802.11標准及無線網運行模式


一、IEEE

  電氣與電子工程師協會(Institute of Electrical and Electronics Engineers),簡稱IEEE,總部位於美國紐約,是一個國際性的電子技術與信息科學工程師的協會,也是全球最大的非營利性專業技術學會。

  IEEE致力於電氣、電子、計算機工程和與科學有關的領域的開發和研究,在太空、計算機、電信、生物醫學、電力及消費性電子產品等領域已制定了1300多個行業標准,現已發展成為具有較大影響力的國際學術組織。

  IEEE下的802委員會負責lan(局域網),man(城域網)標准的制定。

二、802.11標准

  IEEE 802.11是現今無線局域網通用的標准,它是由國際電機電子工程學會(IEEE)所定義的無線網絡通信的標准。

  其中定義了媒體訪問控制層(MAC層)和物理層。物理層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種擴頻作調制方式和一種紅外傳輸的方式,總數據傳輸速率設計為2Mbit/s。兩個設備可以自行構建臨時網絡,也可以在基站(Base Station, BS)或者接入點(Access Point,AP)的協調下通信。為了在不同的通訊環境下取得良好的通訊質量,采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)硬件溝通方式。

  注意:Wi-Fi標准是基於802.11 b的。

1、802.11協議族:

  • 802委員會下第11組負責開發無線局域網標准
  • IEEE 802.1 1 The Original WLAN Standard- 1 Mbit/s and 2 Mbit/w,2.4GHz RF andIR
  • IEEE 802.11 a 54 Mbit/s,5 GHz
  • IEEE 802.11 b 802.11 Enhancements to Support 5.5 Mbit/s and 11 Mbit/s
  • IEEE 802.11 c Bridge Operation Procedure
  • IEEE 802.11 d International (Country to Country) Roaming Extensions
  • IEEE 802.11 e Quality of Service (Qos),Including Packet Bursting
  • IEEE 802.11 F Inter -Access Point Protocol
  • IEEE 802.11 g 54 Mbit/s,2.4 GHz
  • IEEE 802.11 h Spectrum Managed 802.11 a (5 GHz) for European Compatibility
  • IEEE 802.11 i Enhanced Security
  • IEEE 802.11 j Extensions for Japan
  • IEEE 802.11 k Radio Resource Measurement Enhancements
  • IEEE 802.11 n Higher Throughput Using Multiple Input,Multiple Ouput(MIMO) Antennas
  • IEEE 802.11 p Wireless Access for the Vehicular Environment (WAVE)
  • IEEE 802.11 r Fast BSS Transition (FT)
  • IEEE 802.11 s Mesh Networking,Extended Service Set (ESS)
  • IEEE 802.11 T Wireless Performance Prediction (WPP)
  • IEEE 802.11 u Internetworking with Non -802 Networks (i.e.:Cellular)
  • IEEE 802.11 v wrieless Network Management
  • IEEE 802.11 v wrieless Network Management
  • IEEE 802.11 w Protected Management Frames
  • IEEE 802.11 y 3650 - 3700 MHz Operation in the US
  • IEEE 802.11 z Direct Link Setup (DLS) Extensions
  • IEEE 802.11 zm Maintenance of the Standard
  • IEEE 802.11 aa Robust Streatming of Audio Video Transport Streams
  • IEEE 802.11 ac Very High Troughput < 6 GHz
  • IEEE 802.11 ad Very High Troughput, 60 GHz
  • IEEE 802.11 ae Qos Management
  • IEEE 802.11 af TV Whitespace
  • IEEE 802.11 ah SUb 1 GHz
  • IEEE 802.11 ai Fast Initial Link Setip

2、日常使用

  • IEEE 802.11 - The original WLAN standard
  • IEEE 802.11 a - UP to 54 Mbit/s on 5 GHz
  • IEEE 802.11 b - 5.5 Mbit/s and 11 Mbit/s? on 2.4 GHz
  • IEEE 802.11 g - Up to 54 Mbit/s on 2.4 GHz.Backward compatible with 802.11b
  • IEEE 802.11 i - Provides enhanced security
  • IEEE 802.11 n - Provides higher throughput with Multiple Input/Multiple Output (MIMO)

