無線局域網的應用與架設

2019-11-05 03:07:58

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　　隨著網絡化的深入和發展，局域網越來越多的進入公司、校園以及家庭之中。局域網的普及，方便了數據的交換。但是，隨著接入計算機數目的增加，布線問題的要害性越來越顯現出來。如何避免這些眼花繚亂的網線呢？于是，無線局域網應運而生。
　　
　　　　一、通信協議：
　　
　　　　在無線LAN中，通信協議是指由IEEE提出802.11協議族，包括 802.11a和802.11b。IEEE802.11無線網絡標準早在1997年頒布，1999年無線網絡國際標準的更新及完善，進一步規范了不同頻點的產品及更高網絡速率產品的開發和應用，除原IEEE802.11的內容之外，增加了基于SNMP（簡單網絡治理協議）協議的治理信息庫（MIB），以取代原OSI協議的治理信息庫。另外還增加了高速網絡內容。
　　
　　　　IEEE802.11a規定的頻點為5GHz，采用的OFDM技術的最大的優勢是其無與倫比的多途徑回聲反射，因此非凡適合于室內及移動環境。傳輸速度為：1到2Mbps。
　　
　　　　IEEE802.11b工作于2.4GHz頻點，采用補償碼健控CCK調制技術。當工作站之間的距離過長或干擾過大，信噪比低于某個門限值時，其傳輸速率可從11Mb/s自動降至5.5Mb/s，或者再降至直接序列擴頻技術的2Mb/s及1Mb/s速率。
　　
　　　　所有這些協議都以CSMA/CD為介質共享策略。
　　
　　　　IEEE802.11e及IEEE802.11g是下一代無線LAN標準。被稱為無線LAN標準方式IEEE802.11的擴展標準。是在現有的802.11b及802.11a的MAC層追加了QOS功能及安全功能的標準。
　　
　　　　現在，我們常用的、技術成熟的是IEEE802.11b。
　　
　　　　二、工作原理：
　　
　　　　802.11b規定了三種發送及接收技術：擴頻(SPRead Spectrum)技術、紅外（Infared）技術、窄帶（Narrow Band）技術。而擴頻又分為直序（Direct Sequence,ds）擴頻和跳頻（Frequeny Hopping，FH）擴頻兩種。
　　
　　　　我們知道，擴頻技術利用的是開放的2.4GHz頻段，由于這是個公用頻段，因此十分擁擠，微波噪聲最大，采取何種發送和接收方法，會直接影響到微波傳輸的質量和速率。直序擴頻技術同時使用整個頻段，信號被擴展多次而無損耗；而跳頻擴頻技術是連續間斷跳躍使用多個頻點。當跳到某個頻點時，判定是否有干擾，若無，則傳輸信號；若有則依據算法跳至下一頻段繼續判定。正是由于利用了跳頻技術，使得跳頻的范圍很寬，但是信息在每個頻率上停留的時間很短（僅為1/1000秒左右），不僅使得數據的抗干擾能力大大提高，而且傳輸更加穩定，提高了數據的安全性，這就是無線網絡傳輸的要害。
　　
　　　　三、常見拓補形式：
　　
　　　　在IEEE802.11b標準中，具體將局域網結構劃分為"對等（Peer-To-Peer，即點對點）"和"主從（Master-Slave）"兩種標準形式。"點到點"結構用于連接PC機或便攜式計算機，答應各臺計算機在無線網絡所覆蓋的范圍內移動并自動建立點到點的連接，使不同計算機之間直接進行信息交換。而"主從"結構中所有工作站都直接與中心天線或訪問節點（AP：access Point）連接，由AP承擔無線通信的治理及與有線網絡連接的工作。無線用戶在AP所覆蓋的范圍內工作時，無需為尋找其它站點而耗費大量的資源，是理想的低功耗工作方式。同時IEEE802.11對無線局域網的物理層、應用環境和功能等方面也作了如下規定。目前無線局域網采用的拓撲結構主要有對等方式、接入方式、中繼方式三種。
　　
　　
　　　　1．對等方式（圖一）：
　　　　對等（peer to peer）方式下的局域網，不需要單獨的具有總控接轉功能的接入設備AP，所有的基站都能對等地相互通信。并不是所有號稱兼容802.11標準的產品都具有這種工作模式，無線產品對應的這種模式是Ad Hoc Demo Mode。在Ad Hoc Demo模式的局域網中，一個基站會自動設置為初始站，對網絡進行初始化，使所有同域（SSID相同）的基站成為一個局域網，并且設定基站協作功能，答應有多個基站同時發送信息。這樣在MAC幀中，就同時有源地址、目的地址和初始站地址。在目前，這種模式采用了NetBEUI協議，不支持TCP/ip，因此較適合未建網的用戶，或組建臨時性的網絡，如野外作業、臨時流動會議等。
　　　

