但是802.11b標準的速率上限為20Mbps，它保持對802.11的向后兼容。
所有這些協(xié)議都以CSMA/CD為介質(zhì)共享策略，如果源需要發(fā)送數據時(shí)，它必須檢查傳輸介質(zhì)是否正在被別人使用，如果介質(zhì)未被別人使用，就發(fā)送數據包;反之，源主機就必須等待一段時(shí)間，等到介質(zhì)空閑后才能夠發(fā)送。源通過(guò)不斷發(fā)出RTS(準備發(fā)送)包來(lái)檢查介質(zhì)的占用情況，在目的主機返回CTS(可以發(fā)送)包后，源主機就可以發(fā)送了。
IEEE802.11e及IEEE802.11g是下一代無(wú)線(xiàn)LAN標準。被稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)LAN標準方式IEEE802.11的擴展標準。所謂IEEE802.11的擴展標準，是在現有的802.11b及802.11a的MAC層追加了QOS功能及安全功能的標準。制訂標準作業(yè)由名為802.11e及802.11f的作業(yè)部門(mén)進(jìn)行。追加QOS功能，可以提高傳輸語(yǔ)音數據和數據流數據的能力。另外作業(yè)部門(mén)802.11g也隨之成立，由它來(lái)探討擴展物理層標準IEEE802.11b，使最高數據傳輸速度從目前的11Mb/s提高到20Mb/s以上。使用的頻帶與過(guò)去相同，仍為2.4GHz頻帶。不過(guò)關(guān)于調制方式，還未決定是否使用一直沿用的直接擴散方式的頻譜(Spectrum)擴散技術(shù)。
現在，我們常用的、技術(shù)成熟的是IEEE802.11b。
藍牙技術(shù) Bluetooth
事實(shí)上，藍牙系統和無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)(WPAN)的概念相輔相成，它已經(jīng)是無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)的一個(gè)雛形。在其1999年12月發(fā)布的藍牙1.0版的標準中，已定義了包括使用WAP協(xié)議連接互聯(lián)網(wǎng)的多種應用軟件。它能夠使蜂窩電話(huà)系統、無(wú)繩通信系統、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等現有網(wǎng)絡(luò )增添新功能，使各類(lèi)計算機、傳真機、打印機設備增添無(wú)線(xiàn)傳輸和組網(wǎng)功能，在家庭和辦公自動(dòng)化、家庭娛樂(lè )、電子商務(wù)、無(wú)線(xiàn)公文包應用、各類(lèi)數字電子設備、工業(yè)控制、智能化建筑等場(chǎng)合開(kāi)辟了廣闊的應用。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)的發(fā)展，IEEE 802.15的一個(gè)工作小組正在制訂速率可達20Mb/s以上的無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)標準，這一標準也是基于藍牙規范。因此，無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)和藍牙必然會(huì )趨于融合，由SIG參與藍牙計劃的公司和IEEE 802.15工作組協(xié)力合作，共同創(chuàng )造明天的無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)。
藍牙技術(shù)從應用的角度來(lái)講，與日前廣泛應用于微波通信中的一點(diǎn)多址技術(shù)十分相似，因此，它很容易穿透障礙物，實(shí)現全方位的數據傳輸。早在藍牙標準制定的前一年，IEEE的有關(guān)工作組就已經(jīng)開(kāi)始無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)的準備工作。起初，IEEE執行委員會(huì )認為，由于這是局域網(wǎng)內部的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，所以就將此任務(wù)交給了對無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)有著(zhù)突出貢獻的802.11工作組，當時(shí)主要的工作就是實(shí)現無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)的無(wú)縫隙連接。經(jīng)過(guò)一年的努力工作，小組成員的結論是，現有的IEEE 802.11中有關(guān)支持三種物理媒介層的MAC(Medium Access Control，媒介訪(fǎng)問(wèn)控制)中規定的基礎結構，并不適用于無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)。
