基于WLAN和WiMAX的全方位宽带无线技术解析

2011-01-17 19:58:21来源: 21IC电子网

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。

WiMAX基于动态适应性信号调制模式,因而使这一技术不仅具备远距离信号传输能力和穿越树木和建筑物等障碍物的非视距传输能力,而且具有较强的信号反射容错能力。同时,这种调制模式还能够使服务商基站根据信号强弱调整带宽,以确保与用户的正常连接

WiMAX还提供了包括灵活的信道规划在内的部署与配置伸缩性,使运营商能够根据所拥有的许可,或无需许可 频段资源灵活规划信道带宽,并根据用户群体状况不断升级扩展网络。如对拥有20MHz频谱的运营商而言,既可以将其划分为2个10MHz信道、也可以将其划分为4个5MHz信道。

WiMAX还提供了可满足语音和低延迟视频服务应用的QoS服务质量支持,并且能够使运营商基于同一基站同时支持采用E1类型连接的企业用户和采用DSL等类型连接的家庭消费用户。对于城郊与农村等偏远地区而言,可提供对语音通信的支持。

另外,为了保护用户信息安全、尤其是为满足企业用户对商业应用数据安全的需求,WiMAX技术还提供了隐私与加密保护,可通过身份认证与数据加密等途径,保障数据传输安全。

3.应用

作为一种面向最后一公里接入领域的无线LAN技术,WiMAX可以广泛应用于多个宽带相关领域。尤其是在城郊和农村等DSL与CableModem服务有效覆盖范围以外、或不便于部署传统宽带接入技术的区域。在这种情况下,WiMAX将成为具有优势的宽带接入选择,并有望推动802.11无线热点与家庭或小型办公领域无线LAN的部署。

WiMAX论坛下的CPWG(ContributiontoServiceProvider Working Group)工作组在2004年12月的WiMAX网络规范要求中对WiMAX网络所支持的应用做了规定,分为三种应用,分别是:普通IP应用,高级IP应用和非IP应用。

(1)普通IP应用

应该支持非实时IP应用,比如FTP,e-mail,Web浏览,远程访问VPN等。普通服务的特点是尽力而为服务,即对这些服务没有确定的QoS保证。

(2)高级IP应用

支持所有准实时应用,比如音频/视频(A/V)流,VoIP,多媒体IP会议,IMS(IP多媒体子系统)应用,MBS(组播和广播服务),PTT(Push-to-Talk),定位和在场触发IP应用,可管理的VPN服务(基于客户端的或网络运营商提供的),以及游戏。可管理的IP服务提供特定的SLA(ServiceLevelAgreements),包括QoS。并支持不同的计费策略。

(3)非IP服务

兼容支持目前已有的SMS(ShortMessageService)和MMS(MultimediaMessage Service)服务。

4.发展动态

WiMAX论坛是一个非盈利性的组织。成员包括:宽带无线接入设备生产商、部件供应商(芯片、射频、天线、软件和测试服务等)以及服务提供商(运营商、无线ISP)。截止到2005年2月,其成员已经超过了200个。WiMAX组织的目标是通过确保宽带无线接入设备之间的兼容和互操作性,促进基于IEEE802.16标准的宽带无线接入网络的大规模部署。WiMAX与IEEE802.16的关系类似于Wi-Fi和IEEE 802.11,在全球范围内为通过测试的设备提供“WiMAX-Certified”认证标签。

WiMAX论坛设置了TWG(TechnicalWorkingGroup)和CWG(CertificationWorking Group)工作组。

TWG的任务主要是:根据GlobalStandard制定一致性和互操作性规范、为未来的服务和互操作性开发应用层和网络架构规范。

CWG的任务主要是:管理一致性、互操作行和认证的进程、负责实验室协调和测试进程的质量。

关键字:WLAN  WiMAX  无线技术

编辑:masen 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0117/article_1696.html
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