无线通信网络基本知识详解

无线网络基本知识

一、基本概念

1、什么是无线局域网

无线局域网络(Wireless Local Area Networks；WLAN) 是利用射频(Radio Frequency；RF)的技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络，WLAN利用电磁波在空气中发送和接受数据，而无需线缆介质。WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbps(802.11b)，最高速率可达54Mbps(802.11a),传输距离可远至20km以上。它是对有线连网方式的一种补充和扩展，使网上的计算机具有可移动性，能快速方便地解决使用有线方式不易实现的网络连通问题。使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。

2、为什么使用无线局域网络

通常计算机组网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆，构成有线局域网。但有线网络在某些场合要受到布线的限制：布线、改线工程量大,线路容易损坏,网中的各节点不可移动。特别是要把相离较远的节点联接起来时，敷设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长,对正在迅速扩大的连网需求形成了严重的瓶颈阻塞。并且,对于局域网络管理主要工作之一，是铺设电缆或是检查电缆是否断线这种耗时的工作，很容易令人烦躁，也不容易在短时间内找出断线所在。再者，由于配合企业及应用环境不断的更新与发展，原有的企业网络必须配合重新布局，需要重新安装网络线路，虽然电缆本身并不贵，可是请技术人员来配线的成本很高，尤其是老旧的大楼，配线工程费用就更高了。因此，WLAN就是解决有线网络存在以上问题而出现的,架设无线局域网络就成为最佳解决方案。

3、什么情形需要无线局域网络

无线局域网络绝不是用来取代有线局域网络，而是用来弥补有线局域网络之不足，以达到网络延伸之目的，下列情形可能须要无线局域网络:

a.无固定工作场所的使用者

b.有线局域网络架设受环境限制

c.作为有线局域网络的备用系统

4、无线局域网络的优点

a.安装便捷

一般在网络建设中，施工周期最长、对周边环境影响最大的，就是网络布线施工工程。在施工过程中，往往需要破墙掘地、穿线架管。而WLAN最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点(Access Point) 设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。

b.使用灵活

在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而一旦WLAN建成后，在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络。

c.经济节约

由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要，这就往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划，又要花费较多费用进行网络改造。而WLAN可以避免或减少以上情况的发生。

d.易于扩展

WLAN有多种配置方式，能够根据需要灵活选择。这样，WLAN就能胜任从只有几个用户的小型局域网到上千用户的大型网络，并且能够提供像“漫游(Roaming)”等有线网络

无法提供的特性。

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已经在政府、军队、油田、酒店、医院、商场、工厂和学校等等不适合网络布线的场合得到了广泛的应用。

5、无线局域网相关概念

在一个典型的WLAN环境中，有一些进行数据发送和接受的设备，称为接入点(AP)。通常，一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。在同时具有有线和无线网络的情况下，AP可以通过标准的Ethernet电缆与传统的有线网络相连，作为无线网络和有线网络的连接点。WLAN的终端用户可通过无线网卡等访问网络。在距离较远的无线网络环境中，通过室外无线网桥来实现几公里、几十公里的远端局域网连接中心局域网。

a.微单元和无线漫游

无线电波在传播过程中会不断衰减，导致AP的通讯范围被限定在一定的范围之内。这个范围被称为微单元。当网络环境存在多个AP，且它们的微单元互相有一定范围的重合时，无线用户可以在整个WLAN覆盖区内移动，无线网卡能够自动发现附近信号强度最大的AP，并通过这个AP收发数据，保持不间断的网络连接，这就称为无线漫游。

b.扩频

大多数的WLAN产品都使用了扩频技术。扩频技术原先是军事通讯领域中使用的宽带无线通信技术。使用扩频技术，能够使数据在无线传输中完整可靠。并且确保同时在不同频段传输的数据不会互相干扰。

c.直序扩频

所谓直接序列扩频，就是使用具有高码率的扩频序列，在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。

d.跳频扩频

跳频技术与直序扩频技术完全不同，是另外一种扩频技术。跳频的载频受一个伪随机码的控制，在其工作带宽范围内，其频率按随机规律不断改变频率。接收端的频率也按随机规律变化，并保持与发射端的变化规律一致。

跳频的高低直接反映跳频系统的性能，跳频越高，抗干扰的性能越好，军用的跳频系统可以达到每秒上万跳。实际上移动通信GSM系统也是跳频系统。出于成本的考虑，商用跳频系统跳速都较慢，一般在50跳/秒以下。由于慢跳跳频系统实现简单，因此低速WLAN 常常采用这种技术。

6、无线局域网络存取技术

目前厂商在设计无线局域网络产品时，有相当多种存取设计方式，大致可分为三大类：窄频微波(Narrowband Microwave)技术、展频(Spread Spectrum)技术、及红外线(Infrared)技术，每种技术皆有其优缺点、限制、及比较，接下来是这些技术方法的详细探讨。

a.展频技术

展频技术的无线局域网络产品是依据FCC(Federal Communications Committee；美国联邦通讯委员会)规定的ISM(Industrial Scientific, and Medical)，频率范围开放在902M~928MHz 及2.4G~2.484GHz两个频段，所以并没有所谓使用授权的限制。展频技术主要又分为「跳频技术」及「直接序列」两种方式。而此两种技术是在第二次世界大战中军队所使用的技术，其目的是希望在恶劣的战争环境中，依然能保持通信信号的稳定性及保密性。

b.跳频技术(FHSS)

跳频技术(Frequency-Hopping Spread Spectrum；FHSS)在同步、且同时的情况下，接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号，对于一个非特定的接受器，FHSS所产生的跳动讯号对它而言，也只算是脉冲噪声。FHSS所展开的讯号可依特别设计来规避噪声或One-to-Many的非重复的频道，并且这些跳频讯号必须遵守FCC的要求，使用75个以上的