作  家: fifi (菲菲) on board 'ECE'
题  目: 802.11——新的移动无线通信标准
来  源: 哈尔滨紫丁香站
日  期: Wed Apr 16 20:40:48 1997
出  处: wwq@hitcrc.hitcrc.hit.edu.cn

发信人: perl@Swan-goose (柠檬的太师傅:Q), 信区: Telecom
标  题: 802.11——新的移动无线通信标准
发信站: 北邮鸿雁传情站 (Mon Jul  8 18:30:21 1996)
转信站: Swan-goose (local)

                802.11——新的移动无线通信标准


      IEEE 802.11委员会根据其无线局域网（LAN）规范制订了一个新的无线 LAN
标准，以更好地为移动通信用户和销售商服务。该标准的要点是：

      多种物理媒体——包括跳频和直接序列扩频无线电以及红外光波；在将来还
将增加经确认的其它媒体。

      与物理层无关的通用 MAC（媒体接入控制）层——所有的 802.11依从无线
LAN都采用 CSMA / CA算法，这种算法与以太网 CSMA / CDMAC层算法相似。 
      通用帧格式——无论是附加的有线 LAN 802.3以太网，还是 802.5令牌环，帧
格式（包括信头和防错信息组）仍然相同；接入点将 802.11格式转换成有线帧格式
。

      多种通信数据率—— 1或 2Mbps，在将来可能达到更高的数据率。

      功率限制——最大功率 1W或 30dBm（符合 FCC要求），没有最低功率要求，
因此提供了实现低功耗的可能性。

      IEEE 802.11委员会负责制订无 线 LAN标准，预计将于最近公布其建议草案。
该建议草案确定了无线 LAN技术的基本媒体和结构问题，传输程序，吞吐量要求
以及距离特性。此标准一经批准执行，会有助于减少产品报废和不兼容性风险，
并迫使他们在价格和支持用户需求上下功夫而打破独家经营的局面。而且，一旦
无线 LAN为成文的标准，也有助于在价格上与有线网展开竞争。

      该标准同样阐述了红外光波和扩频无线技术，但扩频更受重视。该标 准更多
地注重入网应用，其中除集群应用外，还包括 PDA（个人数字助理）和便携式 PC
机的应用。该标准还阐述了无线网络的物理层和数据链路层的基本问题。此外，
该标准规定的数据传输速率为 1Mbps或 2Mbps，要求无线 LAN工作在许可经营的
2.4GHz ISM（工业、科学和医药使用的）频段内，并确定了若干传输和距离参数。
但是，该标准未涉及漫游能力的问题，因此各厂商将会继续研究各自的漫游方法
。 

      一个实际 问题

      严格地说，任何一种无需物理连接的短距离传送信息的技术都可用于无线
LAN通信。扩频无线电波和红外光波是两种最普通的技术。这两种技术都不受管
理规章的限制，一旦基本设备就位后，使用频率和传输媒体就无需额外付费。两
种技术在房间或建筑物内的传输速率都可达到 1～ 10Mbps。 
      但是， 802.11委员会更注重扩频无线电技术。无线 LAN通常都要进行连续覆
盖，即用户能够在一定距离内入网，而 无论终端站是否能与接入点进行直接的视
距通信。尽管这两种技术都具有上述入网能力，但红外技术在价格和通信距离方
面根本不能与扩频技术相抗衡。

      决定以扩频技术为主，还有助于该标准的其它应用形式的实现。从无线 LAN
的布局考虑，有两种应用形式：集群和接入应用。集群应用把无线链路作为企业
基干网中的一部分，例如在建筑物之间来回传送数据，而接入应用允许 PC、 PDA
或其它无线装置的用户在办 公室或工厂内的任何地方接入企业 LAN。 

      根据用户对便携性和移动性的要求， 802.11委员会工作重点放在接入应用方
面，从而使接入应用得到更普遍的推广。因此，该标准仅涉及该类产品。该委员
会还预期接入应用的用户能够得到单位成本低的技术及供便携机用户使用的同一
格式的 PCMCIA卡。

