802.11MAC层技术概述

文/黄冈职业技术学院 杨雪君

一、引言

随着近代科技的不断发展和更新换代，整个世界也随波逐流的趋向移动化，科技的进步让人们的生活越来越离不开网络移动设备。尤其是数字媒体应用所带来的风波让无线局域网（WLAN）成为3G之后有一个社会各界人士普遍关注的话题。事实上对于中国而言无线网络技术早就有比较普遍的发展，并不是一个新有的名词。近些年无线宽带上网功能的WLAN因其无线传输的便利性和高速性再次走向大众的视野，并在发展上有了进一步的规划。技术的发展、网络的更新、使用条件的便捷性使得无线网络深受人们的青睐，并呈现多元化的发展趋势。将成为WLAN发展的新动力。

无线网络技术的发展已有多年的历史，自从全球第一个无线局域网标准的制定就奠定了无线局域网发展的基础。在第一个制定的IEEE802.11协议后又相继出现了IEEE802.11b、IEEE802.11a、IEEE 802.11g等标准，随后的标准无论是从性能还是成本上都要优于以前的标准，新的标准就像是历史的发展趋势一样总是在总结技术的同时实现技术的提升。但是就目前通用的IEEE802.11协议发展情况来看，总是存在着一些制约因素始终是无线局域网络技术发展的瓶颈，传输速度慢、信号不稳定等问题总是让人们头痛。对于这些问题的解决将会是无线局域网技术进入网络发展的划时代的意义。

由于传输速率、稳定性、安全性等方面的制约因素使得无线局域网的发展一直无法展开。更有需要的场所却因其制约因素得不到有效的发挥其作用。就以现在传输速率为例，100M的无线网络最大的传输速率可以有80Mbps，和有线网络相比之下我们通过有线传输文件时，其有线网络就明显的具有优越性。不过相信随着IEEE802.11版本的不断升级，技术的提高以及新的技术的使用，无线网络技术与产品都将在性能上有进一步地发展和提高。

802.11后来不断升级的版本不只是在传输速率、稳定性和覆盖范围上得到改进和提高，更重要的是他也让用户可以更加放心地选择无线网络将空间多路复用多入多出（MIMO）与正交频分多路复用（OFDM）技术，通过两种技术的结合，使得无线传输的质量和稳定性得到了极大程度的提高。在覆盖范围方面这一直是无线局域网存在的最大的弊端，新的智能天线技术，将更加智能化的通过多组独立天线组成有序排列的一个集体，实现动态智能调节无线传输的波形信息以确保无线信号的稳定性，并可以减少来自其他信号的干扰，大大的提高了无线局域网的性能。

从技术方面考虑，在实际的无线局域网的组建中有很多的实际问题也是需要考虑的，无线局域网网络数据吞吐量的不断提高使得网络设备承受的压力将会加大，那么这就需要无线局域网相关硬件的性能升级，对于企业来说这将会大大的加大其投入的成本而且在技术的升级阶段新的技术并不能得到很好地应用从而导致资源的浪费和资金的消耗，这些在影响企业效率的同时也会影响到用户的使用效果。

此外，无线网络信号的传输过程主要是通过向空中发射无线电波，接收设备信号从而实现信号的传输。在无线信号的传输中，因为不可能实现在空中只有单一的波形信号，在同一接收设备上也许可能会出现多种无线信号，在这种情况下就给无线局域网的管理造成了很大的麻烦，如何保证网络的安全运行，和数据的安全这也是对无线局域网的技术要求新挑战。

新的无线局域网传输将使 WLAN传输速率实现成倍的提高，他可以实现用户对网络传输更高要求的传输数率，这种新技术已经在人们的生活中得到了广泛的应用，例如家庭的无线蓝牙音箱，高清电视机等都具有该功能；同时现在无线局域网网络的抗干扰能力的加强，也使得无线信号的范围得到有效的扩大，增加了无线局域网信号传输的稳定性，使无线网络用户可以在更大的范围内使用更加便利的无线通讯设备。

