PDF802.11 的家庭动态
Bill McFarland 和 Michael Wong，Atheros 通信公司
802.11 系列标准正在帮助无线局域网进入充满希望的新领域。
三个趋势正在推动无线局域网 (WLAN) 的快速增长：笔记本电脑和个人数字助理 (PDA) 的使用增加；WLAN 数据速率的快速进步（在过去四年中从每秒 2 兆比特到 108 Mbps）；以及 WLAN 价格的急剧下降（目前客户端低于 50 美元，接入点低于 100 美元）。
因此，802.11 技术[参见 802.11 标准，ISO/IEC 8802-11:1999 (E), ANSI/IEEE；以及 802.11 手册，设计师指南，B. O’Hara 和 A. Petrick 著，IEEE Press，1999] 必将变得无处不在。WLAN 市场预计将从 2001 年的 17.9 亿美元增长到 2004 年的 38.5 亿美元 [参见 “它既便宜又有效：Wi-Fi 将无线网络带给大众”，G. Paulo 著，In-Stat MDR，2002 年 12 月]。行业分析师预测，到 2004 年底，70% 的笔记本电脑将预装 802.11 技术 [无线应用激增，Chris Kozup 著，META Group，2003 年 2 月 24 日]。
许多其他无线技术——包括蓝牙、宽带无线接入、蜂窝电话和 3G 网络——也在不断发展，但没有一种技术像 802.11 那样快速增长。由于 802.11 标准仅涵盖网络堆栈的第 1 层和第 2 层（物理层和媒体访问控制层），因此我们在此处不会详细介绍无线局域网的更高级别网络方面。
过去和未来的应用
802.11 产品的最大驱动力是家庭和办公室的“传统”网络。在这些网络中，流量主要是 TCP/IP，看起来很像有线局域网上的流量。在办公室中，无线局域网通常作为覆盖网络安装在有线网络之上，以便在会议室和自助餐厅提供连接，并允许访问互联网。早期几代 802.11 技术的吞吐量和整体系统容量不足以让办公室完全无线化。然而，5 GHz 802.11a 的出现使得中等规模的办公室可以“无线化”。
在家庭中，无线网络主要用作提供移动访问外部互联网连接（如 DSL 或有线调制解调器）的便捷方式。在大多数情况下，具有无线网络的家庭没有有线网络。
802.11 标准提供自组网，允许用户在没有任何基础设施的情况下形成网络组。虽然这是一个方便的功能，但它并没有得到广泛使用。无法访问互联网的网络的重要性有限。
一些新的应用有望为 802.11 技术带来巨大的增长潜力。无线热点尚处于起步阶段，但在 802.11 技术的低成本帮助下，将迅速成熟。很容易想象热点位于酒店、咖啡店、机场等任何人们有机会暂停足够长的时间来阅读电子邮件或浏览网页的地方。
消费电子产品应用将广泛使用 802.11。大多数大型消费电子公司都在开发机顶盒和平板电视之间的无线视频连接。未来的应用将包括来自移动设备（如数码摄像机和相机）的视频流。
尽管从未打算用于此应用，但 802.11 也正在考虑用于广域移动网络。客户端的低成本和普及性使得创建这样的系统具有吸引力。估计显示基础设施成本远低于 3G，更不用说在免费的免许可频谱中运行了。然而，在基于 802.11 的广域系统能够工作之前，必须清除重大的技术障碍。
监管推动
政府监管是无线通信的一个主要因素。自 80 年代中期以来，越来越多的频谱被分配用于免费和免许可使用。最重要的免许可分配是在 2.4 GHz 和 5 GHz 频段。多年来，大多数国家/地区都可使用 2.400 至 2.4835 GHz 频段的频谱。1997 年，美国政府分配了 5.15 至 5.35 GHz 和 5.725 至 5.825 GHz 频段。欧洲和日本也做出了类似的分配。
最近，美国在行业、军方和政府之间达成了一项重大的妥协，将 5.15 至 5.850 GHz 频段分配用于免许可使用。预计世界大部分地区将效仿这一榜样，在未来几年内释放 700 MHz 的频谱用于 WLAN。
监管方面的最新发展是美国政府允许在 1.99 至 10.6 GHz 频段使用超宽带 (UWB) 技术。UWB 将无线电传输分散在宽带宽上，使任何给定频率范围内的功率谱密度保持较低水平。使用扩频类型处理，UWB 接收器可以检测到这些非常微弱的信号，同时几乎不会对已在这些频段中运行的普通接收器造成干扰。尽管如此大的分配是一个机会，但所需的低发射功率水平（比其他免许可频段允许的功率低两到三个数量级）以及仅在美国可用的频谱将在一段时间内限制这些系统的商业可行性。
