基于WLAN和WiMAX的全方位寬帶無線技術解析
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WLAN即無線局域網，結合了無線通信技術和計算機網絡的優(yōu)勢，以無線信道為傳輸介質，實現(xiàn)在短距離內的無線網絡通信。 無線局域網的基礎還是傳統(tǒng)的有線局域網，它只是在有線局域網的基礎上通過無線訪問點(AP)、無線網橋、無線網卡等設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可與目前廣泛應用的以太網無縫地結合，使用戶可以訪問互聯(lián)網、進行在線交易、遠程辦公等各種應用。隨著應用領域的不斷擴展，各種業(yè)務應用對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)展熱點領域。
1.速率
帶寬是一切業(yè)務的基礎。目前廣泛使用的WLAN設備是基于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，與有線網絡的最大區(qū)別就是任何無線網卡、接入點都可以收到無線信號，因此對WLAN網絡的安全性一直是WLAN討論的熱點。除了廣泛應用的SSID、ACL和WEP外，為了提高WLAN網絡的安全，最近IEEE通過的802.11i標準將對WLAN網絡的安全性產生深遠的影響。
IEEE802.11i標準結合802.1x中的用戶端口身份驗證和設備驗證，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機制，以改善WLAN的安全性。IEEE802.11i標準主要包括兩項內容：Wi-Fi保護訪問WPA(Wi-FiProtected Access)技術和強健安全網絡RSN技術。WPA技術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沿襲了以太網的共享機制，所以對于不同類型業(yè)務的幾乎不做任何區(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用來說，無法提供必要的保證。因此IEEE特別成立802.11e任務組，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)調功能(HCF)。EDCA是傳統(tǒng)有線局域網的排隊機制的擴展，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。這兩種機制結合起來可保持網絡與無線用戶之間的QoS控制。
4.漫游 針對無線局域網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間只有一個連接關系。 5.語音應用 VoIP目前已經得到了大眾的普遍接受，同時人們可通過WLAN可方便地接入網絡，這兩種優(yōu)勢技術結合起來就出現(xiàn)了VoWLAN應用。目前已經有Wi-Fi手機面世，但限于WLAN的覆蓋范圍，主要還是在企業(yè)內部使用，未來有可能在數(shù)字家庭領域有所應用。還有一些設備廠商，正在開發(fā)WLAN+GSM或CDMA雙模手機，使得WLAN語音應用與移動網絡有機結合起來。
WLAN技術的發(fā)展是與應用需求息息相關的，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，標準組織和設備廠商、運營商正在積極開發(fā)相關的標準和產品、服務，滿足用戶的需求。一方面，應用新的標準和技術解決目前存在的技術難題和設備缺陷;另一方面，通過與其他技術的融合實現(xiàn)技術優(yōu)勢互補，達到各種技術共同發(fā)展。
WiMAX：無線城域網的新銳 1.標準情況 當前所稱的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技術廣義地理解為當前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)在這一技術集成了Wi-Fi無線接入技術的移動性與靈活性、以及DSL與CableModem等基于線纜的傳統(tǒng)寬帶接入技術的高帶寬特性和相對理想的QoS服務質量。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服務質量和強大的安全性。 WiMAX基于動態(tài)適應性信號調制模式，因而使這一技術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，這種調制模式還能夠使服務商基站根據(jù)信號強弱調整帶寬，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絡。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應用的QoS服務質量支持，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。對于城郊與農村等偏遠地區(qū)而言，可提供對語音通信的支持。
另外，為了保護用戶信息安全、尤其是為滿足企業(yè)用戶對商業(yè)應用數(shù)據(jù)安全的需求，WiMAX技術還提供了隱私與加密保護，可通過身份認證與數(shù)據(jù)加密等途徑，保障數(shù)據(jù)傳輸安全。
3.應用 作為一種面向最后一公里接入領域的無線LAN技術，WiMAX可以廣泛應用于多個寬帶相關領域。尤其是在城郊和農村等DSL與CableModem服務有效覆蓋范圍以外、或不便于部署傳統(tǒng)寬帶接入技術的區(qū)域。在這種情況下，WiMAX將成為具有優(yōu)勢的寬帶接入選擇，并有望推動802.11無線熱點與家庭或小型辦公領域無線LAN的部署。 WiMAX論壇下的CPWG(ContributiontoServiceProvider Working Group)工作組在2004年12月的WiMAX網絡規(guī)范要求中對WiMAX網絡所支持的應用做了規(guī)定，分為三種應用，分別是：普通IP應用，高級IP應用和非IP應用。 (1)普通IP應用 應該支持非實時IP應用，比如FTP，e-mail，Web瀏覽，遠程訪問VPN等。普通服務的特點是盡力而為服務，即對這些服務沒有確定的QoS保證。 (2)高級IP應用 支持所有準實時應用，比如音頻/視頻(A/V)流，VoIP，多媒體IP會議，IMS(IP多媒體子系統(tǒng))應用，MBS(組播和廣播服務)，PTT(Push-to-Talk)，定位和在場觸發(fā)IP應用，可管理的VPN服務(基于客戶端的或網絡運營商提供的)，以及游戲。可管理的IP服務提供特定的SLA(ServiceLevelAgreements)，包括QoS。并支持不同的計費策略。 (3)非IP服務
兼容支持目前已有的SMS(ShortMessageService)和MMS(MultimediaMessage Service)服務。
4.發(fā)展動態(tài) WiMAX論壇是一個非盈利性的組織。成員包括：寬帶無線接入設備生產商、部件供應商(芯片、射頻、天線、軟件和測試服務等)以及服務提供商(運營商、無線ISP)。截止到2005年2月，其成員已經超過了200個。WiMAX組織的目標是通過確保寬帶無線接入設備之間的兼容和互操作性，促進基于IEEE802.16標準的寬帶無線接入網絡的大規(guī)模部署。WiMAX與IEEE802.16的關系類似于Wi-Fi和IEEE 802.11，在全球范圍內為通過測試的設備提供“WiMAX-Certified”認證標簽。 WiMAX論壇設置了TWG(TechnicalWorkingGroup)和CWG(CertificationWorking Group)工作組。 TWG的任務主要是：根據(jù)GlobalStandard制定一致性和互操作性規(guī)范、為未來的服務和互操作性開發(fā)應用層和網絡架構規(guī)范。
CWG的任務主要是：管理一致性、互操作行和認證的進程、負責實驗室協(xié)調和測試進程的質量。
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