WLAN和Bluetooth标准发展 - 无线局域网、蓝牙技术及相关标准

　　1、 WLAN标准

　　1997年6月，IEEE推出了802.11标准，开创了WLAN先河;目前，WLAN领域主要是IEEE 802.11x系列与HiperLAN/x系列两种标准。

　　a、 IEEE802.11x系列

　　802.11是1997年IEEE最初制定的一个WLAN标准。主要用于解决办公室无线局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，其业务范畴主要限于数据存取，速率最高只能达2Mbit/s。由于它在速率、传输距离、安全性、电磁兼容能力及服务质量方面均不尽人意，从而产生了其系列标准;

　　802.11b，将速率扩充至11Mbit/s，并可在5.5Mbit/s、2Mbit/s及1Mbit/s之间进行自动速率调整，亦提供了MAC层的访问控制和加密机制，以提供与有线网络相同级别的安全保护，还提供了可选择的40位及128位的共享密钥算法，从而成为目前802.11系列的主流产品。而802.11b+还可将速率增强至22Mbit/s;

　　802.11a，工作于5GHz频段，借助OFDM技术，使最高速率提升至54Mbit/s;

　　802.11g，依然工作于2.4GHz频段，与802.11b兼容，最高速率亦提升至54Mbit/s，其系列化为1、2、5、5、6、9、11、12、18、24、36、54Mbit/s。

　　802.11c为MAC/LLC性能增强;801.11d对应802.11b版本，解决那些不能使用2.4GHz频段国家的使用问题;

　　802.11e则是一个瞄准扩展服务质量的标准，其分布式控制模式可提供稳定合理的服务质量，而集中控制模式可灵活支持多种服务质量策略;

　　802.11f用于改善802.11协议的切换机制，使用户能在不同无线信道或接入设备点间可漫游;

　　802.11h可用于达到比802.11a更好地控制发信功率(借助/PC技术)和选择无线信道(借助动态频率选择技术DFS)，而与802.11e一道可适应欧洲的更严格的标准;

　　802.11i及802.1x主要着重于安全性，802.11i能支持鉴权和加密算法的多种框架协议，支持企业、公众及家庭应用，802.1x的核心为具有可扩展认证协议EAP，可对以太网端口鉴权，扩展至无线应用;

　　802.11j的作用是解决802.11a与欧洲HiperLAN/2网络的互连互通;

　　802.11/WNG解决IEEE802.11与欧洲ETSI的BRAN—HiperLAN及日本ARAB--HiSWAN统一建成全球一致的WLAN公共接口;

　　802.11n已将速率增强至108/320Mbit/s;并已进一步改进其管理开销及效率802.11/RRM与无线电资源管理有关的标准，以增强802.11的性能;

　　802.11/HT，以进一步增强802.11的传输能力，取得更高的吞吐量;

　　802.11Plus，拟制订802.11WLAN与GPRS/UMTS之类多频、多模运行标准，可有松耦合及紧耦合两种类型。松耦合时两种网络分别部署，WLAN仅利用GPRS之类网络的用户数据库，可通过Mobile IP(MIP)提供两网络间的移动性，通过RADUIS(Remote Access Dail—In User Service，远程接入拨号用户业务)实现AAA(Authentication Authorization Accounting，鉴权，授权和计帐)，由于MIP可能导致高传输时延，从而不容易达到无缝隙会话切换;而紧耦合时，WLAN直接连至业务支持节点SGSN或标准化接口Gb、lu等，WLAN数据需经_LTGPRS之类核心网转发，完全按GPRS方式进行AAA，此时，能在两网络间提供很强的移动性。为与蓝牙在2.4GHz频段较好共存，亦采用Ad hoc网络拓扑结构及自适应跳频信道分配技术

　　b、HiperLAN/x系列

　　HiperLAN是由ETSI的RESl0工作组提出的欧洲WLAN标准。工作频段为5.12—5.30GHz及17.1—17.3GHz。早期的HiperLAN/1采用GMSK调制，最高传输速率为23.5Mbit/s，与当时技术上较成熟的IEEE802.11b相比，无明显优势;

　　HiperLAN/2采用OFDM作物理层手段，可将速率提高至54Mbit/s，并能有效对抗多径干扰，以及与IEEE 802.11a共享一些相同部件，在较大范围内取得较好的性能/价格比。其信道带宽为22MHz，调制方式亦为OFDM--BPSK/QPSK/16/64QAM，系列化传输速率为6、9、12、18、27、36、54Mbit/s。

　　HiperLAN/2具备另一些长处，如其接入点可监视相应无线信道并自动选择空闲信道，从而进行自动频率分配，使系统部署简单有效;数据通过移动终端与接入点间建立的信令链接进行传输，此面向链接的特征可容易实现QoS支持;与802.11协议只能由以太网作为支撑情况有不同，其协议栈具有很大灵活性，它既可作为交换式以太网的无线接入子网，也可作为3G蜂窝移动网络的接入网，而且，这种接入对网络层以上用户部分来说完全透明，从而目前在固定网络上的任何应用均可在HiperLAN/2上运行。

