無(wú)線局域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用
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無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN，Wireless Local Area Networks)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與無(wú)線電通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。與有線局域網(wǎng)相比，無(wú)線局域網(wǎng)采用的是無(wú)線鏈路(Cable-free link)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)廣泛應(yīng)用于辦公自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化和銀行等金融系統(tǒng)，并且符合軍隊(duì)、公安部門等其它特殊場(chǎng)合的要求。具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?p>
l 無(wú)線局域網(wǎng)的主要特征
無(wú)線局域網(wǎng)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了有線網(wǎng)絡(luò)的不足，較之有線網(wǎng)絡(luò)它具有安裝的靈活性、網(wǎng)絡(luò)的伸縮性、網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性等優(yōu)勢(shì)。
1．1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
WLAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為有中心(Hub―Based)和無(wú)中心(Peer to peer)局域網(wǎng)兩類。在有中心結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，設(shè)有一個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)充當(dāng)基站，所有節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)均由其控制，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只要在中心站覆蓋范圍之內(nèi)就可與其它節(jié)點(diǎn)通信，并且中心節(jié)點(diǎn)為訪問(wèn)有線主干網(wǎng)提供了一個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)，這與蜂窩式移動(dòng)通信的方式非常相似。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是抗毀性差，中心節(jié)點(diǎn)的故障容易導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓；對(duì)于無(wú)中心結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，要求其中任意節(jié)點(diǎn)均可與其它節(jié)點(diǎn)通信，所以又稱自組織網(wǎng)絡(luò)(Ad hoc)。由于無(wú)中心節(jié)點(diǎn)控制網(wǎng)絡(luò)的接入，各節(jié)點(diǎn)都具有路由器功能，又都可以競(jìng)爭(zhēng)共用信道，為此，大多數(shù)無(wú)中心結(jié)構(gòu)的WLAN都要采用CSMA類型的MAC協(xié)議。
應(yīng)該指出的是，自組局域網(wǎng)在軍用和民用領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用前景，在軍事領(lǐng)域中，由于戰(zhàn)場(chǎng)往往沒(méi)有預(yù)先建好的固定接入節(jié)點(diǎn)，攜帶移動(dòng)站的戰(zhàn)士就可以利用臨時(shí)建立的移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。這種組網(wǎng)方式也能夠應(yīng)用到作戰(zhàn)的地面裝甲車輛和坦克群，以及海上艦艇群、空中的機(jī)群。由于每一個(gè)移動(dòng)設(shè)備都具有路由器的轉(zhuǎn)發(fā)分組的功能，因此，這種自組局域網(wǎng)的生存能力非常好。在民用領(lǐng)域，當(dāng)出現(xiàn)自然災(zāi)害時(shí)，在搶險(xiǎn)救災(zāi)中利用移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行及時(shí)的通信往往也是很有效的，因?yàn)檫@時(shí)事先已經(jīng)建好的固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施可能都已被毀壞。
1．2 傳輸媒質(zhì)及傳輸方式
WLAN的傳送介質(zhì)有兩種，即無(wú)線電波和紅外線，前者使用居多。紅外線局域網(wǎng)有較強(qiáng)的方向性，適于近距離通信。而采用無(wú)線電波作為媒體的局域網(wǎng)，覆蓋范圍大，而且，這種局域網(wǎng)多采用擴(kuò)頻技術(shù)，發(fā)射功率比自然背景的噪聲低，有效的避免了信號(hào)的偷聽(tīng)和竊取，使通信非常安全，具有很高的實(shí)用性。無(wú)線局域網(wǎng)采用微波傳輸，使用的頻段有三個(gè)，L頻段、S頻段、C頻段。目前大多數(shù)產(chǎn)品使用S頻段(2．4GHz～2．4835GHz)，在這些波段內(nèi)的WLAN的產(chǎn)品大多數(shù)采用擴(kuò)頻調(diào)制方式，主要有DS和FH兩種。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/157892.htm