802.15工作組于1999年秋天開(kāi)始起草一項以藍牙1.0版本為基礎的標準，2000年11月提交到IEEE標準委員會(huì )討論。之所以如此迅速，主要是IEEE 802.11工作組在制定無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標準時(shí)過(guò)于滯后于市場(chǎng)，繼而造成了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標準重蹈ATM(Asynchronous Transfer Mode、異步傳輸模式)的覆轍。雖然IEEE 802.11是國際公認的技術(shù)標準，但市場(chǎng)份額并不大，因此藍牙才決定使用無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)使用的2.4GHz波段(由于頻率的沖突，很可能造成現有無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)性能的下降)。藍牙的支持者甚至大膽地預測，隨著(zhù)藍牙技術(shù)的不斷發(fā)展，采用IEEE 802.11標準的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)將不復存在，從而雙方的頻段之爭將迎刃而解。
如果設備是屬于那種活動(dòng)范圍比較廣、要求能和多種設備迅速互聯(lián)，如，筆記本電腦、數字無(wú)繩電話(huà)、個(gè)人數字助理、手機等，采用藍牙或無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)是十分理想的。
IrDA
紅外線(xiàn)數據標準協(xié)會(huì )IrDA(Infrared Data Association)成立于1993年，是非營(yíng)利性組織，致力于建立無(wú)線(xiàn)傳播連接的國際標準，目前在全球擁有160個(gè)會(huì )員，參與的廠(chǎng)商包括計算機及通信硬件、軟件及電信公司等。簡(jiǎn)單地講，IrDA是一種利用紅外線(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信的技術(shù)，其相應的軟件和硬件技術(shù)都已比較成熟。它在技術(shù)上的主要優(yōu)點(diǎn)有:
1、 無(wú)需專(zhuān)門(mén)申請特定頻率的使用執照，這一點(diǎn)，在當前頻率資源匱乏，頻道使用費用增加的背景下是非常重要的。
2、 具有移動(dòng)通信設備所必需的體積小、功率低的特點(diǎn)?；萜?HP)公司目前已推出結合模塊應用的約從2.5×8.0×2.9(mm)到5.3×13.0×3.8(mm)的專(zhuān)用器件，與同類(lèi)技術(shù)相比，耗電量也是最低的。
3、 傳輸速率在適合于家庭和辦公室使用的微微網(wǎng)(Piconet)中是最高的，由于采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接，數據傳輸所受到的干擾較少，速率可達16Mb/s。
除了在技術(shù)上有自己的技術(shù)特點(diǎn)外，IrDA的市場(chǎng)優(yōu)勢也是十分明顯的。目前，全世界有5000萬(wàn)臺設備采用IrDA技術(shù)，并且仍然每年以50%的速度增長(cháng)。有95%的筆記本電腦安裝了IrDA接口。在成本上，紅外線(xiàn)LED及接收器等組件遠較一般RF組件來(lái)得便宜，IrDA端口的成本在5美元以?xún)?，如果對速度要求不高，甚至可以低?.5美元以?xún)?，相當于日前藍牙產(chǎn)品的十分之一。
面對其他技術(shù)的挑戰，IrDA并沒(méi)有停滯不前。除了傳輸速率由原來(lái)的FIR(Fast Infrared)的4Mb/s提高到最新VFIR的16Mb/s標準;接收角度也由傳統的30度擴展到120度。這樣，在臺式電腦上采用低功耗、小體積、移動(dòng)余度較大的含有IrDA接口的鍵盤(pán)、鼠標，就有了基本的技術(shù)保障。同時(shí)，由于Internet的迅猛發(fā)展和圖形文件逐漸增多，IrDA的高速率傳輸優(yōu)勢在掃描儀和數碼相機等圖形處理設備中更可大顯身手。
對于要求傳輸速率高、使用次數少、移動(dòng)范圍小、價(jià)格比較低的設備，如打印機、掃描儀、數碼像機等，IrDA技術(shù)是首選。
HomeRF
HomeRF把共享無(wú)線(xiàn)連接協(xié)議(SWAP)作為未來(lái)家庭內聯(lián)網(wǎng)的幾項技術(shù)指標，使用IEEE802.11無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)作為數據傳輸標準，通信頻段也是2.4GHz，HomeRF工作組像當初人們構造ATM一樣，提出了一整套應用于家庭聯(lián)網(wǎng)的完整體系，包括外圍設備和家庭主機之間的連接、外圍設備之間的連接、主機和HomeRF中央控制的連接、接入網(wǎng)、PSIN等。2000年8月31日，美國聯(lián)邦通信委員會(huì )批準了Intel、Microsoft、Motorola和Proxim等HomeRF組織成員的要求，允許HomeRF的傳輸速率在原來(lái)的2Mb/s的基礎上提高四倍，達到8M～11Mb/s傳送速率;而且和藍牙一樣，HomeRF可以實(shí)現多個(gè)(最多5個(gè))設備之間的互聯(lián)。但FCC的這一決定，招致了來(lái)自包括內部成員和藍牙組織成員的反對，主要理由是頻率沖突、功耗較大。同時(shí)，HomeRF工作組的一些成員提出，將原來(lái)的發(fā)射帶寬由1MHz提高到5MHz，這樣速率能夠提高得更多，但反對者認為，信息本來(lái)在狹窄的信號通道里跳動(dòng)，現在如果將狹窄的通道加寬，就會(huì )像一輛卡車(chē)在幾條車(chē)道上橫沖直撞，從而造成SWAP設備之間的互相干擾。因此，很多業(yè)界人士對這一技術(shù)并不表示樂(lè )觀(guān)。
