1、电信工程技术与标准化-54-IEEE 802.11 无线局域网标准发展历程及其发展方向杨文东( 深圳市中兴通讯股份有限公司， 深圳 518057)摘 要 本文详细介绍了 IEEE 802.11 标准组成、 标准发展历程和发展方向。关键词 无线局域网 （ WLAN ） IEEE 802.11 标准1 前言从 1997 年 IEEE （电气和电子工程师协会） 发布第一个无线局域网 WLAN 标准 802.11 以来， 无线局域网获得了高速发展， 在办公室、 家庭、 宾馆、 机场等众多场合得到了广泛的应用。 WLAN 相关标准的发展和制定为其迅猛发展提供了技术和兼容性方面的保证。 IEEE作为 WL
2、AN 标准的权威制定组织， 从 1991 年开始对WLAN 技术进行研究， 迄今为止， 已经制定了一系列标准， 称为 802.11 系列标准。 下面对其标准的发展历程和发展方向进行详细地介绍。2 802.11 系列标准一览表802.11 是个系列标准， 由 5 个现行有效的标准802.11 、 802.11a 、 802.11b 、 802.11b-Cor1 、 802.11d 和5 个正在发展制定中的标准 802.11e 、 802.11f 、802.11g 、 802.11h 、 802.11i 组成。 表 1 汇总了 IEEE802.11系列标准的标准号、 标准名称和标准状态。表 1 8
3、02.11 系列标准序号 标准号 标准名称 标准状态1 IEEE 802.11-1997 无线 LAN MAC 和物理层规范 被 802.11, 1999Edition 替代2 IEEE Std 802.11, 1999 IEEE 信息技术标准系统间的通信和信息 现行， 替代 IEEEEdition （ ISO/IEC 交换局域网和城域网特殊要求 802.11-19978802-11: 1999) 第 11 部分 ： 无线 LAN MAC 和物理层规范3 IEEE 802.11a-1999 IEEE 信息技术标准的补充系统间的通信 现行(ISO/IEC 8802- 和信息交换局域网和城域网特殊
4、要求11:1999/Amd 第 11 部分 ： 无线 LAN MAC 和物理层规范1:2000(E) 5GHz 带宽的高速物理层4 IEEE 802.11b-1999 IEEE 信息技术标准的补充系统间的通信 现行和信息交换局域网和城域网特殊要求第 11 部分 ： 无线 LAN MAC 和物理层规范2.4GHz 带宽的高速物理层扩展标 准 之 窗电信工程技术与标准化-55-5 IEEE 802.11b- IEEE 信息技术标准系统间的通信和信息交 现行1999/Cor1-2001 换局域网和城域网特殊要求 第 11 部分 ：无线 LAN MAC 和物理层规范 更正 2 ： 2.4GHz带宽的高
5、速物理层扩展勘误表 16 IEEE 802.11d-2001 IEEE 信息技术标准系统间的通信和信息交 现行换局域网和城域网特殊要求 第 11 部分 ：无线 LAN MAC 和物理层规范 更正 3 ： 附加常规域操作的规范7 IEEE 802.11 e( 对 IEEE 对系统间的通信和信息交换 -LAN/MAN 特殊要 正在制定， 正式标Std 802.11, 1999 求第 11 部分 ： 无线 MAC 和物理层规范的补 准尚未出台Edition 的补充） 充 ： 对于 QoS 的 MAC 增强8 IEEE 802.11f （对 IEEE 采用 IAPP 穿过 IEEE 802.11 分布
6、系统的多厂商 正在制定， 正式标Std 802.11, 1999 接入点互操作性的推荐建议 准尚未出台Edition 的补充）9 IEEE 802.11g （对 IEEE 对信息技术系统间的通信和信息交换局域 正在制定， 正式标Std 802.11, 1999 网和城域网特殊要求第 11 部分 ： 准尚未出台Edition 的补充） 无线 LAN MAC 和物理层规范的补充 ： 2.4GHz更高速率的物理层扩展10 IEEE 802.11h （对 IEEE 对信息技术系统间的通信和信息交换局域 正在制定， 正式标Std 802.11, 1999 网和城域网特殊要求第 11 部分 ： 无线 准尚
