WLAN标准简介

概述

近年来，在局域网技术最蓬勃的非WLAN技术莫属。从最初的2Mbps到今天的600Mbps，甚至千兆速率标准，其中诞生了很多相对应的新技术。

就像以太网中有许多规范，WLAN也有许多对应的接入规范，它们均在IEEE 802.11标准之中，目前该系列有a/b/g/n/ac/ad等：

规范号	发布时间	工作频段	非重叠信道数	最高速率	频带	调制方式	兼容性
IEEE 802.11b	1999年9月	2.4GHz	3	11Mbps	20MHz	CCK/DSSS	802.11b
IEEE 802.11a	1999年9年	5GHz	12/24	54Mbps	20MHz	OFDM	802.11a
IEEE 802.11g	2003年6月	2.4GHz	3	54Mbps	20MHz	CCK/DSSS/OFDM	802.11b/g
IEEE 802.11n	2009年9月	2.4/5GHz	15	600Mbps	20/40MHz	4*4MIMO-OFDM/DSSS/CCK	802.11a/b/g/n
IEEE 802.11ac	2012年2月	5GHz	8	6.93Gbps	20/40/80/160MHz	8*8MIMO-OFDM/16~256QAM	802.11a/b/g/n
IEEE 802.11ad	2012年12月	60GHz	未知	8Gbps	2.16GHz	single carrier	802.11a/b/g/n/ac
IEEE 802.11ax	2021年5月	2.4/5/6GHz	未知	9.6Gbps	80+80MHz	8*8MIMO-OFDM/1024QAM

IEEE 802.11b

在WLAN的历史中，802.11b规范是真正具有实用意义的。其主要特性如下：

1. 工作频段：免费2.4GHz，室内有效范围为35m，室外有效范围为140m。

2. 传输速率：11Mbps最高，有1/2/5.5Mbps可选。

3. 调制方法：

   1/2Mbps时，可使用直接序列扩展(DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum)、差分二相位键控(DBPSK, Differential Binary Phase Shift Keying)、差分四相位键控(DQPSK, Differential Quadrature Phase Shift Keying)等调制方法。

   5.5/11Mbps时，采用**互补编码键控(CCK, Complementary Code Keying)**调制方法。

4. 信道划分：共11个信道，每个信道带宽22MHz，相邻信道间有只有5MHz带宽不重叠。在该规范中，互相不重叠的信道最多只有3个(1、6、11等等)。因此实际应用时要注意规避信道干扰。其分布如下图所示：

   

   802.11b/g的信道划分如下图所示：

其中不同的地区有一定细微的差别，如法国仅允许使用信道10~14等，不再赘述。

5. 安全技术：**服务集标示符(SSID, Service Set Identifier)及有线等效保密(WEP, Wired Equivalent Privacy)**链路加密。

   在2003年后还有**Wi-Fi受保护访问(WPA, Wi-Fi Protected Access)**和IEEE 80.1x安全技术，但通常只在同时支持b/g两种规范的设备中提供，仅支持b的设备一般不支持。

---

IEEE 802.11a

有个有趣的事情是，b比a现发布，但实际上这是两个工作小组同时进行的工作，结果b小组先完成并发布了，于是就出现了这种现象。该标准的主要特性如下：

1. 工作频段：商用5GHz，室内有效范围35m，室外有效范围120m。

2. 传输速率：54Mbps最高，有6/9/12/18/36/48Mbps可选。

3. 信道划分：20/40MHz两种，如设置为20MHz，则共有24个互不重叠的信道，否则有12个互不重叠的信道。详细分布如下图所示：

   

4. 调制方法：

   采用52个正交频分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制扩频提高信道利用率。这52个载波里48个用于传输，4个是指示副载波(Pilot Carrier)，每一个信道带宽为0.3125MHz(20MHz/64)，可饮用BPSK、QPSK、16/64-QAM调制技术。

   OFDM主要将高速数据信号转为并行低速信号，利用正交信号的特性降低信道间干扰。

5. 安全技术：WEP、SSID

   同样的在2003年后还支持WPA和IEEE 80.1x。

---

IEEE 802.11g

该规范主要是因为b/a因为工作频段不一，无法相互兼容，于是推出兼容(速率上)这两个规范的g规范成了现实需要。其主要特性如下：

1. 工作频段：免费2.4GHz（因此频段上与a不兼容），室内有效距离38m，室外有效距离140m。
2. 传输速率：54Mbps最高，有6/9/12/18/36/48Mbps可选。
3. 信道划分：与a类似，共划分为13个信道（比a规范多出12、13号信道，见上图），同样，不完全重叠信道也只有3个。
4. 调制方法：OFDM、DSSS、CKK调制技术。
5. 安全技术：WPA、WPA2、可扩展身份认证(EAP, Extensible Authentication)、**高级加密标准(AES, Advanced Encryption Standard)**加密，还有用于访问控制的IEEE 802.1x标准。

实际上还有b+/a+/g+三个规范的增强版，其速率为对应规范的翻倍，但这三个并非正式规范，其兼容性较差，是由网络设备开发商制定的企业规范。

---

IEEE 802.11n

这是目前最主要的WLAN接入规范，其主要特性如下：

1. 工作频段：2.4/5GHz双频段，并向下兼容IEEE 802.11b/a/g。

2. 传输速率：

   使用20MHz带宽单倍MIMO时支持7.2/14.4/21.7/28.9/43.3/57.8/65/72.2Mbps。

   4倍MIMO时支持最高速率为300Mbps，40MHz+4倍MIMO最高速率为600Mbps。

3. 信道划分：

   在2.4GHz下为3个互不重叠信道，5GHz下为12个互不重叠信道。另支持两相邻的20MHz带宽捆绑为40MHz使用。另外，该规范还能降a/b/g中带宽信道旁预留的间隙通过频带绑定技术也一并利用。

4. 调制方法：OFDM及**多进多出(MIMO, Multiple-Input and Multiple-Ooutput)**结合的MIMO OFDM技术。通过阵列天线的空间分集提高信号质量，使传输效率有质的提升。

5. 安全技术：WPA、WPA2、AES、IEEE 802.1x访问控制技术。