不過(guò)，HomeRF技術(shù)對于小型公司或者類(lèi)似別墅的家庭是再方便不過(guò)的了，因為這兩種環(huán)境的活動(dòng)半徑都比Bluetooth和W規定的活動(dòng)范圍大，同時(shí)，一般又小于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的半徑。但這也并非是說(shuō)HomeRF的地位是高枕無(wú)憂(yōu)的。因為，一項技術(shù)如果想要成為國際認可的標準，其獨特性是必不可少的。HomeRF在傳輸距離方面的優(yōu)勢，很有可能被藍牙所擊敗。
寬帶無(wú)線(xiàn)標準IEEE 802.16
最近幾年來(lái)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)作為一種用戶(hù)接入技術(shù)已經(jīng)成為傳統的銅線(xiàn)本地環(huán)路技術(shù)的一種替代技術(shù)，并且越來(lái)越受到人們的重視。人們對無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的興趣主要集中在無(wú)線(xiàn)本地環(huán)路WLL(Wireless Local Loop)或者固定無(wú)線(xiàn)接入方面。為了給本地無(wú)線(xiàn)環(huán)路WLL提供一個(gè)標準，IEEE 802委員會(huì )于1999年成立了802.16工作組來(lái)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)寬帶無(wú)線(xiàn)標準。
IEEE 802.16負責對無(wú)線(xiàn)本地環(huán)路的無(wú)線(xiàn)接口及其相關(guān)功能制定標準，它由三個(gè)小工作組組成，每個(gè)小工作組分別負責不同的方面:IEEE 802.16.1負責制定頻率為10G到60G赫茲的無(wú)線(xiàn)接口標準;IEEE 802.16.2負責制定寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統共存方面的標準;IEEE 802.16.3負責制定頻率范圍在2G到10G赫茲之間獲得頻率使用許可的應用的無(wú)線(xiàn)接口標準。我們可以看到，802.16.1所負責的頻率是非常高的，而它的工作也是在這三個(gè)組中走在最前沿的。由于其所定位的帶寬很特殊，在將來(lái)802.16.1 最有可能會(huì )引起工業(yè)界的興趣。
802.16無(wú)線(xiàn)服務(wù)的作用就是在用戶(hù)站點(diǎn)同核心網(wǎng)絡(luò )之間建立起一個(gè)通信路徑，這個(gè)核心網(wǎng)絡(luò )可以是公用電話(huà)網(wǎng)絡(luò )也可以是因特網(wǎng)。IEEE 802.16標準所關(guān)心的是用戶(hù)的收發(fā)機同基站收發(fā)機之間的無(wú)線(xiàn)接口。其中的協(xié)議專(zhuān)門(mén)對在網(wǎng)絡(luò )中傳輸大數據塊時(shí)的無(wú)線(xiàn)傳輸地址問(wèn)題做了規定，協(xié)議標準是按照三層結構體系組織的。
三層結構中的最底層是物理層，該層的協(xié)議主要是關(guān)于頻率帶寬、調制模式、糾錯技術(shù)以及發(fā)射機同接收機之間的同步、數據傳輸率和時(shí)分復用結構等方面的。對于從用戶(hù)到基站的通信，標準使用的是按需分配多路尋址-時(shí)分多址DAMA-TDMA技術(shù)。按需分配多路尋址DAMA技術(shù)是一種根據多個(gè)站點(diǎn)之間的容量需要的不同而動(dòng)態(tài)地分配信道容量的技術(shù)。時(shí)分多址TDMA是一種時(shí)分技術(shù)，它將一個(gè)信道分成一系列的幀，每個(gè)幀都包含很多的小時(shí)間單位，稱(chēng)為時(shí)隙。時(shí)分多路技術(shù)可以根據每個(gè)站點(diǎn)的需要為其在每個(gè)幀中分配一定數量的時(shí)隙來(lái)組成每個(gè)站點(diǎn)的邏輯信道。通過(guò)DAMA-TDMA技術(shù)，每個(gè)信道的時(shí)隙分配可以動(dòng)態(tài)地改變。
在物理層之上是數據鏈路層，在該層上IEEE 802.16規定的主要是為用戶(hù)提供服務(wù)所需的各種功能。這些功能都包括在介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制MAC層中，主要負責將數據組成幀格式來(lái)傳輸和對用戶(hù)如何接入到共享的無(wú)線(xiàn)介質(zhì)中進(jìn)行控制。MAC協(xié)議對基站或用戶(hù)在什么時(shí)候采用何種方式來(lái)初始化信道做了規定。因為MAC層之上的一些層如ATM需要提供服務(wù)質(zhì)量服務(wù)QoS，所以MAC協(xié)議必須能夠分配無(wú)線(xiàn)信道容量。位于多個(gè)TDMA幀中的一系列時(shí)隙為用戶(hù)組成一個(gè)邏輯上的信道，而MAC幀則通過(guò)這個(gè)邏輯信道來(lái)傳輸。IEEE 802.16.1規定每個(gè)單獨信道的數據傳輸率范圍是從2M比特/秒到155M比特/秒。
在MAC層之上是一個(gè)會(huì )聚層，該層根據提供服務(wù)的不同提供不同的功能。對于IEEE 802.16.1來(lái)說(shuō)，能提供的服務(wù)包括數字音頻/視頻廣播、數字電話(huà)、異步傳輸模式ATM、因特網(wǎng)接入、電話(huà)網(wǎng)絡(luò )中無(wú)線(xiàn)中繼和幀中繼。
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