IEEE 802.11b高速無線局域網

2019-11-05 03:08:04

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供稿：網友

　　要點綜述
　　　　
　　　　隨著以太網等效標準的發布，無線局域網（WLAN）技術將推動擴大和加速低成本的可互操作產品的部署。因為在快速無線傳輸大容量文件與高分辨率圖像、訪問互聯網、支持無線視頻會議和快速重新配置高帶寬站點方面具有靈活性，高速無線技術承諾以有線基礎設施將局域網（LAN）推上一個新的高度。
　　　　
　　　　本文研究了無線網絡技術的現狀，包括標準制定、部署方式、商業和教育應用，以及可能構建起無線局域網未來的網絡發展趨勢。在本文結尾，我們將簡要介紹英特爾在無線世界所投入的工作，以及了解更多信息的途徑。
　　　　
　　　　當今的無線技術
　　　　
　　　　什么是無線網絡？
　　　　
　　　　無線局域網是一個靈活的數據通信系統，它能夠取代或擴展有線局域網，以提供更多功能。利用射頻 (RF) 技術，無需架設線纜，無線局域網就可以通過空氣，穿越墻壁、屋頂甚至水泥結構建筑物來發送和接收數據。無線局域網具有像以太網和令牌環這樣的傳統局域網技術的所有特性和優勢，而且不受電纜連接的限制。這實現了更大的自由和靈活性。
　　　　
　　　　但是，無線局域網技術的重要性遠遠不止是不需要線纜。無線局域網的出現揭開了網絡基礎設施的一個全新定義。網絡基礎設施不一定是實實在在的物理實體，不一定就是固定的，難以移動而且變動成本很高；而是可以隨用戶一起移動，可以跟企業的變化速度一樣快。
　　　　
　　　　例如，當商務人員在公司園區內移動時，他們可以保持連接，從而輕松地利用有線網絡的資源。在進行實地考察或實驗室項目時，學生和導師可以無線地訪問即時信息。租借臨時辦公室的企業可以建立一個無線局域網。這樣，即便搬家，他們也可以輕松地將基礎設施帶走。
　　　　
　　　　就像有線局域網利用銅線或光纜一樣，無線局域網也使用一種介質：無線電頻率（射頻）。通過一種被稱作“調制”的過程，將數據疊加到無線電波上，而這個“載波”就取代了線纜作為傳輸介質。
　　　

　　無線局域網有兩種基本配置方法：
　　　　
　　　　 ■對等模式 (ad hoc模式 )－－這種模式包含有2臺或2臺以上的個人電腦，這些個人電腦均配備有無線網卡,但沒有連接到有線網絡上(圖A)。它主要是用來在沒有基礎設施的地方快速而輕松地構建無線局域網,如會議中心或遠程會場。
　　　　
　　　　 ■客戶機/服務器 (基礎設施網絡)模式－－可提供完全分布的數據連接，這種模式通常由連接到一個中心集線器的多臺個人電腦組成。而集線器是作為連接到有線網絡資源的橋梁（圖B）。
　　　

　　多個無線用戶如何能夠同時操作，卻又不會得到的是別人的訊息呢？這與商業無線電臺保持隔離所用的方式是一樣的。只要是以不同的頻率發送,傳輸數據的載波就不會互相干擾。
　　　　
　　　　在通信的另一端，調諧到某一特定頻率的無線電接收機只能“收聽到”這一頻率上的訊息。所有的其它信號會被當作噪音而被忽略掉。
　　　　
　　　　大多數無線局域網使用的是2.4GHz頻段。世界各國都將這一頻段的無線電波留給了非許可設備使用。
　　　　
　　　　無線局域網設備
　　　　
　　　　構成無線網絡的連接組件主要有3個。
　　　　
　　　　 ■ LAN 網卡
　　　　
