WLAN和WiMAX的全方位寬帶無線技術(shù)解析

標簽：WiMAX WLAN

WLAN即無線局域網(wǎng)，結(jié)合了無線通信技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，以無線信道為傳輸介質(zhì)，實現(xiàn)在短距離內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)通信。

無線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)還是傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)，它只是在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過無線訪問點(AP)、無線網(wǎng)橋、無線網(wǎng)卡等設(shè)備使無線通信得以實現(xiàn)。

WLAN具有易安裝、易擴展、易維護、可移動性、速率高、使用開放頻段等諸多特點，無論企業(yè)、個人，還是運營商都已經(jīng)認同了WLAN在無線數(shù)據(jù)傳輸方面 的優(yōu)勢。WLAN可與目前廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)無縫地結(jié)合，使用戶可以訪問互聯(lián)網(wǎng)、進行在線交易、遠程辦公等各種應(yīng)用。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，各種業(yè)務(wù)應(yīng)用對WLAN提出了更高的要求，比如速率、安全、QoS、漫游等方面。此外，除了數(shù)據(jù)傳輸以外，WLAN還有望在無線語音方面有所突破。下面簡單介紹一下目前WLAN的發(fā)展熱點領(lǐng)域。

1.速率

帶寬是一切業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)。目前廣泛使用的WLAN設(shè)備是基于802.11b標準的，最高無線速率可達到11Mbps。實際上，由于WLAN標準的無線幀頭開銷、接入控制等，用戶真正獲得的速率只能達到最高速率的一半左右。802.11a和802.11g 設(shè)備的無線接口速度在54Mbps，實際吞吐量最大也只有30Mbps左右。目前IEEE 802.11n工作組正在制定更高速率的WLAN標準，可將速率增強至108/320Mbps;并進一步改進其管理開銷及效率，以增強WLAN的性能。

2.安全

WLAN通過無線信號傳輸來實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，與有線網(wǎng)絡(luò)的最大區(qū)別就是任何無線網(wǎng)卡、接入點都可以收到無線信號，因此對WLAN網(wǎng)絡(luò)的安全性一直是 WLAN討論的熱點。除了廣泛應(yīng)用的SSID、ACL和WEP外，為了提高WLAN網(wǎng)絡(luò)的安全，最近IEEE通過的802.11i標準將對WLAN網(wǎng)絡(luò)的安全性產(chǎn)生深遠的影響。

IEEE802.11i標準結(jié)合802.1x中的用戶端口身份驗證和設(shè)備驗證，對WLAN的MAC層進行修改和規(guī)范，定義了嚴格的加密格式和鑒權(quán)機制，以改善WLAN的安全性。IEEE802.11i標準主要包括兩項內(nèi)容：Wi-Fi保護訪問WPA(Wi-FiProtected Access)技術(shù)和強健安全網(wǎng)絡(luò)RSN技術(shù)。WPA技術(shù)采用臨時密鑰完整性協(xié)議TKIP(Temporary Key Integrity Protocol)及運算法則，以提高WEP的安全性。TKIP像WEP一樣也是基于RC4加密，但創(chuàng)建密鑰的方法有所不同，它能提供快速更新密鑰的功能，解決了WEP脆弱性的缺憾。RSN以802.1x協(xié)議和可擴展身份驗證協(xié)議EAP為依據(jù)，采用高級加密標準AES，在接入點和移動設(shè)備之間使用動態(tài)身份驗證和加密運算法則，以實施更強大的加密和信息完整性檢查。

3.QoS

因為目前WLAN沿襲了以太網(wǎng)的共享機制，所以對于不同類型業(yè)務(wù)的幾乎不做任何區(qū)分。這樣，對于VoIP、視頻這些對時延、帶寬和丟包率等屬性要求較高的應(yīng)用來說，無法提供必要的保證。因此IEEE特別成立802.11e任務(wù)組，細化802.11的MAC層，以改善QoS。定義了兩種方案：增強型分布式信道訪問(EDCA)和混合協(xié)調(diào)功能(HCF)。EDCA是傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的排隊機制的擴展，為數(shù)據(jù)包被加上標記并利用區(qū)分優(yōu)先次序的信道訪問功能傳輸。支持8類通信優(yōu)先分級，能直接實現(xiàn)與RSVP優(yōu)先級協(xié)議間的映射。HCF是一種查詢訪問機制，在使用時不同的傳輸流被分配給專用的通信時隙。這兩種機制結(jié)合起來可保持網(wǎng)絡(luò)與無線用戶之間的QoS控制。

