2022年无线局域网 .pdf
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1、无线局域网无线局域网 (WirelessLAN ,WLAN) ,顾名思义,是一种利用无线 方式,提供无线对等 ( 如 PC对 PC 、PC对集线器或 打印机 对集线器 ) 和点到点( 如 LAN到 LAN)连接性的 数据通信系统 。WLAN 代替了常规LAN中使用的双绞线或同轴线路或光纤,通过电磁波 传送和接收数据。WLAN 执行像文件 传输、外设共享、Web浏览、电子邮件和数据库访问等传统网络通信功能。无线局域网络(WirelessLocalAreaNetworks;WLAN) 是相当便利的数据传输系统,它利用射频 (RadioFrequency ;RF)的技术,取代旧式碍手碍脚的双绞铜线
2、(Coaxial)所构成的局域网络,使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户 透过它,到达信息随身化、便利走天下的理想境界。无线局域网 - 概述无线局域网拓扑结构概述:基于标准的无线局域网允许在局域网络环境中使用未授权 的 2.4或 5.3GHz 射频波段进行无线连接。它们应用广泛,从家庭到企业 再到 Internet接入热点。简单的家庭无线LAN : 在家庭无线局域网最通用和最廉价的例子,如图 1所示,一台设备作为防火墙 ,路由器,交换机和无线接入点。这些无线路由器可以提供广泛的功能 ,例如:保护家庭网络远离外界的入侵。允许共享一个ISPInternet服务提供商的单一IP 地址 。可为
3、4 台电脑提供有线以太网服务,但是也可以和另一个以太网交换机或集线器进行扩展。为多个无线电脑作一个无线接入点。通常基本 模块 提供 2.4GHz802.11b/g操作的 Wi-Fi , 而更高端模块将提供双波段Wi-Fi或高速 MIMO性能。双波段接入点提供2.4GHz802.11b/g和 5.3GHz802.11a 性能,而 MIMO接入点 射频速度 。2.4GHz 范围经常拥挤不堪而且由于成本问题,厂商避开了双波段MIMO设无线局域网无线局域网简单的家庭无线LAN精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页备。双波段设备
4、不具有最高性能或范围,但是允许你在相对不那么拥挤的5.3GHz 范围操作,并且如果两个设备在不同的波段,允许它们同时全速操作 。家庭网络中的例子并不常见。该拓扑费用更高但是提供了更强的灵活性。路由器和无线设备可能不提供高级用户希望的所有特性。在这个配置 中,此类接入点的费用可能会超过一个相当的路由器和AP一体机的价格, 归因于市场中这种产品较少,因为多数人喜欢组合功能。一些人需要更高的终端路由器和交换机, 因为这些设备具有诸如带宽控制 ,千兆以太网 这样的特性, 以及具有允许他们拥有需要的 灵活性 的标准设计。无线桥接: 当有线连接太昂贵 或者需要为有线连接建立第二条冗余连接以作备份时, 无线
5、桥接允许在建筑廉价 并且不需要在天线之间有直视性, 但是比光纤解决方案要慢很多。802.11 解决方案通常在5至 30mbps范围内操作,而光纤速度慢和存在干扰, 而光纤解决方案不会。光纤解决方案的缺点 是价格高以及两个地点间不具有直视性。中型无线局域网: 中等规模的企业传统上使用一个简单的设计,他们简单地向所有需要无线覆盖的设施提供多个接入点。这个特殊的方法可能是最通用 的,因为它入口成本低, 尽管一旦接入点的数量 超过一定限度它就变得难以管理。大多数这类无线局域网允许你在接入点之间漫游,因为它们配置在相同的以太子网和SSID中。从管理的角度看,每个接入点以及连接到它的接口都被分开管理。在更
6、高级的支持多个虚拟SSID的操作中, VLAN通道被用来连接访问点到多个子网,但需要以太网连接具有可管理的交换端口 。这种情况中的交换机需要进行配置,以在单一端口上支持多个VLAN 。尽管使用一个模板配置多个接入点是可能的,但是当固件和配置需要进行升级时,管理大量的接入点仍会变得困难。 从安全 的角度来看, 每个接入点必须被配置为能够处理其自己的接入控制和认证。RADIUS服务器将这项任务变得更轻松,因为接入点可以将访问控制和认证 委派给中心化的RADIUS服务器, 这些服务器可以轮流和诸如Windows活动目录这样的中央用户数据库 进行连接。 但是即使如此, 仍需要在每个接入点和每个RADI
7、US服务器之间建立一个RADIUS关联,如果接入点的数量很多会变得很复杂。无线局域网无线局域网精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页大型可交换无线局域网:交换无线局域网是无线连网最新的进展,简化的接入点通过几个中心化的无线控制器进行控制。数据通过Cisco ,ArubaNetworks ,Symbol 和TrapezeNetworks这样的制造商的中心化无线 控制器 进行传输和管理。这种情况下的接入点具有更简单的设计,用来简化复杂 的操作系统,而且更复杂的逻辑被嵌入在无线控制器中。接入点通常没有物理连接到 无线控制器
