Wi_Fi与WiMax技术比较及其应用前景分析

W i-F i与W i M ax技术比较及其应用前景分析

华中师范大学信息技术系　张合权　张　奎

[摘　要]文章分别介绍了W i-F i、W i M ax技术的主要特点,着重对两种技术的物理层、M A C层进行分析研究,并对两者进行了比较,并对两种技术发展趋势进行了展望。

[关键词]W i M ax　W i-F i　IEEE802.11　IEEE802.16　应用前景

1.引言

在移动通信飞速发展的今天,宽带无线接入技术(W LAN)作为下一代通信网中最具发展潜力的接入技术之一,正受到业界广泛关注。而W i-F i和W i M ax技术在W LAN技术中扮演了十分重要的角色。W i-F i技术在欧美的成功商用在第三代通信系统时前景不太乐观的情况下突显它的优势;W i M ax于2007年10月19日被ITU正式批准成为3G标准之一,人们对它的关注再一次掀起热潮。本文将这两种技术从物理层、M A C 层等多角度进行了比较,探讨了它们各自的应用领域及前景。

2.W i-F i、W i M ax概述

2.1W i-F i概念及其主要特点

W i-F i全称为W irelessF idelity,中文名为无线保真技术,又称IEEE802.n标准。和蓝牙技术一样,它也属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。它的最大优点就是传输速度较高。另外,它的有效距离可达百米,同时还可以和现在已有的各种IEEE802.n设备兼容。现在流行的笔记本电脑技术——迅驰技术就是基于该标准的。

W i-F i的主要特点是:安装便捷;易扩展,每个A P可以支持100多个用户的接入,只需要在现有的无线局域网基础之上增加A P,就可以把几个用户的小型网络扩展成为几百、几千个用户的大型网络;提供可靠的数据传送;高移动性,在无线局域网信号覆盖范围内,各个节点可以不受地理位置的限制进行任意移动。

2.2W i M ax概念及其主要特征

W i M ax(W o rld In teroperab ility fo r M icrow ave A ccess)全称为全球微波接入互操作性,W i M ax已成为IEEE802.16标准的代名词,是一种面向城域网的宽带无线接入技术,能提供面向互联网的高速连接。W i M ax推行的IEEE802.16标准在具有高速率数据传输优势的同时,兼具一定范围内的移动性。W i M ax 在部署、配置、安全性、QO S、长距离覆盖等方面优势突出,尤其适用于解决城域网建设的“最后一公里”接入问题。

W i M ax的主要特征[1,2]是:传输距离远、接入速度高;接入灵活、系统容量大;提供广泛的多媒体通信服务;提供安全保证;对移动性具有良好的支持能力;应用范围广。

3.W i-F i与W i M ax技术标准的结构分析

W i-F i、W i M ax覆盖范围的不同以及其他相关性能要求的差异性,决定它们采用的协议和体系有较大的差别。

3.1W i-F i标准的协议结构

无线局域网的结构简单,在单一的局域网内不存在复杂的中转、路由等网络控制,网络层非常简单,IEEE802仅规定数据链路层及物理层。局域网的数据链路层分为逻辑链路层(LL C 层)和媒体访问控制层(M A C层)。802.11协议集对LL C层和M A C层的规定是一致的,但对物理层的规定是不同的。

3.1.1物理层

物理层的任务是定义与实现建立、维持和拆除物理连接信道所需的机械、电气的特性与规则。大多数W i-F i技术产品采用扩频技术,以保证无线数据传输的可靠性、完整性和在不同频段传输的数据不会相互干扰。扩频技术有直序扩频和跳频扩频,由于跳频扩频抗干扰性能较好、成本较低,因此W LAN常采用该扩频技术。

3.1.2M A C层

M A C层在LL C层的支持下为共享介质PH Y提供访问控制功能(如寻址方式、访问协调、帧校验序列生成的检查以及LL CPDU定界等)。M A C层在LL C层的支持下执行寻址方式和帧识别功能。M A C层采用CS M A CD(载波监听多路访问 冲突避免)协议,该协议只适合数据业务的传输,不能保证业务的Q oS,如时延要求,不适合视频、语音业务;每个W i-F i接入点服务的用户也非常有限。

W i-F i技术的M A C层具有3个主要功能:无线介质访问、网络连接、提供数据验证和保密。IEEE802.11标准提供两种认证服务(开放系统认证、共享密钥认证)和加密来增强网络安全性。

3.1.3LL C层

LL C层的任务是完成两通信实体间逻辑链路上的数据帧传输与控制,是模型的最高层,具有与数据链路控制协议相似的功能。此外,LL C层为其上层提供数据报与虚链路服务。

3.2W i M ax标准的协议结构[4]

W i M ax的高性能与其严密、完善的体系结构密切相关, W i M ax标准结构由M A C层和PH Y层构成。

3.2.1M A C层

M A C层包括汇聚子层(CS层)、公共子层(CPS层)和加密子层(SS层)。

(1)汇聚子层:它主要完成外部数据包的转换和映射。它从CSSA P接收外部 高层数据,然后通过M A C SA P由CPS子层接收,并映射进M A C SDU s。