7、未出台Edition 的补充） LAN MAC 和物理层规范的补充 ： 欧洲 5GHz带宽的频谱和传输功率管理扩展11 IEEE 802.11i( 对 IEEE 对系统间的通信和信息交换 LAN/MAN 特殊 正在制定， 正式标Std 802.11, 1999 要求第 11 部分 ： 无线 MAC 和物理层规范的 准尚未出台Edition 的补充） 补充 : 增强安全性规范3 802.11 标准的发展历程(1) 1991 19971991 年 3 月， IEEE 批准了由 Vic Hayes 领导的小组提出的项目授权申请 PAR(Project AuthorizationRequest) ，
8、成立了 802.11 工作组。 1997 年， 802.11 被IEEE 正式批准发布。 主要用于解决办公室局域网和校园网中用户终端的无线接入， 业务仅限于数据传输 , 最大数据传输速率为 2 Mbit/s 。 当时定义了三个物理层(PHY) 规范 ： 红外线 Infra-RED 、 2.4GHz 跳频扩频(FHSS) 和 2.4GHz 直接序列扩频 (DSSS) 。 规定了介质接入控制层功能、 漫游功能、 自动速率选择功能、 电源消耗管理功能和保密功能等。 由于当时有线以太局域网的速度可以达到 10Mbit/s ， 而无线局域网产品速率最高只能达到 2Mbit/s ， 价格又很高， 因此最初
9、的 802.11标准在市场中的反响并不大。(2) 1997 1999由于在传输速率和产品价格上都不能满足人们的需要， 1999 年 IEEE 对 WLAN 标准进行了更新和完善， 进一步规范了不同频段及更高速率产品的开发和应用， 除原 IEEE 802.11 的内容之外， 增加了基于 SNMP （简单网络管理协议） 的管理信息库 （ MIB ）， 以取代原 OSI 协议的管理信息库。 另外还增加了高速网络内容。 1999 年IEEE 发布了 IEEE 802.11 的新版本 （代替 97 版本） 以及两个增加的标准 802.11a 和 IEEE 802.11b 。802.11b 自发布之日起就
10、得到了广泛的应用， 迄今为止仍是应用的热点。 工作在 2.4GHz 频带， 采用高速直接序列扩频技术， 最大速率可达 11Mbit/s ， 是原来网络速率的 5 倍 ， 且可以根据情况的变化， 在 11Mbit/s 、5.5 Mbit/s 、 2 Mbit/s 、 1 Mbit/s 的不同速率之间自标 准 之 窗电信工程技术与标准化-56-动切换 , 且在 2 Mbit/s 、 1 Mbit/s 速率时与 802.11 兼容。 它从根本上改变了 WLAN 的设计和应用现状， 扩大了 WLAN 的应用领域， 现在， 大多数厂商生产的WLAN 产品都基于 802.11b 标准。 WECA （无线以
11、太网兼容协会） 对 Wi-Fi 产品 （ 802.11b 标准） 互操作性的认证， 更进一步地推动了 802.11b 的广泛应用， 保证了不同厂商产品之间的互操作性和兼容性。802.11a 虽然与 802.11b 同年发布， 但市场反应远远不如 802.11b 。 一方面是因为它采用的正交频分复用(OFDM) 扩频技术， 实现起来较为复杂， 另一方面是因为价格上的因素。 802.11a 工作在 5GHz U-NII 频带，物理层速率最高可达 54Mbit/s ， 有 7 种速率可以选择 ：6 、 9 、 12 、 18 、 24 、 36 、 54Mbit/s ， 传输层速率可达25Mbit/
12、s 。 采用正交频分复用扩频技术， 可提供25Mbit/s 的无线 ATM 接口和 10Mbit/s 的以太网无线帧结构接口， 以及 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。(3) 1999 今随着 WLAN 的广泛使用和用户数的增加， 出现了一系列的问题需要解决， 例如 ： 2.4GHz 频段的拥挤、 网络安全性的提高、 具有 QoS 要求的应用等等。 IEEE 开始了下一代 WLAN 标准的研究和制定， 下一代 WLAN标准是对现有标准的扩充和增强， 是 802.11 的扩展标准。 IEEE 在 2000 年和 2