　　　　無線網卡的外觀與有線網卡 (PCMCIA、Cardbus、PCI和USB)一樣。它們的功能也相同，即使最終用戶接入網絡。在有線局域網中,網卡是網絡操作系統與網線之間的接口。在無線局域網中，它們是操作系統與天線之間的接口,用來創建透明的網絡連接。
　　　　
　　　　 ■ 接入點
　　　　
　　　　從本質上講，接入點的作用相當于局域網集線器。它在無線局域網和有線網絡之間接收、緩沖存儲和傳輸數據,以支持一組無線用戶設備。接入點通常是通過一根標準以太網線連接到有線主干上，并通過天線與無線設備進行通信。接入點或者與之相連的天線通常安裝在墻壁或天花板等高處。像蜂窩電話網絡中的小區一樣，當用戶從一個小區移動到另一個小區時，多個接入點可支持從一個接入點切換到另一個接入點（圖C）。
　　　

　　接入點的有效范圍是低于20米到500米。根據技術、配置和使用情況,一個接入點可以支持15到250個用戶。通過添加更多的接入點，可以比較輕松地擴充無線局域網，從而減少網絡擁塞并擴大網絡的覆蓋范圍。需要多個接入點的大型企業相交地部署這些接入點，以使網絡連接保持不斷。一個無線接入點能夠跟蹤其有效范圍之內的客戶行蹤,答應或拒絕非凡的通信或者客戶通過它進行通信。
　　　　
　　　　 ■ 室外局域網網橋
　　　　
　　　　室外局域網網橋是用于連接不同建筑物中的局域網。假如考慮到在建筑物之間，非凡是有高速公路和水體等障礙物時敷設光纜的成本，無線局域網網橋無疑是一種經濟的選擇。對于日復一日的專線費用來說,網橋也是一種比較經濟的選擇，無線局域網網橋產品支持極高的數據率,并且利用視距內定向天線使有效傳輸距離長達幾公里。一些接入點還可以用作距離相對較近建筑物之間的網橋。
　　　　
　　　　高速標準
　　　　
　　　　就像IEEE 802.3以太網已經發展成為主要的有線局域網技術一樣,IEEE 802.11標準已經出現在無線局域網領域。和所有IEEE 802標準一樣，802.11標準主要針對ISO模式的下面兩層－－物理層和數據鏈路層。任何局域網應用、網絡操作系統或協議，包括TCP/ip，運行于符合802.11標準的無線局域網上時將和運行于以太網上一樣輕松。
　　　　
　　　　 802.11標準支持兩種類型的傳輸方式：跳頻擴譜（FHSS）和直接序列擴譜（DSSS）。擴譜技術最初是由美國軍方開發出來。這兩種擴譜方式消耗的帶寬比標準窄帶傳輸方式要多，但可以形成更強的信號；與窄帶信號相比較，更輕易被接收機發現。
　　　　
　　　　這些方法之所以運用于軍事主要是因為它們很難被第三方截獲或干擾。采用FHSS，信號以只有發送方和接收方知道的預定速率從一個頻率跳到另一個頻率。采用DSSS時，發送每個信號短促脈沖串時都帶有一個冗余的“修整代碼”，只有發送方和接收方才知道修整頻率。
　　　　
　　　　 DSSS 對于當今的無線應用很重要,它具有更多的特性和更高的吞吐量潛力。最近，高速無線標準802.11b的發展取得了重大進展，通過DSSS實現了完全類以太網數據率的11Mbps。該標準現在已經成為主要的無線局域網標準。基于802.11b高速(11Mbps)標準的產品可與基于1和2Mbps 802.11 DSSS標準的早期產品互操作。
　　　　
　　　　 FHSS系統主要用于低功率、短距離的應用（如2.4GHz無繩電話），并不與DSSS產品互操作。
　　　　
　　　　標準擴展
　　　　
