《電子技術(shù)應(yīng)用》
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關(guān)于Wi-Fi的LAN組網(wǎng)技術(shù)研究
RFID中國網(wǎng)
職稱論文網(wǎng)
摘要: 近年來,,無線網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展,,在眾多無線標(biāo)準(zhǔn)中,,無線局域網(wǎng)因為其較低的構(gòu)建和運營成本、較高的傳輸速率,、較遠的傳輸距離等優(yōu)點獲得了人們的青睞。隨著筆記本電腦,、Wi-Fi手機,、PDA等移動終端的廣泛使用,用戶對無線接入的需求日漸突出,。目前,,Wi-Fi以其靈活性和可移動性,在家庭和小型辦公網(wǎng)絡(luò)用戶對移動連接的需求是越來越大,。在這幾年,,無線AP的數(shù)量呈迅猛的增長,無線網(wǎng)絡(luò)的方便與高效使其能夠得到迅速的普及,。除了在一些公共地方有AP之外,,國外已經(jīng)有先例以無線標(biāo)準(zhǔn)來建設(shè)城域網(wǎng),因此,Wi-Fi的無線地位將會日益牢固,。美國,、日本等發(fā)達國家是目前Wi-Fi用戶最多的
Abstract:
Key words :

        1.引言
  
  近年來,lank">無線網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展,,在眾多無線標(biāo)準(zhǔn)中,,無線局域網(wǎng)因為其較低的構(gòu)建和運營成本、較高的傳輸速率,、較遠的傳輸距離等優(yōu)點獲得了人們的青睞,。隨著筆記本電腦、Wi-Fi手機,、PDA等移動終端的廣泛使用,,用戶對無線接入的需求日漸突出。

  目前,,Wi-Fi以其靈活性和可移動性,,在家庭和小型辦公網(wǎng)絡(luò)用戶對移動連接的需求是越來越大。在這幾年,,無線AP的數(shù)量呈迅猛的增長,,無線網(wǎng)絡(luò)的方便與高效使其能夠得到迅速的普及。除了在一些公共地方有AP之外,,國外已經(jīng)有先例以無線標(biāo)準(zhǔn)來建設(shè)城域網(wǎng),,因此,Wi-Fi的無線地位將會日益牢固,。美國,、日本等發(fā)達國家是目前Wi-Fi用戶最多的地區(qū)。廉價的Wi-Fi,,必將得到更加廣泛的應(yīng)用,。
  
  2. Wi-Fi技術(shù)概述
  
  Wi-Fi(Wireless Fidelity,無線保真技術(shù)),,傳統(tǒng)上人們將802.11b標(biāo)為Wi-Fi,,實際上Wi-Fi是無線局域網(wǎng)聯(lián)盟(WLA全稱NA)的一個商標(biāo),該商標(biāo)保障使用該商標(biāo)的商品互相之間可以合作,,與標(biāo)準(zhǔn)本身實際上沒有關(guān)系,。但是后來人們逐漸習(xí)慣用Wi-Fi來稱呼802.11b協(xié)議。
  
  它的最大優(yōu)點就是傳輸速度較高,,可以達到11Mbps,,另外它的有效距離也很長,同時也與已有的各種802.11 DSSS設(shè)備兼容,。IEEE(電子和電氣工程師協(xié)會)802.11b無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范是IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的變種,,最高帶寬為11Mbps,,在信號較弱或有干擾的情況下,帶寬可調(diào)整為5.5Mbps,、2Mbps和1Mbps,,帶寬的自動調(diào)整,有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性,。
  
  其主要特性為:速度快,,可靠性高,在開放性區(qū)域,,有效通訊距離可達300米,,在封閉性區(qū)域,通訊距離為100米左右,,方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合,,組網(wǎng)的成本更低。Wi-Fi技術(shù)與藍牙(Bluetooth)技術(shù)一樣,,同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術(shù),。該技術(shù)使用的是2.4GHz附近的頻段,該頻段目前尚屬沒用許可的無線頻段[2],。
  
