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1、现代通信技术进展,第十讲：无线局域网,从有线局域网到无线局域网,计算机网络涉及计算机和通信两个领域。在传统的有线局域网(LAN)中，计算机等设备被网络连线紧紧牵制着而无法实现可移动的通信，更无法发挥便携式计算机的通信功能。近些年来，随着局域网的应用领域不断拓宽和现代通信方式的不断变化，尤其是移动和便携式通信的发展，无线局域网(WLAN)便应运而生。,为何使用无线局域网络,对于局域网络管理主要工作之一，对于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，
2、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。,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 无固定工作场所的使用者 有线局域网络架设受环境限制 作为有线局域网络的备用系统,何谓无线网络,一般来讲，所谓无线，顾名思义就是利用无线电波来作为资料的传导，而就应用层面来讲，它与有线网络的用途完全相似，两者最大不同的地方是在于传输资料的媒介不同。除此之外，正因它是无线，因此无论是在硬件架设或使用之机动性均比有线网络要优势许多。,无线网络的优点,就使用上它
3、的机动性，便利性，是有线网络所不及，就成本上，它可省下一笔可观的布线费用，修改装潢费用，基本上使用的空间较为弹性许多。,无线局域网的工作频率,基本上无线网络所使用之频段是属于ISM 2.4GHz的高频率范围，就日常生活，或办公室等等所用之电器设备是不会相互干扰，因频率差异甚多，而且无线网络本身共有12个信道可供调整，自然干扰的现象就不必担心。,何谓ISM频段,ISM(Industrial Scientific Medical)Band，此频段(2.42.4835GHz)主要是开放给工业，科学、医学，三个主要机构使用，该频段是依据美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来，属于Free Licens
4、e，并没有所谓使用授权的限制。,网络的组成,无线LAN基本上可分为三部分：通信设备、用户终端和支持单元，如图所示。,通信设备的功能,通信设备依据功能可分为四类：无线LAN“固定小区”、无线LAN“移动小区”、无线LAN“桥路器”，以及通信保密装置（COMSEC）。,用户终端提供的业务,用户终端提供的业务包括电子邮件、数据传送、语音和图像信息。其中，计算数据、仿真结果等，在传输过程中不允许出错，所以对易出错误的无线传输信道而言，须采用纠错能力较强的编码方案，并且数据重传次数显著增加，会给系统带来大量额外开销。而用户的多媒体信息，如语音和图像数据，相对而言容错性能较好，在一帧图像或语音采样中出现少
5、量错误，对数据的整体性能影响不大。,网络支持和管理,网络支持包括本地网络管理和外部接口设备两大部分。网络管理由网络的整体配置和各主要模块（设备、软件）配置组成，例如：COMSEC的加密算法和密钥管理就被作为网络管理的一部分，由中心统一控制。,网络的拓朴结构,在无线LAN中，目前使用的拓扑结构主要有三种形式：点对点型、HUB型和全分布型。这三种结构解决问题的方法各有优缺点，目的都是让用户在无线信道中，获得与有线LAN兼容或相近的传输速率。也有人将无线网络分为有中心拓扑和无中心拓扑两类。,无中心拓扑,无中心拓扑的网络要求网中任意两点均可直接通信。采用这种结构的网络一般使用公用广播信道，而信道接入控
6、制(MAC)协议多采用载波监测多址接入(CSMA)类型的多址接入协议的网络要求网中任意两点均可直接通信。采用这种结构的网络一般使用公用广播信道，而信道接入控制(MAC)协议多采用载波监测多址接入(CSMA)类型的多址接入协议。,有中心拓扑结构,在有中心拓扑结构中，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中心站控制。,无线局域网的技术分析,无线局域网的基础还是传统的有线局域网，是有线局域网的扩展和替换。它只是在有线局域网的基础上通过无线HUB、无线访问节点（AP）、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现。与有线网络一样，无线局域网同样也需要传送介质。只是无线局域网采用的传输媒体不
7、是双绞线或者光纤，而是红外线（IR）或者无线电波（RF），以后者使用居多。,红外（IR）系统,红外线局域网采用小于1微米波长的红外线作为传输媒体，有较强的方向性，由于它采用低于可见光的部分频谱作为传输介质，使用不受无线电管理部门的限制。红外信号要求视距传输，并且窃听困难，对邻近区域的类似系统也不会产生干扰。,无线电波（RF),采用无线电波作为无线局域网的传输介质是目前应用最多的，这主要是因为无线电波的覆盖范围较广，应用较广泛。使用扩频方式通信时，特别是直接序列扩频调制方法因发射功率低于自然的背景噪声，具有很强的抗干扰抗噪声能力、抗衰落能力。,无线局域网的主要协议标准,无线接入技术区别于有线接入
