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IEEE802.11無線局域網(wǎng)
傳統(tǒng)意義上的局域網(wǎng)(LAN),，其各類網(wǎng)路設(shè)備被網(wǎng)絡(luò)連線所禁錮,，無法實現(xiàn)可移動的網(wǎng)絡(luò)通信
隨著便攜式計算機等可移動通信工具的廣泛應(yīng)用，計算機網(wǎng)絡(luò)又面臨者新的要求,，無線局域網(wǎng)
(Wireless LAN,，WLAN)在這種情況下應(yīng)運而生。無線局域網(wǎng)克服了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的不足,，實現(xiàn)了可
移動的數(shù)據(jù)交換,，為局域網(wǎng)開辟了一個嶄新的技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域，它的產(chǎn)生,，真正體現(xiàn)了通信系
統(tǒng)的5W(Whoever,、Whenever、Wherever,、Whomever和Whatever)特點,。
無線局域網(wǎng)的發(fā)展歷史
所謂無線網(wǎng)絡(luò)，是指無需布線即可實現(xiàn)計算機之間互連的網(wǎng)絡(luò),。無線網(wǎng)絡(luò)的適用范圍非常廣泛
它不但能夠替代傳統(tǒng)的物理布線,，而且在傳統(tǒng)布線無法解決的環(huán)境或行業(yè)中，都能夠方便地組
建無線網(wǎng)絡(luò),。同時,，在許多方面，無線網(wǎng)絡(luò)比傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)具有明顯的優(yōu)勢,。
1971年,，夏威夷大學的ALOHANET一項研究課題首次將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線電通信技術(shù)結(jié)合起來。
ALOHANET使分散在4個島上的7個校園里的計算機可以利用新的方式與位于瓦胡島的中心計算
機進行通信,，而且不再使用現(xiàn)有的低質(zhì)高價的電話線路,。ALOHANET通過星型拓撲將中心計算
機和遠程工作站連接起來，提供雙向數(shù)據(jù)通信,。遠程工作站之間通過中心計算機相互通信,。
1985年，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)授權(quán)普通用戶可以使用“工業(yè),、科技,、醫(yī)療”(Industrial Security
and Medical，ISM)頻段,，ISM頻段的應(yīng)用使無線局域網(wǎng)開始向著商業(yè)化發(fā)展,。ISM的工作頻率在
902MHz~5。85GHz之間,。該工作頻段正好位于蜂窩電話頻段的上面,。ISM頻段對無線產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了
巨大的積極影響,，保證了無線局域網(wǎng)元件的順利開發(fā)。
IEEE802于20世紀80年代后期開始進行無線局域網(wǎng)標準的指定,。在Hays主席(一位來自美國NCR公司
的工程師)的領(lǐng)導下,，IEEE802.11工作組提供了無線局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制和物理層規(guī)范。
1997年6月26日,，IEEE802.11標準制定完成,，1997年11月26日正式發(fā)布。1998年各供應(yīng)商推出了大量
基于802.11標準的無線網(wǎng)卡和訪問節(jié)點,。
無線局域網(wǎng)的特點及主要應(yīng)用
使用無線局域網(wǎng)的用戶在訪問共享信息時,，不需要尋找介入節(jié)點；網(wǎng)絡(luò)管理員也無需進行線路的安
裝和移動,。作為一種靈活,、方便的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，無線局域網(wǎng)是對傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的延伸,。與傳統(tǒng)的
有線局域網(wǎng)先比,，無線局域網(wǎng)具有以下優(yōu)點：可移動性；組網(wǎng)靈活快捷,；網(wǎng)絡(luò)的營運費用較?。灰?/div>
擴展和性能可靠,。
正因為無線局域網(wǎng)具有許國有線網(wǎng)絡(luò)不具備的優(yōu)點,，極大地方便了在難以布線、可移動通信以及臨