13、001 年陆续批准了 5 个项目授权申请 PAR ， 通过 5 个任务组 TG 开发制定这 5 个标准。任务组 TGe ： 负责制定 802.11e 。 其目的是增强目前的 802.11 MAC ， 支持具有 QoS 要求的应用。任务组 TGf ： 负责制定 802.11f 。 其目的是制定接入点互连协议 IAPP 的推荐建议， 取得穿过 IEEE802.11WLAN 分布系统的多厂商接入点的互操作性。任务组 TGg ： 负责制定 802.11g 。 其目的是制定802.11b 物理层扩展部分， 提高数据速率， 增强 802.11b兼容网络的性能和可能的应用。任务组 TG h ： 负责制定 8
14、02.11h 。 其目的是增强802.11MAC 标准和 5GHz 带宽 802.11a 高速 PHY 补充标准， 增加欧洲 5GHz 免许可证带宽的室内和室外信道选择， 增强信道能量测量和报告机制以提高频谱和传输功率管理。任务组 TG i ： 负责制定 802.11i 。 其目的是增强目前的 802.11 MAC ， 增强安全性和认证机制。表 2 802.11 扩展标准标准项目 说明 改进方面802.11e 802.11 MAC 的扩展标准 QoS802.11f 802.11 MAC 的扩展标准 IAPP802.11i 802.11 MAC 的扩展标准 增强安全性802.11g 802.11
15、b 的扩展标准 （ PHY ） 提高数据速率802.11h 802.11a 的扩展标准 （ PHY ） 802.11a 在欧洲的频谱和功率管理2001 年 11 月 15 日， IEEE 批准了 802.11g 标准草案， 预计正式的标准将于 2003 年初获得批准。 目前这 5 个标准正在进行各个草案阶段的投票。4 802.11 系列标准的比较802.11a 工作在 5GHz 频段， 采用高频段可降低系统的干扰性， 提高数据的传输速率， 802.11a 的最大传输速率为 54Mbit/s ， 是 802.11b 网络的 5 倍。 802.11a 和802.11b 运行在不同的频率范围之上，
16、因此 802.11a 技术与 802.11b Wi-Fi 网络不兼容， 但是二者可以共存。802.11g 的提出则是为了兼容传统的 802.11b 标准，在 2.4GHz 频率下能够提供更高的传输速率。 传输速率可以提高到 20Mbit/s 之上。 802.11g 既可以实现 802.11a网络 54Mbit/s 高数据速率的目标 , 又可与原有 802.11b设备相兼容。 它集成了 802.11a 和 802.11b 的优点， 成为 802.11a 和 802.11b 之间强大的技术统一， 其优势必将推动 WLAN 市场蓬勃发展。到底采用哪种标准建立自己的 WLAN 和开发相应的产品， 不同
17、的企业有不同的观点和选择。 有些公司认为， 2.4GHz 是无线电话、 微波炉以及 “蓝牙” 设备的共享频段， 干扰较为严重， 802.11a 避开了该频段， 工作在干扰较小的 5GHz 频段， 将使传输效率大大提高。而更多的公司则认为， 802.11g 兼容原有 802.11b 网络的特性是推动技术和市场发展的重要基础。 在保证现有投资者利益的基础上， 获得更优的性能， 将更容易被市场接受， 因而也是今后主要的发展方向。5 802.11 工作组组成IEEE 802.11 系列标准是由 IEEE 802.11 工作组制定的， 它由许多任务组组成， 各个任务组的分工、 工作范围及标准项目的进展情
18、况请见表 4 。标 准 之 窗电信工程技术与标准化-57-表 3 802.11 、 802.11b 、 802.11a 、 802.11g 之间的比较802.11 802.11b 802.11a 802.11g标准制定时间 1997 1999 1999 预计 2003频率 2.4 2.4835GHz 2.4 2.4835GHz 5.15 5.25GHz 2.4 2.4835GHz5.25 5.35GHz5.725 5.825GHz速率 1 、 2Mbit/s 11 、 5.5Mbit/s 54 、 48 、 36 、 24 、 20 Mbit/s18 、 12 、 9 、 6Mbit/s距离
