流行无线技术全接触

互联网 | 编辑: 徐嘉 2001-09-05 00:00:00

无线技术的出现无疑是网络发展中的一个质的飞跃,是推动网络发展的一针强心剂,也是网络发展的一个主要趋势。它使我们摆脱了线缆束缚,并在技术上几乎保留了传统有线技术的所有功能。面对如此广大和丰厚的市场,各大厂商自然不会错过,相继开发出了各种独特的无线技术,以赢取市场的一席之地。现在,无线技术已遍地开花,正逐渐进入到我们的生活中……

元老贵族——802.11家族谱

IEEE802.11是IEEE(电气和电子工程师协会)制定的一个无线局域网标准,主要用于解决办公室局域网和校园网中的用户与用户终端之间的无线接入。IEEE802.11业务主要限于数据存取,传输速率最高只能达到2Mbps。由于IEEE802.11在速率上的不足,已不能满足数据应用的需求;因此,IEEE又相继推出了IEEE802.11bIEEE802.11a这两个新的标准。三者之间技术差别主要在于MAC(Medium Access Control,媒介访问控制)子层和物理层。(注:IEEE802.11协议只规定了开放式系统互联参考模型(OSI/RM)的物理层和MAC层,其MAC层利用载波监听多重访问/冲突避免(CSMA/CA)协议,而在物理层,IEEE802.11定义了三种不同的物理介质:红外线、跳频扩谱方式(FHSS)以及直扩方式(DSSS)。)

IEEE802.11b标准

IEEE802.11b(Wi-Fi)使用开放的2.4GHz直接序列扩频,最大数据传输速率为11Mbps,无需直线传播。注:其实际的传输速率在5Mbps左右,与普通的10Base-T规格有线局域网处于同一水平。)使用动态速率转换,当射频情况变差时,可将数据传输速率降低为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps。且当工作在2Mbps和1Mbps速率时可向下兼容IEEE802.11。IEEE802.11b的使用范围在室外为300米,在办公环境中则最长为100米。使用与以太网类似的连接协议和数据包确认,来提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用。IEEE802.11b运作模式基本分为两种:点对点模式和基本模式,点对点模式是指无线网卡和无线网卡之间的通信方式。基本模式是指无线网络规模扩充或无线和有线网络并存时的通信方式,这是IEEE802.11b最常用的方式。

IEEE802.11a标准

IEEE802.11a工作在5GHz U-NII频带,从而避开了拥挤的2.4GHz频段。物理层速率可达54Mbps,传输层可达25Mbps。采用正交频分复用(OFDM)的独特扩频技术;可提供25Mbps的无线ATM接口、10Mbps以太网无线帧结构接口和TDD/TDMA的空中接口,支持语音、数据、图像业务,一个扇区可接入多个用户,每个用户可带多个用户终端。

IEEE802.11a在使用频率的选择和数据传输速率上都优与IEEE802.11b,不过其芯片还没有进入市场加之设备昂贵、不兼容IEEE802.11b、空中接力不好和点对点连接很不经济,不适合小型设备。相比而言,业界非常看好IEEE802.11b。就在IEEE802.11b的竞争对手“蓝牙”的诞生地——挪威,其滑雪胜地都安装了802.11协议的红外装置。看来802.11协议成为无线接入因特网的标准指日可待!

后起新秀——蓝牙

“蓝牙”(注:学名——IEEE802.15。可根据IEEE802标准取得一个唯一的48bit的BD_ADDR,这是一个公开的地址码,可以通过人工或自动方式进行查询。)的英文名称为“Bluetooth”,是一种开放性短距离无线通信技术标准。它是面向移动设备间的小范围连接,其本质可以说它是一种代替线缆的技术。从应用的角度来讲,它与日前广泛应用于微波通信中的一点多址技术十分相似;因此,它很容易穿透障碍物,实现全方位的语音与数据传输。

蓝牙同IEEE802.11b一样,使用2.4GHz频段,采用跳频扩频(FHSS)技术(注:跳频是蓝牙使用的关键技术。对应于单时隙分组,蓝牙的跳频速率为1600跳/秒;对应于时隙包,跳频速率有所降低;但在建链时则提高为3200跳/秒。)。以2.45GHz为中心频率,来得到79个1MHz带宽的信道。由于使用比较高的跳频速率,使蓝牙系统具有较高的抗干扰能力。在发射带宽为1MHz时,其有效数据速率为721kbps。

蓝牙的移动性和开放性使得安全问题倍受关注。虽然蓝牙系统所采用的跳频技术已提供了一定的安全保障,但是蓝牙系统仍需要链路层和应用层进行安全管理。在链路层中,蓝牙系统提供了认证、加密和密钥管理等功能,每个用户都有一个个人标识码(PIN),它会被译成128比特的链路密钥(Link Key)来进行单双向认证。链路层安全机制提供了大量的认证方案和一个灵活的加密方案。

在连网上,蓝牙支持点对点和点到多点的连接,使用无线方式将多个蓝牙设备连成一个微微网,多个微微网又可互连成特殊分散网,形成灵活的多重微微网的拓扑结构,从而实现各类设备之间的快速通信。

在技术规范方面,蓝牙包括协议(Protocol)和应用规范(Profile)两个部分。协议定义了各功能元素(如串口仿真协议、逻辑链路控制和适配协议等)各自的工作方式,而应用规范则阐述了为了实现一个特定的应用模型,各层协议间的运转协同机制。整个蓝牙协议体系结构可分为4层,即核心协议层、线缆替代协议层、电话控制协议层和采纳的其它协议层。

作为一种新兴的无线技术,蓝牙一度曾被业界看好,不过最近英特尔公司负责通讯发展战略的副总裁Sean Maloney在“英特尔开发者论坛”上一语惊人:“蓝牙协议在无线网络标准之争中败局已定”,并且宣称,“虽然蓝牙协议还会继续存在下去,但不会象以前我们预料的那般成为主流技术,而是处于尴尬地位。”蓝牙是浮是沉,现在尚不得而知,笔者真不希望一代新秀会因此而坠落!