時組網(wǎng)等環(huán)境的需要,，所以無線局域網(wǎng)技術(shù)已引起了網(wǎng)絡(luò)界的普遍關(guān)注,，在醫(yī)療、零售,、制造,、倉
儲、生產(chǎn),、運輸和教育等環(huán)境中得到了廣泛地應(yīng)用,。而且，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和產(chǎn)品的不斷豐富
無線局域網(wǎng)將會引起家庭和小型辦公室等用戶的普遍關(guān)注,。目前無線局域網(wǎng)主要應(yīng)用于以下的環(huán)境
商場,、倉庫管理、醫(yī)院,、校園網(wǎng),、移動辦公環(huán)境、家庭網(wǎng),、難以布線的環(huán)境以及頻繁變化網(wǎng)絡(luò)拓撲
環(huán)境,。
當然,，由于無線局域網(wǎng)目前存在者標準不統(tǒng)一、安全性和可靠性不如有線網(wǎng)絡(luò)好等缺點,，所以也影
響了其大范圍的普及應(yīng)用。
無線局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)
無線局域網(wǎng)與有限局域網(wǎng)的最大區(qū)別主要在傳輸介質(zhì)與MAC協(xié)議,。從應(yīng)用的角度來看,，無線局域網(wǎng)
既可以獨立使用，也可以與現(xiàn)有的有限局域網(wǎng)互連使用(包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng))互連使用的無線局域
網(wǎng)稱為基本網(wǎng)絡(luò)(Infractructure Network),。
根據(jù)工作方式的不同,，IEEE802.11標準支持下列兩種拓撲結(jié)構(gòu)：獨立基本服務(wù)集(Independent Basic Server
Set，IBSS)網(wǎng)絡(luò)和擴展服務(wù)集(Extended Service Set,，ESS)網(wǎng)絡(luò),。
這兩種拓撲的基本組成都是IEEE802.11標準中規(guī)定的基本服務(wù)集(Basic Server Set，BSS),，它是指一個訪
問節(jié)點(Access Point,，AP)覆蓋的區(qū)域。
IBSS網(wǎng)絡(luò)
IBSS是一個獨立的BSS,，它沒有終須鏈路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),，但它至少含有兩個訪問節(jié)點。
這類網(wǎng)絡(luò)常常被稱為自組網(wǎng)絡(luò)(ad hoc network),，因為它不需要太多規(guī)劃就能被快速建立,。自組網(wǎng)絡(luò)基本
上能夠滿足希望那個控制一個較小區(qū)域(如一個房間、一個銷售樓層或一個學生宿舍側(cè)樓)的用戶需要,。
ESS網(wǎng)絡(luò)
為滿足超過IBSS范圍限制的要求,，IEEE802.1詳細制定了ESS LAN(擴展服務(wù)集局域網(wǎng))，一個ESS無線局
域網(wǎng)包括多重小區(qū)(Cell),，她們由AP和一個分布式系統(tǒng)(如以太網(wǎng),、令牌環(huán)網(wǎng)等)相互連接而成。該類配置
滿足了大小任意,、復(fù)雜度高,、大范圍覆蓋的網(wǎng)絡(luò)需要。
IEEE802.11標準認可以下移動(漫游)類型
不遷移(No-transition)： 這種移動類型是指那些非移動的站點和在局部BSS內(nèi)移動的站點,。
BSS遷移(BSS-transition)：這種移動類型是指站點從一個ESS中的一個BSS移動到相同ESS中的另一個BSS,。
ESS遷移(ESS-transition)：這種移動類型是指站點從一個ESS中的一個BSS移動到另一個ESS中的一個BSS。
很顯然,，IEEE802.11標準支持不遷移和BSS遷移兩種移動類型,。然而，當進行ESS遷移時,，該標準不能繼
續(xù)保證連接,，有可能發(fā)生連接中斷,。
IEEE802.11標準定義分布式系統(tǒng)為通過AP在ESS內(nèi)使BSS相互連接的組件。分布式系統(tǒng)通過提供邏輯服務(wù)
服務(wù)支持IEEE802.11移動性類型,，邏輯服務(wù)可以處理到目的地址的交換和多重BSS的無縫集成,。AP是一個
可設(shè)定地址的站點，它提供接口到分布式系統(tǒng),，以便將位于各種BSS內(nèi)的站點連接起來,。單獨的BSS和ESS
網(wǎng)絡(luò)對LLC層是透明的。
在ESS內(nèi),，IEEE802.11標準調(diào)整BSS的下列物理配置,。
