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无线网络

无线网络

1、无线网络的概念

无线网络(wirelessnetwork)是采用无线通信技术实现的网络。近年来,由于无线通信技术的发展,出现了移动上网、无线Internet,尤其是通过公众移动通信网实现的无线网络(如5G、4G、3G或GPRS)和无线局域网两种方式。GPRS手机上网方式是一种借助移动电话网络接入Internet的无线上网方式。

无线网络采用与有线网络同样的工作方法,它们按PC、服务器、工作站、网络操作系统、无线适配器和访问点通过电缆连接建立网络。

我们知道计算机局域网络是把分布在数公里范围内的不同物理位置的计算机连在一起,在网络软件的支持下可以相互通信和共享资源的网络系统。有线网络的传输媒介主要依靠电缆和光缆,构成一个计算机局域网络。有线局域网络需要布线或改线,工程量大,而且容易遭到损坏,网中的各站点位置不可移动,如果把相距数公里到数十公里距离的远程站点连入网络时,或者把这样距离的两个局域网相连时,或采用电话线路做传输媒介时,便出现了速率低,误码率高和线路可靠性差的问题,而且对专用路线布线施工时施工难度大,费用高,施工的过程中还会遇到预想不到的困难。在这种背景下,出现了新型计算机无线通信和无线计算机网络系统,即无线局域网络系统。

无线局域网络(WirelessLocalAreaNetwork,WLAN)是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网。

计算机无线通信和计算机无线连网不是一个概念,其功能和实现技术有相当大的差异。计算机无线通信只要求两台计算机之间能传输数据即可;而计算机无线连网则进一步要求以无线方式相连的计算机之间资源共享,具有有线网络系统所支持的各种功能。

计算机无线连网常见的形式是把一个计算机站点以无线方式连入一个计算机网络中,作为网络中的一个点,使之具有网上工作站所具有的同样功能。能将网络服务中的所有服务,或者把数个(有线的、无线的)局域网连成一个区域网。无线入网的计算机具有可移动性(在一定的区域内移动而同时又随时与网络系统保持联系)。

应该说,计算机无线连网方式是有线连网方式的一种补充,它是在有线网的基础上发展起来的,使网上的计算机具有可移动性。能快速、方便地解决以有线方式不易实现的网络信道的连通问题。

无线连网要解决两个主要问题:

1)通信信道的实现与性能。

2)提供像有线网络系统那样的网络服务功能。

对于第一点的基本要求是:工作稳定、数据传输率高(大于IMbpsk抗干扰、误码率低、频道利用率高、具有保密性、收发的单一性、可以进行有效的数据提取。

对于第二点的基本要求是:现有的网络系统应能在其中运行,即要兼容有线网络的软件,使用户能透明地操作而无需考虑网络环境。

无线网络具有如下特点:

1)频率为工业自由辐射频率,不用专门申请。

2)该网络支持现有各种计算需要的网络软件。

3)建立透明式网络链路。

4)能够完成局域网互连的高速率传输。

5)采用扩展频谱通信技术。

6)用无线电波通信、不用电缆。

7)施工快速、简便、维修方便。

8)采用宽带数据通信抗干扰性能好。

9)低功耗,0.1W可实现30km通信。

10)无须改变原网络系统软件、网络软件和应用软件。

无线网络适用范围有以下几方面:

1)适用工矿、企业、广域远距离连网。

2)适合银行、保险、工商、税务、证券系统网络。

3)用于水利、电力、铁路、油田远程网络。

4)用于大专院校、科研院所网络。

5)用于海关、港口、机场连网。

6)用于高速公路、城市连网。

7)适用于公安、消防、环境监测、军事移动通信网络。

8)用于江、河、湖、海、海峡、山谷等复杂地形环境连网。

9)适用于难以敷设电缆的各种地区和环境连网。

1.网络通信协议CSMA/CA

1)带有避免冲突的载波侦听多路访问。

2)多路冲突时随机延迟后重新接受。

有关无线应用协议WAP、标准将在后面叙述。

2.网络的安全保密性(多级保密)

1)扩频频谱保密。

2)NOS级保密。

3)网桥访问控制。

3.室内天线覆盖范围

环境

特性

距离

开阔地

无分区

全向180m

半开放室

有分区

全向90m

闭封室

普通墙

全向20m

4.室外天线传输距离

口径

增益

距离

Φ1.2m

27dB

30 50km

Φ0.6m

20dB

15km

Φ0.3m

15dB

60km


2、无线局域网

随着信息技术的发展,人们对网络通信技术的要求不断提高,希望无论在何时、何地、与何人都能够进行包括数据、语音和图像等任何内容的通信,并希望主机在网络环境中移动和漫游。无线局域网是实现移动网络的关键技术之一。随着IEEE等国际机构对于无线局域网标准的制定,市场上无线局域网产品的兼容性大大提高,极大地促进了无线局域网产品和市场的发展。众多低价位无线局域网产品的出现,使得越来越多的用户考虑使用无线局域网产品来满足应用上的需求。

