无线网络技术发展趋势所谓无线网络,既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络,也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术,与有线网络的用途十分类似,最大的不同在于传输媒介的不同,利用无线电技术取代网线,可以和有线网络互为备份。
随着3G时代无线应用的日渐丰富,以及无线终端设备的层出不穷,对于无线网络,尤其是基于802.11技术标准的Wi-Fi无线网络,在802.11n产品技术应用逐渐成为市场主流应用的当下,基于Wi-Fi技术的无线网络不但在带宽、覆盖范围等技术上均取得了极大提升,同时在应用上,基于Wi-Fi无线应用也已从当初“随时、随地、随心所欲的接入”服务转变成车载无线、无线语音、无线视频、无线校园、无线医疗、无线城市、无线定位等诸多丰富的无线应用。
无线网络发展状况计算机通信分两种:有线通信和无线通信无线通信包括卫星,微波,红外等等无线局域网(Wireless LAN技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备,人们可随时、随地、随意地访问网络资源。
在推动网络技术发展的同时,无线局域网也在改变着人们的生活方式。
本文分析了无线局域网的优缺点极其理论基础,介绍了无线局域网的协议标准,阐述了无线局域网的体系结构,探讨了无线局域网的研究方向。
关键词以太网无线局域网扩频安全性移动IP一、引言随着无线通信技术的广泛应用,传统局域网络已经越来越不能满足人们的需求,于是无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN应运而生,且发展迅速。
尽管目前无线局域网还不能完全独立于有线网络,但近年来无线局域网的产品逐渐走向成熟,正以它优越的灵活性和便捷性在网络应用中发挥日益重要的作用。
无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物。
从专业角度讲,无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信,并实现通信的移动化、个性化和宽带化。
通俗地讲,无线局域网就是在不采用网线的情况下,提供以太网互联功能。
广阔的应用前景、广泛的市场需求以及技术上的可实现性,促进了无线局域网技术的完善和产业化,已经商用化的802.11b网络也正在证实这一点。
随着802.11a 网络的商用和其他无线局域网技术的不断发展,无线局域网将迎来发展的黄金时期。
二、无线局域网概述无线网络的历史起源可以追溯到50年前第二次世界大战期间。
当时,美国陆军研发出了一套无线电传输技术,采用无线电信号进行资料的传输。
这项技术令许多学者产生了灵感。
1971年,夏威夷大学的研究员创建了第一个无线电通讯网络,称作ALOHNET。
这个网络包含7台计算机,采用双向星型拓扑连接,横跨夏威夷的四座岛屿,中心计算机放置在瓦胡岛上。
从此,无线网络正式诞生。
1.无线局域网的优点(1灵活性和移动性。
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,无线局域网可以避免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。
2.无线局域网的理论基础目前,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。
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(Infrared Rays,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,且设备相对便宜而且简单。
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(Spread Spectrum,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,把展开的扩频信号还原成原来的信号。
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,军用的跳频系统可达到每秒上万跳。
(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。
3.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体现在以下几个方面:(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。
三、无线局域网协议标准无线局域网技术(包括IEEE802.11、蓝牙技术和HomeRF等将是新世纪无线通信领域最有发展前景的重大技术之一。
以IEEE(电气和电子工程师协会为代表的多个研究机构针对不同的应用场合,制定了一系列协议标准,推动了无线局域网的实用化。
1.IEEE802.11系列协议作为全球公认的局域网权威,IEEE 802工作组建立的标准在局域网领域内得到了广泛应用。
这些协议包括802.3以太网协议、802.5令牌环协议和802.3z100BASE-T快速以太网协议等。
IEEE于1997年发布了无线局域网领域第一个在国际上被认可的协议——802.11协议。
1999年9月,IEEE提出802.11b协议,用于对802.11协议进行补充,之后又推出了802.11a、802.11g等一系列协议,从而进一步完善了无线局域网规范。
IEEE802.11工作组制订的具体协议如下:(1802.11a802.11a采用正交频分(OFDM技术调制数据,使用5GHz的频带。
OFDM技术将无线信道分成以低数据速率并行传输的分频率,然后再将这些频率一起放回接收端,可提供25Mbit/s的无线ATM接口和10Mbit/s的以太网无线帧结构接口,以及TDD/TDMA的空中接口。
在很大程度上可提高传输速度,改进信号质量,克服干扰。
物理层速率可达54Mbit/s,传输层可达25Mbit/s,能满足室内及室外的应用。
(2802.11b802.11b也被称为Wi-Fi技术,采用补码键控(CCK调制方式,使用2.4GHz频带,其对无线局域网通信的最大贡献是可以支持两种速率--5.5Mbit/s和11Mbit/s。
多速率机制的介质访问控制可确保当工作站之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限值时,传输速率能够从11Mbit/s自动降到5.5Mbit/s,或根据直序扩频技术调整到2Mbit/s和1Mbit/s。
在不违反FCC规定的前提下,采用跳频技术无法支持更高的速率,因此需要选择DSSS作为该标准的惟一物理层技术。
(3802.11g2001年11月,在802.11 IEEE会议上形成了802.11g标准草案,目的是在2.4GHz 频段实现802.11a的速率要求。
该标准将于2003年初获得批准。
802.11g采用PBCC或CCK/OFDM调制方式,使用2.4GHz频段,对现有的802.11b系统向下兼容。
它既能适应传统的802.11b标准(在2.4GHz频率下提供的数据传输率为11Mbit/s,也符合802.11a标准(在5GHz频率下提供的数据传输率56Mbit/s,从而解决了对已有的802.11b设备的兼容。
用户还可以配置与802.11a、802.11b以及802.11g均相互兼容的多方式无线局域网,有利于促进无线网络市场的发展。
(4其他相关协议IEEE802工作组今后将继续对802.11系列协议进行探讨,并计划推出一系列用于完善无线局域网应用的协议,其中主要包括802.11e(定义服务质量和服务类型、802.11f(AP间协议、802.11h(欧洲5GHz规范、802.11i(增强的安全性&认证、802.11j(日本的4.9GHz规范、802.11k(高层无线/网络测量规范以及高吞吐量研究工作组的相关协议。
2.蓝牙规范(Bluetooth蓝牙规范是由SIG(特别兴趣小组制定的一个公共的、无需许可证的规范,其目的是实现短距离无线语音和数据通信。
蓝牙技术工作于2.4GHz的ISM频段,基带部分的数据速率为1Mbit/s,有效无线通信距离为10~100m,采用时分双工传输方案实现全双工传输。
蓝牙技术采用自动寻道技术和快速跳频技术保证传输的可靠性,具有全向传输能力,但不需对连接设备进行定向。
其是一种改进的无线局域网技术,但其设备尺寸更小,成本更低。
在任意时间,只要蓝牙技术产品进入彼此有效范围之内,它们就会立即传输地址信息并组建成网,这一切工作都是设备自动完成的,无需用户参与。
3.HomeRF标准在美国联邦通信委员会(FCC正式批准HomeRF标准之前,HomeRF工作组于1998年为在家庭范围内实现语音和数据的无线通信制订出一个规范,即共享无线访问协议(SWAP。
该协议主要针对家庭无线局域网,其数据通信采用简化的IEEE802.11协议标准。
之后,HomeRF工作组又制定了HomeRF标准,用于实现PC 机和用户电子设备之间的无线数字通信,是IEEE802.11与泛欧数字无绳电话标准(DECT相结合的一种开放标准。