对于IEEE802.11无线局域网的基本传输运行，主要是通过二进制指数多址访问/碰撞回避(CSMA/CA)策略进行访问和控制，在这种传输类型的访问盒控制策略中，无线工作站(STA)是无线网络信号传输的主要载体，他将连续的监听信道的工作状态，以达到高效率无线数据传输的目的。

为了能够使无线局域网传输在人们的生活中得到更大程度的利用，更加方便人们的生活，实现无线传输高速化，稳定化，安全化，基于IEEE802.11标准根据无线传输的新技术给出了相应的分析，在无线局域网络传输中，发送端主要的工作就是发送多个信号副本，接收端主要就是对发送端所传来的数据包实现接收并进行合并，从而降低信号在传输途中的衰落现象，实现协作分集的目的。同时对IEEE802.11MAC层多用户分集的分布式协作随机接入设计通过传统的设计提出相应的改进方案，特别是对IEEE802.11层协议的初步实现将对其双向传输机制的研究有重要的意义

二、国内外研究现状

无线局域网很多技术目前只能处于初步起步的水平，但是他的超强的网络传输功能和便利的传输条件使他已经奠定了他的发展趋势，在未来企业的办公标准上无线局域网络将会有很大的发展潜力。

目前无线局域网WLAN的标准类型主要分为三大类：IEEE（美国电子电气工程师协会）802.11系列、ETSI（欧洲电信标准化组织）、Home.RF工作组。三类标准类型IEEE802.11标准以具有以太网标准有更好的发展趋势，一直得到业界最广泛的支持。802.11协议是 IEEE最初制订的一个无线局域网传输协议，他充分利用了有线网络和移动通讯设备的优点，通过两种网络的结合利用各自的优势，组件无线局域网，实现一种面对用户的集成服务模式，就目前这种网络的用途来看，他主要用途是在公司网络中实现无线接入，利用范围非常广泛，所以可以说是这个标准的制订对于无线网络技术的发展具有重要意义。

随着技术的不断提升，新的协议的应用，从而也促使无线局域网性能的不断提高，使得他在市场上的应用价值越来越大，电气和电子工程师协会的任务小组所订立的在物理层的改进，从而可实现最少可以实现100Mbps的传输速率，要使无线局域网的传输速率至少达到这种要求就意味着WLAN速率性能将提高到现今的802.11a的4倍以上。

无线局域网性能迈上一个台阶，总是在用户的实际问题中得到的体验，在不断地改善用户使用中所存在的问题时，从而实现技术性能的一步步提升，同时也是在为新的技术性能创造新的市场价值。

IEEE802.11标准可以概括为：

IEEE802.11属于MAC和PHY两层之间，但是并不是完全包含的关系，具有更实用的功能；

增加原有无线局域网络标准的MAC和PHY层的传输性能，这将有可能实现无线局域网WLAN更高效率的传输，预计最高可实现540Mbps的传输速率；

IEEE802.11协议的工作频率主要有2.4G和5G两种工作频率，可以很好地实现向后来发展技术性能的兼容。

在802.11标准的问题上，目前主要存在以两种技术为核心的阵营体系：一种是制造商协作联盟，其主要代表是WWISE，主要是Wi-Fi联盟对TGN开展的802.11工作。Wi-Fi联盟的 MRD对预期目标以及相应的技术参数有较为明确的规定，通过实现更加高效的传输速率、更加广阔的传输范围、更加安全的传输性能以及更加有效的抗干扰能力等方面对终极用户提供一个改善的体验，让用户可以更可靠地享受整个无线局域网络的基本服务集（BSS）。

其重点主要有以下几点：1.使用20MHz Wi-Fi传输通道传输数率；2.在各个方面条件具备的前提下，采用4*4 MIMO结构和40MHz信道带宽相结合的技术可以实现最高可达540MHz的传输速率；通过增强型 MIMO-OFDM 技术可以实现最低2*2强制配置外加单个20MHz信道通讯，就可以实现最大135Mbps的数据传输效率，可以有效地降低成本实现更高效率的传输；3.强制模式下可以实现在不同的频率下（5GHz和2.4GHz频段下）现有Wi-Fi器件向后来技术和硬件组件的兼容。