我们有标准
多年来，已经制定了许多 WLAN 标准，包括 HiperLAN 1 和 2 以及 HomeRF。然而，只有 802.11 产生了任何重大的商业影响，并且现在它是唯一重要的 WLAN 标准。它实际上是一个不断扩展的标准系列。这些扩展被视为原始 802.11 标准的补充，并用单字母后缀标识。
以下是已完成或正在进行的扩展的简要摘要
- 802.11—原始标准规定了 1- 和 2-Mbps PHY 层、CSMA/CA MAC，1997 年通过
- 802.11a—增强功能，可在 5 GHz 频段提供 54 Mbps，1999 年通过
- 802.11b—增强功能，可在 2.4 GHz 频段提供 11 Mbps，1999 年通过
- 802.11d—为符合国际法规而进行的更改，2001 年通过
- 802.11e—对 MAC 层的增强，通过优先级 CSMA 和高级轮询技术提供服务质量 (QoS)，仍在讨论中
- 802.11f—接入点间通信的推荐实践，即将完成
- 802.11g—PHY 层增强功能，可在 2.4 GHz 频段提供 54 Mbps，即将完成
- 802.11h—对 802.11a 的增强，以帮助符合欧洲的法规，即将完成
- 802.11i—增强安全性，仍在讨论中
- 802.11j—为满足日本法规要求而进行的更改，刚刚开始
- 802.11k—改进的 WLAN 系统管理，刚刚开始
- 802.11m—对现有标准的通用清理和编辑
- 802.11?—吞吐量大于 100 Mbps 的标准，项目尚未批准，将需要三年以上才能完成
通过这些补充，802.11 标准可以发展以解决最初创建时从未考虑过的应用。特别是，802.11e 中的 QoS 增强功能将使该标准能够满足语音和视频的需求，从而使 802.11 成为蜂窝语音系统或消费电子网络。
调制的意义
物理层最重要的方面是调制系统，因为它决定了原始数据速率，以及大部分的实现复杂性和由此产生的成本。调制系统的关键方面之一是如何克服无线传输中固有的多径（回声）。多径是由发射的无线电波从环境中的物体反射引起的。反射以不同的时间延迟到达，并且发射波形的前后部分重叠会导致接收困难。
目前流行的 802.11b 补充标准（原始数据速率高达 11 Mbps）使用互补码键控 (CCK)。输入数据流根据特定代码进行扩展，并且使用单载波的相位调制来传输新的数据流。例如，如果数据以 11 Mbps 的速率进入系统，则每 8 位输入数据块被编码为 16 位输出数据位（通常称为码片，以区别于原始数据位）。然后使用八相相移键控 (QPSK) 符号一次传输两个这 16 个码片。每个符号是载波正弦波的相位处于四个离散值之一的时间段，从而传递两个码片的信息。因此，每秒传输 22 兆码片，接收器对其进行解码以恢复原始的 11-Mbps 数据流。
扩展编码输入位的基本概念是合理的。冗余允许接收器进行纠错并扩展频谱，使系统更能抵抗多径的一些影响。不幸的是，选择的特定代码不是一个非常明智的选择。它只实现了更好的代码可能提供的一半好处。
CCK 调制的另一个缺点是空中的高符号率。这意味着多径回声可能导致多个符号在接收器处在时间上重叠。对抗这种情况的标准方法是使用自适应均衡器，但它们需要相对较长的报头进行训练。由于即使在环境中有轻微移动的情况下，回声也会发生显着变化，因此每个数据包都必须包含此训练报头的开销。
自适应均衡器的计算复杂度随着数据速率的平方而增长。因此，虽然自适应均衡器对于 11-Mbps 的数据速率是可行的，但对于最近的 WLAN 中看到的 54- 或 108-Mbps 的速率来说，它是不切实际的。
为了避免这些限制，802.11a 和 802.11g 使用正交频分复用 (OFDM) [参见 OFDM for Wireless Multimedia Communications，R. Van Nee 和 R. Prasad 著，Artech House Publishers，2000]。OFDM 背后的基本概念是创建非常长的符号，这样多径回声仅在符号的一小部分期间创建重叠，接收器可以避免这种情况。由于多径而发生重叠的时间称为保护间隔。对于 802.11a 和 g，它设置为 800 纳秒。
