无线局域网技术浅析

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  随着通信和计算机技术的发展,计算机网络已应用到社会生活、生产的各个领域,目前机关、企事业单位都通过路由、交换机、双绞线组建了自己的计算机网络,以实现信息资源的共享、通信及办公应用的需要。随着无线上网设备的日益增多,传统的布线方式节点数量星型确定及可扩展性差已不能满足实际应用的需要。
  近年来无线局域网(Wireless Local Area Networks; WLAN)产品的技术成熟,它是在有线网络的基础上接入无线网络设备,是传统有线网络的延伸,应用无线网络技术,已经建好的网络减少了布线的费用和施工带来的工作不便,特别是在有些环境下不易施工布线情况下,使用无线接入是最有效的解决方法,同时无线网络的覆盖也在一定范围内解决移动设备同时访问网络的问题。
  无线局域网(WLAN)与有线局域网通过铜线或光纤等介质传输不同的是,无线局域网基于802.11标准的无线网络在空气中传播射频信号。它是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。无线网络用于一些布线困难、上网设备经常移动的环境,及搭建临时性的网络。无线网络因其自身的优越特性被作为有线网络的补充技术被广泛的应用。
  1997 年 ,IEEE 推出了 802.11 无线局域网 2Mbps 标准后无线局域网并未得到普及 ,而 1999 年 802.11b 技術的出现使得的无线局域网的速率可以到达 11Mbps,采用 2.4GHz 频段 ,由于技术成熟以及移动终端的普及使无线局域网的市场不断扩大 ,随之而来的新的标准如 802.11a 又将无线局域网的速率提到了一个新的高度 ,最大原始数据传输率 54Mbps,工作频率为 5GHz。而 802.11g 是为了提供更优质的传输服务而制定的准 ,它采用 2.4GHz 频段 ,54Mbps 的传输速率 ,是 802.11b后继标准且与其相兼容。2009 年 9 月最新的标准 802.11n 正式通过 ,WLAN 的传输速率由最高 54Mbps 提高到 300Mbps 甚至600Mbps ,使之完全可以满足复杂的室内外环境部署以及高带宽媒体应用的需求。
  无线局域网的拓扑结构有2种主要的拓扑结构,即自组织网络(对等网络,即人们常称的AdHoc网络)和基础结构网络(infrastructure network)。
  自组织型WLAN是一种对等模型的网络,它的建立是为了满足暂时需求的服务。自组织网络由一组有无线接口卡的无线终端,特别是移动电脑组成。这些无线终端以相同的工作组名、扩展服务集标识号(ESSID)和密码以对等的方式相互直连,在WLAN的覆盖范围之内,进行点对点或点对多点之间的通信。 基础结构型WLAN利用了高速的有线或无线骨干传输网络。在这种拓扑结构中,移动节点在基站(BS)的协调下接入到无线信道。
  实际在组建无线局域网还需要根据网络的覆盖范围来选择适合的设备及组网方式:
  1. 硬件设备
  (1)无线网卡,无线网卡的作用和以太网中的网卡的作用基本相同,它作为无线局域网的接口,能够实现无线局域网各客户机间的连接与通信;
  (2)无线AP,AP是Access Point的简称,无线AP就是无线局域网的接入点、无线网关,它的作用类似于有线网络中的集线器;
  (3)无线天线。当无线网络中各网络设备相距较远时,随着信号的减弱,传输速率会明显下降以致无法实现无线网络的正常通信,此时就要借助于无线天线对所接收或发送的信号进行增强。
  2. 无线域网的组成方式
  (1)点对点型常用于固定的要联网的两个位置之间,是无线联网的常用方式,使用这种联网方式建成的网络,优点是传输距离远,传输速率高,受外界环境影响较小。
  (2)点对多点型常用于有一个中心点,多个远端点的情况下。其最大优点是组建网络成本低、维护简单;其次,由于中心使用了全向天线,设备调试相对容易。该种网络的缺点也是因为使用了全向天线,波束的全向扩散使得功率大大衰减,网络传输速率低,对于较远距离的远端点,网络的可靠性不能得到保证。
  (3)混合型用于所建网络中有远距离的点、近距离的点,还有建筑物或山脉阻挡的点。在组建这种网络时,综合使用上述几种类型的网络方式,对于远距离的点使用点对点方式,近距离的多个点采用点对多点方式,有阻挡的点采用中继方式。
  无线局域网之所以应用的如此泛,正是由于它有以下的优点:
  ⑴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。
  ⑵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。
  ⑶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。
  ⑷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。
  ⑸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)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,也容易产生网络攻击,威胁网络的安全。
  随着无线网络技术的进一步发展,带宽的提升以前安全性的提高,无线网络技术会有更广泛的应用前景。
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