无线局域网802.11 各标准优劣势分析

YES东

无线局域网各标准优劣势分析
　　无线局域网技术是新世纪无线通信领域最有发展前景的技术之一。目前，WLAN技术已经日渐成熟，应用日趋广泛。据预测，中国无线产品市场的总市值，将从2001年的5亿人民币增长到2005年的50亿人民币，国内无线局域网市场将有十分广阔的发展空间。国内多家运营实体已纷纷看好无线局域网的市场机会，希望以此为契机跻身无线互联服务市场。在WLAN迅猛发展的同时，WLAN的标准之争也成为众多厂商和运营实体非常关注的一个话题，究竟WLAN最终会采取哪种技术作为主流标准直接影响到企业今后的决策走向，笔者针对目前业界最为关心的容量，兼容性，应用前景等方面出发，对各个WLAN标准进行逐一分析比较，并对仍旧处于“战国时代”的WLAN标准进行评估与预测。
　　在众多的标准中，人们知道最多的是IEEE（美国电子电气工程师协会）802.11系列，此外制定WLAN标准的组织还有ETSI（欧洲电信标准化组织）和HomeRF工作组，ETSI提出的标准有HiperLan和HiperLan2，HomeRF工作组的两个标准是HomeRF和HomeRF2。在这三家组织所制定的标准中，IEEE的802.11标准系列由于它的以太网标准802.3在业界的影响力使得在业界一直得到最广泛的支持，尤其在数据业务上，ETSI是一个欧洲组织，因此一直得到欧洲政府的支持，很多运营商也都很尊重它的GSM和UMTS蜂窝电话标准，它在制定WLAN标准的时候更加关注语音业务。HomeRF作为一种为家庭网络专门设计的标准在业界也有一定的影响力。下面就这几个组织的标准逐一进行介绍。
一、IEEE的802.11标准系列
　　IEEE的802.11标准由很多子集构成，它详细定义了WLAN中从物理层到MAC层（媒体访问控制）的通信协议，在业界有广泛的影响，该系列中的802.11b,802.11a和802.11g都已经崭露头角，尤其是802.11b，它的产品普及率最高，在众多的标准中处于先导地位。
1、Wi-Fi(IEEE 802.11b)
　　IEEE 802.11b，也叫Wi-Fi(Wireless Fidelity)，是建立在直接序列扩频（DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum）的加强版本CCK（补充编码键控）基础上的，它是当前应用最为广泛的WLAN标准，采用波段是2.4GHz。
　　容量：802.11b的理论容量是11Mbps，这一速率经常被一些投资商引用，但是该容量带有一定的误导性，它指的是整个物理层的容量，其中的大部分都被用于协议本身，真正用于数据的容量并没有那么多，所以802.11b实际最大数据速率是6Mbps，在误码严重的时候数据速率会迅速回落，50％的误码率就会导致整个数据速率减少2/3，降为2Mbps。所以为了防止干扰，802.11b只有通过牺牲速率换取低的误码率，使它很难突破数据速率上的瓶颈。
兼容性：802.11b与老式DSSS系统后向兼容，但与基于FHSS的802.11网络不兼容。
　　应用前景：由于技术和成本的控制问题，目前802.11b协议已经成为无线局域网普及的主体标准，符合此协议的产品也最多，因此在目前它在市场依然占据着主导地位。然而随着网络应用中视频、语音等关键数据传输需求越来越多，速率问题将会成为802.11b进一步发展的主要障碍。此外802.11b使用的是ISM 2.4GHz波段，而家用微波炉，蓝牙芯片和无绳电话（在北美）也都使用这个波段，所以相对802.11a而言，802.11b还面临着更多的干扰源。此外802.11b在安全问题也不容忽视，目前主要通过WEP加密协议来弥补这一缺陷，IEEE也正在开发另外一个标准802.11i来专门解决WLAN中的安全问题。
2、IEEE 802.11a
　　802.11a在802.11协议组中是第一个出台的标准，所以被称作802.11a。802.11a使用频段为5.8GHz，在物理层上用OFDM代替了原来的扩频技术。
　　容量：采用OFDM的主要优势是它可以达到非常高的数据速率，802.11a理论上最大传输速率是54Mbps，和802.11g的速率相同，几乎是802.11b速率的5倍。和其他无线通信标准一样，54Mbps也是物理层最大速率，真正的数据吞吐量最大约为25Mbps，
　　兼容性：802.11a最明显的缺点就是兼容性，802.11a使用的是较高的频率，在物理层上采用不同于802.11b的OFDM技术，所以802.11a产品和现在已经安装的802.11b不能互通，解决这个问题的唯一方法就是使用双模设备，使两种系统都可以支持。
