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《無線網絡:了解和應對網際網路環境下網絡互連所帶來的挑戰》——1.6 無線資料網絡技術概述

本節書摘來自華章出版社《無線網絡:了解和應對網際網路環境下網絡互連所帶來的挑戰》一書中的第1章,第1.6節,作者:(美)傑克l.伯班克(jack l. burbank)等著,更多章節内容可以通路雲栖社群“華章計算機”公衆号檢視

本書将為人們學習無線網絡技術提供一個全面、深刻的視角。在具體介紹無線網絡技術之前,本書将簡要概述目前主流的無線網絡技術。但由于近年來大量的無線網絡技術飛速發展,且許多專有技術的細節并未公開,這增加了我們評述無線網絡技術的難度。是以,我們将主要關注那些基于開放标準協定,且在整個無線網絡領域内占據重要地位的無線網絡技術。

無線網絡标準的演進主要包括以下3個特點:

(1)随着時間推移,協定标準不斷地增量更新,且快速地演進發展;

(2)随着協定标準增量更新,無線網絡技術的複雜度也不斷提高;

(3)随着協定标準增量更新,無線網絡技術的系統功能也不斷提升。

上述特點在每項無線網絡技術的發展過程中都得到了充分展現。圖1-8展示了主要的無線網絡技術的總結,也反映了無線資料網絡技術試圖解決的整個問題空間的部分内容。

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圖1-8 現有無線網絡技術總結(bt表示藍牙技術)

1.6.1 wpan

本節簡單介紹wpan(wireless personal area network,無線個人區域網絡)的主要技術,具體技術細節将在第3章展開讨論。

1.6.1.1 藍牙

初始的藍牙技術标準提出了基本速率(basic rate,br)系統。截至2011年,藍牙4.0标準提出了支援低功耗(low energy,le)系統。這些系統實作了wpan技術的基礎功能,包括裝置的發現、連接配接的建立和維護等。與最初的藍牙技術标準相比,目前的br系統進行了多方面的功能增強,包括增強型資料速率(enhanced data rate,edr),以及相關的mac和phy擴充以支援更高的資料速率。由此,藍牙4.0系統能夠有效支援低功耗的業務需求,表1-2總結了迄今為止所有的藍牙技術标準。

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1.6.1.2 ieee 802.15.4

ieee 802.15工作組主要研究wpan的應用技術标準,包含多種無線通信技術标準。其中,ieee 802.15.4标準是zigbee的技術基礎,整個協定簇主要關注以自組織網絡和傳感器網絡為代表的技術應用。表1-3總結了ieee 802.15.4中一些主要的标準版本。

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1.6.2 wlan

在過去12年間,ieee 802.11完成了多次标準更新。這裡我們主要關注其中4次重要的技術更新。

ieee 802.11b:ieee 802.11高速業務的擴充,在2.4 ghz頻段将速率提升到11mbps;

ieee 802.11a:ieee 802.11高速業務的擴充,在5 ghz頻段将速率提升到54mbps;

ieee 802.11g:ieee 802.11高速業務的擴充,在2.4 ghz頻段将速率提升到54mbps;

ieee 802.11n:ieee 802.11高速業務的擴充,同時在2.4 ghz和5 ghz頻段将速率提升到600mbps。

表1-4總結了上述4次重要的标準更新。

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上述這些“主要版本”僅僅羅列了ieee 802.11工作組的部分工作。在過去的數十年間,ieee 802.11工作組對最初的标準規範進行了多次修訂,表1-5總結了這些修訂工作,表1-6總結了ieee 802.11工作組仍在進行的工作。

《無線網絡:了解和應對網際網路環境下網絡互連所帶來的挑戰》——1.6 無線資料網絡技術概述
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這些修訂工作将定期寫入ieee 802.11規範的新的主要版本中,如ieee 802.11a、ieee 802.11b、ieee 802.11d、ieee 802.11e、ieee 802.11g、ieee 802.11h、ieee 802.11i及ieee 802.11j。這些技術标準與ieee 802.11-1999規範融合發展,形成了ieee 802.11-2007規範[36]。同樣,最新釋出的ieee 802.11-2012規範[37],也融合了自ieee 802.11-2007釋出以來完成的許多修訂工作。與最初的ieee 802.11版本相比,新的标準版本具有更多功能和更大的特性集合,但是,這不可避免地增加了802.11協定簇的複雜度。例如,最初的ieee 802.11規範隻有500多頁長,最新的2012标準已經超過了2700多頁。圖1-9展示了ieee 802.11規範的演進(包括過去的和未來的)過程(資料來自參考文獻[38])。

ieee 802.11标準的關鍵技術将在第4章進行詳細闡述。

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圖1-9 ieee 802.11規範的演進曆史

1.6.3 wman

ieee 802.16技術标準是wimax技術的基礎,也許沒有哪項技術标準像ieee 802.16一樣,在提出之後經曆如此巨大的變革。ieee 802.16最初是為支援高速率的點對點回程通信而提出的一個技術标準,後來逐漸演進為一類蜂窩技術,并成為4g切實可行的候選技術。圖1-10描繪了ieee 802.16技術路線的這種轉變,即以犧牲帶寬和速率為代價改善對可擴充性和移動性的支援,直至最新的ieee 802.16m出現。

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圖1-10 ieee 802.16技術路線的演進

表1-7總結了ieee 802.16标準修訂的曆史程序。

wman的具體技術細節将在第5章展開介紹。

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