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無線區域網路(WLAN/WiFi)

❒ IEEE802.11通訊協定
因應無線區域網路(WLAN)的需求,美國電子電機工程師協會(IEEE)在1990年召開802.11委員會,制定無線區域網路通訊標準IEEE802.11,以這個標準為基礎的無線區域網路又稱為「WiFi(Wireless Fidelity)」,但是實際上「WiFi」是WiFi聯盟的商標,是用來保證使用這個商標的無線通訊產品互相具有相容性,目前有下列四種標準,如<表一>所示:
➤IEEE802.11b:1999年推出,採用2.4GHz的ISM頻帶,資料傳輸率11Mbps,使用直序展頻(DSSS)與數位訊號調變(BPSK、QPSK),傳輸距離100公尺。
➤IEEE802.11a:2000年推出,採用5GHz的ISM頻帶,資料傳輸率54Mbps,使用正交分頻多工(OFDM)與數位訊號調變(PSK、QAM),傳輸距離50公尺。
➤IEEE802.11g:採用2.4GHz的ISM頻帶,資料傳輸率可達54Mbps,理論上最高可達125Mbps,使用正交分頻多工(OFDM)與數位訊號調變(QAM),同時相容於802.11b與a的標準,傳輸距離100公尺。
➤IEEE802.11n:採用2.4GHz的ISM頻帶,使用正交分頻多工(OFDM)與數位訊號調變(QAM),同時支援多輸入多輸出(MIMO)天線,資料傳輸率可達100Mbps,理論上最高可達600Mbps,傳輸距離100公尺。
表一 無線區域網路(WLAN)的IEEE802.11各種標準比較表。

❒ IEEE802.11無線區域網路架構
IEEE802.11無線區域網路的架構如<圖一>所示,由於目前大部分的家庭用戶都是使用ADSL連接網路,先將RJ11電話線連接到室內的ADSL數據機,再使用RJ45網路線連接到無線區域網路「接取點(AP:Access Point)」,當我們向中華電信申請ADSL時會贈送一台ADSL數據機,目前大部分的ADSL數據機都直接內建接取點(AP),這裡的接取點(AP)就像是前面介紹無線通訊的微型基地台一樣,最後以無線的方式與電腦內的無線網路卡、筆記型電腦、智慧型手機等行動裝置連接,由於無線的部分使用ISM頻帶,所以不需要任何費用,使用者只需要支付ADSL固定網路的費用即可,這也是它成功的主要原因。

圖一 IEEE802.11無線區域網路的架構。
❒ 無線區域網路的優缺點
無線區域網路(WLAN)可以讓我們的電腦不需要拉著一條網路線,但是只能算是「移動式」的無線網路,並不算是「行動式」的無線網路,其中最大的差別就在「越區換手(Handoff)」,行動電話GSM、GPRS、WCDMA、LTE系統都具有越區換手的功能,使用者可以行動上網(一邊移動、一邊上網),但是無線區域網路WiFi/IEEE802.11沒有越區換手的功能,我們只能在某個固定的地點無線上網,由於無線區域網路使用不需要支付頻譜費用的ISM頻帶,因此仍然受到大家的喜愛,在麥當勞、StarBucks咖啡店、7-11便利商店等地點都會安裝無線區域網路接取點(AP),讓消費的客人可以使用無線上網。
2004年由台北市政府與安源資訊公司共同合作規劃無線網路服務「Wi-Fly」,在台北市的捷運站以及其周邊150公尺的範圍內,都可以使用Wi-Fly無線上網,此外,台北市政府並提供所有的路燈安裝無線區域網路接取點(AP),外觀如<圖二>所示,就是希望能夠讓使用者在台北市的任何地點都可以無線上網,不過隨著行動電話WCDMA、LTE系統成熟價格下降,無線區域網路無法取代行動電話上網的功能。

圖二 IEEE802.11無線區域網路的應用,無線區域網路Wi-Fly接取點(AP)。
❒ WiFi直接連線(WiFi direct)
WiFi 直接連線(WiFi direct)又稱為「WiFi點對點(P2P:Peer to Peer)」,是一種讓WiFi無線設備不需要經由接取點(AP)就直接與另外一個WiFi無線設備傳送資料的通訊協定,主要的競爭對手是藍牙(Bluetooth 3.0)通訊協定,但是資料傳輸率是最大的優勢。
Wi-Fi direct可以直接在原有的802.11a/g/n(不支援802.11b)硬體上執行,因此不必增加任何硬體設備就同時支援一對一與一對多模式,最大資料傳輸率250Mbps,只要具有WiFi無線通訊模組就可以用來傳送資料,例如:WiFi聯盟制定的「Miracast」可以經由WiFi direct通訊協定傳送影像與聲音等多媒體資料,讓手機透過無線的方式分享畫面到電視上,由於WiFi direct的資料傳輸率有限,因此影像大多使用H.264視訊壓縮,聲音可以使用線性脈碼調變(LPCM:Linear PCM)、進階音訊編碼(AAC)、杜比數位音效(Dolby AC-3)等。知識力www.ansforce.com。
其他類似的技術包括:蘋果(Apple)的AirPlay、英特爾(Intel)的WiDi、WiGig聯盟的WiGig、晶鐌(Silicon Image)的UltraGig(Wireless HD)、WHDI聯盟的無線數位家庭介面(WHDI)、汽車連線聯盟(Car Connectivity Consortium)的MirrorLink,其中有些使用2.4GHz或5GHz的ISM頻帶與IEEE802.11通訊標準,有些是使用其他更高的頻帶。
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