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2014二月12

wifi技术的介绍以及发展与IEEE 802.11解说

wifi(Wi-Fi发音为 /’waifai/,音译唯非)是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。
wifi技术是一个无线网路通信的品牌,由wifi联盟(wifi Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。现时一般人会把wifi技术与IEEE 802.11混为一谈。甚至把wifi等同于无线网际网路。

wifi联盟成立于1999年,当时的名称叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA)。在2002年10月,正式改名为Wi-Fi Alliance。下面从wifi技术简介﹑wifi的工作原理﹑802.11以及wifi的发展﹑wifi认证详细介绍wifi技术。

    wifi技术简述

Wi-Fi基地台网络成员和结构

站点(Station),网络最基本的组成部分。

接入点(Access Point,AP)。接入点即有普通站点的身份,又有接入到分配系统的功能。

基本服务单元(Basic Service Set,BSS)。网络最基本的服务单元。最简单的服务单元可以只由两个站点组成。站点可以动态的联结(associate)到基本服务单元中。

分配系统(Distribution System,DS)。分配系统用于连接不同的基本服务单元。分配系统使用的媒介(Medium)逻辑上和基本服务单元使用的媒介是截然分开的,尽管它们物理上可能会是同一个媒介,例如同一个无线频段。
扩展服务单元(Extended Service Set,ESS)。由分配系统和基本服务单元组合而成。这种组合是逻辑上,并非物理上的──不同的基本服务单元物有可能在地理位置相去甚远。分配系统也可以使用各种各样的技术。
关口(Portal),也是一个逻辑成分。用于将无线局域网和有线局域网或其它网络联系起来。

这儿有3种媒介,站点使用的无线的媒介,分配系统使用的媒介,以及和无线局域网集成一起的其它局域网使用的媒介。物理上它们可能互相重迭。IEEE 802.11只负责在站点使用的无线的媒介上的寻址(Addressing)。分配系统和其它局域网的寻址不属无线局域网的范围。

IEEE802.11没有具体定义分配系统,只是定义了分配系统应该提供的服务(Service)。整个无线局域网定义了9种服务:5种服务属于分配系统的任务和4种服务属于站点的任务。

5种服务属于分配系统的任务,分别为,联接(Association)、结束联接(Diassociation)、分配(Distribution)、集成(Integration)、再联接(Reassociation)。

4种服务属于站点的任务,分别为,鉴权(Authentication)、结束鉴权(Deauthentication)、隐私(Privacy)、MAC 数据传输(MSDU delivery)。

wifi技术运作原理

Wi-Fi的设置至少需要一个Access Point(ap)和一个或一个以上的client(hi)。AP每100ms将SSID(Service Set Identifier)经由beacons(信号台)封包广播一次,beacons(信号台)封包的传输速率是1 Mbit/s,并且长度相当的短,所以这个广播动作对网络效能的影响不大。因为Wi-Fi规定的最低传输速率是1 Mbit/s ,所以确保所有的Wi-Fi client端都能收到这个SSID广播封包,client 可以借此决定是否要和这一个SSID的AP连接。用户可以设置要连接到哪一个SSID。Wi-Fi系统总是对客户端开放其连接标准,并支持漫游,这就是Wi-Fi的好处。但亦意味着,一个无线适配器有可能在性能上优于其他的适配器。由于Wi-Fi通过空气传送信号,所以和非交换以太网有相同的特点。
   802.11演变历程

802.11 ,1997年,原始标准(2Mbit/s,2.4GHz频道)。

802.11a,1999年,物理层补充(54Mbit/s,5GHz频道)。

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

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

802.11d,根据各国无线电规定做的调整。

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

802.11f,基站的互连性(Interoperability)。

802.11g,物理层补充(54Mbit/s,2.4GHz频道)。

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

802.11i,安全和鉴权(Authentification)方面的补充。

802.11n,导入多重输入输出(MIMO)和40Mbit信道宽度(HT40)技术,基本上是802.11a/g的延伸版。

wifi技术的发展
1997年发表了IEEE 802.11第一个版本,定义了物理层和介质访问接入控制层(MAC层)物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式,总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备之间的通信可以自由直接(ad hoc)的方式进行,也可以在基站(Base Station,BS)或者访问点(Access Point,AP)的协调下进行。

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,致力解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。Wi-Fi为制定802.11无线网络的组织,并非代表无线网络。

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IEEE802.11b(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(产权属于美国德州仪器,Texas Instruments)。也有一些被称为802.11g+的技术,在IEEE 802.11g的基础上提供108Mbit/s的传输速率,跟802.11b+一样,同样是非标准技术,由无线网络芯片生产商Atheros所提倡的则为SuperG。
Wi-Fi认证技术

目前 Wi-Fi联盟所公布的认证种类有:

WPA/WPA2:WPA/WPA2是基于IEEE 802.11a、802.11b、802.11g的单模、双模或双频的产品所建立的测试程序。内容包含通信协议的验证、无线网络安全性机制的验证,以及网络传输表现与兼容性测试。

ASD(Application Specific Device):这是针对除了无线网络访问点(Access Point)及站台(Station)之外其他有特殊应用的无线网络设备,例如DVD播放器、投影机、打印机等等。

CWG(Converged Wireless Group):主要是针对 Wi-Fi mobile converged devices 的 RF 部分测量的测试程序。

WMM(Wi-Fi MultiMedia):当影音多媒体通过无线网络的传递时,要如何验证其带宽保证的机制是否正常运作在不同的无线网络设备及不同的安全性设置上是WMM测试的目的。

WPS(Wi-Fi Protected Setup):这是一个2007年年初才发布的认证,目的是让消费者可以通过更简单的方式来设置无线网络设备,并且保证有一定的安全性。目前WPS允许通过Pin Input Config(PIN)、 Push Button Config(PBC)、USB Flash Drive Config(UFD)以及Near Field Communication Contactless Token Config(NFC)的方式来设置无线网络设备。

WMM Power Save:在影音多媒体通过无线网络的传递时,如何通过管理无线网络设备的待命时间来延长电池寿命,并且不影响其功能性,可以通过WMM Power Save的测试来验证。

文章作者:heiye
本文地址:http://www.hx-wulian.com/archives/200
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