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无线网络设备

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无线网络通信传输媒介

目前,计算机无线通信传输手段有两种。

1)无线电波:短波或超短波、微波。

2)光波:激光、红外线。

短波、超短波类似电台或电视台广播,采用调幅、调频或调相的载波,通信距离可达数十公里。这种通信方式早已用于计算机通信,但其速率慢、保密性差、没有通信的单一性、易受其他电台或电气设备的干扰,使之可靠性差。另外频道、频度都要专门申请,因此一般不用作为无线连网。

微波以微波收/发机作为计算机网的通信信道。因为微波的频率很高,所以能够实现数据传输高速率,受气候条件环境影响很小。

它的频率范围F=300MHz〜300GHz内。微波波段又可分为分米波、厘米波、毫米波,还有用字母命名来更细分微波各波段的。微波波段划分如下:

微波波段划分

微波的波长很短,具有如下特性

1)直线传播。

2)频谱宽,携带信息容量大。

3)微波元器件受尺寸大小的影响。

4)微波受金属物体屏蔽,但能穿越非金属物体,耗损大。

5)可穿透大气层,向外空传播。

由于激光和红外线易受天气影响,也不具备穿透的能力,因此在无线网络中一般不用。根据前面叙述,我们可以看到无线网络通信传输媒介最有能力的是微波。以微波频段为媒介,采用直序扩展频谱或跳频方式发射的传输技术,并以此技术制作了发射、接收机,遵照IEEE802.3以太网协议(EthernetProtocol),开发了整套的计算机无线网络产品。

其通信方面的主要技术特点是:用900MHz或2.45GHz微波作传输媒介,以先进的直序扩展频谱(DSSS)或跳频(FH)方式发射信号,其扩频编码(SpreadingCode)位长为216,射频带宽为26MHz。与传统的无线电窄带调制发射方式不同,这是宽带调制发射。故它具有传输数据率高(可到2Mbps),发射功率小(只有100〜200mW),保密性好,抗干扰能力很强,不会发生与其他无线电设备及用户互相干扰的特点。更方便的是易于多点通信,这是因为它和一般无线电通信采用的频分式或时分式的不同,扩频调制是码分方式。很多用户可以使用相同的通信频率,只要设置不同的标识码ID,就可以产生不同的伪随机码来控制扩频调制,即能做到互不干扰的同时通信。其通信距离和覆盖范围视所选用的天线不同而异;定向传送可到5~40km;室外的全向天线可覆盖1.5~10km的半径范围;室内全向可覆盖最大半径250m的5000m2的范围。电波能穿透几层墙或两层楼的混凝土楼板。

由此可见,微波扩频通信技术为计算机无线网提供了良好的通信信道。

二、无线网络的互连设备

1.无线网卡

(1)无线网卡的硬件组成

无线网卡的硬件组成包括RF、IF、SS和NIC等几部分,如图1所示。

 网卡的硬件组成

图1   网卡的硬件组成示意图

对于无线网络的网卡,西安电子科技大学和上海康泰克电子技术有限公司,都研制生产出符合IEEE802.11协议的网卡,而且具有漫游和散布功能。

NIC是网络接口控制单元,它完成SS单元与计算机之间的接口控制。SS是扩频解扩频及解调单元,它完成对发送数据的频谱扩展和对接收信号的解扩解调,同时,它还具有对数据进行解扰处理的功能,在QRSK时还要进行并/串和串/并变换。在SS单元,还要对发射功率和分集接进行相应的控制,并具有信道能量检测(ED)和载波强度(CS)、实际是信号质量(SQ)检测等功能。IF是中频单元,它完成对已扩频信号的调制(BPSK/QPSK)和对接收信号的变频及其他处理。RF&Antenna单元完成对发送中频信号的向上和向下变频、功率放大(PA)及低噪声放大等功能,一般包括Antenna及分集开关、T/R开关、LAN和PA、Localoscillator,向上/向下混频器、滤波器几个部分。

RF&Antenna、IF和SS单元构成了扩频通信机(SSTransceiver)。

(2)无线网卡的工作原理

按照IEEE802.11协议,无线局域网卡分为媒体访问控制(MAC)层和物理层(PHYLayer),两者之间还定义了一个媒体访问控制一物理(MAC-PHY)子层(Sublayer)。MAC层提供主机与物理层之间的接口,并管理外部存储器,它与无线网卡硬件的NIC单元相对应。物理层具体实现无线电信号的接收与发射,它与无线网卡硬件中的扩频MAC层一起决定是否可以发送信号,通过MAC层的控制来实现无线网络的CSMA/CA协议,而MAC-PHY子层主要实现数据的打包与拆包,把必要的控制信息放在数据包的前面。

