无线局域网关键技术与应用

l无线局域网的主要特征
无线局域网的出现弥补了有线网络的不足，较之有线网络它具有安装的灵活性、网络的伸缩性、网络的移动性等优势。
1．1 网络拓扑结构
WLAN拓扑结构可分为有中心(Hub―Based)和无中心(Peer to peer)局域网两类。在有中心结构的网络拓扑中，设有一个无线节点充当基站，所有节点访问均由其控制，每个节点只要在中心站覆盖范围之内就可与其它节点通信，并且中心节点为访问有线主干网提供了一个逻辑节点，这与蜂窝式移动通信的方式非常相似。这种结构的缺点是抗毁性差，中心节点的故障容易导致整个网络的瘫痪；对于无中心结构的网络，要求其中任意节点均可与其它节点通信，所以又称自组织网络(Ad hoc)。由于无中心节点控制网络的接入，各节点都具有路由器功能，又都可以竞争共用信道，为此，大多数无中心结构的WLAN都要采用CSMA类型的MAC协议。
应该指出的是，自组局域网在军用和民用领域都有很好的应用前景，在军事领域中，由于战场往往没有预先建好的固定接入节点，携带移动站的战士就可以利用临时建立的移动自组网络进行通信。这种组网方式也能够应用到作战的地面装甲车辆和坦克群，以及海上舰艇群、空中的机群。由于每一个移动设备都具有路由器的转发分组的功能，因此，这种自组局域网的生存能力非常好。在民用领域，当出现自然灾害时，在抢险救灾中利用移动自组网络进行及时的通信往往也是很有效的，因为这时事先已经建好的固定网络基础设施可能都已被毁坏。
1．2 传输媒质及传输方式
WLAN的传送介质有两种，即无线电波和红外线，前者使用居多。红外线局域网有较强的方向性，适于近距离通信。而采用无线电波作为媒体的局域网，覆盖范围大，而且，这种局域网多采用扩频技术，发射功率比自然背景的噪声低，有效的避免了信号的偷听和窃取，使通信非常安全，具有很高的实用性。无线局域网采用微波传输，使用的频段有三个，L频段、S频段、C频段。目前大多数产品使用S频段(2．4GHz～2．4835GHz)，在这些波段内的WLAN的产品大多数采用扩频调制方式，主要有DS和FH两种。

2 无线局域网标准
WLAN近年来的迅速发展受到了一系列标准协议的制定的促进，这些协议中影响最大的是IEEl302．1l系列标准，在此主要介绍无线局域网的这种标准。
2．1 IEEE 802．11标准
1997年6月，IEEE推出了第一代无线局域网标准――IEEE 802．11。该标准定义了物理层和介质访问控制子层的协议规范。
IEEE 802．11在物理层定义了数据传输的信号特征和调制方法，定义了两个无线电射频(RF)传输方法和一个红外线传输方法。RF传输标准包括直接序列扩频技术和跳频扩频技术。直接序列扩频技术采用二进制相移键控(BPSK)技术，可以以lMbps的速率进行发射，如果使用正交相移键控(QPSK)技术，发射速率可以达到2Mbps。跳频扩频技术利用GFSK二级或四级调制方式可以达到2Mbps的工作速率。
由于在无线网络中冲突检测较困难，为了尽量减少数据的传输碰撞和重试发送，防止各站点无序地争用信道，IEEE802．1l规定无线局域网介质访问控制子层采用CSMA／CA(载波监听多路访问／冲突防止)协议，而不是冲突检测(CD)协议。CSMA／CA通信方式将时间域的划分与帧格式紧密联系起来，保证某一时刻只有一个站点发送，实现了网络系统的集中控制。
2．2 IEEE 802．1lb标准
为了支持更高的数据传输速率和更健全的连接性，IEEE于1999年9月批准了IEEE 802．1lb标准。IEEE802．1lb标准对IEEE 802．1l标准进行了修改和补充，其中最重要的改进就是在IEEE 802．11的基础上增加了两种更高的通信速率5．5Mbps和11Mbps。
IEEE 802．11b采用了补充编码键控(CCK)，CCK由64个8比特长的码字组成。IEEE 802．11b规定在速率为5．5Mbps时使用CCK，对每个载波进行4比特编码。而当速率为llMbps时，对每个载波进行8比特编码。同时，MAC层的多速率机制确保当工作站之间距离过长或干扰过大时信噪比低于某个门限值时，传输速率能够从11Mb／s自动降到5．5Mb／s，进一步可调整到2Mb／s和1Mb／s。
由于现行的以太网技术可以实现不同速率以太网络之间的兼容，因此有了IEEE 802．11b标准之后，移动用户将可以得到以太网级的网络性能、速率和可用性，管理者也可以无缝地将多种LAN技术集成起来，形成一种能够最大限度地满足用户需求的网络。

3 无线局域网的组成及工作原理
无线局域网也类似有线局域网，设备相应的有无线网卡、无线接入点(AP)、无线网桥(Bridge)、无线网关(Gate―way)和无线路由器等。下面仅介绍无线网卡和无线接入点的组成原理。
3．1 无线网卡
无线网卡是在无线局域网的覆盖下，通过无线连接网络上网所使用的无线终端设备。无线网卡一般由网络接口控制器(NIC)、扩频调制及解扩解调单元及微波收发信机单元等三部分组成，如图l所示。其中：NIC为网络接口控制单元；BBP是基带处理单元；IF是中频调制解调器；RF是射频单元。