关于无线局域网
2012-05-28 15:41:37   æ¥æºï¼šä¼ä¸šç½‘D1Net   è¯„论：0 点击：

进入二十一世纪，这个高速信息传递的时代，越来越多移动产品的出现，标志着人们对快捷数据访问的需求不断增加。传统的有线网络已无法满足人们的需求，无线局域网应运而生。

随着社会对计算机依赖性的迅速增加，用户要求互连的计算机数量更多，类型也更为复杂。现代固态电子技术的发展，使人们可以根据不同的要求选择不同的网络方案，但传统有线网络由于受设计或环境条件的制约，在物理、逻辑和资金方面普遍存在着一系列问题，特别是当涉及到网络移动和重新布局时，所以发展一种可行的无线通信网络技术作为现有数据连接的扩充已成为一种需要。随着个人数据通信的发展，功能强大的便携式数据终端以及多媒体终端的广泛应用，为了实现任何人在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标，要求传统的计算机网络由有线向无线，由固定向移动，由单一业务向多媒体发展，更进一步推动了无线局域网（Wireless LAN）的发展。虽然如今的无线局域网还不能完全的脱离有线网络，但近年来。无线局域网产品逐渐走向成熟，并且正在以它的高速传输能力和其灵活性在这个信息社会发挥日益重要的作用。

一、无线局域网的概念及其优势

1.1无线局域网（WLAN: Wireless Local Area Network）

无线局域网是指采用无线传输媒质的计算机局域网，它是二十世纪90年代计算机网络与无线通信技术相结合的产物，提供了使用无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个人化和多媒体应用提供了潜在的手段。无线局域网作为一种数据传输系统，减少了电缆连接的需求量，增加了网络了适应性，使新的应用成为可能。

现行的无线局域网主要采用两种传输方式：红外（IR）和射频（RF）。

红外无线局域网采用小于1μm的红外线作为传输媒质，其使用不受无线电管理部门的限制。红外信号要求视距传输，有较强的方向性，检测和窃听困难，对邻近区域的类似系统也不会产生干扰，但由于它具有较高的背景噪声（如日光等），在室外使用会受到很大限制。红外无线局域网支持1-2Mbps的传输速率，适于近距离通信。

射频方式的无线局域网，通俗的说就是使用无线电作为传输媒质的局域网。它覆盖范围大，发射功率较自然背景噪声低，而且这种局域网多采用扩频技术，具有良好的抗干扰性、抗噪声、抗衰落及保密性能。因此它具有很高的可用性，成为目前流行的无线局域网。

目前又提出了一种新的概念“无线个人区域网”（Wireless Personal Area Network）, 无线个人区域网就是在一个活动半径较小、业务类型丰富、针对特定群体,实现无缝隙连接的移动通信网。这是一个与广域网、局域网并列但是范围更小的无线网络。严格的来说，蓝牙技术以及HomeRF应该属于无线个人区域网的范畴。

1.2 无线局域网的优势

虽然目前在我们的生活和工作中主要使用的仍然是有线网络，但是它始终存在着两个不尽人意之处：一方面，因地理环境的限制，使得有线网络很难实现进一步的延伸；另一方面，随着移动计算设备的日益普及，有线接入点的固定性使得笔记本电脑等手持设备还不能成为真正意义上的自由存取网络的移动工具。

无线局域网的出现弥补了有线网络的缺陷，它在很多方面都具有有线网络所无法比拟的优势：

1、安装的灵活性：允许网络建设到有线网络不可达的地方；

2、网络的伸缩性：允许网络配置成多种拓扑结构以满足特定应用和安装的需求；

3、网络的移动性：向用户提供实时的信息接入，无线局域网将数据连接和用户的移动性结合起来，经过简单的配置。形成可移动的局域网；

4、网络的低成本：虽然无线局域网初期的硬件投资较有线网络偏高，但从整个安装的开销及生命周期成本则比有线网络低得多，尤其对于经常需要移动、增加和改变的网络来说，长期的成本收益是非常显著的。

使用无线局域网，用户不用寻找接口就可以接入共享信息，而网络管理者不用安装或移动网线就可以建立或扩充网络。无线局域网在方便性、成本等方面都优于传统的有线网络。

二、无线局域网的标准

无线接入技术区别于有线接入的特点之一是标准不统一，不同的标准有不同的应用。正因为此，使得无线接入技术出现了百家争鸣的局面。在众多的无线接入标准中，无线局域网标准更成为人们关注的焦点。目前使用的无线局域网标准有如下几种：IEEE 802.11家族。