　　　　對于實施于企業環境中的無線局域網（WLAN）來說，它們必須具備與相連有線局域網相似的可靠性和安全性。漫游可使客戶能夠無縫地在不同的接入點之間移動，從而在移動中實現了可靠的局域網訪問。一些無線廣域網廠商提供的先進漫游技術（如占先漫游）能夠確保在當前的連接斷開之前便與新的接入點建立連接，這樣可使IT經理們能夠實現其網絡的可用性目標。
　　　　
　　　　 802.11b標準利用共享密鑰RC4算法規定了多種可選的加密方法。此外，一些無線局域網廠商還提供了訪問控制功能－－在答應進入網絡之前對客戶和接入點進行鑒權。由于無線技術最初是針對軍事用途設計的，因此很久以來安全性一直是無線設備的設計標準。
　　　　
　　　　除了在可靠性和安全性方面的擴展之外，802.11b高速標準還支持兩種功率利用率模式：持續使用模式和省電輪詢模式。在前一種模式中，無線電設備一直開著并且耗用電源；而在后一種模式中，無線電設備處于一種休眠狀態，從而延長了便攜式設備的電池使用時間。相關的接入點會將數據存放在緩沖區中，并向那些等待通信的客戶發出通知。
　　　　
　　　　為發展作好預備
　　　　
　　　　直至最近，無線局域網市場才成為業界的關注焦點。早期采用無線局域網的客戶僅限于那些員工天天都要奔波在外的行業。包括零售和倉儲－－移動工人使用手提設備進行數據收集和庫存治理。但是，在無線網絡從縱向市場轉變為主流部署的過程中發生了許多變化：
　　　　
　　　　 ■ 得到廣泛支持的標準－－自1999年推出以來，802.11b高速標準幾乎已經被當今所有無線廠商接受了。
　　　　
　　　　 ■ 互操作性－－為確保不同廠商的互操作性，無線局域網購買者可以選擇Wi-Fi*（無線保真）標記。WECA（無線以太網兼容聯盟）是一個支持Wi-Fi的組織，它通過兼容性測試來驗證產品是否符合802.11b規范。www.wirelessethernet.org
　　　　
　　　　 ■ 成本－－最近一年，無線網卡的價格降低了200%。
　　　　
　　　　 ■ 性能－－由于數據率突破了10Mbps大關，現在也實現了相當于以太網的速度。
　　　　
　　　　 ■ 操作系統支持－－與以前的版本相比，MicrosoftWindows* 95和Windows 98支持無線環境的能力更強。Windows2000承諾能夠為無線局域網產品提供更加靈活的環境。
　　　　
　　　　 ■ 互聯網經濟－－隨著互聯網和電子商務應用重要性不斷提高，對不僅僅只是在案頭才能訪問實時數據的要求推動了無線局域網市場的發展。
　　　　
　　　　許多分析家認為無線局域網市場將在2000年-2001年飛速發展起來，預計2005年交易額將達到16億至22億美元。
　　　　
　　　　 ■ 計算機行業出色的分析公司Gartner 集團在評論這種趨勢時一針見血： “投資于臺式機是浪費資金,因為現在人們坐在辦公桌前的時間已經越來越少。”
　　　　
　　　　 ■ 無線語音非常普通，而無線數據就并非如此了。但是，在我們的電信通信中，90%以上包含著數據而并非語音－－這表示數據通信具有巨大的潛在發展空間。
　　　　
　　　　 ■ 現在，在企業購買的電腦中，便攜式電腦占25%（2000年英特爾公司市場調研）。
　　　　
　　　　 ■ 75%的大型企業正在評估無線局域網（2000年1月Campbell Delong調研公司）。
　　　　