8、,但是它们逻辑上通过无线控制器交换和路由。要支持多个VLAN ,数据以某种形式被封装 在隧道 中,所以即使设备处在不同的子网中,但从接入点到无线控制器有一个直接的逻辑连接。从管理的角度来看,管理员 只需要管理可以轮流控制数百接入点的无线局域网 控制器。 这些接入点可以使用某些自定义的DHCP 属性以判断无线控制器在哪里,并且自动连结到它成为控制器的一个扩充。这极大地改善了交换无线局域网的可伸缩性,因为额外接入点本质上是即插即用的。要支持多个VLAN ,接入点不再在它连接的交换机上需要一个特殊的VLAN隧道端口,并且可以使用任何交换机甚至易于管理的集线器 上的任何老式接入端口。VLAN数据被封装
9、并发送到中央 无线控制器,它处理到核心网络交换机的单一高速多VLAN连接。安全管理也被加固了, 因为所有访问控制和认证在中心化控制器进行处理 , 而不是在每个接入点。只有中心化无线控制器需要连接到RADIUS服务器,这些服务器在图6 显示的例子中轮流连接到活动 目录 。交换无线局域网的另一个好处是低延迟漫游。这允许VoIP 和 Citrix这样的对 延迟 敏感的应用。切换时间会发生在通常不明显的大约50毫秒 内。传统的每个接入点被独立配置的无线局域网有1000 毫秒范围内的切换时间, 这会破坏呼叫并丢弃无线设备上的应用会话。交换无线局域网的主要缺点是由于无线控制器的附加费用而导致的额外成本 。
10、但是在大型无线局域网配置中,这些附加成本很容易被易管理性所抵消无线局域网络应用:大楼之间:大楼之间建构网络的连结,取代专线,简单又廉价。餐饮 及零售:餐饮服务业可使用无线局域网络产品,直接从餐桌即可输入并传送客人点菜内容至厨无线局域网无线局域网精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页房、柜台 。零售商促销时,可使用无线局域网络产品设置临时收银柜台 。医疗:使用附无线局域网络产品的手提式电脑取得实时信息,医护人员可藉此防止对伤患救治的迟延、不必要的纸上作业、单据循环的迟延及误诊等,而提升对伤患照顾的品质。企业:当企业内的职
11、工使用无线局域网络产品时,不管他们在办公室的任何一个角落,有无线局域网络产品,就能随意地发 电子邮件 、分享 档案 及上网络浏览。 仓储管理: 一般仓储人员的盘点事宜,透过无线网络的应用, 能立即将最新的资料输入电脑仓储系统。货柜集散场: 一般货柜集散场的桥式起重车 ,可于调动货柜时,将实时信息传回office,以利相关作业之逐行。监视系统:一般位于远方且需受监控现场之场所,由于布线之困难, 可藉由无线网络将远方之影像传回主控站。展示会场:诸如一般的电子 展,电脑展,由于网络需求极高,而且布线又会让会场显得凌乱,因此假设能使用无线网络,则是再好不过的选择。无线局域网的优点:1灵活性和 移动性。
12、在有线网络中,网络设备的安放位置受网络位置的限制,而无线局域网在无线信号 覆盖 区域内的任何一个位置都可以接入网络。无线局域网另一个最大的优点在于其移动性,连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。 2安装便捷。无线局域网可以免去或最大 程度 地减少网络布线的工作量,一般只要安装一个或多个接入点设备,就可建立覆盖整个区域的局域网络。3易于进行网络规划 和调整。对于有线网络来说,办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程,无线局域网可以防止或减少以上情况的发生。 4故障 定位 容易。有线网络一旦出现物理故障, 尤其是由于线路连接不良而造成的
13、网络中断,往往很难查明, 而且检修线路需要付出很大的代价。无线网络则很容易定位故障 ,只需更换故障设备即可恢复网络连接。5易于扩展。无线局域网有多种配置方式,可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络,并且能够提供节点间 漫游 等有线网络无法实现的特性。由于无线局域网有以上诸多优点,因此其发展十分迅速。最近几年,无线局域网已经在企业 、医院 、商店 、工厂 和学校 等场合得到了广泛的应用。无线局域网的不足之处:无线局域网在能够给网络用户带来便捷和实用的同时,也存在着一些缺陷。无线局域网的不足之处表达在以下几个方面 : 1性能。无线局域网是依靠无线电波进行传输的。这些电波通过无线
14、发射装置进行发射,而建筑物 、车辆、 树木 和其它障碍物都可能阻碍 电磁波 的传输,所以会影响网络的性能。2速率。无线信道的传输速率与无线局域网精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页有线信道相比要低得多。目前,无线局域网的最大传输速率 为 54Mbit/s ,只适合于个人终端和小 规模 网络应用。3安全性。本质上无线电波不要求建立物理的连接通道,无线信号是发散的。 从理论上讲, 很容易监听到无线电波广播范围内的任何信号 ,造成通信信息泄漏。无线局域网 - 技术目前,无线局域网采用的传输媒体主要有两种,即红外线和无线电波
15、 。 按照不同的调制方式,采用无线电波作为传输媒体的无线局域网又可分为扩频方式与窄带调制方式。1红外线 InfraredRays,IR局域网:采用红外线通信方式与无线电波方式相比,可以提供极高的数据速率,有较高的安全性,且设备相对廉价而且简单 。但由于红外线对 障碍物 的透射和绕射能力很差,使得传输距离和覆盖范围都受到很大限制, 通常 IR 局域网的覆盖范围只限制在一间房屋内。2扩频 SpreadSpectrum ,SS 局域网 :如果使用扩频技术, 网络可以在ISM工业 、科学 和医疗 频段 内运行。其理论依据是, 通过扩频方式以宽带传输信息来换取信噪比的提高。扩频通信具有抗干扰能力和隐蔽性
