淺談無線局域網(wǎng)技術(shù)

袁照平　劉霞

摘 要:隨著網(wǎng)絡(luò)信息化的發(fā)展,無線局域網(wǎng)的誕生,具體描述無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)絡(luò)相比的優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域,采用了IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn),多種組網(wǎng)方式。進(jìn)一步描述了無線局域網(wǎng)不同的應(yīng)用環(huán)境與需求下,其采取不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞:無線局域網(wǎng)IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào):F270 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)07(c)-0056-02

在今天“網(wǎng)絡(luò)信息化”的時(shí)代里,各種網(wǎng)絡(luò)型態(tài)廣泛應(yīng)用于每一個(gè)角落,相對(duì)于比較零亂的有線網(wǎng)絡(luò),以快捷、高效、靈活為優(yōu)勢(shì)的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在飛速發(fā)展,正給我們帶來全新的感覺。無限局域網(wǎng)(Wireless local-area network,WLAN)是網(wǎng)絡(luò)的重要部分,它利用了一種有效方法來支持計(jì)算機(jī)之間的通信,無線局域網(wǎng)(Wireless local-area network,WLAN)就是在不采用傳統(tǒng)纜線的同時(shí),提供以太網(wǎng)或者令牌網(wǎng)絡(luò)的功能。與有線網(wǎng)絡(luò)相比較,無線通信技術(shù)以其無需布線、快速部署、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn),在許多應(yīng)用場(chǎng)合有其他聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不可替代的作用,而在無線通信技術(shù)中,基于擴(kuò)頻技術(shù)的計(jì)算機(jī)無線網(wǎng)具有抗干擾能力強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)碼分多址、安全保密、無須申請(qǐng)頻率資源等特點(diǎn),近年來在計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛地應(yīng)用。

無線局域網(wǎng)(Wireless local-area network,WLAN)利用電磁波在空中接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率目前已經(jīng)能夠達(dá)到11Mbps,一般WLAN能覆蓋的范圍應(yīng)視環(huán)境的開放與否而定。若不加外接天線,在視野所及之處約250m;若屬半開放性空間,有間隔的區(qū)域,則約35～50m左右。與有線網(wǎng)絡(luò)相比,無線局域網(wǎng)(Wireless local-area network,WLAN)具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)安裝相對(duì)比較便捷。然而局域網(wǎng)最大的優(yōu)勢(shì)就是免去或減少了網(wǎng)絡(luò)布線的工作量,一般只要安裝一個(gè)或多個(gè)AP接入點(diǎn)設(shè)備,就可建立覆蓋整個(gè)建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò),如此便能以無線的模式,配合既有的有線架構(gòu)來分享網(wǎng)絡(luò)資源。如果只是幾臺(tái)電腦的對(duì)等網(wǎng),也可不要AP,只需要每臺(tái)電腦配備無線網(wǎng)卡。AP為Access Point簡(jiǎn)稱,一般翻譯為“無線訪問節(jié)點(diǎn)”,或“橋接器”。它主要在媒體存取控制層MAC中扮演無線工作站及有線局域網(wǎng)絡(luò)的橋梁。有了AP,就像一般有線網(wǎng)絡(luò)的Hub一般,無線工作站可以快速且輕易地與網(wǎng)絡(luò)相連。

(2)使用上更加靈活、經(jīng)濟(jì)。隨著通信事業(yè)的高速發(fā)展,無線網(wǎng)進(jìn)入了一個(gè)新的天地,其有標(biāo)準(zhǔn)作基礎(chǔ),功能強(qiáng),容易安裝,組網(wǎng)靈活,即插即用的網(wǎng)絡(luò)連接,可移動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn),提供了不受限制的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)管理人員可以迅速而容易地將它加入到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行,免去布線的所有煩惱,并節(jié)省網(wǎng)絡(luò)改造的費(fèi)用,既靈活又經(jīng)濟(jì)。

(3)易于擴(kuò)展。無線局域網(wǎng)有多種配置方式,可以根據(jù)不同的需要而靈活的選擇。由于局域網(wǎng)的有點(diǎn)很多,所以發(fā)展是比較迅速的。近幾年,無線局域網(wǎng)已經(jīng)在醫(yī)院、商店、工廠和學(xué)校等場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。

