802.11协议

802.11是IEEE制定的一系列无线局域网标准,包括802.11b、802.11a、802.11g等,分别在速率和频段上有所提升。802.11b工作在2.4GHz,速度11Mbps,802.11a和802.11g在54Mbps,802.11n则进一步提升至475Mbps。此外,802.11系列还包括针对QoS、安全、漫游、Mesh网络等方面的标准,如802.11e的QoS、802.11i的安全增强、802.11r的快速漫游等。

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802.11
IEEE最初制定的一个无线局域网标准,主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入,业务主要限于数据存取,速率最高只能达到2Mbps。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要,因此,IEEE小组又相继推出了802.11b和802.11a两个新标准。

802.11a
802.11a标准工作在5GHzU-NII频带,物理层速率最高可达54Mbps,传输层速率最高可达25Mbps。可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps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。
根据需要,数据率还可降为48,36,24,18,12,9或者6Mb/s。802.11a拥有12条不相互重叠的频道,8条用于室内,4条用于点对点传输。它不能与802.11b进行互操作,除非使用了对两种标准都采用的设备。

802.11b
IEEE802.11b是无线局域网的一个标准。其载波的频率为2.4GHz,传送速度为11Mbit/s。IEEE802.11b是所有无线局域网标准中最著名,也是普及最广的标准。它有时也被错误地标为Wi-Fi。实际上Wi-Fi是无线局域网联盟(WLANA)的一个商标,该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作,与标准本身实际上没有关系。在2.4-GHz-ISM频段共有14个频宽为22MHz的频道可供使用。IEEE802.11b的后继标准是IEEE802.11g,其传送速度为54Mbit/s。

802.11c
802.11c在媒体接入控制/链路连接控制(MAC/LLC)层面上进行扩展,旨在制订无线桥接运作标准,但后来将标准追加到既有的802.1中,成为802.1d。

802.11d
它和802.11c一样在媒体接入控制/链路连接控制(MAC/LLC)层面上进行扩展,对应802.11b标准,解决不能使用2.4GHz频段国家的使用问题。

802.11

### 802.11协议的技术细节与无线网络标准 #### 802.11协议概述 802.11协议是IEEE制定的一系列无线局域网(WLAN)标准,旨在定义无线通信的物理层和数据链路层规范。这些标准支持多种频段、调制技术和传输速率,以适应不同的应用场景和需求[^1]。 #### 不同版本的802.11协议及其技术特点 - **802.11a** 该标准工作在5GHz频段,采用正交频分复用(OFDM)技术,提供高达54Mbps的吞吐能力。其支持的数据速率包括6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 和 54Mbps。802.11a在无需许可证的UNII频段运行,支持多达23个非重叠信道,在中国支持5个非重叠信道(如149/153/157/161/165)。尽管802.11a于1999年成为标准,但相关硬件直到2001年底才开始出现[^1]。 - **802.11b** 工作在2.4GHz频段,使用直接序列扩频(DSSS)技术,支持1, 2, 5.5 和 11Mbps的传输速率。802.11b不兼容早期标准,但由于其较低的成本和较高的普及率,目前大多数产品仍支持该标准[^3]。 - **802.11g** 同样工作在2.4GHz频段,结合了DSSS和OFDM技术,支持1, 2, 5.5, 11, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 和 54Mbps的传输速率。802.11g兼容802.11b,并且由于其更高的传输速率和广泛的商业应用,目前已被大规模商用[^3]。 - **802.11n** 支持2.4GHz和5GHz频段,引入了多入多出(MIMO)技术和更宽的信道带宽(20MHz和40MHz)。通过使用40MHz频宽模式,802.11n能够成倍增加无线网络的支持速率,理论最大速率为600Mbps。该标准兼容802.11a、802.11b和802.11g,目前已被大规模商用[^2]。 - **802.11ac** 专注于5GHz频段,采用了先进的OFDM/MIMO技术。其支持的速率由调制编码方案(MCS)、空间流数、信道带宽和GI长度决定,理论最大速率为1300Mbps。802.11ac兼容802.11a和802.11n,尽管尚未完全普及,但已在高端市场中得到应用[^3]。 #### 数据帧结构与灵活性 802.11协议定义了三种类型的帧:管理帧、控制帧和数据帧。每种帧类型下还有多种子类型。由于数据链路层靠近底层通信协议802.11帧的长度是可变的,这为协议提供了更大的灵活性。然而,这种特性也增加了复杂性。以下是一些导致帧长度变化的主要原因: 1. MAC地址数量不定:例如,ACK帧仅包含一个MAC地址,而数据帧可能包含三个或更多MAC地址。 2. 管理帧携带的信息长度不定:管理帧中包含的安全设置、物理通信参数等信息可能导致帧长度变化。 3. 加密和QoS信息:加密数据帧格式通常包含额外的加密头,而启用QoS功能也会改变帧结构[^4]。 ```python # 示例代码:802.11帧的基本结构(简化版) class WiFiFrame: def __init__(self, mac_addresses, payload, encryption=None, qos=False): self.mac_addresses = mac_addresses self.payload = payload self.encryption = encryption self.qos = qos def serialize(self): frame = "" for mac in self.mac_addresses: frame += f"MAC: {mac}\n" if self.encryption: frame += f"Encryption Header: {self.encryption}\n" if self.qos: frame += "QoS Enabled\n" frame += f"Payload: {self.payload}\n" return frame # 创建一个简单的WiFi帧实例 frame = WiFiFrame(mac_addresses=["AA:BB:CC:DD:EE:FF"], payload="Hello World", encryption="WPA2", qos=True) print(frame.serialize()) ``` #### 总结 802.11协议家族涵盖了多个版本,每个版本都有其独特的技术特点和应用场景。从早期的802.11a/b/g到后来的802.11n/ac,这些标准不断演进,以满足日益增长的无线通信需求[^1]。
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