还有是以互联网、杰尔系统、思科等为首组成的TGnSync联盟，其提案中主要涉及到以下几个方面：

1.采用MIMO多路天线增强技术，通过多组天线相结合的技术可以实现最大243Mbps的平均传输速率，在条件具备的情况下可实现超过600Mbps的传输速率；

2.天线设置的灵活性，扩展的天线支持2-4组，带宽的配置可为10、20、或40 MHz；

3.降低设备功耗的主要方式是通过定时接收和多路接收两种模式来实现的；

4.根据不同国家对频率的不同要求，采用自适应射频技术来自动调整。

2006年IEEE宣布采纳EWC的规格标准建议，IEEE通过结合 TGN与WWISE两大技术体系阵营生成了新的无线网络局域网传输技术新协议，802.11标准同时支持2.4GHz/5GHz双频段操作，对后续版本具有较好的兼容性，通过采用多任务的技术体系，能支持或实现l-4个数据的串流流程，从而实现传输能力的提升。除此之外EWC的802.11标准规格还涉及到一些其它的技术参数，通过限制波段的频率，可以实现更高的传输速率。

从两大技术集团的技术发展来看，其发展趋势趋于多元化的同时也走向融合。在2007年所通过的无线局域网802.11相关草案中，并算不上是802.11协议性能上的提升，有些技术方案也只是通过原有软件技术的提升，实现软件的升级从而达到硬件的性能的拓展。

在中国这个更加广阔的市场上，新的无线局域网络技术占有重要的地位，同时也在人们的实际生活中得到了广泛的应用，这也将成为无线局域网WLAN产业国内发展的新动力，更加高效的无线网络的具有可移动性和较高的传输速率大大的为人们的生活带来了便利，随着技术的更新换代，硬件设备AP、AC价格的下降，这将迎来无线局域网WLAN发展新高潮。随着公众服务场所中铺设无线公网的拉动以及之间的相互竞争也使得技术突飞猛进的发展，随着无线网络设备的安装，公共场所无线网络的应用，WLAN公众运营市场的高速发展，促使中国WLAN设备市场快速发展壮大。现在的中国WLAN设备市场的发展已具备相当规模，正在向成长期迈进。

三、无线局域网的发展趋势

无线局域网以其高速效率的传输和便利的使用方式受到越来越多用户的青睐。但是无线局域网还存在很多局限性，之前无线局域网的不断更新升级主要表现在带宽或传输速率的提高上。从标准上看，主要是在物理层和硬件设备的改进或扩充方面的升级。

在克服无线局域网传输的速率和网络的覆盖率等问题的同时也使无线局域网其他局限性方面也得到了相应的完善和发展。无线局域网WLAN发展趋势主要表现在:1.宽带的高速化；2.对移动性支持；3.多媒体(QOS)保证；4.安全性能的提高5.可靠性；6.设备的微型化；7.覆盖面积的扩大；8.更加节能；9.经济性等。

目前，无线局域网络设备的应用主要适用于公众服务领域，在公司企业内部网发展趋势来看技术的不断成熟，将为无线网络的发展创造出更加巨大的空间。

IEEE802.11协议不同于计算机网络传输，他规定了无线局域网物理层和数据链路层的之间的网络传输的流程和网络协议规范，IEEE802.11协议的无线局域网发展将通讯的国有化和开发拥有自主知识产权无线网络产品的发展占有重要的分量。协作分集程式的发展，在验证协议本身的传输效率的高速性与稳定性同时也对于无线局域网络企业而言又可以进一步实现协议和技术的产品化，这也使得无线局域网的发展都具有广阔的前景。

[1]吕建强.高校学生信息管理系统的研究与技术分析[J].科技情报开发与经济,2006 Vol.16 No.8.