无线局域网计算机网络研究

发布时间：2022-10-05 21:43 热度：

　　从七十年代，人们就开始了无线网的研究。到1997年6月，IEEE通过了802.11标准。主要用于解决办公室局域网和校园网中设备的无线接入，速率最高只能达到2Mbps。由于IEEE 802.11标准在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，1999年IEEE小组又相继推出了IEEE 802.11b和IEEE 802.11a两个新标准。

　　一、无线局域网的基本定义

　　1、基本定义

　　无线局域网(Wireless Local Area Network，缩写为"WLAN")，顾名思义，就是采用无线通讯技术代替传统电缆，提供传统有线局域网功能的网络。然而，这并不说明无线局域网不需要传输介质，只是使用了人眼无法看到的电磁波而已。

　　按与有线局域网的关系，无线局域网分为独立式和非独立式两种。独立式无线局域网指整个网络都使用无线通信的无线局域网，非独立式无线局域网指局域网中无线网络设备与有线网络设备相结合使用的局域网。

　　目前非独立式无线局域网居于无线局域网的主流，在有线局域网的基础上通过无线访问节点、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现，其本身还要依赖于有线局域网，是有线局域网的扩展和补充，而不是有线局域网的替代产品。

　　802.11标准是IEEE制定的无线局域网标准，主要是对网络的物理层(PH)和媒质访问控制层(MAC)进行了规定，其中对MAC层的规定是重点。各厂商的产品在同一物理层上可以互操作，逻辑链路控制层(LLC)是一致的，即MAC层以下对网络应用是透明的。这样就使得无线网的两种主要用途--"(同网段内)多点接入"和"多网段互连"，易于质优价廉地实现。对应用来说，更重要的是，某种程度上的"兼容"就意味着竞争开始出现;而在IT这个行业，"兼容"，就意味着"十倍速时代"降临了。

　　IEEE 802.11b标准支持5.5Mbps和11Mbps两种物理层速率，可因环境变化，在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps之间切换，且在2Mbps、1Mbps速率时与IEEE 802.11兼容。目前使用的无线局域网大多符合IEEE 802.11b标准。

　　IEEE 802.11a标准可支持高达54Mbps的物理层速率，可提供25Mbps的无线ATM接入和10Mbps的以太网无线接入以及其他比IEEE 802.11b标准优秀的特性，但是IEEE 802.11a标准目前的实现成本非常高，因此使用的还不多。

　　2、应用范围

　　目前，无线局域网(WLAN)的典型应用包括医院、学校、金融服务、制造业、服务业、公司应用、公共访问等场所，可以提供移动办公、会议联入网络环境、布线困难的场所等应用，因此在具体部署WLAN网络设备时需要考虑建筑物内和建筑物之间这两种应用环境。譬如在部署建筑物内的WLAN时，与有线LAN非常相似，建筑物内WLAN设备由PC卡、个人计算机接口(PCI)、产业标准结构(ISA)、客户机适配器以及接入点(AP)组成。其中接入点的功能与有线网络中的集线器类似，可作为星型拓扑的中心，还可作为与以太网连接的桥接设备。而在部署建筑物到建筑物的WLAN网络技术时，则是通过无线桥接设备将相距数英里的建筑物中的网络集成为一个单一的局域网，一个无线网桥安装方便且费用合算。

　　3、基本技术结构

　　(1)主要应用技术

　　在MAC层以下，802.11规定了三种发送及接收技术：扩频(Spread Spectrum)技术;红外(Infared)技术;窄带(Narrow Band)技术。而扩频又分为直接序列(Direct Sequence，DS)扩频技术(简称直扩)，和跳频(Frequency Hopping，FH)扩频技术。直序扩频技术，通常又会结合码分多址CDMA技术。

　　扩频技术是利用开放的ISM 2.4GHz的频段。也正是由于这个2.4～2.484GHz频段无需申请许可证(但发射功率受限制)，因而此频段很拥挤，微波噪声最大，采取何种发送及接收技术，都将直接影响到微波传输的速率和质量。

　　比较而言，直扩采取主动占有方式，跳频是被动适应。直扩技术同时使用整个子频段，信号被扩展多次而无损耗;跳频技术是连续间断跳跃使用多个频点，当跳跃至某个频点时，判断该频点是否有噪声干扰，若无则传输信号，若有则依据算法跳至下一频点继续判断。因此跳频技术的频率及传输率会变化。并且很难避免一些无谓的效率上的损耗，即在检测频点是否空闲的信号发生延迟时，因为有响应时间限制，跳频设备会以为检测信号发射失败(丢包)，又会重发。因此通常情况下，直扩速率比跳频更高，系统容量(带宽，即可接纳基站的数量)也比跳频方式更大。市场上的802.11产品具有抗干扰能力强、码分多址能力强、高速可扩展能力强等典型特点。

　　(2)典型解决方案

　　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。

　　1)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。

　　2)单接入点解决方案

　　接入点相当于有线网络中的集线器。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。一般说，允许使用任何现有在有线网络上运行的应用程序或网络服务。

　　3)多接入点解决方案

　　当网络规模较大，超过了单个接入点的覆盖半径时，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。

　　4)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。比如在工厂车间中，车间具有一个网络接口连接有线网，而车间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比较恶劣，无法进行布线。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。

　　5)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。

　　6)多蜂窝漫游工作方式

　　在一个大楼中或者在很大的平面里面部署无线网络时，可以布置多个接入点构成一套微蜂窝系统，这与移动电话的微蜂窝系统十分相似。微蜂窝系统允许一个用户在不同的接入点覆盖区域内任意漫游，随着位置的变换，信号会由一个接入点自动切换到另外一个接入点。整个漫游过程对用户是透明的，虽然提供连接服务的接入点发生了切换，但对用户的服务却不会被中断。

　　二、国外无线局域网市场发展现状

　　1、总体市场状况

　　(1)全球超过450种WLAN产品拥有Wi-Fi认证

　　目前，在WLAN市场上，只有少数的厂商新近开发了802.11a无线产品，应用最多的还是802.11b产品，考虑到各厂家802.11b产品的互操作性，3Com、Symbol、Dell、Cisco等网络产品厂商成立无线以太网兼容性联盟WECA(Wireless Ethernet Compatibility Alliance)，目前它已有70多个成员。

　　(2)现阶段是选择802.11b还是等待802.11a

　　802.11b标准使用2.4GHz以内的无线电频率，又名为"Wi-Fi"，802.11a标准则使用5GHz的无线电频率，基于这两种版本的标准设备可建立300英尺范围的无线区域访问互联网。802.11b和802.11a的应用差别主要在于速度，802.11b最高支持11Mbit/s的速率，而802.11a用户下载文件的速率可高达54Mbit/s，两者均支持语音、数据和图像业务。现在全球有600至800万家庭和办公室的无线网络用户使用802.11b标准，但它目前与用802.11a标准设备建立的无线区域不兼容。2009年802.11a标准设备开始现身于WLAN市场，在5GHz芯片市场，802.11a占据很重要的部分。