然而，以慢符号率提供高数据速率是困难的。解决方案是并行传输数据。通过使用多个载波，每个载波的频率略有不同，可以在保持每个载波上的符号率较低的同时传输高聚合数据速率。
图 1 描述了 OFDM 调制在时域和频域中的工作方式。在频域中，802.11 由 52 个独立的载波频率组成，这些频率尽可能紧密地间隔开，以最大限度地减少信号的总带宽。数据通过改变载波的相位和幅度在每个载波上调制。此外，在调制之前，将纠错码应用于数据。通过改变纠错编码量和调制的复杂性来支持各种数据速率。工作 WLAN 中每个设备的数据速率会不断调整，以在其位置和物理环境条件下提供尽可能高的吞吐量。
在时域中，发射的波形可以看作是 52 个正弦波的总和，每个正弦波的频率都不同，并且每个正弦波都在相位和幅度上进行调制以传递数据。
这种方法的优点是它不需要长训练报头来纠正多径，并且可以使用快速傅里叶变换 (FFT) 非常有效地生成所需的波形。给定数据速率 R，FFT 仅需要 R/2*log2(R) 次计算，而均衡系统需要 R2 次计算。最后，纠错码要强大得多。最终结果是 802.11a 和 802.11g 在实际环境中可以远远优于 802.11b。
两种新方法有望进一步提高数据速率和范围。两者都是“智能天线”技术，其中多个天线引导 WLAN 信号。图 2 显示了一个使用四个天线的波束成形 [“Antenna Systems for Broadband Wireless Access”，R. Murch 和 B. Letaief 著，IEEE Communications Magazine，2002 年 4 月，第 76-83 页] 接入点 (AP)。理论上，每个天线元件可以创建一个波束。实际上，需要更多的天线元件。波束可以定向到不同的站点。如果站点在物理上彼此充分分离，则它们可以全部同时通信而不会相互干扰。此外，将功率聚焦到波束中可以增加可以维持连接的范围。
密切相关的是多输入多输出 (MIMO) 系统。如图 2 所示，这些系统在 AP 和站点都具有多个天线。假设环境有多径反射，则可以形成不会相互干扰的波束。然后，每个波束都可以承载不同的信息集，将数据速率乘以 min(发射天线数量, 接收天线数量)。实际上，吞吐量的增加较小，但研究表明，非常高容量的系统是可能的 [“Layered Space-Time Architecture for Wireless Communication in a Fading Environment When Using Multiple Antennas”，G. J. Foschini 著，Bell Labs Technical Journal，第 1 卷，第 2 期，1996 年秋季，第 41-59 页]。
由于无线信道随着物体的移动而快速变化，因此这两种智能天线技术都很困难。用于查找然后跟踪所需波束方向的算法是关键技术。此外，802.11 MAC 通常依赖于小区中所有站点都能够听到小区中所有其他站点的能力。虽然波束成形技术扩展了范围，但它们创建了无法相互听到的隐藏节点。在 802.11 框架内有效地处理这个问题是一个挑战。
MAC 层
基本的 802.11 媒体访问机制是先听后讲，带有分槽随机退避 (CSMA/CA) 和逐包确认（自动重传请求，ARQ）。由于难以构建可以同时发送和接收的无线电，因此检测冲突也很困难。相反，为每个正确接收的数据包发送肯定确认。如果未收到确认，则发送方知道要重传数据包。由于噪声和干扰，无线网络通常以 10% 的丢包率运行，因此在物理层快速重传是必要的。
图 3 显示了如何在 802.11e 中增强此基本机制以提供 QoS。通过调整其初始等待时间 (AIFS) 及其随机退避竞争窗口 (CW min 和 CW max)，可以为不同的流量流提供不同的优先级访问无线信道。此机制很好地映射到有线网络上常见的 802.1p QoS 流量，并且当只有少量高优先级流时，它工作良好。
当大量高优先级流来自多个源时，更集中的调度程序可以提供更好的性能。802.11e 标准还提供了一种基于轮询的机制，称为混合控制功能 (HCF)。在这种方法中，接入点通知所有站点保持传输，直到被轮询，并通知它们轮询时可以传输多长时间。HCF 允许接入点调度介质上的所有传输，有效地将 802.11 系统转换为时分多址 (TDMA) 网络。