  目前Wi-Fi按照其速度與技術(shù)的新舊可分為802.11a,、802.11b、802.11g,,常用的標(biāo)準(zhǔn)有兩個,,分別是IEEE802.11a和IEEE802.11b。802.11b是最老的,,也是目前應(yīng)用最廣泛的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)。用戶在選擇這類產(chǎn)品的時候會發(fā)現(xiàn)它要比支持802.11a 和802.11g的產(chǎn)品價格便宜很多,。另外,,802.11b是Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)中帶寬最低,傳輸距離最短的一個標(biāo)準(zhǔn),。802.11a比802.11b具有更大的吞吐量,,但是它并不能和802.11b以及802.11g兼容。雖然廠商在生產(chǎn)Wi-Fi產(chǎn)品時都會在支持802.11b 和802.11g的同時也提供對802.11a的支持,,但是它仍然是目前使用量對少的一個Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn),。

  
  802.11g的傳輸速度要高于802.11b,而且可以與802.11b兼容,。但是它比802.11a更容易受到外界環(huán)境的干擾,,比如一般的家電產(chǎn)品,無繩電話,、微波爐,,以及其它運行在2.4GHz頻段上的設(shè)備,。該技術(shù)由于有著自身的優(yōu)點,因此受到廠商的青睞,。對Wi-Fi技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行了簡單比較,。
  
  3. Wi-Fi技術(shù)的特點
  
  Wi-Fi作為寬帶接入的一種有效方式,與有線接入相比,,其特點和優(yōu)勢主要體現(xiàn)在: 
 ?。?)傳輸距離遠。無線電波的覆蓋范圍廣,,基于藍牙技術(shù)的電波覆蓋范圍非常小,,半徑大約只有50英尺左右,約合15米,,而Wi-Fi的半徑則可達300英尺左右,,約合100米。辦公室自不用說,,就是在整棟大樓中也可使用,。最近,由Vivato公司推出的一款新型交換機,。據(jù)悉,,該款產(chǎn)品能夠把目前Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)300英尺,接近100米的通信距離擴大到4英里,,約6.5公里,。
  (2)傳輸速度快,。雖然由Wi-Fi技術(shù)傳輸?shù)臒o線通信質(zhì)量不是很好,,數(shù)據(jù)安全性能比藍牙差一些,傳輸質(zhì)量也有待改進,,但傳輸速度非??欤梢赃_到11mbps,,符合個人和社會信息化的需求,。
  (3)業(yè)務(wù)集成性,。Wi-Fi技術(shù)在第二層以上與以太網(wǎng)完全一致,,所以能夠?qū)LAN集成到已有的寬帶網(wǎng)絡(luò)中,也能將已有的寬帶業(yè)務(wù)應(yīng)用到WLAN中,。這樣,,就可以利用已有的寬帶有線接入資源,迅速地部署網(wǎng)絡(luò),,形成無縫覆蓋,。
 ?。?)建設(shè)便捷性。Wi-Fi最主要的優(yōu)勢在于不需要布線,,可以不受布線條件的限制,,因此非常適合移動辦公用戶的需要,具有廣闊市場前景,。目前它已經(jīng)從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健,、庫存控制和管理服務(wù)等特殊行業(yè)向更多行業(yè)拓展開去,甚至開始進入家庭以及教育機構(gòu)等領(lǐng)域,。
 ?。?)使用安全性。IEEE802.11規(guī)定的發(fā)射功率不可超過100毫瓦,,實際發(fā)射功率約60~70毫瓦,,這是一個什么樣的概念呢?手機的發(fā)射功率約200毫瓦至1瓦間,,手持式對講機高達5瓦,,而且無線網(wǎng)絡(luò)使用方式并非像手機直接接觸人體,是絕對安全的,。
  
