無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應用

l 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的主要特征
無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的出現彌補了有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的不足，較之有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )它具有安裝的靈活性、網(wǎng)絡(luò )的伸縮性、網(wǎng)絡(luò )的移動(dòng)性等優(yōu)勢。
1．1 網(wǎng)絡(luò )拓撲結構
WLAN拓撲結構可分為有中心(Hub―Based)和無(wú)中心(Peer to peer)局域網(wǎng)兩類(lèi)。在有中心結構的網(wǎng)絡(luò )拓撲中，設有一個(gè)無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)充當基站，所有節點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)均由其控制，每個(gè)節點(diǎn)只要在中心站覆蓋范圍之內就可與其它節點(diǎn)通信，并且中心節點(diǎn)為訪(fǎng)問(wèn)有線(xiàn)主干網(wǎng)提供了一個(gè)邏輯節點(diǎn)，這與蜂窩式移動(dòng)通信的方式非常相似。這種結構的缺點(diǎn)是抗毀性差，中心節點(diǎn)的故障容易導致整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的癱瘓；對于無(wú)中心結構的網(wǎng)絡(luò )，要求其中任意節點(diǎn)均可與其它節點(diǎn)通信，所以又稱(chēng)自組織網(wǎng)絡(luò )(Ad hoc)。由于無(wú)中心節點(diǎn)控制網(wǎng)絡(luò )的接入，各節點(diǎn)都具有路由器功能，又都可以競爭共用信道，為此，大多數無(wú)中心結構的WLAN都要采用CSMA類(lèi)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(lǐng)域都有很好的應用前景，在軍事領(lǐng)域中，由于戰場(chǎng)往往沒(méi)有預先建好的固定接入節點(diǎn)，攜帶移動(dòng)站的戰士就可以利用臨時(shí)建立的移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信。這種組網(wǎng)方式也能夠應用到作戰的地面裝甲車(chē)輛和坦克群，以及海上艦艇群、空中的機群。由于每一個(gè)移動(dòng)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(lǐng)域，當出現自然災害時(shí)，在搶險救災中利用移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行及時(shí)的通信往往也是很有效的，因為這時(shí)事先已經(jīng)建好的固定網(wǎng)絡(luò )基礎設施可能都已被毀壞。
1．2 傳輸媒質(zhì)及傳輸方式
WLAN的傳送介質(zhì)有兩種，即無(wú)線(xiàn)電波和紅外線(xiàn)，前者使用居多。紅外線(xiàn)局域網(wǎng)有較強的方向性，適于近距離通信。而采用無(wú)線(xiàn)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(shù)，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(tīng)和竊取，使通信非常安全，具有很高的實(shí)用性。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)采用微波傳輸，使用的頻段有三個(gè)，L頻段、S頻段、C頻段。目前大多數產(chǎn)品使用S頻段(2．4GHz～2．4835GHz)，在這些波段內的WLAN的產(chǎn)品大多數采用擴頻調制方式，主要有DS和FH兩種。

2 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標準
WLAN近年來(lái)的迅速發(fā)展受到了一系列標準協(xié)議的制定的促進(jìn)，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(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標準――IEEE 802．11。該標準定義了物理層和介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制子層的協(xié)議規范。
IEEE 802．11在物理層定義了數據傳輸的信號特征和調制方法，定義了兩個(gè)無(wú)線(xiàn)電射頻(RF)傳輸方法和一個(gè)紅外線(xiàn)傳輸方法。RF傳輸標準包括直接序列擴頻技術(shù)和跳頻擴頻技術(shù)。直接序列擴頻技術(shù)采用二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)技術(shù)，可以以lMbps的速率進(jìn)行發(fā)射，如果使用正交相移鍵控(QPSK)技術(shù)，發(fā)射速率可以達到2Mbps。跳頻擴頻技術(shù)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中沖突檢測較困難，為了盡量減少數據的傳輸碰撞和重試發(fā)送，防止各站點(diǎn)無(wú)序地爭用信道，IEEE802．1l規定無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制子層采用CSMA／CA(載波監聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)／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(shí)間域的劃分與幀格式緊密聯(lián)系起來(lái)，保證某一時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送，實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )系統的集中控制。
2．2 IEEE 802．1lb標準
為了支持更高的數據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(jìn)行了修改和補充，其中最重要的改進(jìn)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(gè)8比特長(cháng)的碼字組成。IEEE 802．11b規定在速率為5．5Mbps時(shí)使用CCK，對每個(gè)載波進(jìn)行4比特編碼。而當速率為llMbps時(shí)，對每個(gè)載波進(jìn)行8比特編碼。同時(shí)，MAC層的多速率機制確保當工作站之間距離過(guò)長(cháng)或干擾過(guò)大時(shí)信噪比低于某個(gè)門(mén)限值時(shí)，傳輸速率能夠從11Mb／s自動(dòng)降到5．5Mb／s，進(jìn)一步可調整到2Mb／s和1Mb／s。
由于現行的以太網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現不同速率以太網(wǎng)絡(luò )之間的兼容，因此有了IEEE 802．11b標準之后，移動(dòng)用戶(hù)將可以得到以太網(wǎng)級的網(wǎng)絡(luò )性能、速率和可用性，管理者也可以無(wú)縫地將多種LAN技術(shù)集成起來(lái)，形成一種能夠最大限度地滿(mǎn)足用戶(hù)需求的網(wǎng)絡(luò )。

3 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的組成及工作原理
無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)也類(lèi)似有線(xiàn)局域網(wǎng)，設備相應的有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡、無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)(AP)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋(Bridge)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)(Gate―way)和無(wú)線(xiàn)路由器等。下面僅介紹無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡和無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)的組成原理。
3．1 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡
無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡是在無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的覆蓋下，通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接網(wǎng)絡(luò )上網(wǎng)所使用的無(wú)線(xiàn)終端設備。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡一般由網(wǎng)絡(luò )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(luò )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。