总的来说,无线局域网在以下几个方面有非常现实的意义:

□ 在不能使用传统布线或者使用传统布线困难很大的地方。

□ 租用专线耗资高的地方。

□ 重复的临时建立和安排的网络环境,使用有线不方便、成本高、耗时长的地方。

□ 局域网用户需要在一定范围内进行移动通信的环境。

但是,目前无线局域网在数据传输速率、传输范围、安全性等方面都还不如有线局域网,所以在应用环境中无线局域网在相当长的时间内会与有线局域网共存。对于智能建筑应用环境,特别是众多的公共场所或专业场所,如机场、车站、会议大厅、会展中心、图书馆以及大开间的办公室等地方,会越来越多地使用连接有线局域网的无线局域网,满足用户无线终端入网的需求。

无线局域网最常用的标准是IEEE802.11、IEEE802.11a.IEEE802.11b,IEEE802.11g等几种。目前市场上的产品绝大部分均遵循IEEE802.11b标准,即数据传输速率可达5〜11Mbps,IEEE802.11b标准的发布,使得无线局域网的应用和普及发展到了一个新的阶段。标准使无线局域网的用户能够自由、灵活地选择不同厂家的产品。无线局域网的主流厂商组成了一个称作无线以太网兼容性联盟(WECA)的国际性组织。WECA的任务是负责认证无线局域网产品的互操作性和兼容性,并推动无线局域网在企业和家庭的应用。继IEEE802.11b后,具有54Mbps传输速率的符合IEEE802.11a和IEEE802.11g标准的无线局域网技术及其产品正在发展中。此外,家居无线网络HomeRF2等无线局域网技术也在不断发展中。

1.802.11g

□ 802.11g于2003年6月12日IEEE大会正式定案。

□ 802.11g标准是Specification8.2Version,支持54Mbps□

□ 802.11g采用了OFDM的调制方式,所以能提供高达54Mbps的带宽,但其仍然是工作在2.4GHz且强制保留原802.11b所采用的DSSS/CCK的调制方式,因此其能兼容802.11b标准。

□ RTS/CTS保护机制

□ 802.11g表达的

一提供5倍于802.11b产品的数据通信带宽(高达54Mbps)。

一兼容所有原来802.11b的产品。

一略高于802.11b的价格,提供更好的性价比。

从2003年年底起,802.11g成为无线局域网的主流标准。

2.802.11a

□ 802.11a与802.11b标准同时被批准(1999年)。

□ 802.11a工作在5GHz,中国特别规定在5.725〜5.850GHz频段。

□ 802.Ha采用了OFDM调制方式,能提供高达54Mbps的带宽。

□ 能提供13个完全不重叠的子频道。

□ 更好的抗干扰与绕障碍能力。

□ 不能直接和工作在2.4GHz的802.11g/b的设备兼容,可以通过双频多模设备实现兼容。

3.802.11b

 802.11b产品于2000年推出,采用DSSS技术,其技术比较简单。为了扩展传输范围,又能获得高传输率,802.Ha产品在2002年推出,它采用比较复杂的正交频分复用(OFDN)技术,传输速率可达54Mbps,但传输范围较小。HomeRF和蓝牙技术两种产品已经广泛应用在家庭和小型办公室环境中。

 由于媒体访问控制和物理层的额外开销,实际的传输率可能只有40%左右。在传输时,由于出错而要重传又会影响传输效率,最后有效的传输率还会更低。如802.11b的实际传输速率可能只有2Mbps左右,且在信道上每个端站只能实现共享的半双工操作。

4.无线局域网技术

1)无线个人网(Wireless Personal Area Network,WPAN):IEEE802.15.1Bluetooth,主要用于个人信息化设备的无线网络连接,目前发展的主流技术是蓝牙。

2)无线局域网(WirelessLocal AreaNetwork,WLAN):IEEE802.11a/b/g,主要用于一个局域物理区域内信息设备的无线网络连接。

3)无线广域网(Wireless Wide AreaNetwork,WWAN):GSM/GPRS/CDMA/UMTS,主要用于广域范围内信息设备的无线网络连接。

5.几种无线局域网的性能比较

       几种无线局域网性能比较如表1所示。

表1    几种无线局域网的性能比较


802.11b

802.11a

802.11g

HomeRF

蓝牙

传输速率

11Mbps

54Mbps

54Mbps

10Mbps

1Mbps

传输距离

100m

80m

150m

50m

10m

应用范围

数据、图像

数据、图像、视频

数据、图像、视频

家庭、小型办公室连网

家电连网

组网产品

已有

2002

2003

已有

已有