无线局域网与陆地移动通信系统等传统的电信网络不同，它源于计算机网，提供计算机终端之间的互联功能，其协议一般只包含底层与传输相关的部分。而电信网络则不同，其协议一般包括了从端到端的一切过程。然而，应当看到，随着移动智能终端和互联网的发展，传统计算机网和电信网网络将逐步融合。
与陆地移动通信系统的广域覆盖不同，无线局域网的覆盖范围较小，一般在200米以内。无线局域网的迅速发展为移动终端提供了一种便宜、快捷的无线入网方式。本节介绍无线局域网技术，主要包括空中接口技术、组网方式。
1. 工作频率
无线局域网的发展初期，曾出现了多种技术和标准，但发展至今，只有IEEE组织制定的802.11系列标准成为工业界的实际标准，相应产品已经在全球范围内得到广泛应用。区别于有线局域网标准802.3,无线局域网的802.11系列标准制定了无线方面的空中接口标准，主要包含物理层(PHY)和媒体接入层(MAC),对应计算机网络中OSI标准协议模型的物理层和数据链路层。图70显示了IEEE802.11系列标准的发展简短历史。
图70 IEEE802.11标准发展简史
可以看到，当前无线局域网的IEEE802.11标准主要有四个，即802.lla/b/g/n,其工作频段主要有两段，2.4GHz和5GHz段。其中，802.11b/g工作在2.4GHz频段，802.lib是较早的标准，采用了基于直接序列扩频的技术，通信速率最高为11Mbit/s,802.llg釆用了OFDM技术，通信速率最高为54Mbit/s；802.Ila工作在5GHz频段，釆用OFDM技术，最高通信速率为54Mbit/s；802.Un可工作于2.4GHz和5GHz频段，釆用多天线和OFDM技术，最高通信速率可达600Mbit/s。
2.4GHz段的信道频率分配和5GHz频段的频率分配如表3 所示。
表3 无线局域网2.4G频段信道频率分配
美国联邦通信委员会(FCC)和欧洲电信标准化协会(ETSI)为无线局域网在5GHz频段频率分配如图71所示。
图71 无线局域网5GHz频段划分
由于2.4GHz频段是工业、科学和医疗实验频段(ISM频段)，可自由使用，因此这段频谱的应用系统很多，如蓝牙、无线麦克风、微波炉等。可以看到，802.11标准在2.4GHz频段的信道频率间是互相重叠的，每个信道占用22MHz带宽，为避免干扰，相邻小区使用的信道频率间距应大于25MHz。
2. 无线局域网空中接口技术
无线局域网技术关键集中在对空中接口的制定上，主要包括物理层和媒体接入层。无线局域网协议之间的关系以及与OSI参考模型、TCP/IP参考模型之间的对应关系如图10.72所示。可以看到，无线局域网协议对应的是OSI模型中的物理层和数据链路层，或TCP/IP参考模型中的网络接入层。由于TCP/IP参考模型并不具体定义网络接入层的内容，因此可以包容各种不同物理实现的网络。
(1) IEEE802.11
IEEE802.11是1997年发布的无线局域网标准，共制定了三种空中接口，分别是802.11FHSS、802.11DSSS和802.11Infrared,其中802.11FHSS和802.11DSSS都工作于2.4GHz频段，分别采用了基于跳频扩频(FHSS)和直接序列扩频(DSSS)技术，实现了1〜2Mbit/s的通信速率。IEEE802.11标准由于速率低，目前已经很少有相应的产品。
(2) IEEE802.Ila
IEEE802.Ila是1999年确定的无线局域网标准，工作频段为5GHz的U-NII频段,
图72 无线局域网协议
如图10.73所示该频段分成三段：第一段5.15-5.25GHz,带宽100MHz,划分成4个信道,每个信道带宽为20MHz,发射功率限制为50mW；第二段5.25-5.35GHz,带宽100MHz,划分成4个信道，每个信道带宽20MHz,发射功率限制为250mW；第三段5.725〜5.825GHz,带宽100MHz,划分成4个带宽为20MHz的信道，发射信号功率限制为1W。
图73 802.11a使用的频率