4.漫游

針對無線局域網(wǎng)用戶在接入點之間的漫游問題，IEEE工作組制定了802.11f協(xié)議，詳細闡述了接入點內(nèi)部協(xié)議IAPP(Inter- AccessPoint Protocol)，IAPP協(xié)議旨在向用戶提供AP間的移動功能，以滿足用戶對移動性的需求。它的主要功能是便于擴展服務(wù)集ESS的創(chuàng)建和維護，支持 802.11移動終端在AP間的移動，保證每個移動終端在確定時刻與AP間只有一個連接關(guān)系。

5.語音應(yīng)用

VoIP目前已經(jīng)得到了大眾的普遍接受，同時人們可通過WLAN可方便地接入網(wǎng)絡(luò)，這兩種優(yōu)勢技術(shù)結(jié)合起來就出現(xiàn)了VoWLAN應(yīng)用。目前已經(jīng)有 Wi-Fi手機面世，但限于WLAN的覆蓋范圍，主要還是在企業(yè)內(nèi)部使用，未來有可能在數(shù)字家庭領(lǐng)域有所應(yīng)用。還有一些設(shè)備廠商，正在開發(fā) WLAN+GSM或CDMA雙模手機，使得WLAN語音應(yīng)用與移動網(wǎng)絡(luò)有機結(jié)合起來。

WLAN技術(shù)的發(fā)展是與應(yīng)用需求息息相關(guān)的，用戶對移動的廣泛性和速率的高帶寬的要求都在不斷地提高，標準組織和設(shè)備廠商、運營商正在積極開發(fā)相關(guān)的標準和產(chǎn)品、服務(wù)，滿足用戶的需求。一方面，應(yīng)用新的標準和技術(shù)解決目前存在的技術(shù)難題和設(shè)備缺陷;另一方面，通過與其他技術(shù)的融合實現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢互補，達到各種技術(shù)共同發(fā)展。

WiMAX：無線城域網(wǎng)的新銳

1.標準情況

當(dāng)前所稱的WiMAX標準通常是指2004年6月IEEE通過的IEEE802.16d標準，是涵蓋IEEE802.16和IEEE802.16a 的完全版本，包括所有LOS和NLOS頻段(2-66GHz)以及2-11GHz的系統(tǒng)實現(xiàn)框架(Profiles)。也可以將WiMAX技術(shù)廣義地理解為當(dāng)前WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)論壇所推廣的IEEE 802.16系列標準。

2.WiMAX的優(yōu)勢

WiMAX的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在這一技術(shù)集成了Wi-Fi無線接入技術(shù)的移動性與靈活性、以及DSL與CableModem等基于線纜的傳統(tǒng)寬帶接入技術(shù)的高帶寬特性和相對理想的QoS服務(wù)質(zhì)量。這其中最突出的表現(xiàn)是其較 理想 的非視距傳輸特性、靈活的部署與配置伸縮性、優(yōu)秀的QoS服務(wù)質(zhì)量和強大的安全性。

WiMAX基于動態(tài)適應(yīng)性信號調(diào)制模式，因而使這一技術(shù)不僅具備遠距離信號傳輸能力和穿越樹木和建筑物等障礙物的非視距傳輸能力，而且具有較強的信號反射容錯能力。同時，這種調(diào)制模式還能夠使服務(wù)商基站根據(jù)信號強弱調(diào)整帶寬，以確保與用戶的正常連接

WiMAX還提供了包括靈活的信道規(guī)劃在內(nèi)的部署與配置伸縮性，使運營商能夠根據(jù)所擁有的許可，或無需許可 頻段資源靈活規(guī)劃信道帶寬，并根據(jù)用戶群體狀況不斷升級擴展網(wǎng)絡(luò)。如對擁有20MHz頻譜的運營商而言，既可以將其劃分為2個10MHz信道、也可以將其劃分為4個5MHz信道。

WiMAX還提供了可滿足語音和低延遲視頻服務(wù)應(yīng)用的QoS服務(wù)質(zhì)量支持，并且能夠使運營商基于同一基站同時支持采用E1類型連接的企業(yè)用戶和采用DSL等類型連接的家庭消費用戶。對于城郊與農(nóng)村等偏遠地區(qū)而言，可提供對語音通信的支持。