IEEE 802.11是现今
无线局域网通用的标准,它是由
电气和电子工程师协会(
IEEE)所定义的
无线网络通信的标准。
历史
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标准列表
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。
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。
IEEE 802.11b
IEEE 802.11b是
无线局域网的一个标准。其载波的频率为2.4
GHz,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。
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
主条目:802.11i
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
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)。
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。
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。
IEEE 802.11ad
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)。
IEEE 802.11ax
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。
参见