  4.Wi-Fi組網(wǎng)方案
  
  4.1 Wi-Fi組網(wǎng)設(shè)備
  Wi-Fi是由AP(Access Point)和無線網(wǎng)卡組成的無線網(wǎng)絡(luò),。AP一般稱為網(wǎng)絡(luò)橋接器或接入點,它是當(dāng)作傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)絡(luò)與無線局域網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁,,因此任何一臺裝有無線網(wǎng)卡的PC均可透過AP去分享有線局域網(wǎng)絡(luò)甚至廣域網(wǎng)絡(luò)的資源,,其工作原理相當(dāng)于一個內(nèi)置無線發(fā)射器的HUB或者是路由, 而無線網(wǎng)卡則是負責(zé)接收由AP所發(fā)射信號的CLIENT端設(shè)備,。
  一般架設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)的基本配備就是無線網(wǎng)卡及一臺AP,,如此便能以無線的模式,配合既有的有線架構(gòu)來分享網(wǎng)絡(luò)資源,,架設(shè)費用和復(fù)雜程度遠遠低于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò),。如果只是幾臺電腦的對等網(wǎng),也可不要AP,,只需要每臺電腦配備無線網(wǎng)卡。對于寬帶的使用,,Wi-Fi更顯優(yōu)勢,,有線寬帶網(wǎng)絡(luò)(ADSL、小區(qū)LAN等)到戶后,,連接到一個AP,,然后在電腦中安裝一塊無線網(wǎng)卡即可。普通的家庭有一個AP已經(jīng)足夠,,甚至用戶的鄰里得到授權(quán)后,,則無需增加端口,,也能以共享的方式上網(wǎng)。
  
  4.2 常用組網(wǎng)方案
  
  較之有線網(wǎng)絡(luò),,無線組網(wǎng)更加靈活,、方便。對于最簡單的兩臺計算機組網(wǎng)情況來說,,可以采用點對點的對等結(jié)構(gòu),,并且不需要無線AP;如果是多臺計算機組網(wǎng)(超過兩臺),,最好以無線AP(或無線路由器)為中心的Infrastructure(基礎(chǔ)結(jié)構(gòu))模式[4],。采用Infrastructure模式組網(wǎng)時,既可以是單純的無線網(wǎng)絡(luò),,也可以是無線,、有線混合網(wǎng)絡(luò),將無線網(wǎng)絡(luò)作為有限網(wǎng)絡(luò)的補充,。4.2.1自組織網(wǎng)絡(luò) 自組織(Ad-Hoc)網(wǎng)絡(luò),,又稱為無AP網(wǎng)絡(luò)或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò),是最簡單的無線局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu),,由一組有無線接口的計算機(無線客戶端)組成一個獨立基本服務(wù)集(Independent Basic Service Set, IBSS),,這些無線客戶端有相同的工作組名、擴展服務(wù)集標(biāo)識符(ESSID)和密碼,,網(wǎng)絡(luò)中任意兩個站點之間均可直接通信,。自組織網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。

   4.2.2基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
  
  基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)機構(gòu)(Infrastructure Network)也稱為有中心網(wǎng)絡(luò),,由一個或多個無線AP以及一系列無線客戶端構(gòu)成,,網(wǎng)絡(luò)拓撲所示。在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中,,一個無線AP以及與其關(guān)聯(lián)(Associate)的無線客戶端被成為一個BSS(Basic Service Set,,基本服務(wù)集),兩個或多個BSS可構(gòu)成一個ESS(Extended Service Set,,擴展服務(wù)集)[2],。基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用無線AP作為中心站,,所有無線客戶端對網(wǎng)絡(luò)的訪問均由無線AP控制,。這樣,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量增大時網(wǎng)絡(luò)吞吐性能及時延性能的惡化并不劇烈[5],。由于每個站點只需在中心站覆蓋范圍內(nèi)就可與其他站點通信,,因此網(wǎng)絡(luò)布局受環(huán)境限制比較小?;A(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)所示,?;A(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的弱點是抗毀性差,中心站點的故障容易導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓,,并且中心站點的引入增加了網(wǎng)絡(luò)成本,。
  