8、的特点之一是标准不统一，不同的标准有不同的应用。目前比较流行的有80211标准、新贵蓝牙（Bluetooth）标准以及HomeRF（家庭网络）标准。,80211标准,80211标准除了介绍无线局域网的优点及各种不同性能外，还使得各种不同厂商的无线产品得以互联。由于80211速率最高只能达到2Mbps，在传输速率上不能满足人们的需要，因此，IEEE小组又相继推出了80211b和80211a两个新标准。,家庭网络的HomeRF,HomeRF主要为家庭网络设计，是IEEE80211与DECT（数字无绳电话标准）的结合，旨在降低语音数据成本。HomeRF也采用了扩频技术，工作在24GHz频带，能同步支
9、持4条高质量语音信道。但目前HomeRF的传输速率只有1M2Mbps，FCC建议增加到10Mbps。,无线局域网的典型结构,网桥连接型，该结构主要用于两个不同的有线局域网之间的互连。访问节点连接型（也称为：基站接入型）。HUB接入型。,网桥连接型,该结构主要用于无线或有线局域网之间的互连。当两个局域网无法实现有线连接或使用有线连接存在困难时，可使用网桥连接型实现点对点的连接。在这种结构中局域网之间的通信是通过各自的无线网桥来实现的，无线网桥起到了网络路由选择和协议转换的作用。,访问节点连接型,这种结构采用移动蜂窝通信网接入方式，各移动站点间的通信是先通过就近的无线接收站（访问节点：AP）将信息
10、接收下来，然后将收到的信息通过有线网传入到移动交换中心，再由移动交换中心传送到所有无线接收站上。这时在网络覆盖范围内的任何地方都可以接收到该信号，并可实现漫游通信。,HUB接入型,在有线局域网中利用HUB可组建星型网络结构。同样也可利用无线AP组建星型结构的无线局域网，其工作方式和有线星型结构很相似。但在无线局域网中一般要求无线AP应具有简单的网内交换功能。,无线局域网的安全保密技术,无线扩展频谱技术(DSSS)封闭无线网络法(可选)站点认证法 硬件加密码法(WEP)无线网桥接入控制法,扩展频谱技术(DSSS),ORINOCO(WaveLAN)采用低功率的扩展频谱技术来发射信号源，并将其频谱带
11、宽扩展11倍及将频谱幅度降低11倍。在扩展频谱时使用唯一一种扩展编码方式，其他产品则不能识别其频谱信号除非其使用同一种技术。由于其采用极低的信号源及扩展频谱方式，当使用频谱分析仪等专用工具也很难从信道的白噪声中识别出信号源。,封闭无线网络选择功能,WavePOINT网桥允许任何符合IEEE802.11标准的，且为直序列扩频技术的非授权的地址及非ORINOCO(WaveLAN)系统接入ORINOCO(WaveLAN)无线网络系统，也可以说它是一个开放的系统。而系统安全保密性设置时则由“ANY(任何用户)代替设置的SSID地址，这就是ORINOCO(WaveLAN)产品对IEEE802.11标准开
12、发性的体现。,认证体系,认证体系使用选择共享关键字认证(Shared Key Authentication)。IEEE802.11共定义了两种认证技术手法，其一为开放系统认证(Open System Anthentication)，其 二为共享关键字认证(Shared Key Authentication)。开放系统认证则仅仅是WavePOINT认证工作站点的一个程序，它一般均会给予肯定的认证结果。,硬件加密码流(40或104WEP码）,ORINOCO(WaveLAN)适配网卡还可以使用加密码的方式来保证系统的安全保密性。该方式叫WEP(Wired Equivalent Privacy有线网同
13、等的保密程度)。该方式使得数据信号流组在传输时加入密码流。,WavePOINT接入控制,无线网桥还具有利用安装设置的MAC地址表来限制站点接入无线网络的功能，也称为WavePOINT网桥的地址过滤功能。用户如需实施此功能则可在安装调试设置无线站点MAC地址表格的方式。如某站点的MAC地址未列入表格中，则其信息被滤掉而无法接入该无线网络，此功能称为“接入控制法，该表格则叫接入控制表格，该功能实施可由WaveMANAGER/AP软件设置实施。,无线局域网的若干方案,某税务分局大楼局域网建设方案。某集团企业的无线局域网建设方案。某医科大学无线局域网建设方案。,分局大楼外有7个所需要通过无线局域网与大
14、楼内的有线网相连。分局大楼外的7个所，至分局最远距离15km，最近3km，其中有两个所在一栋建筑物内已建成一个小有线局域网，各所一般拥有24台工作站。采用的无线局域网产品工作在2.42.4835GHz频率范围内，它要求两个通信点的天线之间最好没有物体遮挡，但由于大楼处于繁华地带，因此选择一个楼层较高的所作为无线局域网的中心站点。在中心站点上接入一个无线接入点AP10D,其它各所通过接入一个站适配器SA40D与中心站点的AP10D进行通信，分局大楼内的有线局域网则通过接入一个无线网桥WB10D与中心站点AP10D进行通信。,某集团公司各企业分布在不同的建筑物内办公，无法解决移动站点访问和存取公司网上信息。采用2.4GHz频段无线局域网产品，使用无线接入点（AP）的桥接功能，一端与建筑物间无线相连，一端与有线网络Hub相连，这样把两栋大楼互相联接起来替代专线功能。周围移动站点通过无线接入点与公司有线网络互连，访问和存取公司信息。,某医科大学校在校外设有一个药厂，两地相距3km，计划通过无线网络建立一个视频会议系统，以便于两地进行会议和交流，具体的视频会议系统要求是，网络带宽要保证视频和音频的传输质量；两地的视频会议终端可以进行视频的相互切换；可以实现摄像机的异地控制，包括镜头的上下左右转动、聚焦和拉伸。,