IEEE802.Ila采用OFDM技术，每个20MHz信道分成300kHz的52个子载波，其中4个子载波作为导频，48个子载波携带数据信息，每个子载波的调制视信道条件可以为BPSK、QPSK、16QAM和64QAM,釆用卷积码作为信道编码，可支持的信息速率为6、9、12、18、24、36、48、54Mbit/s。
(3) IEEE802.11b
IEEE802.Ub是1999年发布的标准，是802.11DSSS协议的兼容增强版，支持信息速率1Mbit/s、2Mbit/s、5.5Mbit/s,11Mbit/s,兼容IEEE802.11DSSS标准中的1Mbit/s、2Mbit/s信息速率。802.lib工作在2.4-2.4835GHz频段，该频段被划分成13个重叠的22MHz带宽的信道，由于总的带宽仅有83MHz,因此该频段内不重叠的信道最多有3个。
IEEE802.11b采用直接序列扩频技术，码片速率为11Mbit/s,采用CCK调制方式实现扩频，可获得高达5.5Mbit/s、11Mbit/s的信息速率。
(4) IEEE802.llg
IEEE802.llg是2002年发布的标准，是802.11b在2.4GHzISM频段上的扩展版本。802.llg采用OFDM作为调制方式，可支持与802.Ila一样的信息速率。为了实现与802.lib的兼容，802.llg还可支持802.lib中釆用DSSS/CCK的调制方式。然而，当802.llg的AP节点中同时有802.lib.802.llg的设备时，由于802.lib设备不能理解802.llg的信号，因此可能将其当成噪声或非802.11b的信号，从而发起通信，干扰正常的802.llg的设备通信。为避免这种情况，802.llg利用载波侦听机制(RTS/CTS)对802.llg通信时进行信道保留，通知802.11b设备在信道保留时不发起通信，从而减小相互之间的干扰。
(5) IEEE802.lln
IEEE802.lln标准是802.11标准的补充版本，其主要目的是提高无线局域网的空中传输信息速率。802.lln标准的讨论起于2003年末，至2005年有61个提案，经过协调，最终在2006年合并成一个联合工作组，形成初稿,2009年形成第三次修改稿。
802.lln采用多种物理层技术来提高信息速率，主要包括：多天线技术(空时编码、空分复用、波束成型)、信道带宽可绑定至40MHz、LDPC信道编码、OFDM调制。在媒体接入层(MAC)中，802.lln采用帧聚合、反向数据协议等技术减小信令开销，提高信息吞吐量。802.lln的理论支持速率最高可达600Mbit/s。
基于空分复用的802.lln的发射机框图如下图10.74所示，信息经过信道编码后并行成多路输出，然后每路信息经过交织、QAM调制、结合多天线使用模式的空时编码、()FDM调制，然后各自通过天线并行发送。
图74 802.lln发送框图
3. 无线局域网媒体接入控制
802.11媒体接入层定义了两种媒体共享接入方式：即基于分布协调功能(DCF)的方式和基于轮询协调功能(PCF)方式。
(1)DCF方式
DCF方式是基于载波侦听/载波碰撞检测(CSMA/CA)方式的一种无线信道共享接入方式，主要工作于具有AP和多个STA的无线局域网中。DCF的工作方式是基于随机竞争使用无线信道的方式，任何STA要发送信息前，需要先侦听相应载波信道上是否已经有其他终端发送信息，当侦听到信道空闲一段时间(D1FS)后，STA终端再随机产生一个时延，如果信道仍然空闲，才占用信道进行发送。如图10.75示意了4个STA之间互相竞争信道发送数据的情况。
图75 DCF接入方式
(2)PCF方式
PCF方式是802.11定义的一种可选接入模式，不很常用。PCF方式只能工作于固定接入方式，需要AP作为协调媒体的接入。PCF有两个工作阶段：竞争阶段(CP)和非竞争阶段(CFP)。在CP阶段，各STA采用DCF方式竞争使用信道；在CFP阶段，AP通过轮询方式控制各STA的发送。
