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IEEE 802.11

IEEE 802.11是现今无线局域网通用的标准,它是由国际电机电子工程学会(IEEE)所定义的无线网络通信的标准。

虽然经常将Wi-Fi与802.11混为一谈,但两者并不等同。

自第二次世界大战,无线通讯因在军事上应用的成果而受到重视,无线通讯一直发展,但缺乏广泛的通讯标准。于是,IEEE在1997年为无线局域网制定了第一个版本标准──IEEE 802.11。其中定义了媒体访问控制层(MAC层)和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种扩频作调制方式和一种红外线传输的方式,总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备可以自行构建临时网络,也可以在基站(Base Station, BS)或者接入点(Access Point,AP)的协调下通信。为了在不同的通讯环境下获取良好的通讯质量,采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)硬件沟通方式。

1999年加上了两个补充版本:802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层,802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。 2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用,因此802.11b得到了最为广泛的应用。苹果公司把自己开发的802.11标准起名叫AirPort。1999年工业界成立了Wi-Fi联盟,致力解决匹配802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。

IEEE 802.11,1997年,原始标准(2Mbit/s,播在2.4GHz)。

IEEE 802.11a,1999年,物理层补充(54Mbit/s,播在5GHz)。

IEEE 802.11b,1999年,物理层补充(11Mbit/s,播在2.4GHz)。

IEEE 802.11c,匹配802.1D的媒体接入控制层桥接(MAC Layer Bridging)。

IEEE 802.11d,根据各国无线电规定做的调整。

IEEE 802.11e,对服务等级(Quality of Service,QoS)的支持。

IEEE 802.11f,基站的互连性(IAPP,Inter-Access Point Protocol),2006年2月被IEEE批准撤销。

IEEE 802.11g,2003年,物理层补充(54Mbit/s,播在2.4GHz)。

IEEE 802.11h,2004年,无线覆盖半径的调整,室内(indoor)和室外(outdoor)信道(5GHz频段)。

IEEE 802.11i,2004年,无线网络的安全方面的补充。

IEEE 802.11j,2004年,根据日本规定做的升级。

IEEE 802.11k,该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范。该规范的制订体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求。

IEEE 802.11l,预留及准备不使用。

IEEE 802.11m,维护标准;互斥及极限。

IEEE 802.11n,更高传输速率的改善,基础速率提升到72.2Mbit/s,可以使用双倍带宽40MHz,此时速率提升到150Mbit/s。支持多输入多输出技术(Multi-Input Multi-Output,MIMO)。

IEEE 802.11o,针对VOWLAN(Voice over WLAN)而制订,更快速的无限跨区切换,以及读取语音(voice)比数据(Data)有更高的传输优先权。

IEEE 802.11p,这个通信协议主要用在车用电子的无线通信上。它设置上是从IEEE 802.11来扩展延伸,来匹配智能运输系统(Intelligent Transportation Systems,ITS)的相关应用。

IEEE 802.11q

IEEE 802.11r:快速BSS切换(FT)(2008)

IEEE 802.11s:Mesh Networking,Extended Service Set(ESS)(July 2011)

IEEE 802.11t:Wireless Performance Prediction (WPP)test methods and metrics Recommendationcancelled

IEEE 802.11u:Improvements related to HotSpots and 3rd party authorization of clients, e.g. cellular network offload (February 2011)

IEEE 802.11v:Wirelessnetwork management(February 2011)

IEEE 802.11w:Protected Management Frames (September 2009)

IEEE 802.11x

IEEE 802.11y:36503700MHz Operation in the U.S.(2008)

IEEE 802.11z:Extensions to Direct Link Setup (DLS)(September 2010)

IEEE 802.11-2012:A new release of the standard that includes amendments k, n, p, r, s, u, v, w, y and z (March 2012)

IEEE 802.11aa:Robust streaming of Audio Video Transport Streams (June 2012)

IEEE 802.11ab

IEEE 802.11ac,802.11n的潜在继承者,更高传输速率的改善,当使用多基站时将无线速率提高到至少1Gbps,将单信道速率提高到至少500Mbps。使用更高的无线带宽(80MHz-160MHz,802.11n只有40MHz),更多的MIMO流(最多8条流),更好的调制方式(QAM256)。目前是草案标准(draft),预计正式标准于2012年晚些时间推出。Quantenna公司在2011年11月15日推出了世界上第一只采用802.11ac的无线路由器。Broadcom公司于2012年1月5日也发布了它的第一支支持802.11ac的芯片。

IEEE 802.11ad:Very High Throughput 60GHz (December 2012) - seeWiGig

IEEE 802.11ae:Prioritization of Management Frames(2012年3月)

IEEE 802.11af:运用过往电视白区(TV White Space,TVWS)的频段所订立标准,由于使用白区频段(VHS的54MHz~216MHz及UHF的470MHz~698MHz),有时IEEE 802.11af也称为White-Fi(取Wi-Fi一词的派生变化)。

IEEE 802.11ah:用来支持无线感测器网上(Wireless Sensor Network,WSN),以及支持物联网(Internet of Thing,IoT)、智能电网(Smart Grid)的智能电表(Smart Meter)等应用。

IEEE 802.11ai:为IEEE 802.11的修正案,新增部分机制,以及加速创建网上连线的等待时间。

IEEE 802.11aj:为IEEE 802.11ad的增补标准,开放45GHz的未授权带宽带使世界上部分地区可以使用。

IEEE 802.11aq:为IEEE 802.11的修正案,增加网上探索的效率,以加快网上传输速度。

IEEE 802.11ax:以现行的IEEE 802.11ac做为基底的草案,以提供比现行的传输速率加快4倍为目标。

除了上面的IEEE标准,另外有一个被称为IEEE 802.11b+的技术,通过PBCC技术(Packet Binary Convolutional Code)在IEEE 802.11b(2.4GHz频段)基础上提供22Mbit/s的数据传输速率。但这事实上并不是一个IEEE的公开标准,而是一项产权私有的技术,产权属于德州仪器。

