Admin无线通信技术介绍
无线技术给人们带来的影响是无可争议的。如今每一天大约有15万人成为新的无线用户,全球范围内的无线用户数量目前已经超过2亿。这些人包括大学教授、仓库管理员、护士、商店负责人、办公室经理和卡车司机。他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样都在不断地更新。
从七十年代,人们就开始了无线网的研究。在整个八十年代,伴随着以太局域网的迅猛发展,以具有不用架线、灵活性强等优点的无线网以己之长补"有线"所短,也赢得了特定市场的认可,但也正是因为当时的无线网是作为有线以太网的一种补充,遵循了ieee802.3标准,使直接架构于802.3上的无线网产品存在着易受其他微波噪声干扰,性能不稳定,传输速率低且不易升级等弱点,不同厂商的产品相互也不兼容,这一切都限制了无线网的进一步应用。
这样,制定一个有利于无线网自身发展的标准就提上了议事日程。到1997年6月,IEEE终于通过了802.11标准。
802.11标准是IEEE制定的无线局域网标准,主要是对网络的物理层(PH)和媒质访问控制层(MAC)进行了规定,其中对MAC层的规定是重点。各厂商的产品在同一物理层上可以互操作,逻辑链路控制层(LLC)是一致的,即MAC层以下对网络应用是透明的(如图一所示)。这样就使得无线网的两种主要用途----"(同网段内)多点接入"和"多网段互连",易于质优价廉地实现。对应用来说,更重要的是,某种程度上的"兼容"就意味着竞争开始出现;而在IT这个行业,"兼容",就意味着"十倍速时代"降临了。
在MAC层以下,802.11规定了三种发送及接收技术:扩频(Spreadspectrum)技术;红外(Infared)技术;窄带(NarrowBand)技术。而扩频又分为直接序列(DirectSequence,DS)扩频技术(简称直扩),和跳频(FrequencyHopping,FH)扩频技术。直序扩频技术,通常又会结合码分多址CDMA技术。根据预测,今后几年,无线网在全世界将有较大的发展,单只美国无线局域网销售额就将从1997年的2.1亿美元增加到2001年的8亿美元。
无线局域网介绍
一般来讲,凡是采用无线传输媒体的计算机局域网都可称为无线局域网。
随着计算机技术和网络技术的蓬勃发展,网络在各行各业的应用越来越广。有线网络以其传输速度高,产品的品牌及数量众多和技术发展速度快等优点,在市场上有着的知名度和市场份额。然而,随着无线网络在技术上的成熟,产品种类的不断增加和产品成本下降,未来几年,无线网在全世界将有较大的发展。无线局域网应用越来越多,它将扩展有线局域网或在某些情况下取而代之。可以预期,在未来信息无所不在的时代,无线网将依靠其无法比拟的灵活性,可移动性和极强的可扩容性,使人们真正享受到简单、方便、快捷的连接。
下面从传输方式、网络拓扑、网络接口及对移动计算的支持这四个方面来描述无线局域网。
传输方式
传输方式涉及无线局域网采用的传输媒体、选择的频段及调制方式。目前无线局域网采用的传输媒体主要有两种,即微波与红外线。在采用微波做为传输媒体的无线局域网依调制方式不同,又可分为扩展频谱方式与窄带调制方式。
1、扩展频谱方式
在扩展频谱方式中,数据基带信号的频谱被扩展至几倍～几十倍再被搬移至射频发射出去。这一做法虽然牺牲了频带带宽,却提高了通信系统的抗干扰能力和安全性。由于单位频带内的功率降低,对其它电子设备的干扰也减小了。采用扩展频谱方式的无线局域网一般选择所谓的ISM频段,这里ISM分别取自Industrial、Scientific及Medical的第一个字母。许多工业、科研和医疗设备辐射的能量集中于该频段。欧美日等国家的无线管理机构分别设置了各自的ISM频段。例如美国的ISM频段由902MHZ～928MHZ,2.4GHz~2.484GHz, 5.725GHz~5.850GHz三个频段组成。如果发射功率及带外辐射满足美国联邦通信委员会(FCC)的要求,则无需向FCC提出专门的申请即可使用这些ISM频段。