無線局域網(wǎng)(Wireless local-area network,WLAN)大多采用了IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn),主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無線接入,該標(biāo)準(zhǔn)是在1997年由大量的局域網(wǎng)以及計(jì)算機(jī)專家審定通過的標(biāo)準(zhǔn),其業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)存取,速率最高只能達(dá)到2Mb/s。由于IEEE802.11在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要,因此,在1999年8月,802.11標(biāo)準(zhǔn)得到了進(jìn)一步的完善和修訂,IEEE小組又相繼推出了IEEE802.11b和IEEE802.11a兩個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)。802.11a(Wi-Fi5)標(biāo)準(zhǔn)是得到廣泛應(yīng)用的802.11b標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)。它工作在5GHzU-NII頻帶,物理層速率可達(dá)54Mbps,傳輸層可達(dá)25Mbps。可提供25Mbps的無線ATM接口和10Mbps的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口,以及TDD/TDMA的空中接口;支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù);一個(gè)扇區(qū)可接入多個(gè)用戶,每個(gè)用戶可帶多個(gè)用戶終端。802.11b即Wi-Fi,它利用2.4GHz的頻段,2.4GHz的ISM頻段為世界上絕大多數(shù)國(guó)家通用,因此802.11b得到了最為廣泛的應(yīng)用。它的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mb/s,無須直線傳播。在動(dòng)態(tài)速率轉(zhuǎn)換時(shí),如果射頻情況變差,可將數(shù)據(jù)傳輸速率降低為5.5Mb/s、2Mb/s和1Mb/s。支持的范圍是在室外為300m,在辦公環(huán)境中最長(zhǎng)為100米。802.11b使用與以太網(wǎng)類似的連接協(xié)議和數(shù)據(jù)包確認(rèn),來提供可靠的數(shù)據(jù)傳送和網(wǎng)絡(luò)帶寬的有效使用。現(xiàn)在,大多數(shù)廠商生產(chǎn)的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品都基于802.11b標(biāo)準(zhǔn)。

無線局域網(wǎng)(Wireless local-area network,WLAN)的組網(wǎng)方式主要有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型、多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型和混合型。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型常用于固定的要聯(lián)網(wǎng)的兩個(gè)位置之間,使用這種聯(lián)網(wǎng)方式建成的網(wǎng)絡(luò),優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn),速率高,受外界環(huán)境影響較小;點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型常用于有一個(gè)中心點(diǎn),其最大優(yōu)點(diǎn)是組建網(wǎng)絡(luò)成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單;其次,由于中心使用了全向天線,設(shè)備調(diào)試相對(duì)容易。則缺點(diǎn)也是因?yàn)槭褂昧巳蛱炀€,波束的全向擴(kuò)散使得功率大大衰減,網(wǎng)絡(luò)的可靠性還是得不到保證;混合型適用于所建網(wǎng)絡(luò)中有遠(yuǎn)距離的點(diǎn)、近距離的點(diǎn),還有建筑物或山脈阻擋的點(diǎn)。綜合使用上述幾種類型的網(wǎng)絡(luò)方式,遠(yuǎn)距離的要采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式,近距離的要采用多個(gè)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式,有阻擋的點(diǎn)采用中繼方式。

由于無線網(wǎng)絡(luò)容易維護(hù)而且使用方便,無線局域網(wǎng)在各行業(yè)得到了很大的歡迎,尤其在高校更受歡迎。高等教育機(jī)構(gòu)需要方便的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施,以便支持學(xué)生在宿舍、教室、圖書館和實(shí)驗(yàn)室都可隨時(shí)上網(wǎng)。筆記本電腦和無線局域網(wǎng)無疑是最好的選擇,因?yàn)樗恍柙趯?shí)驗(yàn)室、圖書館、教室和宿舍等處安裝一系列網(wǎng)絡(luò)接口即可。除此之外,基于無線局域網(wǎng)具有的諸多優(yōu)點(diǎn),它可廣泛應(yīng)用于難以布線、頻繁變化、遠(yuǎn)距離信息傳輸?shù)拳h(huán)境。

根據(jù)不同局域網(wǎng)(Wireless local-area network,WLAN)的應(yīng)用環(huán)境與需求的不同,無線局域網(wǎng)可采取不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。常用的具體有如下幾種:

（1）基站接入型:當(dāng)采用移動(dòng)蜂窩通信網(wǎng)接入方式組建無線局域網(wǎng)時(shí),各站點(diǎn)之間的通信是通過數(shù)據(jù)交換方式、基站接入來實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的。

