【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 公室、家庭辦公室（ SOHO）用戶； 校園網(wǎng)無線覆蓋解決方案 7 三 . 無線局域網(wǎng)技術(shù)介紹 1. 無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) ? IEEE 標(biāo)準(zhǔn) IEEE 標(biāo)準(zhǔn)是無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)之一，是無線領(lǐng)域目前最為成熟的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。該 標(biāo)準(zhǔn)定義了 OSI 七層模型中的物理層（ PHY） 和媒體訪問控制層（ MAC） 的協(xié)議規(guī)范，其中 MAC 層是重點(diǎn)。它的制定使得各廠商之間的無線產(chǎn)品在物理層上實(shí)現(xiàn)互操作，而邏輯鏈路層（ LLC）是一致的，即 MAC 層以下對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是透明的。 在 MAC 層以下， 規(guī)定了三種發(fā)送及接收技術(shù)：擴(kuò)頻 (Spread Spectrum)技術(shù)；紅外 (Infared)技術(shù)；窄帶 (NarrowBand)技術(shù)。擴(kuò)頻 技術(shù) 又分為直接序列(Direct Sequence,DS)擴(kuò)頻技術(shù)和跳頻 (Frequency Hopping,FH)擴(kuò)頻技術(shù) 。 2020 年 8 月， 標(biāo)準(zhǔn)得到了進(jìn)一步的修訂和完善，并成為 IEEE/ANSI和 ISO/IEC 的一個(gè)聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)。此次修訂的內(nèi)容包括用一個(gè)基于 SNMP 的 MIB 來取代原來基于 OSI 協(xié)議的 MIB。另外還增加了兩項(xiàng)新的內(nèi)容： —— 它擴(kuò)充了 物理層，規(guī)定該層使用 5GHz 的頻帶，采用正交頻分復(fù)用（ OFDM）調(diào)制數(shù)據(jù)，傳輸速率范圍為 6Mbps～ 54Mbps，這樣的速率既能滿足室內(nèi)的應(yīng)用，也能滿足室外的無線應(yīng)用。 —— 它是 標(biāo)準(zhǔn)的另一個(gè)補(bǔ)充，規(guī)定使用 的頻帶， 采用補(bǔ)償碼鍵控（ CCK）的調(diào)制方法。傳輸速率可以在 11Mbps、 、 2Mbps、1Mbps 之間自動(dòng)的調(diào)整。它是目前應(yīng)用最廣泛的無線局域網(wǎng)協(xié)議，得到了世界各大無線產(chǎn)品廠商的廣泛支持。 ? HiperLAN2 標(biāo)準(zhǔn) HiperLAN2 是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ ETSI） 正在開發(fā)的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，它跟 標(biāo)準(zhǔn)物理層相似，同樣工作在 5Ghz 的頻帶，采用正交頻分復(fù)用（ OFDM）調(diào)制方法。他支持高達(dá) 54Mbps 的傳輸速率。 它的特點(diǎn)是：高速傳輸、面向連接、支持 QoS、自動(dòng)頻率配置、支持小區(qū)切換、安全保密、網(wǎng)絡(luò)與應(yīng) 用無關(guān)。 HiperLAN標(biāo)準(zhǔn)定義了許多支持無線網(wǎng)絡(luò)功能的信令和測(cè)量方法，包括動(dòng)態(tài)頻率選擇、無線小區(qū)切換、鏈路適配、多波束天線和功率控制等。 HiperLAN2 標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)目前無線接入系統(tǒng)的補(bǔ)充，與其 它 蜂窩系統(tǒng)比較，它的戶外移動(dòng)性雖然受到限制，但適用校園網(wǎng)無線覆蓋解決方案 8 面廣，可在典型的應(yīng)用環(huán)境如辦公室、家庭、展覽廳、機(jī)場(chǎng)、火車站等熱點(diǎn)地區(qū)，向終端用戶提供高速數(shù)據(jù)傳輸。 ? HomeRF 標(biāo)準(zhǔn) HomeRF 是由家庭無線聯(lián)網(wǎng)業(yè)界團(tuán)體制定的標(biāo)準(zhǔn)，是專門為家庭用戶設(shè)計(jì)的。世界上有 80 多家公司支持 HomeRF 標(biāo)準(zhǔn)。 HomeRF 工作在 的頻 帶，采用跳頻的擴(kuò)頻技術(shù)，通過家庭中的一臺(tái)主機(jī)在移動(dòng)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)通信，既可以通過時(shí)分復(fù)用支持語音通信，又能通過載波監(jiān)聽多路訪問 /沖突避免協(xié)議提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)。同時(shí)， HomeRF 提供了與 TCP/IP 良好的集成，支持廣播、多播和48 位 IP 地址。但目前 HomeRF 的傳輸速率僅為 2Mbps。 ? Bluetooth 標(biāo)準(zhǔn) Bluetooth，藍(lán)牙技術(shù)是 1995 年愛立信首先提出的概念。