　　　　無線連接正在從后臺向前臺轉移；用戶也由原先在倉庫中移動時必須進行交流的工人轉變為需要將其生產率工具隨身攜帶到會場或跨越整個園區的市場營銷人員。無線網絡是企業有線網絡的一種自然擴展。通過為員工提供實時的電子商務應用和重要網絡數據訪問，高性能無線解決方案能夠大大提高員工的工作效率。此外。無線網絡還使教師能夠更加輕松地將學生們的發現集成到教育環境中去。網絡資源（包括互聯網）將改變學生們的學習方式，從而為其學習體驗提供更大的控制力和交互。
　　　　
　　　　展望未來
　　　　
　　　　 802.11b高速標準推出的時間還不足兩年。在許多方面，無線技術只是剛剛突破了網絡的界限。在其它方面，還只是一種夢想而已。在性價比和標準制定的推動下，其它幾種發展趨勢在無線局域網中發揮著催化劑的作用。
　　　　
　　　　網絡發展趨勢
　　　　
　　　　 ■ 網絡附件的激增
　　　　
　　　　大量新設備(如互聯網電話和手持式計算機等)不斷擴展網絡的用途。這種趨勢開闊了人們的思維；同時也使人們更渴望獲得無線局域網所提供的更大移動性。因此，今后將會出現更多具有綜合功能的設備。互操作性還可以保護用戶投資。這些設備包括：
　　　　
　　　　 ● 帶有無線網卡的便攜式電腦和臺式機
　　　　
　　　　 ● 帶有內建無線設備的PDA和手持式計算機
　　　　
　　　　 ● 互聯網接入設備
　　　　
　　　　 ● IP語音（VoIP）電話
　　　　
　　　　 ● 掃描器
　　　　
　　　　 ● 無線網關
　　　　
　　　　 ■ 互聯網經濟的發展
　　　　
　　　　一個最基本的趨勢就是全球已經迅速地認同：互聯網是最佳的通信媒介。互聯網用戶的數量和被訪問的互聯網內容的數量都在快速增加。互聯網已經成為各種類型交易的中心，而電子商務通信在其中所占的比例日益提高。根據猜測，這種快速發展的互聯網經濟所產生的價值是非常巨大的（圖D）。
　　

　
　　這種巨大的價值推動了對更強大、更易于使用互聯網訪問方式的需求，其中包括無線技術。互聯網日益提高的重要性也意味著互聯網瀏覽器事實上已經迅速成為一個通用接口，從而為新一代商業和個人通信設備打下了公用基礎。企業若想參與互聯網經濟，他們必須構建支持電子商務業務的系統基礎設施。
　　　　
　　　　例如：為了進行庫存治理，供給商與客戶之間必須建立起網絡連接，多家公司必須能夠訪問共同設計的文件，或者必須部署電子系統，以實現實時的帳目更新。為了實現最佳的工作效率，企業必須使員工能夠隨時隨地訪問所需數據。無線網絡設備能夠使這種訪問成為現實。
　　　　
　　　　 ■ 在教育中應用這項技術
　　　　
　　　　隨著越來越多的學校將技術投資給予了最高的優先級，無線技術遍布從高等教育到K-12如此廣泛的范圍。有的中學已經開始向學生出租便攜式電腦，這樣學生可以將它們從一間教室帶到另一間教室，晚上甚至還可以帶回家。為了使學生們能夠連接上互聯網、打印機和其它網絡資源，學校還在教室天花板或走廊上安裝無線接入點，這樣不是所有學生都必須通過以太網端口連接了。對于改造布線的建筑物來說,非凡是包含有石棉的建筑物，無線局域網產品是價格低廉又環保的理想選擇。
　　　　
　　　　再比如，有些學校沒有足夠的資金來為所有教室和所有科學實驗室配置電腦，于是它們便采用便攜式電腦 (即Computers-On-Wheels,COW)。學校可以制定一個時刻表,規定便攜式電腦天天、每小時放置在不同的教室中。采用這種方式，可以使受益于學校投資的學生數量達到最大。無線局域網使計算機和便攜式設備能夠無縫地在全校范圍內從一個接入點漫游到另一個接入點，或者到便攜式教室、操場上等,從而消除了在不同會話之間的關機時間。
