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WLAN与802.11b/g 知识学习笔记

时间:2012-07-16 02:00来源:Office教程学习网 www.office68.com编辑:麦田守望者

◆传输速率高:WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbit/s,传输距离可远至20km以上。应用到正交频分复用(OFDM)技术的WLAN,甚至可以达到54Mbit/s。

  此外,无线局域网的抗干扰性强、网络保密性好。对于有线局域网中的诸多安全问题,在无线局域网中基本上可以避免。而且相对于有线网络,无线局域网的组建、配置和维护较为容易,一般计算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。

  由于WLAN具有多方面的优点,其发展十分迅速。在最近几年里,WLAN已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合得到了广泛的应用。

  WLAN的拓扑结构

  WLAN有两种主要的拓扑结构,即自组织网络(也就是对等网络,即人们常称的Ad-Hoc网络)和基础结构网络(InfrastructureNetwork)。

  自组织型WLAN是一种对等模型的网络,它的建立是为了满足暂时需求的服务。自组织网络是由一组有无线接口卡的无线终端,特别是移动电脑组成。这些无线终端以相同的工作组名、扩展服务集标识号(ESSID)和密码等对等的方式相互直连,在WLAN的覆盖范围之内,进行点对点,或点对多点之间的通信.

  组建自组织网络不需要增添任何网络基础设施,仅需要移动节点及配置一种普通的协议。在这种拓扑结构中,不需要有中央控制器的协调。因此,自组织网络使用非集中式的MAC协议,例如CSMA/CA。但由于该协议所有节点具有相同的功能性,因此实施复杂并且造价昂贵。

  自组织WLAN另一个重要方面,在于它不能采用全连接的拓扑结构。原因是对于两个移动节点而言,某一个节点可能会暂时处于另一个节点传输范围以外,它接收不到另一个节点的传输信号,因此无法在这两个节点之间直接建立通信。

  基础结构型WLAN利用了高速的有线或无线骨干传输网络。在这种拓扑结构中,移动节点在基站(BS)的协调下接入到无线信道。

  基站的另一个作用是将移动节点与现有的有线网络连接起来。当基站执行这项任务时,它被称为接入点(AP)。基础结构网络虽然也会使用非集中式 MAC协议,如基于竞争的802.11协议可以用于基础结构的拓扑结构中,但大多数基础结构网络都使用集中式MAC协议,如轮询机制。由于大多数的协议过程都由接入点执行,移动节点只需要执行一小部分的功能,所以其复杂性大大降低。

  在基础结构网路中,存在许多基站及基站覆盖范围下的移动节点形成的蜂窝小区。基站在小区内可以实现全网覆盖。在目前的实际应用中,大部分无线WLAN都是基于基础结构网络。

  一个用户从一个地点移动到另一个地点,应该被认定为离开一个接入点,进入另一个接入点,这种情形称为“漫游”。漫游功能要求小区之间必须有合理的重叠,以便用户不会中断正在通信的链路连接。接入点之间也需要相互协调,以便用户透明地从一个小区漫游到另一个小区。发生漫游时,必须执行切换操作。切换既可以通过交换局,以集中的方式来控制,也可以通过移动节点,监测节点的信号强度来实现控制,也就是非集中式切换在基础结构型网络中,小区大小一般都比较小。小区半径的减小,意味着移动节点传输范围的缩短,这样可以减少功率损耗。并且,小的蜂窝小区可以采用频率复用技术,从而提高系统频谱利用率。目前,提高频谱利用率的常用策略有:固定信道分配(FCA)、动态信道分配(DCA)和功率控制(PC)等。

  在使用FCA策略时,每个小区分配有固定的资源,但与移动节点数量无关。这种策略的问题在于,它没有充分考虑移动用户的分布。在人口稀少的地区,同样分配相同数量的带宽资源给小区,但小区可能仅包含几个或者是根本不包含任何移动节点,使资源被浪费。因此,在这种情况下,频谱的利用率并不是最优的。

  在移动节点采用DCA、PC技术,或者是集成DCA和PC的技术,可以提高整个蜂窝系统的容量,减少信道干扰,并减少发射功率。

  DCA技术将所有可用的信道放置在一个公共信道池中,并根据小区当前的负载,将这些信道动态地分配给小区。移动节点向基站报告其干扰水平,基站以最小干扰方式实现信道复用。

  PC方案通过减小发送功率的方法,来减少系统中干扰,并减少移动节点的电池能量消耗。当某一个小区内受到的干扰增加时,PC方案通过增加发送节点的功率,来提高接收信号的信噪比(SIR)。当节点受到的干扰减小时,发送节点通过降低发送功率来节约能量。

  除以上两种应用比较广泛的拓扑结构之外,还有另外一种正处于理论研究阶段的拓扑结构,即完全分布式网络拓扑结构。这种结构要求,相关节点在数据传输过程中完成一定的功能,类似于分组无线网的概念。对每一节点而言,它可能只知道网络的部分拓扑结构(也可通过安装专门软件获取全部拓扑知识),但它可与邻近节点按某种方式共享对拓扑结构的认识,来完成分布路由算法,即路由网络上的每一节点要互相协助,以便将数据传送至目的节点。

