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无线局域网技术应用
摘要
随着信息技术与信息产业飞速发展,人们对网络通信的要求也不断提高,无线电技术能实现远距离的通信,即使在室内或相距咫尺的地方, 无线电也可发挥巨大作用。于是无线网络技术随之应运而生, 它克服了传统网络技术的不足。所谓无线网络，既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的无线技术及射频技术，与有线网络的用途十分类似，最大的不用在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。由于网络一般分为局域网和广域网（即因特网）两种,但本文将着重对局域网部分进行阐述。无线网络技术主要包括IEEE802.11、Hiper2.LAN2、HomeRF、蓝牙等。它使人们彻底摆脱了线缆的束缚,在整个区域内实现随时随地的无线连接。无线网络是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，本文对无线网络，尤其是无线局域网的组成、技术标准、传输方式及技术特点进行了论述。并介绍了无线网络的应用情况。
关键词：无线通信；无线网络技术；无线局域网；无线网络应用。
正文：
一、无线网络的发展
计算机技术的突飞猛进让我们对现实应用有了更高千兆网络技术刚刚与我们会面，无线网络技术又悄悄地逼近。历史的脚印说到无线网络的历史起源，可能比各位想象得还要早。无线网络的初步应用，可以追朔到五十年前的第二次世界大战期间，当时美国陆军采用无线电信号做资料的传输。他们研发出了一套无线电传输科技，并且采用相当高强度的加密技术，得到美军和盟军的广泛使用。这项技术让许多学者得到了一些灵感，在1971年时，夏威夷大学的研究员创造了第一个基于封包式技术的无线电通讯网络。这被称作ALOHNET的网络，可以算是相当早期的无线局域网络（WLAN）。它包括了7台计算机，它们采用双向星型拓扑横跨四座夏威夷的岛屿，中心计算机放置在瓦胡岛上。从这时开始，无线网络可说是正式诞生了。
虽然目前大多数的网络都仍旧是有线的架构，但是近年来无线网络的应用却日渐增加。在学术界、医疗界、制造业、仓储业等，无线网络扮演着越来越重要的角色。特别是当无线网络技术与Internet相结合时，其迸发出的能力是所有人都无法估计的。其实，我们也不能完全认为自己从来没有接触过无线网络。从概念上理解，红外线传输也可以认为是一种无线网络技术，只不过红外线只能进行数据传输，而不能组网罢了。此外，射频无线鼠标、WAP手机上网等都具有无线网络的特征。2．无线局域网主要技术
无线局域网（wirele local-aero network,简称wlan）是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。通俗点说,无线局域网就是在不采用传统电缆线的同时提供传统有线局域网的所有功能。网络所需的基础设施不需要再埋在地下或隐藏在墙里，网络却能够随着你的需要移动或变化。2.1 无线局域网的优势
无线局域网技术具有传统局域网无法比拟的灵活性。无线局域网的通信范围不受环境条件的限制，网络的传输范围大大拓宽，两个站点间的最大传输范围目前可达到50公里。此外,无线局域网的抗干扰性强,网络保密性好, 对于有线局域网中的诸多安全问题,在无线局域网中基本上可以避免。而且相对于有线网络,无线局域网的组建,配置和维护较为容易,一般计算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。2.2 无线局域网的技术分析
无线局域网的基础还是传统的有线局域网, 是有线局域网的扩展和替换。它只是在有线局域网的基础上通过无线HUB,无线访问节点(AP),无线网桥,无线网卡等设备使无线通信得以实现。与有线网络一样,无线局域网同样也需要传送介质。只是无线局域网采用的传输媒体不是双绞线或者光纤, 而是红外线(IR),或者无线电波(RF)，微波。以无线电波（RF）使用居多。2.2.1红外(IR)系统