2、窄带调制方式
在窄带调制方式中,数据基带信号的频谱不做任何扩展即被直接搬移到射频发射出去。与扩展频谱方式相比,窄带调制方式占用频带少,频带利用率高。采用窄带调制方式的无线局域网一般选用专用频段,需要经过国家无线电管理部门的许可方可使用。当然,也可选用ISM频段,这样可免去向无线电管理委员会申请。但带来的问题是,当临近的仪器设备或通信设备也在使用这一频段时,会严重影响通信质量,通信的可靠性无法得到保障。
3、红外线方式
基于红外线的传输技术最近几年有了很大发展。目前广泛使用的家电遥控器几乎都是采用的红外线传输技术。做为无线局域网的传输方式,红外线方式的最大优点是这种传输方式不受无线电干扰,且红外线的使用不受国家无线管理委员会的限制。然而,红外线对非透明物体的透过性极差,这导致传输距离受限制。
网络拓扑
无线局域网的拓扑机构可归结为两类:无中心或叫对等式(PEER TO PEER)拓扑和有中心(HUB-BASED)拓扑。
1、无中心拓扑
无中心拓扑的网络要求网中任意两个站点均可直接通信。采用这种拓扑结构的网络一般使用公用广播信道,个站点都可竞争公用信道,而信道接入控制(MAC)协议大多采用CSMA(载波监测多址接入)类型的多址接入协议。这种结构的优点是网络抗毁性好、建网容易、且费用较低。但当网中用户数(站点数)过多时,信道竞争成为限制网络性能的要害。并且为了满足任意两个站点可直接通信,为了中站点布局受环境限制较大。因此这种为了拓扑结构适用于用户数相对较少的工作群为了规模。
2、有中心拓扑
在有中心拓扑结构中,要求一个无线站点充当中心站,所有站点对网络的访问均由其控制。这样,当网络业务量增大时网络吞吐性能及网络时延性能的恶化并不据烈。由于每个站点只需在中心站覆盖范围内就可与其它站点通信,故网络中心点布局受环境限制亦小。此外,中心站为接入有线主干网提供了一个逻辑接入点。有中心网络拓扑结构的弱点是抗毁性差,中心站点的故障容易导致整个网络瘫痪,并且中心站点的引入增加了网络成本。
在实际应用中,无线局域网往往与有线主干网络结合起来使用。这时,中心站点充当无线局域网与有线主干网的转接器。
网络接口
这涉及无线局域网中站点从哪一层接入网络系统。一般来讲,网络接口可以选择在OSI参考模型的物理层或数据链路层。所谓物理层接口指使用无线信道替代通常的有线信道,而物理层以上各层不变。这样做的最大优点是上层的网络操作系统及相应的驱动程序可不做任何修改。这种接口方式在使用时一般做为有线局域网的集线器和无线转发器以实现有线局域网间互联或扩大有线局域网的覆盖范围。
另一种接口方法是从数据链路层接入网络。这种接口方法并不沿用有线局域网的MAC协议,而采用更合适无线传输环境的MAC协议。在实时,MAC层及其以下层对上层是透明的,配置相应的驱动程序来完成与上层的接口,这样可保证现有的有线局域网操作系统或应用软件可在无线局域网上正常运行。目前,大部分无线局域网厂商都采用数据链路层接口方法。
对移动计算网络的支持
在无线局域网发展的初期阶段,无线局域网的最大特征是用无线媒体替代缆线,这样可省去布线,网络安装简便。随着笔记本型、膝上型、掌上型电脑个人数字助手(PDA)、以及便携式终端等的普及应用,支持移动计算网络的无线局域网就显得尤为重要。
从移动通信的观点来讲,移动计算网络应提供以下几个功能:
(1)小区内的站点可移动,同一小区内的站点可直接或经AP间接通信;
(2)不同小区内站点可经过网络接入点AP及主干网进行通信;
(3)当某一站点由一个小区移动至另一个小区时,通过越区切换协议或算法,该站点被切换至新的小区。在新的小区中该站点仍和在以前小区时一样保持与外界的连接;
(4)小区中的站点可通过主干网上的路由器访问公共网或被公共网访问。
无线组网特点
通信可靠
抗射频干扰性能强,具有理想的接收灵敏度,宽范围天线能够提供强大的、可靠的无线传输。
成本低
使用无线局域网可以避免安装线缆的高成本费用、租用线路的月租费用以及当设备需要移动而增加的相关费用。