上层协议
安全性是任何无线通信系统的关键问题。安全性可以分为两类：链路层加密和处理密钥分发的系统级安全机制。
802.11 中定义的原始安全系统称为有线等效保密 (WEP)。此后，WEP 中发现了几个漏洞，并且不再被认为是安全的。802.11i 补充标准正在采取多种方法来解决该问题。以下列表总结了链路层加密选项
- WEP—基于 RC4 的原始简单加密方法。它不再被认为是安全的。它仅提供隐私，没有完整性检查。
- WPA（也称为 TKIP，时间密钥完整性协议）—这是 WEP 的临时“修复”，它在数据包之间扰乱密钥，并添加消息完整性检查以防止欺骗。
- 高级加密标准 (AES)—来自美国国家标准与技术研究院 (NIST)，这是一种旨在取代数据加密标准 (DES) 的标准对称分组密码。它被认为是“军用级强度”，并包括完整性检查。这是 802.11i 选择的长期解决方案。
由于 802 标准仅限于 PHY 和 MAC 层，因此 802.11i 正在调整现有的身份验证和密钥处理解决方案
- 802.1X—用于验证用户和生成/分发加密密钥的通用且可扩展的框架。
- 简单安全网络 (SSN/RSN)—基于 802.1X 的身份验证配方，在 802.11 基站和网络中的身份验证服务器之间架起桥梁。Radius 服务器用作身份验证服务器。
WLAN 安全性的最后一个重要方面是虚拟局域网 (VLAN)。由于 VLAN 在热点中用作访问机制，因此给定 WLAN 上的用户可能需要被赋予不同的权限。802.11 系列标准不包括对 VLAN 的特定支持，但许多网络已配置并成功运行了基于 802.11 的 VLAN。与 VLAN 密切相关的是热点用户的独特计费解决方案的需求。
WLAN 将成为移动 IP 和流量路由改进的巨大驱动力。WLAN 中的站点不断扫描具有更强信号的接入点以进行关联。即使用户静止不动，环境的变化也可能导致站点从一个接入点漫游到另一个接入点。在这些条件下，服务中断会令用户感到不安。任何尝试将 802.11 用作广域移动网络的尝试都将对流量路由和移动 IP 解决方案施加前所未有的压力。
人们对网状网络越来越感兴趣，在网状网络中，WLAN 接入点通过网络而不是有线骨干网转发流量。802.11 标准为此提供了基础，定义了允许从一个 AP 向另一个 AP 转发流量的数据包类型。然而，802.11 中内置的解决方案仅限于单跳。人们已经能够在此基础上构建完整的网状网络系统，但在 802.11 中没有关于此主题的标准化工作。
性能参数
任何无线系统最重要的四个性能参数是用户吞吐量、总系统容量、范围和功耗。表 1 显示了各种 802.11 标准的吞吐量和系统容量的比较。108-Mbps “turbo” 模式未正式标准化，但由许多供应商提供。
表 1
| 各种 802.11 标准的理论最大吞吐量和系统容量 | |||||
| WLAN 模式 |
最大链路速率 |
最大 UDP 速率 |
最大 TCP 速率 |
系统容量 |
|
| 信道数 |
最大 UDP 容量 | ||||
| 802.11a Turbo |
108 Mbps |
55.1 Mbps |
42.7 Mbps |
6 |
330.6 Mbps |
| 802.11a |
54 Mbps |
30.7 Mbps |
24.0 Mbps |
13 |
399.1 Mbps |
| 802.11g (仅 11g) |
54 Mbps |
30.7 Mbps |
24.0 Mbps |
3 |
92.1 Mbps |
| 802.11g (存在 11b 且空闲) |
54 Mbps |
19.6 Mbps |
14.5 Mbps |
3 |
58.8 Mbps |
| 802.11g (存在 11b 且活动) |
54 Mbps |
11.2 Mbps |
9.2 Mbps |
3 |
33.6 Mbps |
| 802.11b |
11 Mbps |
7.1 Mbps |
6.1 Mbps |
3 |
21.3 Mbps |