部分重疊BSS(BSS that partially overlap)：這類配置在一個已定義區(qū)域內(nèi)提供鄰接覆蓋，如果應(yīng)用中BSS和
ESS網(wǎng)絡(luò)難以容忍網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中斷的話,，它是最好的選擇,。
自然分離BBS(BSS that are physically disjointed)：對這種情況，配置不提供鄰接覆蓋,。IEEE802.11沒有指定
BSS間距離的限制,。
自然配置BSS(BSS thart are physically colloocated)：這對于提供一個冗余的或高操作性能的網(wǎng)絡(luò)是必要的。
802.11 標準沒有強制分布式系統(tǒng)的構(gòu)成,。因此,，它可能是符合IEEE802的網(wǎng)絡(luò)，或是非標準的網(wǎng)絡(luò),。如果
數(shù)據(jù)幀需要在一個非IEEE802.11局域網(wǎng)內(nèi)來回傳輸,，那么這些數(shù)據(jù)幀同樣和IEEE802.11標準定義的相同，
它們可以通過一個稱為入口(Poral)的邏輯點進出urukou在現(xiàn)有的有線局域網(wǎng)和IEEE802.11無線局域網(wǎng)之間
提供邏輯集成,。當分布式系統(tǒng)被IEEE802型組件(如IEEE802.3以太網(wǎng),、IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)對等)集成時，入
口和AP則合二為一,。
但大部分可移動站點需要經(jīng)常進行移動通信時,，可以使用訪問節(jié)點(AP)接入方式，各工作站之間通過AP
來實現(xiàn)信息交換,。與手機,、PDA等移動通信工具一樣，對無線局域網(wǎng)中各AP的管理同樣涉及到漫游,、小區(qū)
( Cell )之間的切換等功能,。在AP接入方式中，各移動站點不僅可以通過移動交換中心自行組網(wǎng),，而且可以
通過廣域網(wǎng)與遠處的站點組件自己的工作組網(wǎng)絡(luò),。
無線局域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)
與有線局域網(wǎng)標準一樣，IEEE802.11只涉及到OSI網(wǎng)絡(luò)模型中的最低兩層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
相對簡單,。根據(jù)需要,，數(shù)據(jù)鏈路層一般有劃分為邏輯鏈路控制層(LLC)與介質(zhì)訪問控制層(MAC)，IEEE802.11
標準定義了介質(zhì)訪問控制層(MAC)的相關(guān)規(guī)范,，物理層定義了通過無線連接所必需的機械和電氣特性,，而介
質(zhì)訪問控制層定義了兩個鏈路層之間建立和維護數(shù)據(jù)傳輸，并將數(shù)據(jù)流無差錯地提供給網(wǎng)絡(luò)層的功能協(xié)議,。
無線局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)和頻段分配由物理層確定,。IEEE802.11有3種物理層規(guī)范：紅外線、直接序列擴頻(DSSS)
和跳頻擴頻(FHSS),。其中直接序列擴頻和調(diào)頻
擴頻屬于擴頻工作方式:
1.紅外線局域網(wǎng)
凡是自身溫度高于絕對零度的物體都會產(chǎn)生紅外線。因此,，紅外線的應(yīng)用十分廣泛,，例如，導彈就是依靠導彈
上面的感應(yīng)器來感應(yīng)對方物體發(fā)出紅外線,，從而進行跟蹤攻擊,；在伸手不見五指的夜晚，可以使用紅外線夜視
儀看清黑暗中的物體,，等等,。其實，紅外線設(shè)備子啊我們的日常生活隨處可見,，彩電,、VCD、DVD,、空調(diào)等家
用電器都是采用紅外線來傳輸控制信息,。目前，像鍵盤,、鼠標等計算機的外圍設(shè)備也使用無限的方式通過紅外
線實現(xiàn)實現(xiàn)與計算機之間的連接,。
除此之外，紅外線可以被用于傳輸數(shù)據(jù),，它有很大的帶寬,，在近距離內(nèi)可以達到10Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。比起
無線電波,，紅外線的安全性更強,，性能更好。因為,，在較小的區(qū)域內(nèi)使用紅外線局域網(wǎng)時,，由于在房間或建筑
物內(nèi)，紅外線無法穿過諸如墻壁之類的不透明物體，從而可以保護數(shù)據(jù)信號,，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃蕴岣?。另外?/div>