灵活性
由于没有线缆的限制,用户可以随心所欲地增加工作站或重新配置工作站。
移动性
无线局域网设置允许用户在任何时间、任何地点访问网络数据,不需要指定明确的访问地点,因此用户可以在网络中漫游。
高吞吐量
无线局域网也可以实现11Mbps的数据传输速率,这个数字高于T1、E1线路的速率;快速安装无线局域网的安装工作非常简单,它无需施工许可证,不需要布线或开挖沟槽,安装时间只有安装有线网络时间的零头。
安全性等同于有线
在无线通信领域,安全性是人们一直关注的一个问题,WaveLAN通过使用额外的安全机制使其安全性超过了有线系统的安全性。这些安全机制包括:DSSS扩频技术;在单个工作站一级实现访问控制;使用网络标识和一种基于RC4加密技术的可选加密机制等。
保护用户已有投资
无线技术的发展非常迅速,因此用户难以避免需要向未来的无线局域网技术升级。朗讯科技的WavePOINT II采用双重PC卡槽设计,可以使用户将未来的、与IEEE802.11兼容的高速技术与他们已经安装的WaveLAN基站集成起来,从而保护用户的投资。
WaveLAN的领先技术
WaveLAN产品是采用射频(RF)技术和IEEE802.11标准的无线局域网网络产品系列。这些产品包括WavePOINT无线接入节点,用于计算机设备的网络接口卡、天线系统和WaveMANAGER网络控制软件。WaveLAN可以为终端用户提供高效可靠的网络连接,并可实现与有线系统相同的高性能,同时它又具有无线系统所特有的灵活性、可移动性和成本低等优点。由于WaveLAN可以与现有的有线网络和无线网络互相兼容,用户可以利用它来构建一个纯粹的无线局域网结构,并将它加入现有的无线网络之中,或者在现有的有线网络中利用它们来实现无线网络的延伸。
无线通信应用
无线局域网的应用范围非常广范,如果将其应用划分为室内和室外的话,室内应用包括大型办公室、车间、智能仓库、临时办公室、会议室、证券市场;室外应用包括城市建筑群间通信、学校校园网络、工矿企业厂区自动化控制与管理网络、银行金融证券城区网、矿山、水利、油田、港口、码头、江河湖坝区、野外勘测实验、军事流动网、公安流动网等。
有线网络的备份
对于某些关键应用,如金融、证券、税务、军事以及公安等,计算机网络系统的可靠性是至关重要的,这对于增强竞争力、提高服务质量、增强战斗力等具有举足轻重的作用。对于银行系统,可靠的网络对于提高服务质量、增强竞争力有非常重要的意义。对于军事系统,网络系统的故障可能导致灾难性的后果。
因此,怎样在保障计算机网络的可靠性是一个非常重的课题。利用计算机无线网络作为有线网络的备份可以大幅度提高网络系统的可靠性。当有线网络出现故障时,系统可自动切换到无线网络,应用可照常进行。
移动通信
无线网络相对于有线网络具有很大的灵活性和机动性。无线网络的站点可以按照需要在一定的区域内移动(漫游),从而实现移动通信。移动通信可用于实现流动银行、流动税收、移动备份等系统。
有线网络的替代
在组建城域网或广域网时,无线网络相对于有线网络具有很高的性能价格比,可作为DDN,FR,X.25等的替代。
利用无线网络技术组建城域网或广域网可避免昂贵的线路租用费。无线网络的速率比一般的租用线路高的多,但价格相对较便宜 ,由于网络设备属于自己,便于维护和管理,避免不必要的麻烦。
不适于布线的地方
在难于布线的室外环境下,无线局域网可充分发挥其高速率、组网灵活之优点。尤其在公共通信网不发达的状态下,无线局域网可作为区域网(覆盖范围几十公里)使用。
下面列出几种应用情况:
城市建筑群间通信;
学校校园网络;
工矿企业厂区自动化控制与管理网络;
银行、金融证券城区网络;
城市交通信息网络;
矿山、水利、油田等区域网络;
港口、码头、江河湖坝区网络;
野外勘测、实验等流动网络;
军事、公安流动网络等。
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