　　应用前景：802.11a使用的是5.8GHz的专有频段，所以相对802.11b的2.4GHz频段来说几乎是没有干扰，此外5GHz处比2.4GHz有更多的波段，更多的波段意味着更多的信道，这样就可以保证很多人同时使用802.11网络而不至于互相干扰。除了频段上的优势，高速率是其另外一个杀手锏，它可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps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。虽然802.11a在技术上和出台时间上都占有优势，但由于技术成本过高，缺乏价格竞争力，经济规模始终无法扩大，加上5GHz并非免费频段，在部分地区面临频谱管制的问题，市场销售情况一直不理想。除了成本问题，802.11a最大的缺陷就是前面提到的兼容性，使它在市场上的扩展大受限制，802.11g的出现也给它带来极大的压力，因此802.11a在将来的发展中依然是困难重重。美国市场调查公司Forward Concepts于去年12月发表了无线LAN市场的调查分析结果。其中，该公司认为：“802.11a技术是短命的。”该公司分析师Will Strauss也断言：市场已经做出了回答，原因是“去年供货几千万个的802.11芯片之中，面向802.11a的芯片只有10万个。”
3、IEEE 802．11g
　　802.11g是IEEE为了解决802.11a与802.11b的互通而出台的一个标准，它是802.11b的延续，两者同样使用2.4GHz通用频段，互通性高，被看好是新一代的WLAN标准。
　　容量：802.11g的速率上限已经由由11Mbps提升至54Mbps，但由于2.4GHz频段干扰过多，在传输速率上低于802.11a。
　　兼容性：与802.11a和802.11b同时兼容是802.11g的一大亮点，它同时支持802.11b的CCK和802.11a的OFDM， 802.11g还支持PBCC（Packet Binary Convolutional Coding，分组二进制卷积码）技术。802.11g中规定的调制方式有2种，一为原Intersil公司提案采用的CCK-OFDM，另一为TI公司提案采用的PBCC-22（也称CCK-PBCC）调制方式，其中采用PBCC-22方式的TI提案保持了对IEEE802.11b的完全兼容，并使最高传输速率达到了22Mbps,目前已经有不少符合该标准的产品。而CCK-OFDM则作为502.11g的强制54Mbps模式，同时支持两种模式的802.11g产品便可以在与802.11b网络兼容的情况下，最高提供与802.11a标准相同的54Mbps连接速率。
应用前景：
　　802.11g的兼容性和高数据速率弥补了802.11a和802.11b各自的缺陷，一方面使得802.11b产品可以平稳向高数据速率升级，满足日益增加的带宽需求，另一方面使得802.11a实现与802.11b的互通，克服了802.11a一直难以进入市场主流的尴尬，因此802.11g一出现就获得众多厂商的支持，在去年底举行的COMDEX FALL 2002大会上，在展会开幕前众多制造商相继发表了支持IEEE802.11g的产品。今年6月12日，IEEE标准委员会已经通过了802.11g标准，WLAN市场势将再掀波澜。
4、其他802.11标准
　　除了以上三个比较完善的版本（802.11a，802.11b，802.11g），IEEE还出台了修正现存协议缺陷的一些加强版本，作为以上协议的扩展。
●802.11c，它是关于802.11网络和普通以太网之间的互通协议，现已包含在大多数产品中。
●802.11d，该协议最初致力于开发工作在其他频率的802.11b版本，使其在许多没有2.4-GHz波段的国家和地区也可以使用。由于ITUT的推荐和许多厂商的压力，大多数国家都已经开通了这个波段。然而，802.11d仍然可以用在其他授权波段上。
●802.11e，该协议将QoS功能加入到802.11网络上，它用TDMA方式取代类似Ethernet的MAC层，为重要的数据增加额外的纠错功能。
●802.11f，该协议是为了改善802.11中的切换机制而制定的，以使用户能够在两个不同的交换分区(无线信道)之间，或在加到2个不同的网络上的接入点之间漫游的同时保持连接功能。
●802.11h，该协议的主要目的是对802.11a的传输功率和无线信道选择增加更好的控制功能，它与802.11e相结合，适用于欧洲地区。
