IEEE802.11b無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)接入點(diǎn)的設計
加入技術(shù)交流群
IEEE802.11規范包括介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制(MAC)和物理層的操作，它定義了MAC子層、MAC服務(wù)和協(xié)議以及由跳頻擴頻(FHSS)、直接序列擴頻(DSSS)及紅外(IR)構成的三類(lèi)物理層。FHSS可以同時(shí)使用多達4個(gè)頻率來(lái)發(fā)送信息，并且一個(gè)頻率在跳到新的頻率之前保持較短時(shí)間。DSSS的工作方式是把數據分成幾個(gè)碼片(chip)，并以盡可能多的不同頻率同時(shí)發(fā)送這些碼片，此種方式更容易受到較多的干擾影響。
目前WLAN的兩種流行規范分別是802.11b和802.11a，在應用中分別采用DSSS和OFDM的編碼方式。802.11b通信頻帶為2.4GHz，數據率為11Mbps，物理層采用高速直接序列擴頻技術(shù)HR-DSSS。調制方式有兩種：一種是采用補碼鍵控(CCK)調制，從而達到11Mbps的數據率，另一種則采用信息包二進(jìn)制回轉式編碼(PBCCTM)調制，并具有3dB的編碼增益，從而延伸了通信的實(shí)用距離，可優(yōu)化5.5~11Mpbs的速率。802.11a的頻帶為5.2GHz，數據率高達54Mbps。與單個(gè)載波系統的802.11b不同，它運用了提高頻率信道利用率的正交頻分多址(OFDM)的多載波調制技術(shù)，在低移動(dòng)性無(wú)線(xiàn)條件下提供更高的數據率、更好的頻譜效應，改進(jìn)的信道多徑效應和更低的干擾。
802.11體系結構由以下幾個(gè)互聯(lián)單元來(lái)描述：無(wú)線(xiàn)設備或電臺、接入點(diǎn)、無(wú)線(xiàn)介質(zhì)、分布式系統(DS)、基本服務(wù)裝置(BBS)、擴展服務(wù)裝置(ESS)以及工作站和分布服務(wù)。所有這些設備完成一個(gè)無(wú)縫鏈接，可使無(wú)線(xiàn)設備在WLAN區域自由漫游。
接入點(diǎn)的三種實(shí)現形式
主機AP方式。主機AP方式是軟件程序通過(guò)主機的CPU來(lái)運行并完成幾乎所有的802.11b控制功能，例如Neesus Datacom公司的11Mb 802.11b軟AP方案和Absolute Value Systems公司的Linux AP方案。Neesus公司的程序通過(guò)主機AP固件的應用編程接口(API)將呼叫調用至用戶(hù)卡。這種方式需要主機的CPU不低于486處理器的性能，并且至少具有100MHz的時(shí)鐘，另加一個(gè)操作系統，如Windows, VXWorks, Linux, Nucleus等。應用軟件和主機AP程序可執行所有的802.11b功能并附帶路由、網(wǎng)橋協(xié)議和管理等功能。
主機AP產(chǎn)品主要有Neesus公司的軟件AP，Cisco 公司的AP340和350系列，Nokia、 Absolute Value Systems Linux AP(Power PC專(zhuān)用) 和ZoomAir AP等產(chǎn)品。大多數的無(wú)線(xiàn)AP產(chǎn)品至今仍以主機式AP為主。這種方式必須占有較強的CPU資源。其中多數AP產(chǎn)品主要采用以下幾種CPU： x486或更高、Elan450、MediaGx處理器、Power PC或68360系列，這種方式因其軟件程序較易更改而具有很強的靈活性。要執行IEEE802.11e的EDCF和EPCF的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，主機必須采用更快的CPU和更加實(shí)時(shí)的操作系統(RTOS)。
采用第三代碼(Tertiary Code)的固件方式AP。固件方式AP采用第三代碼在用戶(hù)轉換卡上執行802.11b功能，主機CPU僅需完成802.11b的參數設定，如信道、網(wǎng)絡(luò )模式、同步序列和WEP等，以及路由、網(wǎng)橋協(xié)議和管理等功能。此方式可降低AP的主機CPU成本，并占用較少的系統資源。在系統處于機站模式時(shí)，用戶(hù)卡功率消耗會(huì )有所上升，第三代碼由主機CPU上的初級和第二級碼生成并被下載到用戶(hù)卡的SRAM內，然后再將它轉換而成802.11b識別的AP代碼。幾乎所有802.11b的功能都可在此用戶(hù)卡上完成。主機CPU僅用于控制設置和管理功能(非時(shí)實(shí)性)，發(fā)送來(lái)自于MAC控制器的發(fā)射和接收數據包以及路由、網(wǎng)橋等協(xié)議。
第三代碼固件方式非常適于單點(diǎn)的AP。Lucent和Enterasys(Cabletron)公司采用它制造單點(diǎn)AP，Apple Airport公司的產(chǎn)品也為T(mén)ertiary AP產(chǎn)品。這種方法的缺點(diǎn)在于用戶(hù)必須從Intersil公司獲得第三代碼的固化軟件，在沒(méi)有固化程序的源碼和專(zhuān)門(mén)技術(shù)支持的情況下，不可以寫(xiě)入和修改程序代碼。
