無線局域網(wǎng)關鍵技術與應用
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無線局域網(wǎng)(WLAN，Wireless Local Area Networks)是計算機網(wǎng)絡技術與無線電通信技術結合的產物，是在有線局域網(wǎng)的基礎上發(fā)展起來的。與有線局域網(wǎng)相比，無線局域網(wǎng)采用的是無線鏈路(Cable-free link)構成網(wǎng)絡。局域網(wǎng)廣泛應用于辦公自動化、工業(yè)自動化和銀行等金融系統(tǒng)，并且符合軍隊、公安部門等其它特殊場合的要求。具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?p>
l 無線局域網(wǎng)的主要特征
無線局域網(wǎng)的出現(xiàn)彌補了有線網(wǎng)絡的不足，較之有線網(wǎng)絡它具有安裝的靈活性、網(wǎng)絡的伸縮性、網(wǎng)絡的移動性等優(yōu)勢。
1．1 網(wǎng)絡拓撲結構
WLAN拓撲結構可分為有中心(Hub―Based)和無中心(Peer to peer)局域網(wǎng)兩類。在有中心結構的網(wǎng)絡拓撲中，設有一個無線節(jié)點充當基站，所有節(jié)點訪問均由其控制，每個節(jié)點只要在中心站覆蓋范圍之內就可與其它節(jié)點通信，并且中心節(jié)點為訪問有線主干網(wǎng)提供了一個邏輯節(jié)點，這與蜂窩式移動通信的方式非常相似。這種結構的缺點是抗毀性差，中心節(jié)點的故障容易導致整個網(wǎng)絡的癱瘓；對于無中心結構的網(wǎng)絡，要求其中任意節(jié)點均可與其它節(jié)點通信，所以又稱自組織網(wǎng)絡(Ad hoc)。由于無中心節(jié)點控制網(wǎng)絡的接入，各節(jié)點都具有路由器功能，又都可以競爭共用信道，為此，大多數(shù)無中心結構的WLAN都要采用CSMA類型的MAC協(xié)議。
應該指出的是，自組局域網(wǎng)在軍用和民用領域都有很好的應用前景，在軍事領域中，由于戰(zhàn)場往往沒有預先建好的固定接入節(jié)點，攜帶移動站的戰(zhàn)士就可以利用臨時建立的移動自組網(wǎng)絡進行通信。這種組網(wǎng)方式也能夠應用到作戰(zhàn)的地面裝甲車輛和坦克群，以及海上艦艇群、空中的機群。由于每一個移動設備都具有路由器的轉發(fā)分組的功能，因此，這種自組局域網(wǎng)的生存能力非常好。在民用領域，當出現(xiàn)自然災害時，在搶險救災中利用移動自組網(wǎng)絡進行及時的通信往往也是很有效的，因為這時事先已經(jīng)建好的固定網(wǎng)絡基礎設施可能都已被毀壞。
1．2 傳輸媒質及傳輸方式
WLAN的傳送介質有兩種，即無線電波和紅外線，前者使用居多。紅外線局域網(wǎng)有較強的方向性，適于近距離通信。而采用無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)多采用擴頻技術，發(fā)射功率比自然背景的噪聲低，有效的避免了信號的偷聽和竊取，使通信非常安全，具有很高的實用性。無線局域網(wǎng)采用微波傳輸，使用的頻段有三個，L頻段、S頻段、C頻段。目前大多數(shù)產品使用S頻段(2．4GHz～2．4835GHz)，在這些波段內的WLAN的產品大多數(shù)采用擴頻調制方式，主要有DS和FH兩種。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/157892.htm
2 無線局域網(wǎng)標準
WLAN近年來的迅速發(fā)展受到了一系列標準協(xié)議的制定的促進，這些協(xié)議中影響最大的是IEEl302．1l系列標準，在此主要介紹無線局域網(wǎng)的這種標準。
2．1 IEEE 802．11標準
1997年6月，IEEE推出了第一代無線局域網(wǎng)標準――IEEE 802．11。該標準定義了物理層和介質訪問控制子層的協(xié)議規(guī)范。
IEEE 802．11在物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柼卣骱驼{制方法，定義了兩個無線電射頻(RF)傳輸方法和一個紅外線傳輸方法。RF傳輸標準包括直接序列擴頻技術和跳頻擴頻技術。直接序列擴頻技術采用二進制相移鍵控(BPSK)技術，可以以lMbps的速率進行發(fā)射，如果使用正交相移鍵控(QPSK)技術，發(fā)射速率可以達到2Mbps。跳頻擴頻技術利用GFSK二級或四級調制方式可以達到2Mbps的工作速率。
由于在無線網(wǎng)絡中沖突檢測較困難，為了盡量減少數(shù)據(jù)的傳輸碰撞和重試發(fā)送，防止各站點無序地爭用信道，IEEE802．1l規(guī)定無線局域網(wǎng)介質訪問控制子層采用CSMA／CA(載波監(jiān)聽多路訪問／沖突防止)協(xié)議，而不是沖突檢測(CD)協(xié)議。CSMA／CA通信方式將時間域的劃分與幀格式緊密聯(lián)系起來，保證某一時刻只有一個站點發(fā)送，實現(xiàn)了網(wǎng)絡系統(tǒng)的集中控制。
2．2 IEEE 802．1lb標準
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月批準了IEEE 802．1lb標準。IEEE802．1lb標準對IEEE 802．1l標準進行了修改和補充，其中最重要的改進就是在IEEE 802．11的基礎上增加了兩種更高的通信速率5．5Mbps和11Mbps。
IEEE 802．11b采用了補充編碼鍵控(CCK)，CCK由64個8比特長的碼字組成。IEEE 802．11b規(guī)定在速率為5．5Mbps時使用CCK，對每個載波進行4比特編碼。而當速率為llMbps時，對每個載波進行8比特編碼。同時，MAC層的多速率機制確保當工作站之間距離過長或干擾過大時信噪比低于某個門限值時，傳輸速率能夠從11Mb／s自動降到5．5Mb／s，進一步可調整到2Mb／s和1Mb／s。
由于現(xiàn)行的以太網(wǎng)技術可以實現(xiàn)不同速率以太網(wǎng)絡之間的兼容，因此有了IEEE 802．11b標準之后，移動用戶將可以得到以太網(wǎng)級的網(wǎng)絡性能、速率和可用性，管理者也可以無縫地將多種LAN技術集成起來，形成一種能夠最大限度地滿足用戶需求的網(wǎng)絡。
3 無線局域網(wǎng)的組成及工作原理
無線局域網(wǎng)也類似有線局域網(wǎng)，設備相應的有無線網(wǎng)卡、無線接入點(AP)、無線網(wǎng)橋(Bridge)、無線網(wǎng)關(Gate―way)和無線路由器等。下面僅介紹無線網(wǎng)卡和無線接入點的組成原理。
3．1 無線網(wǎng)卡
無線網(wǎng)卡是在無線局域網(wǎng)的覆蓋下，通過無線連接網(wǎng)絡上網(wǎng)所使用的無線終端設備。無線網(wǎng)卡一般由網(wǎng)絡接口控制器(NIC)、擴頻調制及解擴解調單元及微波收發(fā)信機單元等三部分組成，如圖l所示。其中：NIC為網(wǎng)絡接口控制單元；BBP是基帶處理單元；IF是中頻調制解調器；RF是射頻單元。
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