与许多情况一样，用户看不到“广告”数字。在讨论标准的数据速率时，大多数人引用空中的峰值原始数据速率。然而，任何实际数据流的有效吞吐量都会因数据包之间的间隔时间和发送确认所需的时间而降低。净吞吐量会因添加更高级别的协议（如 TCP/IP）而进一步降低。即使是此表中显示的用户吞吐量也可能过于乐观，因为它们假设使用 1,500 字节的数据包。较短的数据包效率较低，并且会导致较低的吞吐量。
802.11g 的情况尤其复杂。在“纯”802.11g 环境中，其性能与 802.11a 相同。但是，如果存在任何旧式 802.11b 设备，则 802.11g 必须保护其 OFDM 数据包免受不了解 OFDM 的 802.11b 设备的干扰。为了保留先听后讲的冲突避免系统，发送 OFDM 数据包的设备必须在其前面加上一个简短的 802.11b 数据包，声明它将使用该信道。此消息称为清除发送 (CTS) 数据包。使用旧的慢速调制系统发送单独的数据包会显着降低 802.11g 设备的性能。
当 802.11b 设备在环境中传输数据时，情况会变得更糟。MAC 协议为这些设备提供了几乎相同的机会在任何给定时间进行传输。由于信道在所有设备之间按时间共享，因此 802.11b 设备的长的慢速数据包会降低可以通过信道的总吞吐量。表 1 中显示的值假设一个 802.11g 站点和一个 802.11b 站点，每个站点都试图尽可能多地传输数据。显示的吞吐量是两个设备的总净吞吐量。
在一个物理区域内，每个小区（在 802.11 中称为基本服务集或 BSS）都在不同的频率信道上运行。如果两个 BSS 位于同一频率信道上并且物理上靠近，则它们会相互干扰。结果是单个 BSS 的吞吐量将在两个重叠的 BSS 之间共享。因此，在给定的物理空间中提供的总系统容量存在限制。此限制可以通过将单个信道的吞吐量乘以可用不同频率信道的数量来近似计算。如表 1 所示，802.11a 的整体系统容量可能远高于 802.11g 或 b，因为 5 GHz 提供了更多的频谱。因此，只有 802.11a 才有可能具有足够的系统容量来“无线化”大型办公楼。
关于 802.11a、b 和 g 的相对范围，已经提出了许多理论。许多人推测 2.4 GHz 将比 5 GHz 传播得更远。然而，传播测量表明，任何差异都很小 [参见 “Indoor Propagation for Wireless LANs”，D. Dobkin 著，RF Design，2002 年 9 月]。实际上，无线电设计和数字信号处理质量的差异远大于传播的任何差异。
图 4 显示了在典型的办公室环境中（混合了隔间和封闭办公室）测量的吞吐量与范围的关系。正如预期的那样，吞吐量随着发射器和接收器之间距离的增加而下降。然而，由于环境中的特定障碍物（例如混凝土墙或大型金属架），这种关系不是单调的。该图显示，根据对市售设备的抽样，5 GHz 802.11a 实际上具有所有技术中最大的范围。
同样，许多人声称 802.11a 的高数据速率和高载波频率会使其耗电。实际上，必须从系统级别查看功耗，并且需要将其标准化为传输的信息量。
测量表明，在典型的笔记本电脑中，WLAN 卡本身约占总功耗的 10%；无线通信导致的笔记本电脑处理器上的额外处理和活动约占总功耗的 20%；其余 70% 的功耗用于屏幕和其他与无线连接完全无关的功能。
市售 WLAN 卡的功耗相似——对于卡本身而言。然而，驱动程序软件以及数据从卡移动到主机的方式会对整体功耗产生显着影响。一些卡使用编程 I/O 来移动数据，这需要处理器的高度活动，因此系统功耗很高。其他卡使用直接内存访问 (DMA)，在几乎没有处理器活动的情况下将数据移动到主机的内存中。
当 WLAN 卡不发送或接收数据时，它们都能够“休眠”在极低的功耗状态。对于要传输的给定数据量，可以以更高速率传输数据的卡可以在休眠模式下花费更大的时间百分比。因此，功耗的公平比较应描述每兆字节传输的能量消耗，而不仅仅是主动发送或接收时消耗的功率。有趣的是注意到以下关系
能量/MB = (焦耳/秒)/(Mbps) = 功耗 (瓦特)/数据速率 (Mbps)
表 2 总结了针对各种市售卡测量的来自无线链路的系统级额外功耗。功耗是通过实际监控笔记本电脑电池在存在和不存在无线网卡时的耗电量来测量的。功耗已标准化为每张卡测量的 TCP/IP 吞吐量。我们创建了一个“真实世界”指标，该指标代表一个无线链路，该链路 70% 的时间处于空闲状态（休眠），20% 的时间处于接收状态，10% 的时间处于发送状态。发现这种细分在实际使用测试中是典型的。