　　2、Bluetooth技术标准——IEEE 802.15x及16x系列

　　蓝牙技术与无线局域网WLAN、无线城域网WMAN、无线广域网WWAN一道，以蓝牙规范1.1版为基础已纳入IEEE802.X.Y系列中，成为WPAN系列标准IEEE802.15x之一，即802.15.1标准。802.15x系列标准将以蓝牙速率为基础，向低速率、高速率、更高速率全面迈进。

　　IEEE802.15.1即相当蓝牙技术标准。

　　802.15.2解决WPAN与WLAN之间的共存标准。

　　802.15.3标准作为高速WPAN接入，利用编码调制技术，可实现高达55Mbit/s的高速传输，功耗及成本可较低，复杂性亦可比OFDM时低，可实现控制QoS的高质量声音、视象多媒体传输。工作于2.4GHzlSM频段，Ad hoc网络结构，可由五种调制方式实现11—55Mbit/s速率传输：22Mbit/s时用编码OQPSK，用2维8状态(2D--8S)TCM QPSK及16/32/64QAM可实现们，33、44及55Mbit/s的高速传输，以满足蓝牙速率能力不足的图象和视频多媒体应用需求。

　　802.15.4标准针对诸如智能证卡，传感器、节能，安保。家庭自动化等低速率WPAN需要，目标是比蓝牙更简单。低功耗、价廉、方便灵活的低速率连接。IEEE802.15.4工作组主要负责制定物理层及MAC层的协议，其余协议主要参照现有标准，高层应用、测试及市场推广等方面工作将由ZigBee联盟负责，由此实施802.15.4的应用技术常称为ZigBee。ZigBee联盟成立于2002年8月，由英国Inversys公司，日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司及荷兰菲力浦半导体公司组成，至今已吸引了上百家芯片公司。无线设备公司和开发商加盟。ZigBee为此技术的商业化品牌命名，如上已提及，为象征蜂群(Bee)跳ZigBee(“之”字形)舞蹈方式来分享新发现的食物源的位置、距离、方向等信息，表达此繁荣的生存，发展的新通信方式。而且，802.15.4还吸引了其它标准化组织注意，如IEEEl451工作组正在考虑以此为基础实现传感器网络(Sensor Network)。

　　IEEE802.15.3a目标是提供更高速率物理层增强，UWB即为一种可能的技术途径。UWBG(Ultra WideBand Group)工业集团于1998年成立，至2002年2月其成员包括厂商及大学在内已超过540个，一些公司亦提议将UWB技术纳入IEEE802.15.3s标准。

　　WLAN与Bluetooth的互补关系以及战略意义

　　以Bluetooth技术为基础的WBAN、WPAN和WLAN构成了完整的无线接入体系。一般认为WBAN连接距离最短，为围绕人体、(物流等)物件或附属其上，WPAN连接距离大多在10m左右以内，最高达100m左右;而无线局域网WLAN连接距离很多为数千米至一百多米，包括采用智能天线在内EIRP增强后或中继室外运行时，其连接距离可增达数公里或更远。由于其技术指标和市场定位不同，使得它们相互支持与补充，构成一种完整有效的WLAN/WPAN/WBAN无线接入。

　　近代，通用无线接入作为先进手段实施接入网的全部或部分功能，它已成为有线接入的有效支持、补充与延伸;是快速、灵活装备与实现普遍服务的重要途径。无线接入目前虽然大部分为窄带，但中宽带与宽带(Wideband and Broadband)无线接入，包括2.5G/3G移动接入、不对称IP接入及卫星接入已成为可能，而蓝牙及WLAN/WPAN/WBAN技术可视为一种最接近用户的短距离、微功率、微微小区(Pico--cell)型无线接入手段，在构筑新世纪全球个人通信网络及无线连接世界方面将发挥其独特重要的作用。很明显，由于通用无线接入可综合包括宏大区、大区、小区、微小区、微微小区、移动、半移动(包括Nomadic游牧式)、可搬移(Transportable)及固定等多种接入覆盖模式，可有效覆盖三维物理空间的任何一角落及有效地在任何时候连接至任何个人用户，它对未来全球个人通信的实际连接覆盖的普遍化与重要性显而易见，而且无线接入与Internet联合运作的所谓无线Internet/移动IP，以及更进一步以全球移动通信演进发展沿1G→2G→2G+(2.5G，2.75G)→3G→3G+→4G这一发展脉络中，将及时大量运用及嵌入Bluetooth、WLAN/WPAN/WBAN之类新手段，进入所谓嵌入式(Embedded)世界，实现以Pico--cell小区个人接入为中心展开的无线个人域网络(WPAN/WBAN)时代，这将成为未来全球个人通信世界中的最重要环节之一。因此，Bluetooth、WLAN/WPAN/WBAN技术的战略意义将不言而喻。