IEEE 802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，它定义了物理层（PHY）及媒介接入控制层（MAC）的结构。在物理层中，定义了两个RF传输方法和一个红外线传输方法，RF传输方法采用扩频调制技术来满足绝大多数国家工作规范。

在该标准中RF传输标准是跳频扩频（FHSS）和直接序列扩频（DSSS），工作在2.4000GHz~2.4835GHz。在MAC层则使用载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）协议。802.11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。1999年8月，已经修订了802.11标准成为IEEE/ANSI和ISO/IEC的一个联合标准，ISO/IEC将该标准定为ISO8802-11。由于802.11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。它们是对802.11标准的扩充。三者之间技术上的主要差别在于MAC子层和物理层。

802.11a扩充了标准的物理层，工作在5GHzU-NII频带，物理层速率可达54 Mb/s，传输层可达25Mbps。采用正交频分复用（OFDM）的独特扩频技术；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。但是，芯片没有进入市场、设备昂贵、空中接力不好、点对点连接很不经济、不适合小型设备。

802.11b采用的是开放的2.4GHz频段，调制方法采用补偿码键控（CKK）。CKK是　802.11b规定的调制方法，它来源于直接序列扩频技术。多速率机制的媒质接入控制（MAC）使用动态速率漂移确保当工作站之间距离过长或干扰过大，使得信噪比低于某个门限时，传输速率从传输速率从11 Mbps 自动降到5.5 Mbps ，而且能够根据DSSS技术调整到2 Mbps和1 Mbps，且在2 Mbps、1 Mbps速率时与802.11兼容。
目前无线LAN的标准方式IEEE802.11扩展标准更是倍受瞩目。

所谓IEEE802.11的扩展标准，是在现有的802.11b及802.11açš„MAC层追加了QOS功能及安全功能的标准。制订标准作业由名为“802.11e”及“802.11f”的作业部门进行。追加QOS功能，可以提高传输语音数据和数据流数据的能力。

另外作业部门“802.11g”也随之成立，由它来探讨扩展物理层标准IEEE802.11b，使最高数据传输速度从目前的11Mb/s提高到20Mb/s以上。使用的频带与过去相同，仍为2.4GHz频带。不过关于调制方式，还未决定是否使用一直沿用的直接扩散方式的频谱（Spectrum）扩散技术。
 
HiperLAN 标准

HiperLAN是下一代高速无线LAN技术，它能给最终用户提供高达25Mbps的高速数据。HiperLAN标准是由欧洲电信标准协会（ETSI）制定的，它所制定的标准有4个：HiperLAN1、HiperLAN2、HiperLink和HiperAccess；其中HiperLAN1和2用于高速无线LAN接入，HiperLink用于室内无线主干系统，HiperAccess则用于室外对有线通信设施提供固定接入。

HiperLAN2在无线LAN频谱利用上有很大突破 ，它采用5GHz频带，克服了目前大多数LAN产品工作频段较窄的缺陷，可使大量的用户实现高速通信。HiperLAN2采用正交频分复用（OFDM）调制；原始物理层的速率可达54Mbps，传输层的速率可以保持在20Mbps左右；它在高速率下支持QoS，对像视频和话音一类实时应用提供了新的途径；对多种类型的网络基础结构（如以太网、ATM等）提供连接，并且对每一种连接都具有安全认证和加密功能；具有自动频率管理功能。

通过比较分析可以看出，各种标准都是根据不同的使用场合，不同的用户需求而制定的。有的是为了增加带宽和传输距离，有的则是考虑移动性和经济性，局部最优不等于全局最优。 因此，用户应视实际需求选择适合自己的标准。

三、IEEE 802.11b无线局域网

针对现在高速增长的数据业务和多媒体业务，无线局域网取得进展的关键就在于高速新标准的制定，以及基于该标准的10Mb/s甚至更高速率产品的出现。IEEE 802.11b从根本上改变了无线局域网的设计和应用现状，满足了人们在一定区域内实现不间断移动办公的需求，为我们创造了一个自由的空间。

3.1 802.11b的基本组网模式

IEEE 802.11b标准支持两种组网模式：一种是单区网络（Ad hoc）；一种是多区网络（Infrastructure）。（分别如图１和图2所示）单区网络的组网方式，允许无线终端在无线网络的覆盖区域内移动，并利用无线信道上的CSMA/CA机制来自动建立点到点的对等连接，这种网络中节点自主对等工作，对于小型的无线网络来说，是一种方便的连接方式。而多区网络的组网方式是指无线网络规模扩充或无线和有线网络并存时的通信方式，这是802.11b最常用的方式。此时，需要无线接入点（AP：Access Point）的支持，AP负责监管一个小区，并作为移动终端和主干网之间的桥接设备。当无线网络节点增多时，网络存取速度会随着范围扩大和节点的增加而变慢，此时添加接入点可以有效控制和管理频宽与频段。