主条目:IEEE 802.11a

IEEE 802.11a是802.11原始标准的一个修订标准,于1999年获得批准。802.11a标准采用了与原始标准相同的核心协议,工作频率为5GHz,使用52个正交频分多路复用副载波,最大原始数据传输率为54Mb/s,这达到了现实网络中等吞吐量(20Mb/s)的要求。

由于2.4G频段日益拥挤,使用5G频段是802.11a的一个重要的改进。但是,也带来了问题。传输距离上不及802.11b/g;理论上5G信号也更容易被墙阻挡吸收,所以802.11a的覆盖不及801.11b。802.11a同样会被干扰,但由于附近干扰信号不多,所以802.11a通常吞吐量比较好。

主条目:IEEE 802.11b

IEEE 802.11b是无线局域网的一个标准。其载波的频率为2.4GHz,可提供1、2、5.5及11Mbit/s的多重传送速度。它有时也被错误地被标为Wi-Fi。实际上Wi-Fi是Wi-Fi联盟的一个商标,该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作,与标准本身实际上没有关系。在2.4-GHz的ISM频段共有11个频宽为22MHz的频道可供使用,它是11个相互重叠的频段。IEEE 802.11b的后继标准是IEEE 802.11g。

主条目:IEEE 802.11g

IEEE 802.11g在2003年7月被通过。其载波的频率为2.4GHz(跟802.11b相同),共14个频段,原始传送速度为54Mbit/s,净传输速度约为24.7Mbit/s(跟802.11a相同)。802.11g的设备向下与802.11b兼容。

其后有些无线路由器厂商因应市场需要而在IEEE 802.11g的标准上另行开发新标准,并将理论传输速度提升至108Mbit/s或125Mbit/s。

IEEE 802.11i是IEEE为了弥补802.11脆弱的安全加密功能(WEP,Wired Equivalent Privacy)而制定的修正案,于2004年7月完成。其中定义了基于AES的全新加密协议CCMP(CTR with CBC-MAC Protocol)。

无线网络中的安全问题从暴露到最终解决经历了相当的时间,而各大厂通信芯片商显然无法接受在这期间什么都不出售,所以迫不及待的Wi-Fi厂商采用802.11i的草案3为蓝图设计了一系列通信设备,随后称之为支持WPA(Wi-Fi Protected Access)的,这个协议包含了向前兼容RC4的加密协议TKIP(Temporal Key Integrity Protocol),它沿用了WEP所使用的硬件并修正了一些缺失,但可惜仍然不是毫无安全弱点的;之后称将支持802.11i最终版协议的通信设备称为支持WPA2(Wi-Fi Protected Access 2)的。

IEEE 802.11k阐述了无线局域网中频谱测量所能提供的服务,并以协议方式规定了测量的类型及接收发送的格式。此协议制定了几种有测量价值的频谱资源信息,并创建了一种请求/报告机制,使测量的需求和结果在不同终端之间进行通信。协议制定小组的工作目标是要使终端设备能够通过对测量信息的量读做出相应的传输调整,为此,协议制定小组定义了测量类型。

这些测量报告使在IEEE 802.11规范下的无线网络终端可以收集临近AP的信息(信标报告)和临近终端链路性质信息(帧报告,隐藏终端报告和终端统计报告)。测量终端还可以提供信道干扰水平(噪声柱状报告)和信道使用情况(信道负荷报告和介质感知柱状图)。

主条目:IEEE 802.11n

IEEE 802.11n,是由IEEE在2004年1月组成的一个新的工作组在802.11-2007的基础上发展出来的标准,于2009年9月正式批准。该标准增加了对MIMO的支持,允许40MHz的无线频宽,最大传输速度理论值为600Mbit/s。同时,通过使用Alamouti提出的空时分组码,该标准扩大了数据传输范围。

主条目:IEEE 802.11ac

IEEE 802.11ac是一个正在发展中的802.11无线计算器网上通信标准,它通过6GHz频带(也就是一般所说的5GHz频带)进行无线局域网(WLAN)通信。理论上,它能够提供最少每秒1 Gigabit带宽进行多站式无线局域网(WLAN)通信,或是最少每秒500 megabits(500 Mbit/s)的单一连线传输带宽。

它采用并扩展了源自802.11n的空中接口(air interface)概念,包括:更宽的RF带宽(提升至160 MHz),更多的MIMO空间流(spatial streams,增加到8),MU-MIMO,以及高密度的解调变(modulation,最高可达到256QAM)。它是IEEE 802.11n的潜在的继任者。

主条目:WiGig

无线千兆联盟(Wireless Gigabit Alliance,WiGig),工业组织,致力于推动在无执照的60 GHz频带上,进行数千兆比特(multi-gigabit)速度的无线设备数据传输技术。此联盟于2009年5月7日宣布成立,于2009年12月推出第一版1.0 WiGig技术规格(802.11ad)。

主条目:IEEE 802.11ax

2017年,Broadcom率先推出802.11ax无线芯片,由于先前802.11ad主要在于60GHZ频段,虽然增长了传输速度,但是其覆盖范围受到限制,便成为辅助802.11ac的功能性技术。 依照IEEE的官方项目,继承802.11ac的第六代Wifi为802.11ax,自2018年起推出支持的分享器。 [1]

WiFi

WLAN信道列表

IEEE 802

IEEE 802.1


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