1-4 802.11协议标准
与其谈起国际标准OSI，七层网络模型不切实际的陈腔滥调，不如以现在常用的TCP/IP通讯协议模型来看IEEE802.11无线网络协议。从最接近使用者的应用层，到时中间由网络操作系统负责的传输层、网络层、以致于底部接近硬件的数据链路层、物理层都是环坏相扣、
缺一不可。IEEE802.11及其相关衍生协议,则是座落于底部的第一与第二层,这样的好处是可以和其它原有的上层网络协议与应用程序兼容,简单地说,就是使用者本来在以太网络上执行的程序,不须为了更换为无线网络设备而重写,只要安装适当的驱动程序,就可以使用WLAN,享受无线上网的便利.
详细一点来解释,我们常用的网络应用例如:WWW、FTP、TELNET与电子邮件等，都是靠其底下的TCP/IP因特网通讯协议支撑。在传输层主要分TCP与UDP两种，前者是确保点对点间数据传输的可靠无误，最为广泛运用；而后者因为没有流量控制、也不在乎数据包的顺序，适合实时语音传输或视频通讯。在TCP或UDP底端的则是以IP为主的网络层，主要用来做寻址与数据包的传递旅行。再往底层探讨，我们会遇到控制最底部硬件的数据链路层，而这一层主要的任务就是用实体传输设备将数据帧传送出去，并将结果尽量无误的送回上面的网络层。因此数据链路层包含了以IEEE802。2标准为主的逻辑链路控制协议与控制共享媒体存取的协议，处理在无线广播网络中的秩序，排除传输媒介存取冲突的问题。事实上在一个无线广播网络中的秩序，排除传输媒介存取冲突的问题。事实上在一个无线局域网络中，每个网络实体的商务辨别是靠每张每张网络卡独一无二的MAC地址。除了本书探讨的IEEE802.11无线局域网络协议，常用IEEE802.14缆线调制解调器网络、以及俗称蓝牙的IEEE802.15无线个人网络WPAN都属于这个层级的网络通讯协议.
以IEEE802.11为主的通讯协议,在数据链路层与物理层还有不少衍化出来的徒子徒孙,这些都是学术界与工业界为改善无线通讯品质、针对不同目标所制订出来的标准。每个802。11后面跟的字母代表一个研究对象，IEEE对不同的研究主题成了个别个的小团体，这其中又以802。11在通讯速度上已不敷使用，为了提升通讯速度以将妥善运用，IEEE于1999年进一步延伸了2。4GHZ频段的802.11B与5GHZ频段的802.11A,速度分别为11MBPS与54MBPS.由于2.4GAZ使用较为频繁,2003年夏天IEEE又为该频段制订了高达54MBPS的802.11G 标准.
论述至此,在进一步了解802.11A,802.11B或802.11G前,我们必须先从无线电波操作频率的观点来看其划分,联邦通讯总署FCC乃美国管理通讯频段与法规的机关,他们限制了无线通讯的操作频率,尤其以应用于工业,科学与医疗的所谓的频段最广为WLAN使用.由于不需要特殊的执照才能操作,ISM频段包含了以900MHZ,2.4GHZ与5.8GHZ三个为主频率划分,广泛用于家用及商用无线系统,想必家里有安装无线电话的读者必然不陌生.
900MHZ的ISM频段几乎没有受到WLAN的重视,一般的IEEE 802.11,802.11B或802.11G都是操作在2.4GHZ的ISM频段,注意高速IEEE802.11A虽然是操作在5GHZ的频段,但更精确地说,它并不是全然在5.8GHZ的ISM频段,而是用所谓的5GHZ UNI频段,该频段与ISM的5.8GHZ频段有部分重迭,5GAH的WLAN在室内仅能使用其UNII的低频与中频,而室外应用则被限制相对中频及高频.
ISM固然方便,然而因为不需要使用执照猫画虎而被广泛运用,所以彼此的干扰就比较严重.邻居的WLAN就很可能跟您的无线网络抢频段而发生冲突,更糟糕的是目前的商用无线电话和厨房的微波炉,都与使用UNII的网络设备相冲突. 不少人家里若有人的电话接通,则网络就有可能发生断讯或不稳的情况,在那种情况下使用干扰较低的UNII频段多少避免这类的困扰.
>>IEEE 802.11b
当今使用最广泛的莫过于操作于IEEE802.B,这个协定于1999年被定案,以CCK通讯调变及IEEE802.11相容.其中DBPSK被用于1MBS的组态,而效率加倍的则用于2MPS.此外,有种当初为了与IEEE 802.11FHSS产品兼容所开发的PBCC,某些号称可达到的802.11B产品,即由此而来.