表 2
| 各种 WLAN 卡的系统级功耗 | |||||
| 芯片组供应商 |
WLAN 模式 | 空闲（休眠） | TCP 上行链路 (Tx) | TCP 下行链路 (Rx) | 指标 |
| Atheros |
802.11a |
0.75 瓦 |
2.48 焦耳/MB |
2.56 焦耳/MB |
3.16 焦耳/MB |
| 思科 |
802.11a |
1.04 瓦 |
2.48 焦耳/MB |
2.88 焦耳/MB |
3.69 焦耳/MB |
| Intersil |
802.11a |
2.06 瓦 |
2.40 焦耳/MB |
2.48 焦耳/MB |
4.09 焦耳/MB |
| Atheros |
802.11g |
0.92 瓦 |
3.20 焦耳/MB |
3.20 焦耳/MB |
4.02 焦耳/MB |
| 博通 |
802.11g |
1.78 瓦 |
2.64 焦耳/MB |
3.28 焦耳/MB |
4.79 焦耳/MB |
| Intersil |
802.11g |
1.31 瓦 |
2.48 焦耳/MB |
3.04 焦耳/MB |
4.12 焦耳/MB |
| Agere |
802.11b |
0.14 瓦 |
15.28 焦耳/MB |
17.28 焦耳/MB |
17.14 焦耳/MB |
| Atheros |
802.11b |
0.87 瓦 |
8.40 焦耳/MB |
8.08 焦耳/MB |
10.94 焦耳/MB |
| Intersil |
802.11b |
0.46 瓦 |
16.40 焦耳/MB |
14.88 焦耳/MB |
17.28 焦耳/MB |
| 并非旨在对 WLAN 卡进行详尽的调查。 | |||||
未来的挑战
起初，802.11 WLAN 似乎是软件应用程序的以太网链路。几乎任何可以在标准有线网络上运行的应用程序都可以在 WLAN 连接上未经修改地运行。但是，应考虑几个二阶效应。
这些链路的可用带宽可能会发生巨大变化。在热点中由许多用户共享的单个 802.11b 接入点的性能不会比电话调制解调器好多少。当少数用户使用同一接入点时，其性能与宽带接入（如 DSL 或有线调制解调器）相当。正确部署的 802.11a 网络实现的吞吐量可以接近有线以太网网络。关键是工作场所应用程序不应假设交换式 100BaseT 或快速以太网网络提供的大带宽。虽然这看起来像是倒退，但对于大多数用户而言，移动性的价值超过了数据速率的损失。
相对于交换式 100BaseT 网络，无线网络容量的降低也将增加服务质量技术的重要性，以便最好地利用可用容量。虽然无线网络将具有如前所述的 QoS 功能，但如果应用程序和有线网络骨干网不分配和维护流量分类和优先级，则网络无法应用这些技术。因此，使用 802.1p/q 优先级和其他标准化的流量分类方法将变得更加重要，仅仅是为了确保 WLAN 终端能够有效地分配其可用容量。
通过正确规划和部署 WLAN 接入点，可以最大限度地减少容量限制。目前用于规划 WLAN 安装、频率规划（为每个 AP 分配频率信道）和调整发射功率以最大限度减少干扰（功率控制）的工具还相当粗糙。虽然具有许多信道的 802.11a 可以缓解这个问题，但需求将推动更好的规划和部署工具的开发。
无线网络与有线网络的不同之处还在于上层协议和软件必须适应的移动性程度。长时间的服务中断很常见。特别是，包括必要的安全密钥交换，每次用户从一个 AP 切换到另一个 AP 时，服务可能会中断长达 50 毫秒。因此，应用程序必须能够容忍偶尔的重大服务中断。
幸运的是，大多数应用程序都是为应对因 Internet 流量行为而造成的此类中断而设计的。移动 IP 和其他移动性方法的重要性将增加。将漫游从广域网络（如 3G 蜂窝系统）实施到 WLAN 构成了一个特别困难的问题。
另一个有趣的趋势是动态主机配置协议 (DHCP) 将服务的设备数量不断增加。更复杂的是服务器甚至交换机最终将移动到无线结构中，届时这些设备很可能也会使用 DHCP。在一个 IP 地址不是静态的世界中工作将随着时间的推移成为软件应用程序的更高要求。