2 無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)
WLAN近年來(lái)的迅速發(fā)展受到了一系列標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的制定的促進(jìn)，這些協(xié)議中影響最大的是IEEl302．1l系列標(biāo)準(zhǔn)，在此主要介紹無(wú)線局域網(wǎng)的這種標(biāo)準(zhǔn)。
2．1 IEEE 802．11標(biāo)準(zhǔn)
1997年6月，IEEE推出了第一代無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)――IEEE 802．11。該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層和介質(zhì)訪問(wèn)控制子層的協(xié)議規(guī)范。
IEEE 802．11在物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)特征和調(diào)制方法，定義了兩個(gè)無(wú)線電射頻(RF)傳輸方法和一個(gè)紅外線傳輸方法。RF傳輸標(biāo)準(zhǔn)包括直接序列擴(kuò)頻技術(shù)和跳頻擴(kuò)頻技術(shù)。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)采用二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)技術(shù)，可以以lMbps的速率進(jìn)行發(fā)射，如果使用正交相移鍵控(QPSK)技術(shù)，發(fā)射速率可以達(dá)到2Mbps。跳頻擴(kuò)頻技術(shù)利用GFSK二級(jí)或四級(jí)調(diào)制方式可以達(dá)到2Mbps的工作速率。
由于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中沖突檢測(cè)較困難，為了盡量減少數(shù)據(jù)的傳輸碰撞和重試發(fā)送，防止各站點(diǎn)無(wú)序地爭(zhēng)用信道，IEEE802．1l規(guī)定無(wú)線局域網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制子層采用CSMA／CA(載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)／沖突防止)協(xié)議，而不是沖突檢測(cè)(CD)協(xié)議。CSMA／CA通信方式將時(shí)間域的劃分與幀格式緊密聯(lián)系起來(lái)，保證某一時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的集中控制。
2．2 IEEE 802．1lb標(biāo)準(zhǔn)
為了支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更健全的連接性，IEEE于1999年9月批準(zhǔn)了IEEE 802．1lb標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802．1lb標(biāo)準(zhǔn)對(duì)IEEE 802．1l標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修改和補(bǔ)充，其中最重要的改進(jìn)就是在IEEE 802．11的基礎(chǔ)上增加了兩種更高的通信速率5．5Mbps和11Mbps。
IEEE 802．11b采用了補(bǔ)充編碼鍵控(CCK)，CCK由64個(gè)8比特長(zhǎng)的碼字組成。IEEE 802．11b規(guī)定在速率為5．5Mbps時(shí)使用CCK，對(duì)每個(gè)載波進(jìn)行4比特編碼。而當(dāng)速率為llMbps時(shí)，對(duì)每個(gè)載波進(jìn)行8比特編碼。同時(shí)，MAC層的多速率機(jī)制確保當(dāng)工作站之間距離過(guò)長(zhǎng)或干擾過(guò)大時(shí)信噪比低于某個(gè)門限值時(shí)，傳輸速率能夠從11Mb／s自動(dòng)降到5．5Mb／s，進(jìn)一步可調(diào)整到2Mb／s和1Mb／s。
由于現(xiàn)行的以太網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同速率以太網(wǎng)絡(luò)之間的兼容，因此有了IEEE 802．11b標(biāo)準(zhǔn)之后，移動(dòng)用戶將可以得到以太網(wǎng)級(jí)的網(wǎng)絡(luò)性能、速率和可用性，管理者也可以無(wú)縫地將多種LAN技術(shù)集成起來(lái)，形成一種能夠最大限度地滿足用戶需求的網(wǎng)絡(luò)。
3 無(wú)線局域網(wǎng)的組成及工作原理
無(wú)線局域網(wǎng)也類似有線局域網(wǎng)，設(shè)備相應(yīng)的有無(wú)線網(wǎng)卡、無(wú)線接入點(diǎn)(AP)、無(wú)線網(wǎng)橋(Bridge)、無(wú)線網(wǎng)關(guān)(Gate―way)和無(wú)線路由器等。下面僅介紹無(wú)線網(wǎng)卡和無(wú)線接入點(diǎn)的組成原理。
3．1 無(wú)線網(wǎng)卡
無(wú)線網(wǎng)卡是在無(wú)線局域網(wǎng)的覆蓋下，通過(guò)無(wú)線連接網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)所使用的無(wú)線終端設(shè)備。無(wú)線網(wǎng)卡一般由網(wǎng)絡(luò)接口控制器(NIC)、擴(kuò)頻調(diào)制及解擴(kuò)解調(diào)單元及微波收發(fā)信機(jī)單元等三部分組成，如圖l所示。其中：NIC為網(wǎng)絡(luò)接口控制單元；BBP是基帶處理單元；IF是中頻調(diào)制解調(diào)器；RF是射頻單元。
評(píng)論