（2）HUB接入型:利用無線Hub可以組建星型結(jié)構(gòu)的無線局域網(wǎng),具有與有線Hub組網(wǎng)方式相類似的優(yōu)點(diǎn)。

（3）網(wǎng)橋連接型:不同的局域網(wǎng)之間互聯(lián)時(shí),由于物理上的原因,若采取有線方式不便,則可利用無線網(wǎng)橋的方式實(shí)現(xiàn)二者的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接,無線網(wǎng)橋不僅提供二者之間的物理與數(shù)據(jù)鏈路層的連接,還為兩個(gè)網(wǎng)的用戶提供較高層的路由與協(xié)議轉(zhuǎn)換。

（4）無中心結(jié)構(gòu):要求網(wǎng)中任意兩個(gè)站點(diǎn)均可直接通信。此結(jié)構(gòu)的無線局域網(wǎng)一般使用公用廣播信道,MAC層采用CSMA類型的多址接入?yún)f(xié)議。

無線局域網(wǎng)(Wireless local-area network,WLAN)可以在普通局域網(wǎng)基礎(chǔ)上通過無線Hub、無線接入站(AP)、無線網(wǎng)橋、無線Modem及無線網(wǎng)卡等來實(shí)現(xiàn),無線網(wǎng)卡最為常用。無線局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),除了紅外傳輸技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)、網(wǎng)同步技術(shù)外還有一些其他技術(shù),如:調(diào)制技術(shù)、加解擾技術(shù)、無線分集接收技術(shù)、功率控制技術(shù)和節(jié)能技術(shù)。

雖然局域網(wǎng)(Wireless local-area network,WLAN)有很多優(yōu)勢(shì),但是跟有線網(wǎng)來比,其也有不足之處。無線網(wǎng)絡(luò)固有的隱患在于綠色健康問題,手機(jī)已經(jīng)被證明帶有相當(dāng)?shù)妮椛涠赡芤饘?duì)腦電波的干擾,實(shí)際上,無線網(wǎng)卡、集線器等也是無時(shí)無刻發(fā)射著電波,這些電波對(duì)人體的影響雖然尚未明了,但也不能排除可能帶來的健康問題。無線網(wǎng)絡(luò)速率相對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)來說還是比較慢的,而且傳輸?shù)目煽啃杂袝r(shí)不如有線網(wǎng)絡(luò),因而它主要面向有特定需求的用戶。目前無線局域網(wǎng)還不能完全脫離有線網(wǎng)絡(luò),無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)是互補(bǔ)的關(guān)系,只是作為有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充。

近年來,隨著適用于無線局域網(wǎng)產(chǎn)品的價(jià)格正逐漸下降,相應(yīng)軟件也逐漸成熟,無線局域網(wǎng)已能夠通過與廣域網(wǎng)相結(jié)合的形式提供移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的多媒體業(yè)務(wù)。無線數(shù)據(jù)通信不僅可以作為有線數(shù)據(jù)通信的補(bǔ)充及延伸,而且還可以與有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境互為備份。在某種特殊環(huán)境下,無線通信是主要的甚至唯一的可行的通信方式。從通信方式上考慮,多元化通信方式是現(xiàn)代化通信網(wǎng)絡(luò)的重要特征,因此,相信無線局域網(wǎng)(Wireless local-area network,WLAN)在未來將會(huì)有更廣泛的重用。

參考文獻(xiàn)

[1] IEEE802.11—1999.

[2] 張亮,舒炎泰.IEEE 802.11無線局域網(wǎng)中分布式協(xié)調(diào)功能的改進(jìn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2005.

[3] 劉乃安,李曉輝,等．無線局域網(wǎng)(WLAN)—— 原理、技術(shù)與應(yīng)用．西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004.

[4] 張振川．無線局域網(wǎng)技術(shù)與協(xié)議．沈陽(yáng):東北大學(xué)出版社,2003.

[5] 唐雪峰,王穎．對(duì)無線局域網(wǎng)技術(shù)的探討[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2008.

[6] 王東霞,賀金龍,竇文華.無線局域網(wǎng)技術(shù)[J].現(xiàn)代通信,1997(1).

[7] 姜,楊莘元,李一兵.無線局域網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用[J].信息技術(shù),2002(4).