(2)公共子层:它是M A C层性能实现的核心层,系统的接入、带宽的支配、连接的建立与维护等功能均需要它的支持。CP 负荷传输到该子层,该子层并不需要理解CP负荷的格式或者解析CP负荷的意义。该子层通过M A C SA P接收数据,然后分类进入特定的M A C连接。

(3)加密子层:该子层主要完成认证、密钥的交换和加密等功能。SS子层(Secu rity Sub layer)主要包括两个协议,即数据包加密封装协议和密钥管理协议(PK M),前者对通过BW A网络的数据包进行加密,后者实现SS和BS之间密钥的安全分配, BS可以通过PK M协议提供有条件的网络接入服务。

此外,M A C层还支持网状网结构和A RQ机制。P M P模式与M ESH模式最大的不同在于:P M P模式中数据流仅在BS和SS之间传输;而在M ESH模式中,数据流可以在SS之间传输,即一个SS可以通过其他SS路由。

3.2.2物理层

W i M ax物理层PH Y包括传输汇聚子层(T ran s m issi on CS)和物理媒体独立子层(P M D),用于为通过SA P链接的BS 与SS的M A C实体提供服务,具体包括动态自适应调制信道编码以及双工和多址操作。

4W i-F i与W i M ax技术特点比较[4]

W i-F i与W i M ax技术主要特点比较如表1所示:

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5两者发展现状及应用展望

从目前世界上绝大部分W i-F i商业运营网络的运行状况来看,W i-F i面临的主要受技术本身限制,Q oS、安全性、有效漫游等问题是其今后拓展应用的技术障碍,另外由于它设备简单业务比较单一,目前绝大部分W i-F i网络运营商还没有实现大幅度赢利,但是分析家认为,它作为无线宽带接入的主要技术之一,它仍然有广阔的应用前景。

而W i M ax技术发展的前景如何,从目前来看不是技术问题,主要的问题是发展的时间和频率资源问题。特别是频段问题,国际上至今并没有给支持移动应用的W i M ax分配统一的工作频率,这严重制约了W i M ax技术的发展[5]。随着W i M ax加入I M T-2000成功,对W i M ax技术无疑是个巨大的机遇,同时也是挑战。同为TDD系统,W i M ax面临与TD-SCDM A在市场资源、频率资源的激烈争夺。

6结语

无论是W i M ax还是W i-F i,都存在一些发展的局限条件,考虑两种技术的相似性和包容度,可以预言,在今后相当长的时间内两者将互补共存、和谐发展,在重叠区有一定程度的相互竞争。

参考文献

[1]朱殿荣.W i M ax技术及标准[J].电信工程技术与标准化,2005(07):34～39

[2]曾春亮.WM A X 802.16原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2006:20～34

[3]苏鹏,彭建华.W I M A X技术应用前景分析.通信技术, 2007.10

[4]彭木根,王文博.下一代宽带无线通信系统——O FDM 与W I M A X[M].北京:机械工业出版社,2007,(01):162～186

[5]张同须.当前电信业热点技术综述以及未来发展趋势[J].分析电信工程技术与标准化2007(10):1～11

(上接第218页)体育旅游专业人才

旅游资源人为破坏的根源,主要是广大的游客保护旅游资源的意识不强,不知道旅游资源的价值。因此,要通过各种途径大力宣传旅游资源的价值和旅游资源保护的知识,提高游客的素质,使他们了解到旅游资源是千百年来自然造化和人类文化遗产的精髓,是人类精神需求的宝贵财富,一旦破环,难以复原。

旅游资源类型多,分布广,导致破坏的原因也很多,所以旅游资源的保护涉及到多学科、多种技术,旅游资源的保护研究是一项重要的科研项目。因此,旅游资源的保护,需要具体人员来关心和实施这项工作,必须培养旅游资源保护的专业人才[4]。所以建议体育学院和旅游学院拓宽专业面,调整专业结构和课程设置,有目的的培养生态体育旅游方面的人才。

小结

“绿色奥运”作为北京08奥运的三大理念之一,这不仅为我们生态体育旅游的发展提供了硬件设施,而且从思想、制度、管理等这些软环境上体现出“绿色”的深层含义,使“绿色奥运”的理念深入人心。总之,绿色奥运与生态体育旅游将以崭新的面貌展现给全世界。同时,也将使河南省的生态体育旅游产业朝着更好、更快的方向发展。

参考文献

[1]祖晶,徐芹苹.儒家生态学底蕴及对绿的奥运的解读[J].聊城大学学报(自然科学版)2003,16(4):50-53.

[2]陈大杰,汤炳龙,陈天佳,张秀娟.论“绿色奥运”对我国生态旅游的影响及发展[J].现代农业科技2007(5):116-117.

[3]刘凤云,董家魁.论生态体育旅游可持续发展[J].解放军体育学院学报.2005,24(2):25-27.

[4]高峻.旅游资源规划与开发[M].北京:清华大学出版社2007.01:285-303.

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