无线局域网是相当便利的数据传输系统,利用无线技术,取代旧式网线所构成的局域网络。
1.无线局域网的标准
1997年,IEEE通过了802.11标准,这是无线局域网领域内的第一个被国际上认可的协议。IEEE 802.11标准规定了无线局域网在2.4 G波段进行操作。它对网络的物理层与介质访问控制层进行了规定。其中,对访问控制层的规定是重点。
在访问控制层以下,IEEE 802.11规定了3种发送及接收技术:
3种发送及接收技术 | 扩频(Spread Spectrum)技术 | 直序(Direct Sequence,DS)扩频技术 | |
跳频(Frequency Hopping,FH)扩频技术 | |||
红外(Infrared)技术 | |||
窄带(Narrow Band)技术 |
IEEE 802.11标准定义了两种类型的设备:
无线站 | 通常是由一台PC机加上一块无线网络接口卡构成的 |
无线接入点(Access Point,AP) | 它的作用是提供无线与有线网络之间的桥接 |
IEEE 802.11标准定义了3种物理实现方法:
(1)红外线数据传输速率为1 Mbps或2 Mbps,波长为850~950 nm。
(2)直接扩展频谱运行在2.4 GHz ISM频带。最多有7个通道,每个通道的数据传输速率为1 Mbps或2 Mbps。
(3)频率跳动扩展频谱运行在2.4 GHz ISM频带,其物理实现方法还在研究之中。
IEEE 802.11工作组考虑了两种MAC算法:一种是分布式访问控制协议,利用载波侦听机制;另一种是中央访问控制协议,由中央决策者进行访问协调。最终形成的MAC算法称为
DFWMAC(分布式基础无线MAC),它提供分布式访问控制机制,处于其上的是一个任选的中央访问控制协议。在MAC层中下方的是分布协调功能子层(DCF),DCF利用争用算法为所有的通信提供访问控制。DCF一般用于异步通信。在MAC层中上方的是点协调功能(PCF,Point Coordination Function),PCF用中央MAC算法,提供无竞争服务。PCF位于DCF的上方,利用DCF的特性来保证用户的介质访问。
2.无线局域网的特点
与有线局域网相比,无线局域网有以下特点:
安装便捷 | 无线局域网最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量,一般只要安装一个或多个接入点(Access Point)设备,就可以建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。 |
使用灵活 | 在有线网络中,网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而一旦WLAN建成,在无线网的信号覆盖区域内放入任何一个位置都可以接入网络。 |
经济节约 | 由于有线网络缺少灵活性,这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要,这就往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划,又要花费较多费用进行网络改造。而WLAN可以避免或减少以上情况的发生。 |
易于扩展 | 无线局域网有多种配置方式,能够根据需要灵活选择。这样,无线局域网就能胜任从只有几个用户的小型局域网到上千用户的大型网络,并且能够提供像“漫游(Roaming)”等有线网络无法提供的服务。 |
3.无线局域网的应用领域
无线局域网的应用非常广泛,如果将其应用划分为室内与室外应用的话:
室内应用 | 包括大型办公室、车间、酒店宾馆、智能仓库、临时办公室、会议室、证券市场等。 |
室外应用 | 包括城市建筑群间通信、学校校园网络、工矿企业厂区自动化控制与管理网络、银行金融证券城区网、矿山、水利、油田、港口、码头、江河湖坝区、野外勘测实验、军事流动网、公安流动网等。 |
概括来讲,无线局域网的应用领域主要有以下几个方面:
作为传统局域网的扩充 | 传统的局域网用非屏蔽双绞线实现了10Mbps,甚至更高的的传输速率,使得结构化布线技术得到了广泛应用。很多建筑物在建设过程中已经预先布好了双绞线。 但是在某些特殊环境中,无线局域网却能发挥传统局域网起不到的作用。这一类环境主要是建筑物群之间,工厂建筑物之间的连接,股票交易所等场所的活动节点,以及不能布线的历史古建筑、临时性办公室、大型展览会等。在上述情况中,无线局域网提供了一种更有效的联网方式。 |
建筑物之间的互联 | 无线局域网的另一个用途是连接邻近建筑物中的局域网。在这种情况下,两座建筑物之间可以使用一条点到点的无线链路。 |
漫游访问 | 带有天线的移动数据设备(如笔记本电脑)与无线局域网集线器之间可以实现漫游访问。例如,在展览会会场的工作人员,在向听众作报告时,就可以通过他的笔记本电脑访问办公室的文件服务器。漫游访问常用于大学校园或是业务分布于几幢建筑物的环境中。用户可以带着他们的笔记本电脑,从任何地点连接到无线局域网集线器上。 |
特殊网络 | 特殊网络是一个临时需要的对等网络(无集中的服务器)。例如,一些工作人员每人都有一个带天线的笔记本电脑,在他们开会时,就可以把他们的笔记本电脑连到一个暂时网络上,会议结束后网络将不存在。这种应用常用在军事方面。 |
4.无线局域网的组建
·组建无线局域网的硬件
无线局域网的硬件组成除了计算机系统之外,还需要无线网卡、接入点AP和无线通信传输介质等设备。
(1)无线网卡
定义 | 无线局域网网卡的作用与有线网卡一样,无线局域网的计算机通过无线局域网网卡发送和接收无线信号。 |
接口 | 无线局域网网卡根据与计算机的接口的连接方式不同,可分为ISA接口、PCI接口、PCMCIA卡和USB接口等多种形式。如图所示为USB和PCI接口类型的无线网卡。 ![]() 图 无线网卡 |
特点 | 与传统局域网网卡不同的是它不具有线路介质的接口,取而代之的是一个天线。无线网卡上通常集成了通信处理器和高速扩频无线电元件,它采用800 kbps~1 Mbps左右的传送速率,发射功率为1 VA,在有障碍的室内通信,距离为60 m左右,在无障碍的室内通信距离为150 m左右。 |
(2)AP设备
AP设备具有与计算机无线网卡通信、桥接以及介质转换功能,可以通过无线的途径,在40 km的范围内,连接多个网络,这些网络可以是有线的网络,也可以是无线的网络。目前,AP接入点设备主要用于办公室内和楼内的无线连接。AP设备一般由3部分组成:天线、有线网络接口和桥接软件。如图所示为室内型和室外型无线AP设备。
(a) 室内型无线AP设备
(b) 室外型无线AP设备
图 无线AP设备
无线局域网的组网方式
点到点方式 | 连接方式 | 计算机可以在无线通信覆盖范围内移动并自动建立点到点的连接,计算机之间通过争用信道直接进行数据通信,而不需要接入点AP的参与。如图(a)所示 ![]() |
应用 | 当仅仅需要在无线工作站之间进行通信时,可采用这种方式。这种方式可以快速建立起通信网络,但采用这种模式只能在无线工作站之间进行通信,而无法使工作站对有线网络进行访问。 | |
集中控制方式 | 连接方式 | 在集中控制方式中所有无线结点及有线局域网都要与一个接入点设备AP连接。如图(b)所示 ![]() |
接入点AP的作用 | ①负责无线通信管理工作,如给无线节点分配无线信道的使用权。 ②负责无线通信与有线通信的转换。 ③起到与有线局域网网桥和路由器相似的作用。 |
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