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WLAN技术
在如今这个“移动”和信息的世界里,目前广泛使用的传统局域网-有线局域网,以越来越不能满足人们的要求。WLAN(无线局域网)应运而生。
(一)
WLAN(无线局域网)技术是一种基于无线传输的局域网技术,是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。通俗的说,无线局域网就是不采用传统缆线的同时,提供以太网或令牌网的功能。与有线局域网技术相比无线局域网技术具有无需布线.安装周期短.后期维护容易.网络用户容易迁移和增加等特点.将这一技术应用于电信网的接入网领域,能够方便、灵活地为用户提供网络接入,适合于用户流动性较大、有数据业务需求的公共场所、高端的企业及家庭用户、需要临时建网的场合以及难以采用有线接入方式的环境等
(二) 无线局域网的主要协议标准
最早的规格IEEE 802.11是在1997年提出,接着在1999年9月又提出了IEEE 802.11a和IEEE 802.11b。 初期的规格制定了在RF射频频段2.4GHz上的运用,并且提供了1Mbps、2Mbps和许多基础信号传输方式与服务的传输速率规格。IEEE 802.11a和IEEE 802.11b标准则分别为5.8GHz和2.4GHz频段做定义。这两组新的标准也定义了IEEE 802.11a中5Mbps,11Mbps到54Mbps速率的新物理层。目前,无线局域网仍处于众多标准共存时期。在美国和欧洲,形成了几个互不相让的高速无线标准:美国IEEE创建的高速无线标准802.11(包括802.11a和802.11b),HomeRF标准和Bluetooth。802.11b标准的最高数据传输数率能达到11Mbps,规定采用2.4GHz 频带,这个标准目前在北美非常流行;另外一种高速无线标准802.11a,其数据传输速率为54Mbps,规定采用5.8GHz 频带,比当前的802.11b技术快近5倍(下面要谈到的问题主要是针对IEEE 802.11无线标准展开的)。802.11定义了两种类型的设备,一种是无线站,通常是通过一台PC机器加上一块无线网络接口卡构成的,另一个称为无线接入点(Access Point, AP),它的作用是提供无线和有线网络之间的桥接。一个无线接入点通常由一个无线输出口和一个有线的网络接口(802.3接口)构成,桥接软件符合802.1d桥接协议。接入点就像是无线网络的一个无线基站,将多个无线的接入站聚合到有线的网络上。无线的终端可以是802.11PCMCIA卡、PCI接口、ISA接口的,或者是在非计算机终端上的嵌入式设备(例如802.11手机)。
(三)无线局域网的网络拓扑结构
大家知道,在有线局域网中五大拓扑结构:总线(bus), 令牌环状(Ring),星型(Star),树状(Tree)以及网状(Mesh)拓扑,不过在无线网络中,只有星状和网状两种才有意义。星型拓扑(star topology)是目前最常见的一种,这种架构包含一个通讯用的中央计算机或是存取点(Access Point,AP)。数据封包由源节点发出后,由中央计算机接收,并且转发到正确的无线网络目标节点。这台中央计算机,可以用来当作与有线LAN的通讯桥梁,并且用来存取其它有线客户端、互连网或是其它网络设备等等。网状拓扑(mesh topology)和星型拓扑有些不一样,主要是网状拓扑并没有中央计算机。每个节点都可以与同在一个网段的其它计算机可由沟通。
(四) 实施方案
无线局域网可以简单也可以复杂,最简单的网络可以只要两个装有无线适配卡(wireless adapter card)的 PC,放在有效距离内,这就是所谓的对等(peer-to-peer)网络,这类简单网络无需经过特殊组合或专人管理,任何两个移动式PC之间不需中央服务器(central server)就可以相互对通。 无线网络访问点(Access Point, 简称AP)可增大Ad-Hoc 网络移动室PC之间的有效距离到原来的两倍。因为访问点是连接在有线网络上,每一个移动式PC都可经服务器与其它移动式PC实现网络的互连互通,每个访问点可容纳许多PC,视其数据的传输实际要求而定,一个访问点容量可达15到63个PC。
无线网络交换机和PC之间有一定的有效距离,在室内约为150米,户外约为300米。在大的场所例如仓库中或在学校中,可能需要多个访问点,网桥的位置需要事先考察决定,使有效范围覆盖全场并互相重叠,使每个用户都不会和网络失去联络。用户可以在一群访问点覆盖的范围内漫游(roam)。访问点把用户在不知不觉中从一个访问点的覆盖范围转移到另一个访问点的覆盖范围,确保通讯不会中断。
为了解决覆盖问题,在设计网络时可用接力器(Extension Point,简称EP)来增大网络的转接范围,接力器看起来和功能上都像是访问点,但接力器并不接在有线网络上。接力器望文生义,其作用就是把信号从一个AP传递到另一个AP或EP来延伸无线网络的覆盖范围。EP可串在一起,将讯号从一个AP传递到遥远的地方。
最后谈一下定向天线,若要将在第一栋楼内无线网络的范围扩展到一公里甚至数公里以外的第二栋楼,其中的一个方法是在每栋楼上安装一个定向天线,天线的方向互相对准,第一栋楼的天线经过网桥连到有线网络上,第二栋楼的天线是接在第二栋楼的网桥上,如此无线网络就可接通相距较远的两个或多个建筑物
那么下一步我在根据地点的不同进一步谈谈在室内部署WLAN和在室外部署WLAN的注意事项和规则:
室内部署WLAN:在室内部署WLAN的第一步是确定接入点的数量和位置,以及扩展由一组互连接入点覆盖区域的位置。覆盖区的间隙会导致在这些区域内无法连通。安装人员可以通过地点调查来确定接入点的位置和数量。地点调查可以权衡实际环境和用户需求,这包括覆盖频率、信道使用和吞吐量需求等。直接序列技术采用22MHz信道传输数据,在2 .4GHz波段有3个不重叠的22MHz信道,范围从2 .4GHz至2 .483GHz,利用这三个信道,覆盖区域可以消除所有信道重叠现象和覆盖区域的间隙。这三个信道重叠可以使广播区域重叠而不会产生干扰现象。而且通过这三个信道的使用,直接序列WLAN还能实现一定程度的冗余功能。如同接受广播节目一样,随着移动用户逐渐远离接入点,他与接入点之间的通信也越来越困难,WLAN能够通过减低可靠性来提高传输速率,相反也可以通过降低传输速率来确保可靠性。很多方案都可通过多速率技术保证可靠性,这是对企业级WLAN的一项重要功能。随着移动用户逐渐远离接入点,传输吞吐量也将会逐渐减少。
室外部署WLAN:无线网桥可以无缝地将远程网络连接在一起,创建一个统一的局域网,在简单的网络中,网桥连接到LAN的一个集线器或交换机,通过电缆、天线相连接;如果LAN网络中包括多个子网,无线网桥要首先连接到路由器。设立室外WLAN需要考虑很多因素:需要连接的建筑物必须要能保持明确的视线,因此,像高大的树木和建筑物等障碍物都会直接影响无线电波的传输。在减少带宽的情况下,可以增加建筑物之间的传输距离,进行远距离传输。目前,无线传输的距离在无障碍的情况下最长可以达到80公里,但是在应用中,实际距离可能会远小于80公里,因此在多山地区,或者有障碍物的时候,距离不宜过长,实在需要的话,可以在中间设立中继中转站,绕过障碍。WLAN近距离传输时,为了获得最大的带宽,可以将无线网桥连接到支持冗余通道的路由器上,这样就可将三个无线网桥集成在一起,并且天线高度基本没有影响。由于WLAN连网设备大都要求“视距”传输,因此天线高度的设定很重要。如果天线的高度不够,靠增加功率放大或增大天线增益的方法得到的效果将非常有限。在无线覆盖区域内,规划并选择一个不会与其他无线通信干扰的信道。如果通过WLAN跨路连接建筑物时,天线可以安装在屋顶上,利用小型天线保持电波的集中,并避免来自其他企业的干扰。尽管无线网络利用了跳频技术,使得频率载波很难被检测到(即安全性能很好),但是,为了预防万一,还可以在接入点设置网络ID号,这样只有当双方无线适配器设置了同样的ID号,才能和接入点同步并接到网络中。此外,在传输的数据中进行加密是提高安全性的进一步手段。
无线数据网络除了我在这里谈到的WLAN之外呢,根据其传输的距离还有无线个人网(WPAN)、无线LAN-to-LAN网桥、无线城域网(WMAN)和无线广域网(WWAN)比如目前在国内实现的无线数据传输你像中国移动推出的“随E行”就是基于GPRS/WLAN的无线上网方式。
(五)WLAN和有线局域网的性能比较
802.11的MAC和802.3协议的MAC非常相似,都是在一个共享媒体之上支持多个用户共享资源,由发送者在发送数据前先进行网络的可用性。在802.3协议中,是由一种称为CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)的协议来完成调节,而在802.11无线局域网协议中,冲突的检测存在一定的问题,这个问题称为"Near/Far"现象,这是由于要检测冲突,设备必须能够一边接受数据信号一边传送数据信号,而这在无线系统中是无法办到的。鉴于这个差异,在802.11中对CSMA/CD进行了一些调整,采用了新的协议CSMA/CA或者DCF。CSMA/CA利用ACK信号来避免冲突的发生,也就是说,只有当客户端收到网络上返回的ACK信号后才确认送出的数据已经正确到达目的。CSMA/CA通过这种方式来提供无线的共享访问,这种显式的ACK机制在处理无线问题时非常有效。然而不管是对于802.11还是802.3来说,这种方式都增加了额外的负担,所以802.11网络和类似的Ethernet网比较总是在性能上稍逊一筹。另外WLAN也赋予了许多新的技术,比如我下面要谈到的联合结构、蜂窝结构和漫游功能: 802.11的MAC子层负责解决客户端工作站和访问接入点之间的连接。当一个802.11客户端进入一个或者多个接入点的覆盖范围时,它会根据信号的强弱以及包错误率来自动选择一个接入点来进行连接,一旦被一个接入点接受,客户端就会将发送接受信号的频道切换为接入点的频段。这种重新协商通常发生在无线工作站移出了它原连接的接入点的服务范围,信号衰减后。其他的情况还发生在建筑物造成的信号的变化或者仅仅由于原有接入点中的拥塞。在拥塞的情况下,这种重新协商实现
通过对以上基本知识的了解,我认为无线局域网的基础还是传统的有线局域网,只是在有线局域网基础上通过无线Hub.接入点. 无线网桥.无线网卡.和天线等设备使无线通信得以实现。在Iternet接入领域,同有线局域网一样支持TCP/IP.PPP.IPX和以太网等网络协议。但与有线网的协议标准是不统一的。就目前来说无线局域网不是用来替代有线局域网,而是作为有线局域网的补充。但近年来,国内外不少大的电信运营商也采用了无线局域网技术提供业务,无线局域网的应用迅速发展,我相信无论在家庭、企业以及公众区WLAN技术都将得到较为广泛的应用。
通过一些相关渠道我了解了以上关于WLAN技术的基本知识,并深刻体会到虽然如今无线局域网还不能完全脱离有线网络,但在不远的将来无线局域网产品会逐渐走向成熟,并以它的高速传输能力和灵活性在人们的工作和生活中发挥日益重要的作用。
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