IEEE802.11协议指出,物理层必须有至少一种提供空闲信道估计CCA信号的方法。

无线网卡的工作原理如下:当物理层接收到信号并确认无错后提交给MAC-PHY子层,经过拆包后把数据上交MAC层,然后判断是否是发给本网卡的数据,若是,则上交,否则,丢弃。如果物理层接收到的发给本网卡的信号有错,则需要通知发送端重发此包信息。当网卡有数据需要发送时,首先要判断信道是否空闲。若空闲,随机退避一段时间后发送,否则,暂不发送。由于网卡为时分双工工作,所以,发送时不能接收,接收时不能发送。

2、以太网桥接器(EthernetBridge)

用以连接无PCI槽,无USB口但具有以太网接口的设备。

3、无线局域网接入点(AccessPoint)

网桥(Bridge)

□点对点的桥接

□点对多点的桥接

□无线客户端桥接器

□无线中继

4、无线宽带路由器(WirelessRouter)

无线路由器可用于完成计算机网络互连和不同协议的转换、网络地址的过滤。

无线路由器由工业级微机、无线网卡、有线网卡及相应软件构成,视需要可有许多种变型的配置,它可以有多个有线接口和多个无线接口,用于进行网间(有线或无线)的路由选择与桥接,借助于技术,把地理上分离的、目前流行的多种有线或无线网相连。

5、无线交换机

无线交换机是把无线网络的流量集中起来,在布线间内与有线以太网交换机相连接,通过无线交换机整合无线网络的安全、管理和连接等各种功能,与无线交换机连接的是哑接入点,哑接入点与无线工作站或用户相连,哑接入点的成本仅为普通接入点AP的一半。

使用无线交换机和哑接入点的结构如图8-2所示。

使用无线交换机的系统结构

图2  使用无线交换机的系统结构

6、网关

朗讯科技的RG-1000网关技术指标如表9所示。

表9    朗讯科技RG-1000网关的技术指标

朗讯科技RG-1000网关的技术指标

网关应用的场合如图3所示。

网关应用的场合

图3  网关应用的场合

7、无线E1/T1调制解调器

无线E1/T1调制解调器是一种全双工的无线调制解调器,为E1/T1和其他同步数据应用提供了解决方案

它支持DTE速率从64kbps至2048kbps,射频数据速率可达3Mbps。

(1)无线E1/T1调制解调器的特点

1)比租用线或其他有线方案更可靠,更廉价的选择。

2)全双工操作,支持DTE端口速率从64kbps到2048kbps。

3)支持的接口类型包括E1/C-EPT-1.T1/DSX-1.X.21、V.35和RS-530。

4)可靠、安全和抗干扰。

5)跳频扩频无线技术。

6)基于DSP数据信号处理器的自适应均衡调制解调器。

7)基于ARQ算法的纠错。

8)快速部署,无须频率许可。

9)工作于2.4GHzISM频段。

(2)无线E1/T1调制解调器的应用场合

1)“到端”和农村地区的连接。

2)用于扩充、立即部署或临时安装蜂窝通信系统、SMR、个人通信系统、寻呼或其他的服务系统。

3)校园网络。

4)公司私用网络。

5)临时基础通信设施。

6)备份链路。

7)灾难恢复。

(3)无线E1/T1调制解调器的有关技术参数和指标

无线E1/T1调制解调器的有关技术参数和指标见表10。

表10    无线E1/T1调制解调器的有关指标

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无线E1/T1调制解调器的有关指标

无线E1/T1调制解调器的有关指标

无线E1/T1调制解调器的有关指标

8.无线网络组网时辅助设备

无线网络组建时还应考虑辅助设备或缆线,具体如表11所示。

表11    无线网络组网辅助设备和线缆

无线网络组网辅助设备和线缆

9.无线集线器

无线集线器(Hub)用在当很多用户需要在他们工作的一个区域内灵活移动,而仍然需要随时访问他们的网络设备时,以无线集线器来完成这个连接。

视具体情况,无线网络系列产品可以有很多适宜的组合使用方式。与有线计算机网相配合,可以实现网络的最佳设计和快速连网,并可以支持远程联网和移动漫游状态的连网。

无线网络产品具有2〜54Mbps的高速率并能在如此高的速率时具有极高的抗干扰性和I0-8以下的误码率。