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无线局域网介绍无线局域网原理概念

2019-08-05 05:47 来源: 震仪

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  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。

  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。

  目前局域网互联的传输介质往往是有线介质,这些有线介质在在某些特定的场合均存在一定的问题。例如拨号线的传输速率较低,在城市内速率只能达到14.4Bps;租用专线的速率虽然可以达到64Kbps,但是每年的租金一般在2.8万元以上;双绞线、同轴电缆、光纤则存在铺设费用高、施工周期长、移动困难、维护成本高、覆盖面积小等问题。

  若采用无线网络,上面的一切问题都解决了。目前无线网络技术已相当成熟,广泛应用于各种军事、民用领域。现在,高速无线网络的传输速率已达到11M,完全能满足一般的网络传输要求,包括传输文字、声音、图象等,甚至可以多路声音、图象并发的传输。无线网络的最大传输距离也达到几十公里,甚至更远。而且随着无线网络的应用领域越来越广,其相应的价格也降下来了,已经是一般企事所能接受的,只需一次性投资,省去了许多后顾之忧。可以说现在的无线网络在性能、距离、价格上完全可以和有线网相媲美,甚至在某些方面超过有线网络。而且无线网络又有其自身的特有优点,一般无线网络安装相对方便,不受地区限制,可以连接有线介质无法连接的地方或者有线介质比较困难的场合,特别适合港口、码头、古建筑群、市中心两幢高楼之间等地方的连接。无线网的应用在中国越来越普遍了,这是因为人们逐渐认识无线网的优越性。它不受障碍物限制,速率较高,架设也很方便,组网迅速,并且可传输几十公里,将局域网扩大到整个城市。如城中,隔几条街道,或跨十几公里的范围内的局域网互联,或作为DDN专线的替代与Internet网相联;在小城镇,作为速率达11兆的高速线路与几十公里外的乡镇联网。

  当前网络技术飞速发展,建立网络不只是简单地将计算机在物理上连接起来,而是要合理地规划和设计整个网络系统,充分利用现在的各种资源,建立尊循标准的高效可靠,具有扩充性的网络系统。

  一般来讲,凡是采用无线传输媒体的计算机网都可称为无线网。为区别于以往的低速网络,这里所指的无线网特指传输速率高于1Mb的无线计算机网。

  目前,有线网和无线网的各种高速网络传输标准不断形成,智能化网络专用设备和网络管理系统的普遍应用,提高了网络性能和网络管理能力,网络容错技术更加成熟,增加了网络抗故障能力,出现了众多成熟的网络容错设备和系统,性能价格比极高的网络交换技术及相应产品,极大的提高了现有网络带宽的利应率,网络吞吐量得到显著改善,彻底改变了无线网的面貌。

  目前局域网互连的传输介质往往是有线介质,这些有线介质在不同的方面存在一定的问题,比如拨号线的传输速率较低,在城市里有些较好的传输线路下,速率才能达到33.6Kbps至56Kbps,租用专线的传输速率虽然可以达到64Kbps、128Kbps,但年租用费一般在2万元以上,且初装费也在万元以上,而采用双绞线、同轴电缆和光纤远程联网的方案,则存在铺设费用高,施工周期长,无法移动,变更余地小,维护成本高,覆盖面积小等诸多不利问题。

  随着通信事业的高速发展,无线网进入了一个新的天地,其有标准作基础,功能强,容易安装,组网灵活,即插即用的网络连接,可移动性等优点,提供了不受限制的应用。网络管理人员可以迅速而容易地将它加入到现有的网络中运行。无线数据通信已逐渐成为一种重要的通信方式。

  总之,无线数据通信不仅可以作为有线数据通信的补充及延伸,而且还可以与有线网络环境互为备份。在某种特殊环境下,无线通信是主要的甚至唯一的可行的通信方式。从通信方式上考虑,多元化通信方式是现代化通信网络的重要特征。

  目前无线网采用的传输媒体主要有两种,即无线电波与红外线。在采用无线电波做为传输媒体的无线网依调制方式不同,又可分为扩展频谱方式与窄带调制方式。

  在扩展频谱方式展频谱方式中,数据基带信号的频谱被扩展至几倍-几十倍后再被搬移至射频发射出去。这一作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ISM频段,这里ISM分别取于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,例如美国ISM频段由902MHz-928MHz,2.4GHz-2.48GHz,5.725GHz-5.850GHz三个频段组成。如果发射功率及带宽辐射满足美国联邦通信委员会(FCC)的要求,则无须向FCC提出专门的申请即可使用ISM频段。

  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。

  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红外线传输技术。做为无线局域网的传输方式,红外线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电管理委员会的限制。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。

  无线局域网的扩扑结构可归结为两类:无中心或对等式(Peer to Peer)拓扑和有中心(HUB-Based)拓扑。

  采用这种拓扑结构的网络一般是用公用广播信道,各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,网络中站点布局受环境限制较大。因此这种拓扑结构适用于用户相对减少的工作群网络规模。

  在中心拓扑结构中,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而恶化并不剧烈。由于每个站点只需在中心站覆盖范围之内就可与其它站点通信,故网络中点站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,中心站点充当无线网与有线主干网的转接器。

  这涉及无线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。这种接口放式在使用时一般做为有线网的集线器和无线转发器以实现有线局域网间互连或扩大有线局域网的覆盖面积。

  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MCA协议,而采用更适合无线传输环境的MAC协议。在实现时,MAC层及其及其以下层对上层是透明的,配置相应的驱动程序来完成域上层的接口,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转。

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