　　圖一
　　
　　　　2．接入方式（圖二）：
　　　　這種方式以星型拓撲為基礎，以接入點AP為中心，所有的基站通信要通過AP接轉，相當于以無線鏈路作為原有的基干網或其一部分，相應地在MAC幀中，同時有源地址、目的地址和接入點地址。通過各基站的響應信號，接入點AP能在內部建立一個像"路由表"那樣的"橋連接表"，將各個基站和端口一一聯系起來。當接轉信號時，AP就通過查詢"橋連接表"進行。
　　　

　　圖二
　　
　　　　3．中繼方式（圖三）：
　　　　中繼是建立在接入原理之上的，是以兩個AP點對點（Point to Point）鏈接，由于獨享信道，較適合兩個局域網的遠距離互連（架設高增益定向天線后，傳輸距離可達到50公里），局域網既可以是有線，也可以是無線。因為無線網絡采用中繼方式的組網模式多種多樣，所以統稱為無線分布系統（Wireless Distribution System）。正是在這種模式下，MAC幀使用了四個地址，即源地址、目的地址、中轉發送地址、中轉接收地址。接入方式和中繼方式支持TCP/IP和IPX等多種網絡協議，是IEEE802.11重視而且極力推廣的無線網絡主要的應用方式。
　　　

　　
　　圖三
　　
　　　　四、應用特點：
　　
　　　　與有線局域網相比較，無線局域網具有開發運營成本低、時間短，投資回報快，易擴展，受自然環境、地形及災難影響小，組網靈活快捷等優點。可實現"任何人在任何時間，任何地點以任何方式與任何人通信"，彌補了傳統有線局域網的不足。隨著IEEE802.11標準的制定和推行，無線局域網的產品將更加豐富，不同產品的兼容性將得到加強。現在無線網絡的傳輸率已達到和超過了10Mbps，并且還在不斷變快。目前無線局域網除能傳輸語音信息外，還能順利地進行圖形、圖像及數字影像等多種媒體的傳輸。而且隨著ATM無線局域網的投入使用，其數據傳輸率將達到20M～25Mbps，可更好地滿足用戶的需求。另一方面無線局域網雖然以空氣為介質，傳輸的信號可跨越很寬的頻段，數據不輕易被竊取，保證了網絡傳輸的安全性。
　　　

　　圖四，應用實例
　　
　　　　無線局域網的網絡速度與以太網相當，一個AP最多可支持100多個用戶的接入，最大傳輸范圍可達到幾十公里，具有以下的通信特點：
　　
　　　　1．具有高移動性，通信范圍不受環境條件的限制，拓寬了網絡的傳輸范圍。在有線局域網中，兩個站點的距離在使用銅纜（粗纜）時被限制在500m，即使采用單模光纖也只能達到3000 m，而無線局域網中兩個站點間的距離目前可達到50km。點對點通信距離可達30公里，點對面通信距離可達13公里。若增加放大設備或使用無線中繼器可成倍延伸通信距離。
　　
　　　　2．建網輕易，治理方便。相對于有線網絡，無線局域網的組建、配置和維護較為輕易，一般計算機工作人員都可以勝任網絡的治理工作。
　　
　　　　3．可在一定區域內進行點對網或網對網通信，從而消除了有線鏈路可能發生的各種故障隱患。
　　
　　　　4．傳輸速度快。其傳輸速率可達11Mbps，是電話線傳速率的上百倍，DDN網傳輸速率的十幾倍。有效地緩解了圖像等大數據量通信的遠距離傳輸問題。
　　
　　　　5．微波通信性能穩定，不受天氣等惡劣環境的影響，已是衛星通信所采用的主要通訊手段。
　　
　　　　6．數據保密性強，抗干擾、抗截獲能力強，同時也不會造成干擾。
　　
　　　　7．自動識別有線網故障，并動態切換到無線中繼器模式。
　　
　　　　8．采用獲得專利的微蜂窩(Micro Elular)結構，提供無與倫比的漫游和功率治理，并擁有全向網橋等先進設備，可大規模減少網絡中通信設備的數量。
　　
　　　　五、網絡架設：
　　
　　　　與有線計算機網絡相似，無線計算機網絡也含有無線網卡和無線網橋。
　　
　　　　1．無線網卡：
　　　　分為PCI/ISA接口和PCMCIA接口兩種方式。不過常見的都是PCMCIA接口的，PCI/ISA接口的多數是通過PCMCIA轉PCI/ISA轉接卡+PCMCIA網卡實現的。
　　　

　　圖五，PCMCIA接口的無線網卡
　　　

　　圖六
　　
　　2．無線網橋：
　　　　無線網橋備有天線插頭及BNC、RJ45插頭。假如將全向無線網橋網絡工作站或有線局域網進行相互通信，其入網方式與有線局域網的入網方式基本相同。若只進行兩個局域網的通信，則通信雙方可采用半徑大于1米的定向天線，這樣，通信距離在可視范圍內可增加到30公里遠。
　　　