各国对于2.4GHZ频段开放程度的不同,也因此为何在美国的WLAN信道选择的是从1到11,而欧州大多地区的信道选择可以人1到13.由于同一地区内使用的信道最好不要重迭,以相隔25MHZ以上避干扰,一般两个信道的数字差别在5以上,都可以视为没有互相干扰的频道.我们可以清楚地看到第1,6,11三个重迭的信道可同时同地使用.这就是为何最大带宽容量是用三去乘以11MBPS来计算.这对布建网络而言,是个非常重要的观念与技巧.
由于802.11B技术已相当成熟,在芯片设计业者与无线网络设备制造厂竞争下,价钱已经相当低廉,尽管数据实际吞吐量仅达3-5MBPS,但已足够一般人无线上网的基本需求,加上CPU大厂极力推展其迅驰的助益下,802.11B网卡已成大多新出厂的笔记本电脑或PDA内建选购的配备.
>>IEEE 802.11A
其实IEEE 802.11A是与802.11B于1999年九月十六日同时推出的标准,该标准使用正交频分复用OFDM调变技术,理论上可达54MBPS高速设备传输.在实测上对数据的真正吐吞量可达到27MBPS上下,某些无线通讯芯片厂商运用其独家技术.可以将理论传输速率推至72MBPS,甚至用合并信道的方式,达到108MBPS.但在标准中,802.11A支持以下速率模式:6,9,12,18,24,36,48,54MBPS.
此外,802.11在UNII频段上通讯受到其它装置的干扰较小,加上非重迭信道的数量较多,每一阶段的UNII频段都可有各别四个非重迭信道可供增加带宽容量,困此802.11A不仅传输速率高而且稳定,对高密度负荷的使用环境,也是较为适当的.同一定点可建立高达八个非重迭信道的通讯,最大载容量高达432MBPS,相当适合企业内部办公室WLAN应用.
可惜的是802.11A的成本较为高昂,与使用2.4GHZ频段的802.11B互不兼容,且802.11A的PCMCIA网卡只能接受32BIT的数据接口带宽,支持5GHZ外接可拆换天线机种也较少见,在业界缺乏关爱的眼神下,单纯802.11A产品已多销声匿迹.现在市面上几乎只有2.4和5GHZ的双频机.当然,5GHZ产品最让人诟病的无非还是其较短通讯距离,与一般802.11B室内100至150英尺的通讯距离比起来,802.11A可能只有25至75英尺的通讯距离,而且5GHZ的无线电波对障碍物的穿透性较差,比起2.4GHZ的无线电波衰减来得快,只适合小区域的高速无线通讯,然而,对于想要局限无线电波涵盖范围的办公室应用而言,有些人认为802.11A的特点还有助于网络安全,不易受到建筑物外黑客的监听与侵入,至于这点看法就见仁见智了.
>>IEEE 802.11G
由于使用802.11B的群众不在少数,但是其通讯速度实有更上一层楼的空间,因此融合了802.11特有的OFDM调变技术,与802.11B向下兼容性与2.4GHZ频率通讯距离的高速IEEE802.11G标准于公元2003的夏天被定案.虽然说802.11G理论最大速率是54MBPS,一般实测结果大约介于20MBPS至25MBPS之间,较802.11A略低,但已比老旧的802.11B快了许多倍.比起讯号衰减剧烈的802.11A,802.11G可以在相同速率下达到更远的通讯距离.
事实上，IEEE 802.11A 与IEEE 802.11G相较之下也非是一无是处,例如802.11G的最大带宽容量受限于2.4GHZ仅有同时至多三个非重迭信道,也只能有54MBPS*3=162MBPS.在自由市场竞争下,802.11G会逐步成为主流,而已相当成熟的802.11B则能以廉价攻势抢攻低阶家庭市场,至于802.11A则会与802.11G结合成为高阶的产品,互补共荣.例如在办公室内,用802.11A的5GHZ频段串连各别的WLAN,同时以802.11B/G的2.4GHZ频段提供无线上网.在数字家庭的应用上,更可以利用受干扰较小的802.11A传输随选视讯VOD或作为其它多媒体影音传输之用,而802.11B/G亦可同时提供上网,两者相辅相成,应用方面充分发挥其组合的力量.
除了802.11与物理层的802.11A,802.11B,802.11G外,还有一些制订中的协议标准,比较重要的包括用以改善无线传输安全性的802.11I;针对实时影音传输应用QOS设计的802.11E,另外还有再度向100MBPS以上传输速度挑战的802.11N等,都是最近业界瞩目的发展焦点.目前802.11I已有部分草拟为WPA;而部分会放在802.11E的技术也形成了WME,这两个重要的技术标准预计在2004年的六月份定稿,以上这些草拟中的标准我们会在之后的章节逐步探讨.
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