数据链路——无线通信

1、无线通信的种类:

        无线通信通常使用电磁波、红外线、激光等方式进行传播数据。

        无线通信,依据通信距离可分为如下表所列出的类型。IEEE802委员会制定了无线PAN(Personal Area Network,私域网,802.15)、无线LAN(Local Area Network,局域网,802.11)、无线MAN(Metropolitan Area Network,城域网,802.16)以及无线RAN(Regional Area Network,区域网,802.22)等无线标准。无线WAN(Wide Area Network,广域网)的最典型代表就是手机通信。手机通过基站能够实现长距离通信。

分类 通信距离 标准化组织 相关其他组织及技术
短距离无线 数米 个别组织 RF-ID
无线PAN 10米左右 IEEE802.15 蓝牙
无线LAN 100米左右 IEEE802.11 Wi-Fi
无线MAN 数千米~100千米 IEEE802.16、IEEE802.20 WiMAX
无线RAN 200千米~700千米 IEEE802.22 ——
无线WAN —— GSM、CDMA2000、W-CDMA 3G、LTE、4G、5G

2、IEEE802.11:

        IEEE802.11定义了无线LAN协议中物理层和数据链路层的一部分(MAC层)。IEEE802.11这个编号有时指众多标准的统称,有时也指无线LAN的一种通信方式。

        IEEE802.11是所有IEEE802.11相关标准的基础。其中定义的数据链路层的一部分(MAC层)适用于所有IEEE802.11的其他标准。MAC层中物理地址与以太网相同,都使用MAC地址,而介质访问控制上则使用CSMA/CD相似的CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式。通常采用无线基站并通过高基站实现通信。

        作为一种通信方式,IEEE802.11在物理层上使用电磁波或红外线,通信速度为1Mpbs或2Mpbs。然而,这些通信速度在后续制定的IEEE802.11b/g/a/n等标准中逐渐被打破,以至于现在基本不被人所使用。

传输层 TCP/UCP等
网络层 IP层
数据链路层 LIC层 802.2逻辑链路控制
MAC层 802.11 MAC CSMA/CA
物理层 方式 802.11 802.11a 802.11b 802.11g 802.11n
最大速度 2Mpbs 54Mpbs 11Mpbs 54Mpbs 150Mpbs
频率 2.4GHz 5GHz 2.4GHz 2.4GHz 2.4GHz/5GHz

3、IEEE802.11b和IEEE802.11g:

        通信距离可以达到30~50米左右,以基站作为中介进行通信。

4、IEEE802.11a:

        由于不使用2.4GHz频段(微波炉使用的频段),因此不易受干扰。

5、IEEE802.11n:

        IEEE802.11n是在IEEE802.11g和IEEE802.11a的基础上,采用同步多条天线的MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多入多出技术)技术,实现高速无线通信的一种标准。

6、使用无线LAN时的注意事项:

        Wi-Fi是WECA(Wireless Ethernet Compatability Alliance,无线以太网兼容性联盟)为普及IEEE802.11的各种标准而打造的一个品牌名称。

        WECA从2002年10月开始已更名为Wi-Fi Appliance。该组织向Wi-Fi设备厂商提供IEEE802.11产品的互操作性测试,并对合格的产品办法Wi-Fi Certified认证。因此,带有Wi-Fi标志的无线LAN设备意味着该产品已经过互操作测试并通过认证。

        与音响中Hi-Fi(High Fidelity:高保真、高重现)这个词类似,Wi-Fi(Wireless Fidelity)指高质量的无线LAN。

        在无线LAN的标准中,为防止盗听或篡改,已定义可以对传输数据进行加密。然而,对于某些规范标准来说,互联网上到处散布着解码的工具,导致其弱点暴露无遗。所有,除了数据的加密,应该对使用无线LAN的设备进行访问控制,这样有利于构建更安全的网络环境。

7、蓝牙:

        蓝牙与IEEE802.11b/g类似,是使用2.4GHz频率无线电波的一种标准。数据传输速率在V2中能达到3Mbps(实际最大吞吐量为2.1Mbps)。通信距离根据无线电波的信号的强弱,有1m、10m、100m三种类型。通信终端最多允许8台设备。

8、WiMAX:

        WiMAX(Worldwide Interoperability for Microware Access)是使用微波在企业或家庭实现无线通信的一种方式。它如DSL或FTTH一样,是实现无线网络关键步骤(也常被形容为“最后一公里”)的一种方式。

        WiMAX属于无线MAN(Metropolitan Area Network),支持城域网范围内的无线通信。由IEEE802.16标准化。此外,移动终端由IEEE802.16e(Mobile WiMAX)标准化。

        WiMAX由WiMAX Forun(WiMAX论坛)命名。该论坛还对厂商设备之间的兼容性及服务连通性进行检查。

9、ZigBee:

        ZigBee主要应用于家电的远程控制(实际上,工业控制、商业、公共场所以及农业控制、医疗等领域的远程控制也在广泛使用ZigBee),是一种短距离、低功耗的无线通信技术。它最多允许65536个终端之间互连通信。ZigBee的传输速度随着所使用的频率有所变化。但在我国,使用2.4GHz频率的设备最高可达250kpbs。

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