是由愛立信、 IBM、英特爾、諾基亞、東芝等 5 家公司聯(lián)合制定的近距離無線通訊的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它工作在 頻帶，傳輸速率為 1Mbps，是一種 無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性標(biāo)準(zhǔn)。它以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接，使得近距離內(nèi)各種信息設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無縫的資源共享。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：可以隨時(shí)隨地用無線接口來代替有線電纜連接；具有很強(qiáng)的可移植性，可應(yīng)用于多種通信場(chǎng)合，如 WAP、 GSM、 DECT 等，引入了身份識(shí)別以后可以靈活實(shí)現(xiàn)漫游；功耗低，對(duì)人體危害??；集成電路應(yīng)用簡(jiǎn)單，成本低廉，實(shí)現(xiàn)容易，易于推廣。將來肯定會(huì)廣泛的應(yīng)用到通信電器設(shè)備中。 2. IEEE 標(biāo)準(zhǔn) 起先，無線局域網(wǎng)由于傳輸速率低、成本高、產(chǎn)品系 列有限、不同廠家產(chǎn)品不兼容等問題，致使發(fā)展緩慢， 標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)推動(dòng)了無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，但是由于傳輸速率只有 1~2Mbps，仍不能得到廣泛的推廣應(yīng)用。 標(biāo)準(zhǔn)的頒布給無線局域網(wǎng)帶來了新的發(fā)展商機(jī)，它最高 11Mbps 的傳輸速率從根本上改變了無線局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用現(xiàn)狀，滿足了人們?cè)谝欢▍^(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)不間斷移動(dòng)辦公的要求，逐漸成為全世界普遍接受的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)大了無線局域網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域。 標(biāo)準(zhǔn)工作在 的頻帶，采用補(bǔ)償碼鍵控（ CCK）的調(diào)制技術(shù) ,校園網(wǎng)無線覆蓋解決方案 9 傳輸速率最高可達(dá)到 11Mbps。 對(duì)無線局域網(wǎng)的最大貢獻(xiàn)就是根據(jù)無線通信狀況的變化支持物理層傳輸速率的動(dòng)態(tài)速率的漂移，可以在 11Mbps、 、2Mbps、 1Mbps 之間動(dòng)態(tài)的速率調(diào)整。在 MAC 層，提供了 CSMA/CA 載波偵聽多路訪問 /沖突避免技術(shù)，從而大大減小了網(wǎng)絡(luò)上信號(hào)沖突發(fā)生的概率，大副的提高了網(wǎng)絡(luò)效率。并且 提供了訪問控制和 40bit/128bit WEP 加密機(jī)制。 1) 傳輸技術(shù) ? 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（ DSSS， Direct Sequence Spread Spectrum） ? 直接序列擴(kuò)頻技 術(shù)原理 DSSS 是擴(kuò)頻技術(shù)的一種， 標(biāo)準(zhǔn)就采用這種傳輸技術(shù)，它工作在 ISM 頻段內(nèi)， 是直接利用具有高碼率的擴(kuò)頻碼系列采用各種調(diào)制方式在發(fā)端與擴(kuò)展信號(hào)的頻譜，而在 接 收端，用相同的擴(kuò)頻碼序去進(jìn)行解碼，把展 寬 的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的信息。它是一種數(shù)字調(diào)制方法，具體說，就是將信源與一定的PN 碼（偽噪聲碼）進(jìn)行摸二加。例如 :在發(fā)射端將 1用 11000100110 代替 ，而將0用 00110010110 去代替，這個(gè)過程就實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)頻 ； 而在接收 端 只要把收到的序列是 11000100110 就恢復(fù)成 是 00110010110 就恢復(fù)成 0，這就是解擴(kuò)。這樣信源速率就被提高了 11 倍，同時(shí)也使處理增益達(dá)到 10dB 以上，從而有效地提高了整機(jī) 信 噪比。 ? DSSS 擴(kuò)頻通信技術(shù)特點(diǎn)： ? 抗干擾性強(qiáng) 抗干擾是擴(kuò)頻通信主要特性之一，因信號(hào)接收需要擴(kuò)頻編碼進(jìn)行相關(guān)解 碼 處理才能得到，所以即使以同類型信號(hào)進(jìn)行干擾，在不知道信號(hào)的擴(kuò)頻碼的情況下，由于不同擴(kuò)頻編碼之間的不同的相關(guān)性，干擾也不起作用。