19、100m 100 300m 100 1000m 150m业务 数据 数据、 图像 语音、 数据、 图像 语音、 数据、 图像物理层 红外线、 直接序列 高速直接 正交频分复用 直接序列扩频扩频、 跳频扩频 序列扩频 （ OFDM ） 扩频技术优点 当前成本低， 数据传输快， 数据传输较快， 可保证已得以普及 频段干扰少 与已流行的 802.11b 兼容缺点 数据传输较慢， 受 当前成本较高， 不兼 受微波炉或蓝牙等微波炉或蓝牙等同 容已流行的 802.11b 同频段设备的干扰频段设备的干扰使用情况 少 使用最广泛、 产品刚具雏形， 标准尚未正式批准，技术最成熟 尚未大规模普及 但发展潜力巨大产
20、品互操作性 WECA WECA认证组织 （ Wi-Fi ） （ Wi-Fi5 ）表 4 IEEE 802.11 工作组组成组 简称 描述IEEE 802.11 WG 工作组 （ WG ） 由任务组 （ TG ） 组成工作组任务组 TG 工作组给委员分派任务， 作为标准的作者MAC 任务组 MAC 项目范围 制定无线局域网的公共 MAC状态 工作已经完成， 标准已发布 IEEE Std. 802.11-1997更新状态 工作已经完成， 相关标准为 ISO/IEC8802-11: 1999(IEEE Std. 802.11, 1999 Edition)PHY 任务组 PHY 项目范围 制定无线局域
21、网的物理层 ： 红外线、 2.4 GHz跳频扩频和 2.4 GHz 直接序列扩频状态 工作已经完成， 标准已发布 IEEE Std. 802.11-1997更新状态 工作已经完成， 相关标准为 ISO/IEC 8802-11: 1999(IEEE Std. 802.11, 1999 Edition)任务组 a TGa 项目范围 制定 U-NII （ 5GHz ） 频段物理层标准状态 工作已经完成， 标准已发布 IEEE Std. 802.11a-1999更新状态 工作已经完成， 相关标准为 ISO/IEC 8802-11: 1999(E)/Amd 1: 2000 (IEEE Std. 802.
22、11 a- 1999 Edition)标 准 之 窗电信工程技术与标准化-58-任务组 b TGb 项目范围 制定 2.4GHz 频段高速物理层标准状态 工作已经完成， 标准已发布 IEEE Std. 802.11b-1999任务组 TGb- 项目范围 改正 802.11b 中 MIB 的不足b-cor1 cor1 项目目的 MIB 在 802.11b 中作了定义， 它不能编译共同操作的 MIB 。 本项目将改正 MIB 的不足状态 工作已经完成， 标准已发布 IEEE 802.11b-1999/Cor1-2001任务组 c TGc 项目范围 通过包含 IEEE 802.11 MACs 桥接操
23、作的特殊 MAC 程序， 在 2.5 下面增加子条款， 支持国际子层业务。 本项目是 ISO/IEC 10038 (IEEE 802.1D) 的补充件， 由 802.11 工作组和 802.1 工作组协力完成项目目的 对 ISO/IEC 10038 (IEEE 802.1D) 标准提供必须的 802.11 特殊信息状态 工作已经完成， 相关标准为 ISO/IEC 10038 (IEEE 802.1D)任务组 d TGd 项目范围 本补充件定义了物理层要求 ： 信道化、 跳跃方式、 当前 MIB 属性的新值和将 802.11 操作扩展到新规则域 （国家） 中的其它要求项目目的 目前的 802.1
24、1 标准仅在很少的规则域 （国家） 定义了操作。 本补充件增加了允许 802.11 WLAN 设备用在现在标准不支持的市场上的要求和定义状态 工作已经完成， 标准已发布 IEEE 802.11d-2001任务组 e TGe 项目范围 增强 802.11 MAC 来改进和管理 QoS ， 提供业务分类， 增强安全性和认证机制项目目的 增强目前的 802.11 MAC ， 支持具有 QoS 要求的应用， 使协议在安全性、容量和有效性方面得到改进。 这些增强与 802.11a 和 802.11b 在物理层容量方面的改进相结合， 使全系统的性能增加， 并且扩展了 802.11 的使用空间。 实际应用包