红外线局域网采用小于1微米波长的红外线作为传输媒体,有较强的方向性。它采用低于可见光的部分频谱作为传输介质，红外线辐射的电磁频率范围在可见光和微波之间，激光和微波激射都可以发出单色的红外线，这些是不可见的。但它们同无线电和微波一样，可以不需要空气介质就能传播。而且使用不受无线电管理部门的限制。红外信号要求视距传输。并且窃听困难。对邻近区域的类似系统也不会产生干扰。红外无线lan是目前100mbit/s以上,性能价格比高的网络唯一可行的选择。2.2.2无线电波（RF）
采用无线电波作为无线局域网的传输介质是目前应用最多的。这主要是因为无线电波的覆盖范围较广,应用较广泛。使用扩频方式通信时, 特别是直接序列扩频调制方法因发射功率低于自然的背景噪声,具有很强的抗干扰抗噪声能力,抗衰落能力.这一方面使通信非常安全。基本避免了通信信号的偷听和窃取。具有很高的可用性。另一方面无线局域使用的频段主要是s频段(2.4GHZ-2.483GHZ)这个频段也叫:ISM(Industrial、Scientific及Medical)即工业科学医疗频段。该频段属于工业自由辐射频段,不会对人体健康造成伤害。所以无线电波成为无线局域网最常用的无线传输媒体。2.2.3 微波传输
微波具有短的波长和很高的频率，象其它电磁波一样，微波可以通过空间进行扩散和传播，在局域网应用中，这些微波必须使用天线定向或引导才能进行传输。由于微波的频率很高，所以它能用从发射机天线到接收机天线很窄的波束准确地定向。微波技术解决了红外线技术只能在可视距离内传输的问题，所提供的带宽超过红外线和扩频通信的带宽。由于具有很高的频率，应此能承载更多的信息。2.3 无线局域网的主要协议标准
无线接入技术区别于有线接入的特点之一就是标准不统一。不同的标准有不同的应用。目前比较流行的有：IEEE802.11标准，蓝牙（BLUETOOTH）标准以及家庭网络(HOMERF)标准。2.3.1 IEEE 802.11标准 IEEE 802.11 无线局域网标准的制定是无线网络技术发展的一个里程碑。IEEE 802.11 标准的颁布,使得无线局域网在各种有移动要求的环境中被广泛接受。它是无线局域网目前最常用的传输协议。由于IEEE 802.11的传输速率最高只能达到2mbps。在传输速率上不能满足人们的需要。因此IEEE小组又相继推出了IEEE 802.11a 和IEEE 802.11b 两个新标准。IEEE 802.11b 标准采用一种新的调制技术,传输速率最大可达到11mbps。而IEEE 802.11a标准的传输速度可达25Mbps。2.3.2.1 CSMA/CA IEEE802.11不采用有线网络中的带碰撞检测的载波监听的多址接入（CSMA/CD）技术，而采用了带碰撞避免的载波监听多址接入技术（CSMA/CA），它是WLAN MAC层最基本的接入方法。是分布协调功能（DCF）的基础。
CSMA/CA的信号发送流程具体描述如下：某工作（STA）站在发送信息之前，检测信道是否空闲以及空闲的时间是大于IEEE802.11规定的帧间隔时间---IFS。如果否，该STA就延迟接入，直到当前的传输结束。之后，也就是一次成功的传输刚结束，这时碰撞发生率最高，因为所有的STA都延迟等待这一时刻的到来，为进一步减少碰撞，STA选择随机退避（BACKOFFTIME）再次延迟接入。在检测信道的同时倒数BACKOFFTIME计数器，直到其值为0。这时，如果其它的BACKOFFTIME计时器的数值更短，它就赢得了信道的占用权。其他的STA检测到信道忙，只有再次延迟接入。否则，如果信道空闲，则发送信息。2.3.2.2四次握手协议
IEEE 802.11 在CSMA/CA 的基础上提供了确认帧ACK(Acknowlegement),保证在MAC 层对帧丢失予以检测并重新发送。为了进一步避免碰撞,解决隐藏终端问题,又加入了RTS/CTS + ACK协议。工作站在发送信息之前先发送一“发送请求”控制包,即RTS 给目的站。如果信道空闲,目的站回发一“发送响应”控制包,即CTS ,如果检信道忙,不发送CTS ,这样可避免不同工作站同时向同一目的站发送信息。如果源站收到CTS 帧,证明信道空闲,它就可以继续发送有用数据(DATA)。如果该DATA 需要,目的站在成功接收后,经过最短帧间隔时间后就回发确认帧(ACK),如果在规定的时间间隔后,源站未能收到ACK,那么它就可判断出信息发送失败,可根据需要重发,这样可避免信息丢失。2.3.3 蓝牙(bluetooth)蓝牙(IEEE 802.15)是一项最新标准。