  4.3 基于無線網(wǎng)橋的室外組網(wǎng)方案
  
  無線網(wǎng)橋主要有三種組網(wǎng)模式:點對點、點對多點,、中繼連接,。下面我們用簡單的圖示方法來介紹一下Wi-Fi的幾種組網(wǎng)模式。
  
  4.3.1點對點組網(wǎng)模式
  
  點對點無線橋接模式一般由一對無線網(wǎng)橋和一對室外天線組成,??梢圆捎?.4GHz或5.8GHz的室外型無線網(wǎng)橋,根據(jù)所采用的設(shè)備不同,,數(shù)據(jù)傳輸速率約為5Mb/s~30Mb/s,。點對點組網(wǎng)模式所示。
  
  4.3.2點對多點組網(wǎng)模式
  
  點對多點橋無線接模式適用于有一個中心站,、多個遠端站的情況,。中心站采用全向天線,以蜂窩覆蓋方式進行,。其他遠端均采用定向天線,。點對點組網(wǎng)模式如所示。點對多點橋無線接模式組網(wǎng)成本低,、維護簡單,,并且由于中心站使用全向天線,設(shè)備調(diào)試相對容易,。分布式蜂窩組網(wǎng)也屬于點對多點橋接模式,,也就是扇區(qū)組網(wǎng),投入大,、利用不同增益的覆蓋天線,,增加覆蓋范圍。
  
  4.3.3中繼組網(wǎng)模式
  
  當(dāng)需要連接的兩個局域網(wǎng)之間有障礙物遮擋而無法直視時,,可以考慮使用無線中繼的方法繞開障礙物,,來實現(xiàn)兩點之間的無線橋接。中繼站若使用兩臺設(shè)備,,可以保證實際帶寬不會有減少,,若使用壹臺設(shè)備,則可以減少投資,,可使用的實際帶寬只有原來的一半,,類似于點對多點一樣,。
  
  5.總結(jié)及展望
  
  Wi-Fi技術(shù)作為無線局域網(wǎng)家族中的重要組成部分,,近年來發(fā)展迅速,。伴隨著3G的快速發(fā)展,越來越多的運營商正在推出(或考慮推出)允許Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)訪問其PS域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù),,以緩解蜂窩網(wǎng)數(shù)據(jù)流量壓力,,在新的市場環(huán)境下,Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用又迸發(fā)出新的活力,。本文對Wi-Fi的概念,、特點等作了簡要介紹,在此基礎(chǔ)上,,研究和探討了利用Wi-Fi進行組網(wǎng)的室內(nèi)外組網(wǎng)方案,。對于Wi-Fi技術(shù)而言,漫游,、切換,、安全、干擾等方面都是運營商組網(wǎng)時需考慮的重點,。隨著骨干傳輸網(wǎng)容量和傳輸速率的提高,,無論采用平面或者兩層的架構(gòu)都不會影響到用戶的寬帶快速接入;隨著IAPP以及Mobile IP技術(shù)的完善,、IPv6的發(fā)展也可以最終解決漫游和切換的問題,。
  綜上所述,Wi-Fi的發(fā)展方向包括: 
 ?。?)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),,覆蓋更大的范圍,從熱點到熱區(qū)到整個城市,。
 ?。?)Wi-Fi手持終端和VoWLAN業(yè)務(wù)必然成為潛在的應(yīng)用模式。
 ?。?)基于IP的Wi-Fi的交換技術(shù)和開放的業(yè)務(wù)平臺,,將使WLAN網(wǎng)絡(luò)更智能、更易管理,。
 ?。?)基于多層次的安全策略(WEP、WPA,、WPA2,、AES、VPN等)提供不同等級的安全方案,,將使企業(yè),、個人用戶可以根據(jù)不同的性價比來選擇滿足自己需要的安全策略。

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