一般的噪聲源(如微波爐、無線電接收器等)也不會干擾紅外線信號,。然而,，由于自身覆蓋區(qū)域的限制，紅外線并
不像無線電波那樣適用于移動連接,。
無線局域網(wǎng)中使用的紅外線傳輸可分為直接傳輸和間接傳輸兩種,。其中，在應(yīng)用中又分為點對點紅外線局域網(wǎng),、
漫射紅外線局域網(wǎng)和反射式紅外局域網(wǎng)3種類型,。
(1)點對點紅外線局域網(wǎng)
點對點紅外線局域網(wǎng)只能進行直接數(shù)據(jù)傳輸，屬于直接傳輸方式,。工作時,，在發(fā)射器和接收器之間不能有阻擋紅
外線傳輸?shù)奈矬w。點對點紅外線局域網(wǎng)一般適合于同一房間內(nèi)的無線設(shè)備使用,，就像紅外線鍵盤一樣,。點對點紅
外線局域網(wǎng)的安全性較好，一旦有人從傳輸路線中間截取信號,，就會產(chǎn)生信號的中斷,。
(2)漫射紅外線局域網(wǎng)
漫射紅外線局域網(wǎng)采用的是廣播式傳輸方式，屬于間接傳輸方式,。從發(fā)射器發(fā)出的紅外線信號在傳輸過程中可以
經(jīng)過多次反射才能到達接收器,。因為存在反射,，所以傳輸?shù)穆肪€有時會比較長,。雖然漫射紅外線局域網(wǎng)可以經(jīng)過
紅外線的多次反射來擴大傳輸距離,，但是反射的次數(shù)越多,，信號的衰減也就越大，誤碼率將會增加,，所以最大傳
輸距離不能超過100英尺,。與點對點紅外線局域網(wǎng)相比，漫射紅外線局域網(wǎng)的安全性較差,，數(shù)據(jù)在傳輸過程中容易
被竊取,。
(3)反射式紅外線局域網(wǎng)
反射紅外線局域網(wǎng)通過一個專用的光學接收器把接收到的紅外線光信號反射到它的目的設(shè)備上去，屬于一種間接
傳輸方式,。與漫射紅外線局域網(wǎng)一樣,，反射式紅外線局域網(wǎng)同樣也存在安全問題,。
2.擴展無線局域網(wǎng)
擴展傳輸就像無線電廣播一樣，通過無線電波來傳輸數(shù)據(jù),。無線電波可以從發(fā)射器發(fā)出后穿過或繞過一般的墻壁,、
天花板和一些其他的障礙物到達接收器。與紅外線局域網(wǎng)相比,，擴頻無線局域網(wǎng)的傳輸距離較遠,，一般可以到達
幾公里至幾十公里。由于無線電頻率是一種有限的資源,，所以每一個使用擴頻傳輸?shù)臒o線局域網(wǎng)都需要向當?shù)氐?/div>
無線電管理委員會申請一個或一段無線電波段后才能在固定的頻率上使用,，并且信號的發(fā)射功率也要收到限制，
以防止點播的相互干擾,。擴頻傳輸又分為直接序列擴頻(DSSS)跳頻擴頻(FHSS)兩種,。
(1)直接序列擴頻(DSSS)局域網(wǎng)
DSSS局域網(wǎng)是采用偽隨機編碼的凡是將數(shù)據(jù)調(diào)制后，在很寬的頻率范圍內(nèi)進行傳輸,，在接收端利用與發(fā)射端相同
的編碼進行恢復(fù),。這種通信方式是在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收端都以窄帶方式進行，而傳輸過程中則以寬帶方式通信,，與 一般的窄帶通信正好相反。
(2)跳頻擴頻(FHSS)局域網(wǎng)
FHSS局域網(wǎng)是使子阿卜子啊一個頻率范圍內(nèi)按偽隨機序列控制方式進行跳變,，接收端首先從發(fā)送來的調(diào)頻信號中
煩呢里出跳頻調(diào)頻同步信號,，使接收機的偽隨機序列控制的頻率跳變與接收的跳變信號同步(即發(fā)送方和接收方在
傳輸過程中同步的轉(zhuǎn)移頻率)，輸出的被同步后的載波經(jīng)解調(diào)后,，獲得發(fā)送方送來的信息,。
DSSS和FHSS無線局域網(wǎng)使用無線電波作為媒體，點播的覆蓋范圍較廣,，發(fā)射功率低于自然的背景噪聲,，基本避免
了通信信號的偷聽和竊取，通信非常安全,，同時無線局域網(wǎng)中所使用的無線電波不會對人體造成傷害,。所以，擴頻
通信具有抗干擾,、抗噪聲,、抗衰減和保密性能好等優(yōu)點，是一種發(fā)展前景很好的計算機網(wǎng)絡(luò)通信方式,。
3.IEEE 802.11的頻段分配
選用無線局域網(wǎng)的通信頻段,，子啊考慮無線電波傳輸技術(shù)因素的同時，還要考慮當?shù)卣块T對于頻率使用的相關(guān)
政策,。IEEE 802.11 無線局域網(wǎng)中選用美國聯(lián)邦通信委員會FCC開放的3個頻段：902~928MHz,、2.4~2.4835GHz和
5.725~5.850GHz頻段。這3個頻段在使用時無須申請執(zhí)照。我國一般使用2.4~2.4835GHz頻段,。
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