对于802.11来说,它的出现不是为了竞争而是相互补充"蓝牙”是一种极其先进的大容量近距离无线数字通信的技术标准。其目标是实现最高数据传输速度1Mbps（有效传输速率为72kbps)。最大传输距离10厘米---10米。通过增加发射功率可达到100米.蓝牙比IEEE 802.11更具移动性。比如IEEE 802.11 限制在办公室和校园内,而蓝牙却能把一个设备连接LAN(局域网),WAN(广域网)。甚至支持全球漫游。此外,蓝牙成本低,体积小,可用于更多的设备。”蓝牙”最大的优势还在于,在更新网络骨干时,如果搭配”蓝牙”架构进行。使用整体网路的成本肯定比铺设线缆低。2.3.4 红外线技术
IEEE802.11 标准有3 种物理层规范,其中之一是红外线局域网,其它两种是采用扩频技术的局域网。红外线系统采用低于可见光的频率来传输数据。波长介于850 nm 和950 nm 之间、不能穿透不透明的物体,支持1～2 Mbps 的数据速率,适于近距离通信。目前,红外线技术已很少使用,扩频技术已成为WLAN 技术的发展主流。2.4 网络拓扑结构
无线局域网的扩扑结构可归结为两类：无中心或对等式（Peer to Peer）拓扑和有中心（HUB-Based）拓扑。2.5 无线局域网的结构
无线局域网的结构分为室内和室外两种类型。无线局域网在室外主要有点对点型，点对多型，多点对点型和混合型；在室内主要有独立的无线网络和非独立的无线局域网。2.6 网络接口
一般来讲，网络接口可以选择在OSI参考模型的物理层或数据链路层或从数据链路层接入网络。目前，大部分无线局域网厂商都采用数据链路层接口方法。2.7 无线局域网设备的种类
要组建无线局域网，必须要有相应的无线网设备，这些设备主要包括：无线网卡wnic，无线访问接入点AP，无线路由器（WIRELESS ROUTE），无线hub和无线网桥。几乎所有的无线网络产品中都自含无线发射/接收功能；且通常是一机多用。3.无线网络的发展前景
如今，有了无线网络，一切的烦恼都迎刃而解了。任何无线网络覆盖的区域，你只要凭借自己的上网帐户即可随时随地自由地遨游在互联网的世界里。在宿舍、在教室、在图书馆、在食堂，甚至在汽车里、在操场上，你都可以粘在网络上。所谓空中教室、空中图书馆、空中聊天室，在无线网络的世界里就是现实！
无线网络的发展是伴随着计算机技术的进步走到今天的。近年来，网络技术取得了巨大的进步。一方面，速率大大提高，可达千兆级。但“接入点的固定和有限”随着“移动办公”日益强烈的需求，有线接入难以为继。同时，众多局域网的互联，使得布线遇到重重困难。无线局域网在这种情况下应运而生，它所提供的“多点接入”、“点对点中继”（即所谓的mesh技术）为用户提供了一种替代有线的高速解决方案。可以说无线网络的世纪已经到来了。正是有鉴于此，国内外众多厂家多瞄准了这一巨大商机。Aruba、Ruckus、Mortolola、3com、Cisco、华三等知名公司一个个趋之若鹜，甚至连Microsoft最近也宣布收购一家小公司Sendit，作为无线移动访问Internet技术的研发中心，诺基亚等也跃跃欲试在其国内推广基于WAP的无线接入，一场无线网络大战已经展开。
今年是无线网络迅速发展的一年。随着802.11g/b等标准的广泛应用，更大、更快、更广成为新一代无线网络的发展趋势。最受瞩目的要数802.11n标准了。和802.11g标准相比，它的信号覆盖范围提高6倍，而传输速率提高了14倍。在相当长的时间内将是802.11g和802.11n并存的局面。虽然3G的冲击力很大，但大面积应用AP组成的局域网仍将是无线网络的主流，因为3G的应用带宽是无法超越的“瓶颈”。对于国内ISP来说，无线接入的商机正在到来，无线网络的明天一片光明。4.结束语
随着人们对随时随地接入互联网或企业网路获取信息的需求逐渐增大，随着无线局域网技术和产品的成熟与发展，无线局域网将会得到越来越广泛的使用。由于电信运营商的参与，无线局域网将逐步从面向高端商务人士向面向普通消费者发展。无线局域网必将在社会的信息化进程中扮演重要的角色。
参考文献Michael Palmer , Robert Bruce Sinclair ,局域网与广域网设计与实现[M].清华大学出版社,2003 ,10
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