正因?yàn)閿U(kuò)頻技術(shù)抗干擾性強(qiáng)，美國軍方在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)等處廣泛采用擴(kuò)頻技術(shù)的無線網(wǎng)橋來連接分布在不同區(qū)域的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 ? 隱蔽性 和保密性 好 因?yàn)樾?號(hào)在很寬的頻帶上被擴(kuò)展，單位帶寬上的功率很小，即信號(hào)功率譜密度很低，信號(hào)淹沒在白噪聲之中，別人難以發(fā)現(xiàn)信號(hào)的存在，加之不知擴(kuò)頻編碼，很難拾取有用信號(hào)，而極低的功率譜密度，也很少對(duì)于其校園網(wǎng)無線覆蓋解決方案 10 它 電 信 設(shè)備構(gòu)成干擾。 ? 易于實(shí)現(xiàn)碼分多址（ CDMA） 直 接 擴(kuò) 頻 通信占用寬帶頻譜資源通信，改善了抗干擾能力，提高了頻帶的利用率。充分利用不同碼型的擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性，分配給不同用戶不同的擴(kuò)頻編碼，可以區(qū)別不同的用戶的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了頻率復(fù)用 。發(fā)送者可用不同的擴(kuò)頻編碼，分別向不同的接收者發(fā)送數(shù)據(jù)； 同樣，接收者用不同的擴(kuò)頻編碼，就 可以收到不同的發(fā)送者送來的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了多址通信。 ? 抗多徑干擾 無線通信中 由于電波反射、折射所形成的 多徑干擾一直是難以解決的問題，利用擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性，在接收端可以用相關(guān)技術(shù)從多徑信號(hào)中提取分離出最強(qiáng)的有用信號(hào)，也可把多個(gè)路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強(qiáng)，從而達(dá)到有效的抗多徑干擾。 ? 直 序 擴(kuò) 頻 通信速率高 直 序 擴(kuò) 頻 通信速率可達(dá) 2Mbps， ， 11Mbps，無須申請(qǐng)頻率資源，建網(wǎng)簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)性能好。 2) 技術(shù)特點(diǎn) ? 可靠的通信 抗干擾和抗多徑干擾能力強(qiáng)，能夠高速的、高質(zhì)量的傳輸 數(shù)據(jù)。 ? 低成本 節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)綜合布線高額費(fèi)用、節(jié)省租用線路月租費(fèi)和線路的維護(hù)費(fèi)用。 ? 靈活性 無線纜限制，可任意增加和配置工作站。 ? 移動(dòng)性 允許用戶在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，可在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)自動(dòng)漫游。 ? 高吞吐量 可以實(shí)現(xiàn) 11Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率，并可以在 、 2 Mbps、 1 Mbps 之校園網(wǎng)無線覆蓋解決方案 11 間自動(dòng)速率調(diào)整。 3) 網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制 提供了 MAC 層的訪問控制和加密機(jī)制，就是指的 WEP（等效有線加密），為無線局域網(wǎng)提供了與有線網(wǎng)絡(luò)相同級(jí)別的安全保護(hù)。 標(biāo)準(zhǔn)提供了可選的 RSA 40 及 128 位的共享密鑰 RC4 PRNG 算法。 4) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 ? CSMA/CA 載波偵聽多路訪問 /沖突避免技術(shù) 為了盡量減少數(shù)據(jù)的傳輸碰撞和重試發(fā)送，防止各站點(diǎn)無序地爭(zhēng)用信道，無線局域網(wǎng)中采用了與以太網(wǎng) CSMA/CD 相類似的 CSMA/CA（載波偵聽多路訪問/沖突避免）協(xié)議。 CSMA/CA 通信方式將時(shí)間域的劃分與幀格式緊密聯(lián)系起來，保證某一時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的集中管理。 因傳輸介質(zhì)不同， CSMA/CD 和 CSMA/CA 的檢測(cè)方式也不同。 CSMA/CD通過電纜中電壓的變化 來檢測(cè)，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞時(shí)，電纜中的電壓就會(huì)隨著發(fā)生變化；而 CSMA/CA 采用能量檢測(cè)（ ED）、載波檢測(cè)（ CS） 和能量載波混合檢測(cè)三中檢測(cè)信道空閑的方式。 ? RCT/CTS RCT/CTS 協(xié)議即請(qǐng)求發(fā)送 /允許發(fā)送協(xié)議，相當(dāng)于一種握手協(xié)議，主要用來解決“隱藏終端”問題。 3. 標(biāo)準(zhǔn) 和 相比， 在整個(gè)覆蓋范圍內(nèi)提供了更高的速度，其速率高達(dá) 54Mbps。它工作在 5GHz