16、强、 保密 性好、多址通信能力强的特点。扩频技术主要分为跳频技术FHSS 和直接序列扩频 DSSS 两种方式。所谓 直接序列扩频,就是用高速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,把展开的扩频信号复原成原来的信号 。而跳频技术与直序扩频技术不同,跳频 的载频受一个伪随机码 的控制, 其频率按随机规律 不断改变。 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, 抗干扰性能越好,军用的跳频系统可到达每秒上万跳。 3窄带微波局域网:这种局域网使用微波无线电 频带来传输数据,其带宽刚好能容纳信号。但这种网络产
17、品 通常需要申请无线电频谱执照,其它方式则可使用无需执照的ISM频带。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(NarrowbandMicrowave)技术、展频 (SpreadSpectrum)技术 、及红外线 (Infrared)技术,每种技术皆有其优缺点、限制 、及比较。展频技术:展频技术的无线局域网络产品是依据FCC(FederalCommunicationsCommittee;美国联邦通讯委员会) 规定的 ISM(IndustrialScientific,andMedical),频率 范围开放在无线局域网精选学习资料
18、- - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 14 页902M928MHz 及 2.4G2.484GHz 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。跳频技术 (FHSS :跳频技术 (Frequency-HoppingSpreadSpectrum;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,
19、也只算是脉冲 噪声。 FHSS所展开的讯号可依特别设计来躲避噪声或 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 个以上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最大时间 间隔 (DwellTime)为 400ms 。直接序列展频技术(DSSS):直接序列展频技术(DirectSequenceSpreadSpectrum;DSSS) 是将原来的讯号 1或0,利用 10 个以上的chips 来代表 1或 0位,使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。而每个 bit使用多少个chips称做 Spreadingchips,一个较高的Spreadingc
20、hips可以增加抗噪声干扰,而一个较低SpreadingRation可以增加用户的使用人数 Hz的无线局域网络产品所使用的SpreadingRation皆少于 20。而在 IEEE802.11 的标准内,其SpreadingRation大约在 100左右。FHSSVSDSSS调变差异: 无线局域网络在性能 和能力上的差异, 主要是取决于所采用的是FHSS还是 DSSS 来实现、以及所采用的调变方式 。然而,调变方式的选择并不完全是随意的,像FHSS并不强求某种特定的调变方式,而且,大部分既有的FHSS都是使用某些不同形式的GFSK , 但是, IEEE802.11 草案规定要使用GFSK 。至
21、于 DSSS 则过使用可变相位调变(如:PSK 、QPSK 、DQPSK ) ,可以得到最高的可靠性以及表现高数据速率 性能。 在抗噪声能力卜方面,采用 QPSK 调变方式的DSSS与采用 FSK调变方式的FHSS 相比,可以发现这两种不同技术的无线局域网络各自拥有的优势。FHSS系统之所以选用FSK调变方式的原因是因为FHSS和 FSK内在架构的简单性,FSK无线讯号可使用非线性功率放大器 ,但这却牺牲了作用范围和抗噪声能力。而 DSSS系统需要稍为贵一些的线性放大器,但却可以获得更多的回馈。无线局域网精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -
22、第 6 页,共 14 页DSSSVSFHSS之优劣:截至目前,假设以现有的产品参数详加比较,可以看出 DSSS 技术在需要最正确可靠性的应用中具有较佳的优势,而FHSS技术在需要低成本的应用中较占优势。虽然我们可以在网际网络内看到各家 厂商 各说各话,但真正需要注意的是厂商在DSSS和 FHSS展频技术的选择,必须要审慎端视产品在市场的定位而定,因为它可以解决无线局域网络的传输 能力及特性,包括:抗干扰能力、使用距离范围、 频宽 大小、及传输资料 的大小。一般而言,DSSS由于采用全频带传送资料,速度较快,未来可开发出更高传输频率的潜力也较大。DSSS技术适用于固定环境中、或对传输品质要求较高
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