3.2 802.11b的典型解决方案

802.11b无线局域网由于其便利性和可伸缩性，特别适用于小型办公环境和家庭网络。在室内环境中，针对不同的实际情况可以有不同的典型解决方案。

对等解决方案

对等解决方案是一种最简单的应用方案，只要给每台电脑安装一片无线网卡，即可相互访问。如果需要与有线网络连接，可以为其中一台电脑再安装一片有线网卡，无线网中其余电脑即利用这台电脑作为网关，访问有线网络或共享打印机等设备。
但对等解决方案是一种点对点方案，网络中的电脑只能一对一互相传递信息，而不能同时进行多点访问。如果要实现像有线局域网的互通功能，则必须借助接入点。

单接入点解决方案

接入点相当于有线网络中的集线器,但是AP还兼有管理移动终端的功能。无线接入点可以连接周边的无线网络终端，形成星形网络结构，同时通过10Base-T端口与有线网络相连，使整个无线网的终端都能访问有线网络的资源，并可通过路由器访问Internet。

多接入点解决方案

当网络规模较大，超过了单个无线接入点（AP）的覆盖半径时，可以采用多个接入点分别与有线网络相连，从而形成以有线网络为主干的多接入点的无线网络，所有无线终端可以通过就近的接入点接入网络，访问整个网络的资源，从而突破无线网覆盖半径的限制。

无线中继解决方案

无线接入器还有另外一种用途，即充当有线网络的延伸。比如在展览厅中，只有一个网络接口连接有线网，而展览厅中许多信息点由于距离很远使得网络布线成本很高，还有一些信息点由于周边环境不适合布线。由于这些信息点的分布范围超出了单个接入点的覆盖半径，我们可以采用两个接入点实现无线中继，以扩大无线网络的覆盖范围。

无线冗余解决方案

对于网络可靠性要求较高的应用环境，比如金融、证券等，接入点一旦失效，整个无线网络会瘫痪，将带来很大损失。因此，可以将两个接入点放置在同一位置，从而实现无线冗余备份的方案。
漫游工作方式

在一个大楼中或者在很大的区域中部署无线网络时，可以采用宽带无线IP技术。所谓宽带无线IP技术是指在宽带无线传输信道上，支持移动IP技术，提供完善的移动环境下的业务平台。移动IP(Mobile IP)技术在宽带无线接入系统之上, 增加无线接入服务器(WAS),使高速无线数据传输技术与移动通信系统的越区和漫游技术和在移动IP方面IETF的一些建议相结合,有机地揉为一体, 以提供高效的Internet接入。使用宽带无线IP技术，在一定区域内布置多个无线接入点和无线接入服务器，无线终端能够进行跨IP子网的移动（即漫游），并同时作到移动终端的移动透明性，其中无线接入点实现包括越区切换在内的小区管理，而无线接入服务器提供无线终端的接入管理和移动性管理。本公司已经成功的实现了该技术。

四、无线局域网的应用前景

早期的无线局域网技术已经在纵向市场应用方面取得成功，例如生产、存货控制和零售点等方面，1999年已经取得了4亿美元的销售额。随着无线局域网性能价格比实质性的提高，一个全新的横向市场应用将全面展开。企业将可以应用无线局域网作为他们有限局域网的延伸。这一应用将使他们全方位地与公司应用程序和网络外围设备取得连接，从而大大提高雇员在移动中的工作效率。无线局域网技术将首先应用于企业的会议厅和部门办公室，随着其使用的深入，最终将应用于公司的每一个角落，从而获得无线局域网提供的在“无线”安装和维护方面带来的节约。

当然，作为一个新产品，与有线网络相比，无线局域网也有一些不足。主要是传输速度还比较慢，以太网可实现1Gbps的传输速度，而无线局域网的传输速度目前被限制在10Mbps左右。 也应当看到近年来，适用于无线局域网产品的价格正逐渐下降，相应软件也逐渐成熟。无线局域网已能够通过与广域网相结合的形式提供移动互联网的多媒体业务。而且使用宽带无线IP技术可使移动终端在无线传输信道上高速接入，并在网中漫游，实现真正意义的移动办公。它不仅可以作为有线网络的补充和延伸，而且完全可以替代有线局域网络。宽带无线IP系统的出现，将在教育、科研及金融机构发挥不可替代的作用，同时它也为Internet普及到千家万户提供基础。目前，我们结合科技发展及市场实际需求，已开始宽带无线IP技术产业化进程。

无疑，无线局域网将以它的高速传输能力和灵活性在我们的生活中发挥重要作用。