　　　　
　　　　 ■ 語音與數據融合
　　　　
　　　　今天出現的另一個趨勢是語音與數據的融合日益顯著。以前，由于沒有一種可以同時滿足這兩種通信方式可靠性和性能要求的技術，因此語音網絡和數據網絡一直都是分開的。隨著802.11b高速無線局域網產品的出現，這種狀況發生了快速改變。
　　　　
　　　　大多數網絡戰略的核心都是IP語音 (VoIP),這是一種能夠通過任何包交換IP網絡（不論是局域網還是互聯網）傳輸電話會話的技術。H.323標準提供了必要的功能。服務質量是成功VoIP通信的又一個要害要求，因此流量治理技術現在可以通過局域網提供服務質量。隨著無線連接的實現，端到端語音/數據融合型解決方案也將有用武之地了。
　　　　
　　　　對用戶的益處
　　　　
　　　　完善的無線環境大大提高了縱向市場的效率，而且將為教育和商家對商家環境中的用戶帶來巨大優勢，包括：
　　　　
　　　　 ■ 小型企業
　　　　
　　　　無線局域網可以幫助小型企業以較低的費用將其電腦和外設連成網絡。而且不需要花費時間和金錢去安裝占用大量空間的網絡線纜。例如，牙醫可以攜帶其便攜式電腦穿梭于不同的病房，用虛擬成像應用猜測患者牙齒在矯正之后的樣子。這些工作可以通過無線網絡成，這樣就無需在每間病房都安裝一臺電腦和網絡連接。而且牙醫只需輕擊一下按鈕即可在走出房間之前通過臺式打印機為患者打印出一幅圖像。
　　　　
　　　　 ■ 高等教育
　　　　
　　　　在學院和大學中，學生攜帶和使用便攜式電腦已經越來越常見。學院負責在圖書館、學生休息室，甚至學生宿舍安裝無線接入點。結果是:無需有線連接，學生即可全天候隨時訪問互聯網和園區網。
　　　　
　　　　 ■ 大型企業 / 小學與中學
　　　　
　　　　這些機構可以在整個園區實現無線移動性，或者將多個局域網連接在一起，而成本卻只有傳統廣域網（WAN）技術的幾分之一。無線局域網還可以使增加和移動工作站、在難以鋪設線纜的地方建立連接變得異常輕松。它的另外一個優勢便是可以從一個位置集中對整個無線網絡進行治理，而且是世界上任何一個角落；此外，它還具有增強的安全/接入控制，以防止黑客和入侵者的破壞。有多少種機構類型就有多少種潛在的應用。當證券交易商一踏入證券交易所就可以通過無線局域網進行交易。公司員工可以使用無線局域網隨時收發電子郵件，實時訪問會議室的數據以便做出重要的業務決策。學生通過訪問安裝在遠程服務器中的共享軟件為標準化測試做預備。
　　　　
　　　　結論
　　　　
　　　　最近出現的高速無線局域網通信給各個行業的企業和機構帶來了各種新功能。這些功能可以為許多機構提供最要害的競爭優勢。IT經理和其它涉及網絡通信的人員都希望具體了解這種技術。
　　　　
　　　　隨著無線局域網技術部署的擴大,這些機構希望解決方案具有怎樣的特性？英特爾相信，除了性價比之外，最重要的是解決方案應該提供端到端的連接，從移動用戶到有線員工。簡而言之，無線網絡必須與有線網絡緊密集成，以建立一個無縫的整體。
　　　　
　　　　這種端到端解決方案應該包括一系列常見的先進特性（如安全性、可治理性、IP語音和服務質量）,這樣才可使IT經理能夠在其整個機構內實施通用帶寬治理戰略。這可使其節省配置、維護和構建網絡的大量時間和金錢。高級軟件（包括GUI界面和流行企業治理應用支持）也同樣非常必要。

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