基于WLAN和WiMAX的全方位宽带无线技术解析

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WLAN即无线局域网,结合了无线通信技术和计算机网络的优势,以无线信道为传输介质,实现在短距离内的无线网络通信。

无线局域网的基础还是传统的有线局域网,它只是在有线局域网的基础上通过无线访问点(AP)、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现。

WLAN具有易安装、易扩展、易维护、可移动性、速率高、使用开放频段等诸多特点,无论企业、个人,还是运营商都已经认同了WLAN在无线数据传输方面的优势。WLAN可与目前广泛应用的以太网无缝地结合,使用户可以访问互联网、进行在线交易、远程办公等各种应用。随着应用领域的不断扩展,各种业务应用对WLAN提出了更高的要求,比如速率、安全、QoS、漫游等方面。此外,除了数据传输以外,WLAN还有望在无线语音方面有所突破。下面简单介绍一下目前WLAN的发展热点领域。

1.速率

带宽是一切业务的基础。目前广泛使用的WLAN设备是基于802.11b标准的,最高无线速率可达到11Mbps。实际上,由于WLAN标准的无线帧头开销、接入控制等,用户真正获得的速率只能达到最高速率的一半左右。802.11a和802.11g 设备的无线接口速度在54Mbps,实际吞吐量最大也只有30Mbps左右。目前IEEE 802.11n工作组正在制定更高速率的WLAN标准,可将速率增强至108/320Mbps;并进一步改进其管理开销及效率,以增强WLAN的性能。

2.安全

WLAN通过无线信号传输来实现数据通信,与有线网络的最大区别就是任何无线网卡、接入点都可以收到无线信号,因此对WLAN网络的安全性一直是WLAN讨论的热点。除了广泛应用的SSID、ACL和WEP外,为了提高WLAN网络的安全,最近IEEE通过的802.11i标准将对WLAN网络的安全性产生深远的影响。

IEEE802.11i标准结合802.1x中的用户端口身份验证和设备验证,对WLAN的MAC层进行修改和规范,定义了严格的加密格式和鉴权机制,以改善WLAN的安全性。IEEE802.11i标准主要包括两项内容:Wi-Fi保护访问WPA(Wi-FiProtected Access)技术和强健安全网络RSN技术。WPA技术采用临时密钥完整性协议TKIP(Temporary Key Integrity Protocol)及运算法则,以提高WEP的安全性。TKIP像WEP一样也是基于RC4加密,但创建密钥的方法有所不同,它能提供快速更新密钥的功能,解决了WEP脆弱性的缺憾。RSN以802.1x协议和可扩展身份验证协议EAP为依据,采用高级加密标准AES,在接入点和移动设备之间使用动态身份验证和加密运算法则,以实施更强大的加密和信息完整性检查。

3.QoS

因为目前WLAN沿袭了以太网的共享机制,所以对于不同类型业务的几乎不做任何区分。这样,对于VoIP、视频这些对时延、带宽和丢包率等属性要求较高的应用来说,无法提供必要的保证。因此IEEE特别成立802.11e任务组,细化802.11的MAC层,以改善QoS。定义了两种方案:增强型分布式信道访问(EDCA)和混合协调功能(HCF)。EDCA是传统有线局域网的排队机制的扩展,为数据包被加上标记并利用区分优先次序的信道访问功能传输。支持8类通信优先分级,能直接实现与RSVP优先级协议间的映射。HCF是一种查询访问机制,在使用时不同的传输流被分配给专用的通信时隙。这两种机制结合起来可保持网络与无线用户之间的QoS控制。

4.漫游

针对无线局域网用户在接入点之间的漫游问题,IEEE工作组制定了802.11f协议,详细阐述了接入点内部协议IAPP(Inter-AccessPoint Protocol),IAPP协议旨在向用户提供AP间的移动功能,以满足用户对移动性的需求。它的主要功能是便于扩展服务集ESS的创建和维护,支持802.11移动终端在AP间的移动,保证每个移动终端在确定时刻与AP间只有一个连接关系。

5.语音应用

VoIP目前已经得到了大众的普遍接受,同时人们可通过WLAN可方便地接入网络,这两种优势技术结合起来就出现了VoWLAN应用。目前已经有Wi-Fi手机面世,但限于WLAN的覆盖范围,主要还是在企业内部使用,未来有可能在数字家庭领域有所应用。还有一些设备厂商,正在开发WLAN+GSM或CDMA双模手机,使得WLAN语音应用与移动网络有机结合起来。

WLAN技术的发展是与应用需求息息相关的,用户对移动的广泛性和速率的高带宽的要求都在不断地提高,标准组织和设备厂商、运营商正在积极开发相关的标准和产品、服务,满足用户的需求。一方面,应用新的标准和技术解决目前存在的技术难题和设备缺陷;另一方面,通过与其他技术的融合实现技术优势互补,达到各种技术共同发展。

WiMAX:无线城域网的新锐

1.标准情况

当前所称的WiMAX标准通常是指2004年6月IEEE通过的IEEE802.16d标准,是涵盖IEEE802.16和IEEE802.16a 的完全版本,包括所有LOS和NLOS频段(2-66GHz)以及2-11GHz的系统实现框架(Profiles)。也可以将WiMAX技术广义地理解为当前WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)论坛所推广的IEEE 802.16系列标准。

2.WiMAX的优势

WiMAX的优势主要表现在这一技术集成了Wi-Fi无线接入技术的移动性与灵活性、以及DSL与CableModem等基于线缆的传统宽带接入技术的高带宽特性和相对理想的QoS服务质量。这其中最突出的表现是其较理想 的非视距传输特性、灵活的部署与配置伸缩性、优秀的QoS服务质量和强大的安全性。

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