●802.11i，该协议负责处理802.11网络最明显的一个问题：安全性。它不是WEP的加强版本，而是建立在AES（美国的官方加密系统）上的一个全新标准。
●802.11j，该协议是一个新的标准，目前只是一个草案，目的是解决802.11a和HiperLan2的互通问题，因此它不是一个统一的标准，而是ETSI和IEEE的联合标准。
●802.11n，下一个无线新标准，该标准希望将WLAN的传输速率增加至100Mbps以上，势必成为802.11b、802.11a、802.11g之后WLAN领域的另一场重头戏。
二、ETSI的HiperLan2
　　HiperLan是欧盟在1992年提出的一个WLAN标准，HiperLan2是它的后续版本，HiperLan2部分建立在GSM基础上，使用频段为5GHz。在物理层上HiperLan2和802.11a几乎完全相同：它采用OFDM技术，最大数据速率为54Mbps。它和802.11a最大的不同是HiperLan2不是建立在以太网基础上的，而是采用的TDMA结构，形成是一个面向连接的网络，HiperLan2的面向连接的特性使它很容易满足QoS 要求，可以为每个连接分配一个指定的QoS，确定这个连接在带宽、延迟、拥塞、比特错误率等方面的要求。这种QoS支持与高传输速率一起保证了不同的数据序列（如视频、话音和数据等）可以同时进行高速传输。
　　HiperLan2虽然在技术上有优势，然而它在开发过程中却落在802.11a的后面，不过因为它是欧洲的标准，所以一直得到欧洲政府的支持，尤其在频率规划上，因为它使用的波段和802.11a相同，许多投资商一直在游说欧洲政府，希望802.11a也能在HiperLan2波段使用，IEEE也正在开发一个可以将两种5GHz系统统一起来的标准。
三、HomeRF
　　顾名思义，HomeRF是为家庭网络设计的（RF意思是射频），是一种将家中的PC和用户电子设备之间实现无线数字通信的开放性工业标准，所用波段为2.4GHz。它是基于原始的802.11的FHSS版本，所以第一个版本的最大数据速率是1Mbps。由于FCC后来对FHSS的规定有所改变，所以现在的一个新的版本，HomeRF2，最大数据速率可以达到10Mbps。作为无线技术方案，它代替了需要铺设昂贵传输线的有线家庭网络，为网络中的设备，如笔记本电脑和Internet应用提供了漫游功能，提供了一种简单便宜的家庭网络方案。HomeRF相对802.11b而言还有一些优势，它对一些商业用户也有吸引力。它有更好的安全机制和一个称为SWAP（共享无线接入协议）的QoS方案。而它最大的卖点是SWAP可以支持电话，这样无绳电话和无线局域网可以使用同样的空中链路而不至于产生干扰。它的最大的劣势就是和802.11b不兼容，HomeRF占据了与802.11b和Bluetooth相同的2.4G频率段，所以在应用范围上会有很大的局限性，更多的是在家庭网络中使用。
四、谁将是最后的赢家？
　　自从无线网络面世以来，关于标准的竞争就从来没有停止过，除了上面提到的IEEE 802.11，HiperLan和HomeRF，还有蓝牙，红外。目前802.11已经成为主流，802.11b，802.11a和802.11g在WLAN标准中三足鼎立，其中802.11b仍然是当前普及最广和应用最多的WLAN标准，后起之秀802.11g也越来越引起业界的关注，它在容量和兼容性上都优于前两个标准，在价格上也开始低于802.11a产品，在商业应用方面也好不逊色，因此该标准一出现，众多的厂商和运营实体就对其给予厚望，今年年初，BROADCOM、Buffalo Technology USA、Atheros通信、TI、美国Intersil等芯片制造商相继宣布了对802.11g的支持，Intel公司也正加快802.11g认可过程，并加紧把802.11g标准应用在Centrio芯片族中。微软也曾宣布，一旦IEEE认可802.11g标准，并且在Wi-Fi联盟也批准了该项标准后，公司将在今年下半年推出基于802.11g的产品。众多厂商的支持必将会有大量的802.11g产品问世，其应用也会日趋广泛，因此极有可能最终取代802.11b而成为WLAN的主流标准。

Magnet

下面引用由YES东在 2005/06/06 09:19am 发表的内容：
……今年6月12日，IEEE标准委员会已经通过了802.11g标准，WLAN市场势将再掀波澜。……

东老大！发表这个原帖的时间？不注明就看不明白了