25、括话音、 音频和视频在 802.11 无线网上的传输，会议电视， 媒体流分配， 增强安全性应用和移动接入应用状态 正在进行 - 备注 ： 2001 年 5 月， TGe PAR 的安全部分被转移到 TGi PAR 中任务组 f TGf 工程范围 制定接入点互连协议 IAPP 的推荐建议， 取得穿过 IEEE 802.11 WLAN分布系统的多厂商接入点的互操作性。 IAPP 将适应下面的环境 ：1 ） 由支持 IETF IP 的 IEEE 802 LAN 组成的分布系统2 ） 其它认为合适的系统工程目的 IEEE P802.11 规定了无线 LAN 系统的 MAC 和物理层， 包括这些系统的基
26、本结构、 接入点和分布系统的概念。 因为有许多产生无线 LAN 系统的方式，另外对高网络层概念， 也有许多解释方式。 这导致了在分布系统和接入点功能设计方面具有极大的灵活性， 因为分布系统设计采用不同的方法， 所以不同厂商的物理接入点设备不太可能通过一个分布系统互相操作。 这一点已经阻碍了 WLAN 市场的快速增长。本项目规定了在接入点之间交换必要的信息以支持 P802.11 DS 功能。状态 正在进行任务组 g TGg 工程范围 制定 802.11b 的物理层扩展部分。 本项目的最大物理层数据速率至少是20Mbit/s 。 扩展部分将实现 IEEE 802.11b 物理层标准的所有强制部分。
27、本项目利用了现有标准物理层速率扩展的规定。 802.11 MAC 对站点操作定义了一种机制， 支持同一区域中的不同数据速率。 802.11b 定义了基本速率 1, 2, 5.5 和 11 Mbit/s 。 本项目的目标是更进一步地提高 802.11b 网络的数据速率能力。标 准 之 窗电信工程技术与标准化-59-工程目的 制定物理层扩展部分， 通过增加设备的数据速率， 增强 802.11b兼容网络的性能和可能的应用。状态 正在进行任务组 h TGh 项目范围 增强 802.11 MAC 标准和 802.11a 物理层标准， 增加欧洲 5GHz 免许可证带宽的室内和室外信道选择， 提高信道能量测
28、量和报告机制以提高频谱和传输功率管理项目目的 在 5GHz 免许可证带宽上， 增强目前的 802.11 MAC 和 802.11a PHY ， 将网络管理和控制扩展到频谱和传输功率， 使 5GHz 产品可接受。 在信道能量测量和报告、 多规则域的信道覆盖方面提供改进， 提供动态信道选择和传输功率控制机制。状态 正在进行任务组 i TGi 项目范围 增强 802.11 MAC ， 增强安全性和认证机制项目目的 增强目前的 802.11 MAC ， 提高安全性状态 正在进行 - 备注 ： 2001 年 5 月， TGe PAR 的安全部分被转移到 TGi PAR研究组 SG 调查标准项目的设置研究
29、组 5GSG 5GSG 目前与 ETSI-BRAN 和 MMAC 共同调查 5GHz 带宽的全球化和一致化特别宣传 PC 收集 IEEE 802.11 使用和运行的相关数据， 更好地 “宣扬” 标准特别规则 R-REG 跟踪全世界不同国家的规则团体和行政部门， 确信 IEEE 标准与他们的准则相兼容， 对将来的解释和扩展进行游说6 802.11 工作组活动图表从 802.11 工作组活动图表 （图 1 ） 可以清楚的看到MAC 层、 PHY 层的组成及它们之间的关系。7 结束语了解 802.11 标准的发展历程， 及时跟踪标准的制定过程和技术发展方向， 积极参与标准活动， 将使高科技企业在激烈
30、的竞争中获得主动权， 引领业界技术潮流，对企业的发展具有极大的推动作用。图 IEEE P 802.11 工作组活动表IEEE 802.11 WLAN Standard Developing Process and Developing DirectionYang Wendong(ZTE Co.,Ltd., Shenzhen 518057)Abstract IEEE 802.11 standards and its developing process and developing direction, are detailed in thearticle.Keywords WLAN IEEE 802.11 standards标 准 之 窗