力不从心——HomeRF

HomeRF无线标准是由HomeRF工作组开发的,旨在家庭范围内,使计算机与其他电子设备之间实现无线通信的开放性工业标准。

HomeRF是IEEE802.11与DECT的结合,使用这种技术能降低语音数据成本。与前几种技术一样,使用开放的2.4GHz频段。采用跳频扩频(FHSS)技术,跳频速率为50跳/秒, 共有75个带宽为1MHz的跳频信道。调制方式为恒定包络的FSK调制,分为2FSK与4FSK两种(注:采用调频调制可以有效地抑制无线环境下的干扰和衰落。)。2FSK方式下,最大数据的传输速率为1Mbps;4FSK方式下,速率可达2Mbps。在新的HomeRF 2.x标准中,采用了WBFH(Wide Band Frequency Hopping,宽带调频)技术来增加跳频带宽,由原来的1MHz跳频信道增加到3MHz、5MHz,跳频的速率也增加到75跳/秒,数据峰值达到10Mbps。

以下为HomeRF 标准的主要特点:

  • HomeRF提供了流媒体(Stream Media)真正意义上的支持。由于流媒体规定了高级别的优先权并采用了带有优先权的重发机制,这样就确保了实时播放流媒体所需的带宽、低干扰、低误码。
  • HomeRF把共享无线接入协议(SWAP)作为未来家庭联网的技术指标,基于该协议的网络是对等网,因此该协议主要针对家庭无线局域网。其数据通信采用简化的IEEE802.11协议标准,沿用类似与以太网技术中的冲突检测的载波监听多址技术(CSMA/CD)CSMA/CA。语音通信采用DECT(Digital Enhanced Cordless Telephony)标准,使用TDMA时分多址技术。

不过由于HomeRF技术没有公开,目前只有几十家企业支持,在抗干扰等方面相对应其他技术而言尚有欠缺,因此注定它没有广泛的应用前景。

一息尚存——IrDA

简单来讲,IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术,是由红外线数据标准协会制订的一种无线协议(注:Infrared Data Association(红外线数据标准协会)成立于1993年,是一个致力于建立无线传播连接的国际标准的非营利性组织,目前在全球拥有160个会员。)。现行的IrDA传输速率为最新VFIR的16Mbps,相比原来FIR的4Mbps快了4倍。接收角度也由传统的30度扩展到120度。并且其硬件及相应软件技术都已比较成熟。以下便是其在技术上的主要优点:

  1. 无需专门申请特定频率的使用执照。这一点,在当前频率资源匮乏,频道使用费增加的背景下是比较重要的。
  2. 具有移动通信设备所必需的体积小、功率低的优点。
  3. 数据传输速率比较高。由于采用点到点的连接,数据传输所受到的干扰较少,最高数据传输速率可达16Mbps。
  4. IrDA具有一定的市场优势。目前,全世界有5000万台设备采用IrDA技术,并且仍然每年以50%的速度增长。大多数的笔记本电脑及一些外设都安装有IrDA接口。在成本上,红外线LED及接收器等组件较其他产品来得更便宜。

人无完人,金无足赤。IrDA也有其不尽如人意之处:

首先,IrDA是一种视距传输技术,也就是说在多个具有IrDA接口的设备之间传输数据,中间就不能有阻挡物,这在两个设备之间是容易实现的,但在多个设备之间传输数据就必须彼此调整其位置与角度等。其次,IrDA设备的核心部件--红外线LED是一种不耐用的器件,频繁使用会令其使用寿命大大缩短。

IrDA进入市场较早,产品应用比较多,有一定的市场价值,所以在短期内,还不会退出市场。不过由于其技术的原因,终不能成为无线局域网的标准。

小结

综上所述,经过市场的洗刷,各个无线技术都显示出了各自优点,同时也暴露出了一些不足。在市场定位方面:IEEE802.11定位于企业无线网络。在家庭无线应用上,HomeRF无可非议,其专为家庭用户设计,对流媒体提供了真正意义上的支持,因此在传送声音以及影像数据方面占有优势,不存在牺牲质量的问题(注:IEEE802.11b提供的高带宽,是以将数据分割为TCP/IP包为代价,这样会对"流媒体"的播放产生影响。)。而蓝牙与IrDA则应用于以无线方式替代线缆的场合。以目前来看,在一段时间内,这些技术还将处于并存阶段,其引发的主要问题为干扰(注:由于IEEE802.11b 、HomeRF和蓝牙这3种技术都使用2.4GHz频带,当同时收发这几种规格的数据时,就有可能引起数据包冲突、电波干扰等问题。)。从长远来看,随着产品与市场的不断发展,各种无线技术将互相竞争,取长补短,最终走向融合。

流行无线技术一览
最大数据速率
范围半径(米)
成本
话音网络支持
数据网络支持
IEEE802.11b
11 Mbps
100~300
YES
YES
蓝牙
1 Mbps
10~100
一般
YES
YES
HomeRF
1.6 Mbps
可增至11Mbps
50
一般
YES
YES
IrDA
16 Mbps
2
NO
YES

相关阅读

每日精选

点击查看更多

首页 手机 数码相机 笔记本 游戏 DIY硬件 硬件外设 办公中心 数字家电 平板电脑