在現有的CHOICE MAC平臺上，這類(lèi)用戶(hù)卡轉換的AP可能沒(méi)有可高達每秒百萬(wàn)條指令(MIPS)的足夠速率執行AP下的EDCF或EPCF等服務(wù)質(zhì)量(QoS)。它們較適用于嵌入式的設計，可用于PCMCIA、MiniPCI甚至USB卡。
帶自身固化程序的固件方式AP。此AP方式帶有自身固件程序和硬件設計，并采用了特定AP功能的固件。AP的無(wú)線(xiàn)裝置通常采用固定式設備。例如Intersil公司的1148A參考設計便所用了這種AP方式。它為自備裝置提供了最低成本的方案。采用該方式目前的缺點(diǎn)在于用戶(hù)即使采用了ARM內核，仍不能修改固件指令。但將來(lái)可部分開(kāi)放固化程序，以便于用戶(hù)開(kāi)發(fā)并增強AP的性能和管理功能。
PRISM 接入點(diǎn)芯片方案
PRISM系列無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的接入點(diǎn)控制芯片為ISL3856，它有一個(gè)ARM940內核，可執行IEEE 802.11b MAC協(xié)議并具有以太網(wǎng)網(wǎng)橋功能，OEM用戶(hù)可用該款芯片制造低成本、高性能的AP產(chǎn)品。
PRISM 2系列AP原理，其中的芯片組如下圖所示分別為：
ISL3856 - WLAN 接入點(diǎn)(AP)控制器；
HFA3863 - 帶耙子(Rake)接收和均衡器的基帶處理器；
HFA3783 - I/Q 調制/解制器和混頻器；
HFA3683A - 2.4GHz 射頻/中頻轉換器和混頻器；
HFA3983 -2.4GHz 內置功率放大器的檢測器。
性能指標：
可變數據率 11, 5.5, 2和1Mbps；
頻率寬度 2.4GHz ISM帶寬；
靈敏度 (誤碼率8xE-5)，-83dBm (11Mbps)；
發(fā)射功率輸出 最小值為14.8dBm，典型值為16.2dBm，最大值為17.0dBm；
雙模式 IEEE 802.11b - 2, 5.5及11Mbps；
通信距離 125英尺室內距離(11Mbps)。
PRISM系列的AP芯片解決方案包括參考設計、評估板套件、固件程序指令等。該系列產(chǎn)品已獲得無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)兼容聯(lián)盟(WECA)認證，能確保不同制造商的產(chǎn)品間相互的兼容性。ISL36356A高集成的接入點(diǎn)(AP)設計適合家庭、小型辦公室及企業(yè)等無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )應用的場(chǎng)所。
這款AP產(chǎn)品可為用戶(hù)提供兩個(gè)變體軟件包。一種是AP的主體軟件開(kāi)發(fā)包，其中包含可執行AP的密匙，用戶(hù)可以根據它進(jìn)行全面的測試和快速地對軟件模塊進(jìn)行整合。
第二種為AP的開(kāi)發(fā)套件，可方便用戶(hù)開(kāi)發(fā)實(shí)際的產(chǎn)品。此套件基于Linux開(kāi)發(fā)平臺，拓展和增強了應用編程接口(API)的功能，從而滿(mǎn)足專(zhuān)用市場(chǎng)的需求，并且因其極高的靈活性在市場(chǎng)上獨領(lǐng)風(fēng)騷。
ARM940內核的MAC處理器采用開(kāi)放式的Linux操作系統，為AP產(chǎn)品的功能開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)靈活的和擴展性的開(kāi)發(fā)平臺。由于Linux操作系統具有超強的源碼區開(kāi)放特性，因此更便于用戶(hù)在A(yíng)P上開(kāi)發(fā)新增功能。
ISL3856采用uClinux這種專(zhuān)用的Linux嵌入式操作系統來(lái)優(yōu)化程序的大小。uClinux的應用程序接口(API)與標準的Linux API一樣。
AP的開(kāi)發(fā)平臺套件包含以下幾個(gè)基本功能：
DHCP用戶(hù)、自動(dòng)和固定IP模式；
Web結構的界面及簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議(SNMP)；
方便Web升級，故障保護(failsafe)功能固件；
802.1x 安全標準；
無(wú)線(xiàn)分布式系統 (WDS)；
核心程序支持路由、網(wǎng)絡(luò )地址轉換(NAT)和防火墻；
802.1d 標準的樹(shù)狀子圖協(xié)議(STP)。
開(kāi)發(fā)平臺可由源代碼區開(kāi)放的應用程序通過(guò)導出文件協(xié)助加入以上這些功能。當然，用戶(hù)也可以自行編寫(xiě)應用程序，這時(shí)的源程序可以保持關(guān)閉狀態(tài)。
評論