      除这些设计和执行标准外， 802.11委员会还就有 PHY（物理层）和 MAC（媒
体接入层）功能的协议栈功能达成一致意见。PHY层实际控制着无线链路的数据传
输， MAC层用于管理有效的可靠的通信。该标准包括三种可选的 PHY层扩频无线
电、直接序列扩频无线电和 PPM（脉位调制）红外光波。

      MAC层是以 CSMA / CA算法为基础。它类似于 IEEE 802.3标准以太网中使用的
CSAM / CD技术。CSMA / CA可使无线 LAN用户以一种有组织方式共享网络资源
。MAC层对于扩频无线电和红外光波系统是一样的。

      采用 802.11标准传送话音简便易行

      在采用 802.11标准的无线电网络中所有的信息传输都遵循相同的连接和通信
过程。当用户向无线 LAN适配器卡发送一条信息时，卡上的处理器把这条信息分
割成若干信息段。每个信息段的前面都附加了含地址的信头，而后面附加了一个
纠错字段。

      每个用户终端站的无线电发信机可不断监听无线 LAN上的通信情况。如果一
个终端站正在发送信息，其它的终端站则不会发送。该系统预置有“暂停”功能
，杜绝用户对网络的超时占用，防止不必要的传输冲突，让优先权高的信息通过
。这是 CSMA / CA的一种控制机制。

      终端站一旦检测出网络空闲，便立即全力以赴对接入点发送一个“报头”标
准信令信息。该“报头”是跟有一个特定比特序列的重复比特结构。该“报头”
让接入点在数据传送之前锁定该数据信号。无线 LAN报头不象在以太网中那样检
测碰撞。

      在链路建立之后，终端站发送编址和协议信息。接着后面的数据以传输数据
率发送。当检错字发出之后，终端等待目的地站发来的确认信息。如果未收到确
认信息，不得不重发数据。这一过程反复执行，直至所有的数据发送完并收到确
认信息为止。

      传输速率与吞吐量之比

      尽管一种规范可以设定一种标准的数据传输速率（如 802.3以太网的 10Mbps
），但几乎不可能指明所设定的数据率怎样才能变成实际应用的吞吐量，而实际
吞吐量才是网络管理人员需要知道的。只有了解了无线 LAN总开销和传输距离与
数据率之间的关系，才能有助于网络管理人员知道吞吐量所能达到的程度。

      无线系统不得不在传输距离和传输速率之间进行折衷处理（一般说 来，距离
越远，速率就越低）。 802.11委员会为了使二者都达到最佳水准，规定无线系统的
数据率必须是 1Mbps或 2Mbps。或者由用户选择速率，或由系统根据情况选择最佳
速率。

      数据传输速率包括报头、重发和时延（网络开始寻找传输信道和允许接入之
间的时间）。大量的数据传输主要受报头过长和重发影响，而时延对极少的猝发
传输的影响最大，如客户机　服务器及数据库访问活动。

      由于时延包括建立传输 产生的时延，使得延迟大于信息总开销或重发的时间
，因此无线 LAN上的吞吐量决定于报文的长短，报文较长的吞吐量高于报文较短
的。采用 802.11，依从系统的数据传输速率为 2Mbps，而实际的吞吐则是：长报文
为 1～ 1.5Mbps，短报文为 0.5～ 1Mbps。尽管传输速率较低，但并不比有线以太网
适配器的 0.5～ 5Mbps传输速率低多少。

      吞吐量也受系统传输范围的影响，在传输范围的边沿，更多的错误造成更多
的重发，而使实际的吞吐量更低。传输数据率 1Mbps的系统比 2Mbps的系统的传输
距离更远，而且重发率更低。简单计算证明，以 1Mbps的速率发送一组数据比
2Mbps的速率发送这组数据快 3倍。