安全是无线 LAN 与有线 LAN 行为不同的另一个领域。由于 WLAN 信号可以从很远的地方被嗅探到，因此加密敏感信息的需求至关重要。应用程序开发人员需要牢记以下两点：首先，许多购买 WLAN 的用户不启用安全功能；其次，在许多情况下，WLAN 需要开放以向访客提供访问权限。强烈建议将在工作场所使用 WLAN 技术的企业使用 VLAN 和虚拟专用网络 (VPN)。不幸的是，此类系统部署和管理起来很复杂。无线革命将推动改进，但在过渡期间，许多用户将接受 802.11 中提供的灵活性较低的链路层安全。
前景光明的无线未来
802.11a 标准才刚刚开始广泛部署，并将通过提供最高的吞吐量、系统容量和范围，同时在 802.11 系列标准的所有成员中消耗最低的每比特传输能量，从而显着增强 WLAN 领域。天线波束成形和 MIMO 等新的调制技术将数据速率提高到 100 Mbps 以上，并将范围扩大到几公里。
对 802.11 标准的增强将提供无线 QoS，从而实现高质量的语音、视频和音频。所有这些改进将为 WLAN 创造超出当今企业和家庭数据网络的机会。然而，这些机遇也带来了新的挑战。特别是，移动性将需要新的流量路由和移动 IP 方法；普及性将需要更好的安全性和 VLAN 功能；而对无线多媒体服务的渴望将刺激有线和无线网络中 QoS 吞吐量的需求。问
BILL MCFARLAND 是 Atheros Communications 的算法和架构总监，Atheros Communications 是一家为 WLAN 产品制造芯片组的无晶圆半导体公司。他于 1999 年加入 Atheros，管理一个开发数字信号处理算法的团队，定义数字和模拟无线电架构，并代表 Atheros 参与监管和标准化工作。在加入 Atheros 之前，McFarland 在 Hewlett-Packard Labs 工作了 14 年，从事高速数字测试设备和光纤通信链路的研究，并曾担任无线电路研究小组的经理。他发表了 25 篇以上的论文，拥有 8 项专利，并获得了斯坦福大学的学士学位和加州大学伯克利分校的硕士学位。
MICHAEL WONG 是 Atheros Communications 的系统工程师。在此之前，他是斯坦福大学电气工程专业的研究生。作为斯坦福大学研究生研究员，他专注于无线网络和架构。他于 2001 年获得多伦多大学的学士学位，并于 2002 年获得斯坦福大学的硕士学位。
最初发表于 Queue vol. 1, no. 3—
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几年前，大多数移动设备，如果用一个更好的词来形容，就是“哑巴”。诚然，当时有一些早期的智能手机，但它们要么完全专注于电子邮件，要么缺乏复杂到无需手写笔即可使用的触摸屏。即使是配备了能够显示简单文本、链接，甚至可能是一张图像以外内容的像样移动浏览器的手机也少之又少。这意味着，如果您拥有其中一款设备，那么您要么是沉迷于电子邮件的商务人士，要么是希望今年成为智能手机年的资深极客。
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很少有技术领域像无线行业一样发展如此迅速。随着市场和设备的成熟，移动应用程序的需求（和潜力）也在增长。越来越多的移动设备在出厂时就安装了 Java 平台，这使得大量的 Java 程序员能够尝试嵌入式编程。不幸的是，并非所有的 Java 移动设备都是相同的，这给新的 J2ME（Java 2 平台，微型版）程序员带来了许多挑战。本文使用一个示例游戏应用程序来说明与 J2ME 和蓝牙编程相关的一些挑战。
- 流媒体和标准：交付移动视频
不相信我？请继续往下看…… 移动电话无处不在。每个人都有一部。想想你上次乘坐飞机，航班在地面上延误的情景。可怕的公告一经宣布，你立即听到每个人都拿起手机开始拨号。
Fred Kitson - 移动媒体：使其成为现实
许多未来的移动应用程序都基于丰富、交互式媒体服务的存在。此类服务的承诺和挑战是在最恶劣的条件下，以低成本向具有高期望的用户群体提供应用程序。情境感知服务需要有关用户是谁、在哪里、何时以及正在做什么的信息，并且必须及时且以最小的延迟交付。本文揭示了一些当前的最新“魔法”和研究挑战。
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