  分布式结构抗损性能好,移动能力强,可形成多跳网,适合较低速率的中小型网络。对于用户节点而言,它的复杂性和成本较其它拓扑结构高,并存在多径干扰和“远—近”效应。同时,随着网络规模的扩大,其性能指标下降较快。但分布式WLAN将在军事领域中具有很好的应用前景。

  缩略语注释

  WLAN:WirelessLocalAreaNetwork,无线局域网

  FCC:FederalCommunicationsCommission,美国联邦通信委员会

  OFDM:OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,正交频分复用

  ESSID:ExtendedServiceSetID,扩展服务集标识号

  FCA:FixedChannelAllocation,固定信道分配

  DCA:DynamicChannelAllocation,动态信道分配

  PC:PowerControl,功率控制

  SIR:SignaltoInterferenceNoiseRatio,信噪比

 

 

 


近年来,无线局域网的应用迅速发展,无论在家庭、企业以及公众区都得到较为广泛的应用。国内外不少大的电信运营商也采用了无线局域网技术提供业务,中国电信在广州、深圳、惠州三地率先推出了WLAN“天翼通”无线上网业务,接着还将在全省范围内推出这项业务。本文将对WLAN“天翼通”所采用的设备和技术特点作一简单介绍。
*WLAN技术
WLAN是英文WirelessLAN的缩写,就是无线局域网的意思。无线以太网技术是一种基于无线传输的局域网技术,与有线网络技术相比,具有灵活、建网迅速、个人化等特点。将这一技术应用于电信网的接入网领域,能够方便、灵活地为用户提供网络接入,适合于用户流动性较大、有数据业务需求的公共场所、高端的企业及家庭用户、需要临时建网的场合以及难以采用有线接入方式的环境等。

目前无线以太网的主要产品有802.11b、802.11b+和802.11a。802.11b工作在 2.4G频段上,提供1M、2M、5.5M和11M的自适应速率,用户的实际最高速率可达5M。其无线传输距离可达50至100米。一般一个AP可同时为 25个用户提供服务。不同厂家的网卡和AP之间具有较好的互通性,产品较普及。802.11b+也工作在2.4G上,速率比802.11b高一倍,覆盖距离与802.11b接近,产品与802.11b完全兼容,支持的厂家不少,价格与802.11b几乎相同。802.11a工作在5GHz频段上,速率可达 54Mb/s,覆盖距离最大在20米以内,目前已有产品销售,但价格较高,提供产品的厂家较少。现阶段,广东电信无线局域网的建设基于802.11b技术。在对802.11b+进行测试并进行相应性能的比较后,考虑同时采用802.11b和802.11b+。

*WLAN的基本构件

★无线网卡
无线网卡的作用类似于以太网中的网卡,作为无线网络的接口,实现与无线网络的连接。无线网卡根据接口类型的不同,主要分为三种类型,即PCMCIA无线网卡、PCI无线网卡和USB无线网卡。

PCMCIA无线网卡)仅适用于笔记本电脑,支持热插拔,可以非常方便地实现移动式无线接入。

PCI接口无线网卡适用于普通的台式计算机使用。其实PCI接口的无线网卡只是在PCI转接卡上插入一块普通的PC卡。

USB接口无线网卡适用于笔记本电脑和台式机,支持热插拔。如果网卡外置有无线天线,那么,USB接口将是一种非常好的选择。

 

★无线网桥
无线网桥也称无线网关、无线接入点或无线AP(AccessPoint),其作用类似于以太网中的集线器。当网络中增加一个无线AP之后,即可成倍地扩展网络覆盖直径。另外,也可使网络中容纳更多的网络设备。通常情况下,一个AP最多可以支持多达30台计算机的接入,推荐数量为25台以下。

 

需要注意的是,无线AP基本上都拥有一个以太网接口,用于实现无线与有线的连接。从而借助于ADSL或LAN等连接,实现Internet接入共享。


★无线天线
当计算机与无线AP或其他计算机相距较远时,随着信号的减弱,或者传输速率会明显下降,或者根本无法实现与AP或其他计算机之间通讯,此时,就必须借助于无线天线对所接收或发送的信号进行增益。

无线天线有许多种类型,常见的有两种,一种是室内天线,一种是室外天线。室外天线的类型比较多,一种是锅状的定向天线,一种则是棒状的全向天线。

*AP的一般配置
AP一般需要配置的参数包括:

★IP地址
配置IP地址可分为两种情况:
一、网络采用DHCP的方式——在这种情况下,则只需接通电源和接好网线即可。
二、需要指定IP地址——在这种情况下,则需要利用APManager进行配置,APManager是AP生产厂家开发的一个AP管理软件,一般是图形界面的。

★频道
如在同一区域内只存在一个AP,则AP的频道可任选,一般缺省设置为“6”。如果在同一区域内同时存在几个AP,则需要在对每个AP的频道进行配置,以期最大限度的减小相邻AP之间的频率干扰。一般而言,对于采用美国标准的产品(即采用11频道),如果在同一区域内放置了3个AP,则可以将其频道设置为1、 6、11,这样,则不会造成干扰。

★ESSID
可根据需要指定ESSID,如,将ESSID指定为公司名称或其他。为了保证无线网卡在不同的AP之间漫游,需要为这些AP设置相同的ESSID,否则,将无法支持漫游。同样,网卡的ESSID需要设置成与AP的ESSID相同,否则将无法接入。

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