      可能达到的传输距离

      与声波相同，无线电波易受干扰、回波和其它无线电信号等多种因素的影响
。换句话说，传输距离取决于环境。在典型的办公室环境中，采用 802.11的 LAN系
统的通信距离应界于 200～ 300英尺之间，足以有效覆盖大多数划定的办公区域和
办公区域外的附近地区。但是建筑物内部结构材料也影响传输距离，如木头和塑
料比砖和混凝土结构影响小。同时，钢材结构的墙壁会完全屏蔽掉扩频信号，而
且任何类型的材料（包括普通玻璃）都可以隔绝红光波。因此， 802.11标准不打算
对传输距离作具体规定，而是确定最低信号强度要求。

      功率输出、接收机灵敏度、天线灵敏度和调制方案效率在确定扩频信号传输
距离时必须考虑进去。其中发射功率的影响可能最好理解：人喊叫的声音越大（
信号功率越强），声音就传得越远。

      产品规范可根据毫瓦或相当于千分之一瓦的比例表示功率，计算单位是
“dBm”，即相当于 1mW多少分贝。在 802.11规范中最大允许功率是 1W或 30dBm，
与 FCC规定的指标相同。没有最低功率要求，但信号强度会随功率的减少而减弱
。

      灵敏度是指无线电台接收信号的能力，它也影响传输距离。由于 dBm是一种
对数尺度，而且无线电接收机检测小功率电平，故灵敏度常常表示为负的 dBm。
灵敏度指标是指无线电接收机可以接收的最小接收功率。 802.11标准要求灵敏度小
于－ 80dBm。由于信号功率可能受发射机和接收机之间的障碍物的影响，所以灵
敏度是技术规范的关键要素。例如，以 24dBm发射而－ 90dBm接收的信号已经衰减
了 114dBm，此接收功率尽管对于足够灵敏的接收机已足够用了，但也会比发射功
率小 2500亿倍。

      当然，在信号到达接收天线之前功率并不成问题，两厂商各自的系统可能有
相同的发射功率，但是只有天线效率更高的系统，通信距离才会更远。提高通信
距离的一种方法是将通信设备配备两副天线，在接收期间选用信号辐射特性最强
的那副天线。

      第二副天线的采用，其效果差别甚大。由于多径衰落效应的消除，信号强度
可能在几英寸的空间产生变化。但是采用稍微分离的两副天线，并就接收信息采
用电子方式选择最佳信号，可消除多径衰落，并使距离增大。事实上，使用两副
天线可使灵敏度相应提高 10～ 15dBm。

      系统一致性问题

      尽管符合 802.11标准的系统基本兼容，但网络管理人员仍要注意某些问题。
由于有些方面的问题该标准未涉及到，符合标准要求的系统事实上在其特性和功
能上会有区别。

      该标准未涉及漫游问题，即从一个无线接入点移动到另一个接入点的能力。
采用类似于模拟蜂窝电话使用叠加 配置的无线 LAN单元就可以实现漫游，漫游被
认为是应用技术或推动技术应用的组成部分，所以各厂商可能会采用不同（而且
是不兼容）的方案来实现漫游能力。

      此外，当按 802.11标准比较产品时，网络管理人员会提出许多有关性能的问
题。例如，发射功率（dBm）加上两副天线的增益效果怎样？得出的指数越大，通
信距离就越远。并且，如果终端站不只使用一副天线，该系统是否真能读出每副
天线上的数据，并接收到差错率最低的数据呢？这可以直接根据天线的辐射能量
和接收到的绝大部分功率的信号能量来计算。如果该系统从每副天线上都读出数
据，通信距离将较远。 

      但是，企业网络用户希望该标准能够使厂商在产品价格上增强竞争力，而不
是固守某些专用方案。标准的半导体和无线电器件可使无线 LAN在价格上与有线
网络展开竞争。尽管这些器件往往比普通的以太网适配器昂贵，但无线 LAN适配
器的价格在 1997年底将进一步降低到 200美元左右。

      无线 LAN在本世纪末所显示出来的优越性，可使用户将无线技术作为连接大
众应用传输媒体的第一选择。当然，为了经久不衰 而富有生命力，无线 LAN必须
要与有线 LAN同步发展。可以开发一些传输速率高的系统，但如果没有更多频谱
可供使用，也就不能进行开发。（孤帆 /冉丁）

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