3、802.11

發布於1997年

速率1Mbps或2Mbps

紅外線傳輸介質(未實現)

無線射頻信號編碼(調制)(radio frequencies)

  • -Direct-Sequence Spread-Spectrum (DSSS)-----直序擴頻
  • -Frequency Hopping Spread-Spectrum (FHSS)-----跳頻擴頻

媒體訪問方式-----CSMA/CA c=b+log2 (1+s/n) (載波偵聽多路訪問沖突避免)

  • -根據算法偵聽一定時長
  • -發送數據前發包聲明

Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS)

4、802.11b

Complementary Code Keying (CCK)-----補充代碼鍵

  • 5.5 and 11 Mbit/s
  • 2.4GHz band (2.4GHz - 2.485GHz)
  • 14個重疊的信道channels

  • 每個信道22MHz寬帶
  • 只有三個完全不重疊的信道

美國 -1 to 11 (2.412 GHz - 2.462 GHz)

歐洲 -1 to 13 (2.412 GHz - 2.472 GHz)

日本 -1 to 14 (2.412 GHz - 2.482 GHz)

注意:相鄰兩個無線設備的信道不要重疊,以免造成影響

5、802.11a

與802.11b幾乎同時發布

  • -因設備價格問題一直沒有得到廣泛使用?

使用5GHz寬帶

  • -2.4GHz寬帶干擾源多(微波、藍牙、無繩電話)
  • -5HGz頻率有更多寬帶空間,可容納更多不重疊的信道
  • -Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM)信號調制方法
  • -正交頻分復用技
  • 更高速率54Mbps,每個信道20MHz寬帶
  • 變頻
  • -5.15-5.35GHz室內
  • -5.7-5.8GHz室外

6、802.11g

2.4GHz

Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM)信號調制方法?

與802.11a速率相同

可全局降速,向后兼容802.11b,並切換為CCK信號調制方法

每個信號20/22MHz寬帶

7、802.11n

2.4或5 GHz頻率

  • 300Mbps最高600Mbps
  • Multiple-Input Multiple-Output (MIMO)多進多出通信技術
  • 多天線,多無線電波,獨立收發信號
  • 可以使用40MHz信道帶寬是數據傳輸速率翻倍

全802.11n設備網絡中,可以使用新報文格式,是速率達到最大

每個信道20/40MHz寬帶

三、無線網運行模式

無線網絡架構

Infrastructure

AP 維護SSID(無線名)

Ad-Hoc

STA維護SSID

Service Set Identifier (SSID)

  • AP每秒鍾約 10次通過Beacon幀廣播SSID
  • 客戶端連接到無線網絡后也會宣告SSID

1、Infrastructure

  • 至少包含一個 AP 和 一個 STATION(終端),形成一個 Basic Service Set (BSS),BSSID指對應 AP 的 MAC。
  • AP 連接到有線網絡,稱為 Distribution System (DS)。
  • 連接到同一個 DS 的多個 AP 形成 Extended Service Set (ESS),ESSID相當於交換機的MAC。

2、AD-HOC

也被稱為Independent Basic Service Set (IBSS)

有至少2個STAs直接通信組成

也稱為peer to peer模式

其中一個STA負責AP的工作

  • -通過beacon廣播SSID
  • -對其他STAs進行身份驗證

3、WIRELESS DISTRIBUTION SYSTEM (WDS)

與有線DS類似,只是通過無線連接的多個AP組成的網絡

  • Bridging------只有AP間彼此通信
  • Repeating-----允許所有AP和STA進行通信

4、MONITOR MODR

Monitor不是一種真的無線模式

  • 但是對無線滲透至關重要
  • 允許無線網卡沒有任何篩選的(802.11包頭)
  • 與有線網絡的混雜模式可以類比
  • 合適的網卡和驅動不但可以monitor,更可以injection

推薦閱讀:WLAN基本知識之802.11標准


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