【文章內(nèi)容簡介】 的電力線作為通信載體，加上一些 PLC 局端和終端調(diào)制器，將原有電力網(wǎng)變成了電力線通信網(wǎng)絡(luò)，將已有的電源插座變?yōu)樾畔⒉遄囊环N寬帶接入方式。它具有覆蓋范圍廣、不必重新布線、連接方便等特點，電力線上網(wǎng)是傳輸數(shù)據(jù)和語音信號的一種通信方式，具有通道可靠性高、投資方 少見效快、與電網(wǎng)建設(shè)同步等得天獨厚的優(yōu)點。 電力線寬帶局域網(wǎng)由電力線以太網(wǎng)橋、電力線調(diào)制解調(diào)器組成的，電力線寬帶局域網(wǎng)產(chǎn)品一般采用以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)。 典型的電力線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要由 3 部分構(gòu)成：數(shù)字電力線、電力線交換技術(shù)及上層應(yīng)用電力線網(wǎng)絡(luò)的物理層采用數(shù)字電力線技術(shù)。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 8 第二章 家庭網(wǎng)絡(luò)中的無線局域網(wǎng) 第一節(jié) 無線技術(shù)發(fā)展推動市場的需求 一、無線網(wǎng)絡(luò) WLAN 出現(xiàn)的必然性 眾所周知，無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用正在全世界蓬勃發(fā)展。隨著無線技術(shù)在日常生活中日益普及，人們越來越渴 望在家中利用網(wǎng)絡(luò)隨時隨地自由地工作、學(xué)習(xí)和娛樂。尤其是筆記本電腦使用的增加，人們也不滿足僅僅坐在書房電腦臺前上網(wǎng)，而希望可以在更舒適的地方，例如躺在床上或坐在客廳躺椅子上，也能訪問網(wǎng)絡(luò)。而且，現(xiàn)今的很多家庭都擁有了兩臺甚至兩臺以上的電腦，這就需要在家庭環(huán)境中具備多個網(wǎng)絡(luò)接入點。在家中設(shè)立無線局域網(wǎng) WLAN 既簡單又省錢。人們能在各自房間自由走動，隨時接入網(wǎng)絡(luò)沖浪，而無需擔(dān)心電纜和插頭。用戶能夠真正“無線”自己的生活，感受前所未有的靈活性和自由性。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐漸成熟，以快捷高效，組網(wǎng)靈活為優(yōu)勢的無線網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)隨之飛速發(fā)展。無線局域網(wǎng)是有線局域網(wǎng)的延伸或替代網(wǎng)絡(luò)。無線數(shù)據(jù)通信，與有線網(wǎng)鋪設(shè)相比，數(shù)據(jù)傳輸速率高，高干擾性、保密性較強(qiáng)，不受布線接點位置限制。對于生活社區(qū)、旅館、機(jī)場車站等人員流動性區(qū)域，建立無線局域網(wǎng)是理想的選擇。 在過去的幾年中，數(shù)字格式內(nèi)容的普及、寬帶的光反應(yīng)用以及人們對家庭網(wǎng)絡(luò)興趣的與日俱增，不斷推動著數(shù)字媒體娛樂的中心。高性能電腦為用戶提供了全新的數(shù)字媒體控制方法。而無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則幫助克服了墻壁、出口、和纜線的障礙。房間布局、樓城規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)連接和電腦本身的位置等將不再成為消費者享受數(shù)字媒 體樂趣的障礙。因此隨著社會的進(jìn)步，隨著人們生活的需求，無線網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)也就成為必然。 二、無線局域網(wǎng)的優(yōu)勢 ① 可靠性：無線局域網(wǎng)的系統(tǒng)分組丟失率應(yīng)該低于 105， 誤碼率 應(yīng)該低于108。 ② 兼容性 ：對于室內(nèi)使用的無線局域網(wǎng)，應(yīng)盡可能使其跟現(xiàn)有的 有線局域網(wǎng)重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 9 在 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 和網(wǎng)絡(luò)軟件上相互兼容。 ③ 數(shù)據(jù)速率：為了滿足局域網(wǎng)業(yè)務(wù)量的需要，無線局域網(wǎng)的 數(shù)據(jù)傳輸速率 應(yīng)該 在 1Mbps 以上。 ④ 通信保密：由于數(shù)據(jù)通過無線介質(zhì)在空中傳播，無線局域網(wǎng)必須在不同層次采取有效的措施以提高通信保密和數(shù)據(jù)安全性能。 ⑤ 移動性：支持全 移動網(wǎng)絡(luò) 或半移動網(wǎng)絡(luò)。 ⑥ 節(jié)能管理：當(dāng)無數(shù)據(jù)收發(fā)時使站點機(jī)處于 休眠狀態(tài) ，當(dāng)有數(shù)據(jù)收發(fā)時再激活，從而達(dá)到節(jié)省電力消耗的目的。 ⑦ 小型化、低價格：這是無線局域網(wǎng)得以普及的關(guān)鍵。 ⑧ 電磁環(huán)境：無線局域網(wǎng)應(yīng)考慮電磁對人體和周邊環(huán)境的影響問題。 第二節(jié) 無線局域網(wǎng) WLAN 技術(shù) 無線局域網(wǎng)技術(shù)今年來產(chǎn)生了土匪猛進(jìn)的發(fā)展，目前無線局域網(wǎng)技術(shù)所采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有四種： 家族、藍(lán)牙技術(shù)、紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會和HomeRF,其中 和藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。家庭網(wǎng)絡(luò)是融合通信網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)和多媒體信息網(wǎng)絡(luò)于一體的家庭信息化平臺。 一、無線局域網(wǎng) 標(biāo) 準(zhǔn) 無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) . IEEE 的 標(biāo)準(zhǔn)有很多子集構(gòu)成，它詳細(xì)定義了 WLAN 中從物理層到 MAC 層的通信協(xié)議。 1997 年 IEEE 開發(fā)了第一個國際認(rèn)可局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)： 標(biāo)準(zhǔn)。 標(biāo)準(zhǔn)制定對于 WLAN 的發(fā)展具有非常重要的作用，主要表現(xiàn)在以下幾方面： ①設(shè)備互操作性。使用 標(biāo)準(zhǔn)，可以使多廠設(shè)備之間具備互操性。標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)了價格的競爭，使公司能以更低的研究和發(fā)展經(jīng)費開發(fā) WLAN 組件，同時也使一批較小的公司能夠開發(fā) WLAN 組件。 ②產(chǎn)品的快速發(fā) 展。 標(biāo)準(zhǔn)受到無線網(wǎng)絡(luò)專家嚴(yán)格的論證和檢測，重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 10 開發(fā)者可以大膽采用該標(biāo)準(zhǔn)來開發(fā)無線網(wǎng)絡(luò)。因為在制定該標(biāo)準(zhǔn)時已經(jīng)傾注了大量的時間和精力，從而消除了在執(zhí)行應(yīng)用上的障礙。這將大大的減少了開發(fā)產(chǎn)品的時間。 ③便于升級，保護(hù)投資。利用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備有助于保護(hù)投資，可以避免專有產(chǎn)品將來被新產(chǎn)品代替后造成系統(tǒng)的損失。 WLAN 的變革類似于 以太網(wǎng)，經(jīng)過技術(shù)的變革，幾年時間是標(biāo)準(zhǔn)得到了提高和完善。 ④價格的降低。昂貴的設(shè)備價格一直困擾著 WLAN 行業(yè)，但是當(dāng)更多的廠家和終端用戶采用了 標(biāo)準(zhǔn)時，價格就大幅度的下降。其中一個原因是廠家將不再需要發(fā)展和支持低質(zhì)量的專有組件以及制造和配套設(shè)備的開支。經(jīng)歷了一個價格迅速降低的過程，無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也將有一個價格降低的過程。 在 標(biāo)準(zhǔn)中，有以下 4 種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)： ①獨立基本服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)。 ②基本服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)。 ③拓展服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)。 ④ ESS（無線）網(wǎng)絡(luò) 。 這些網(wǎng)絡(luò)使用一個基本組件， 標(biāo)準(zhǔn)稱之為基本服務(wù)集（ BSS），它提供一個覆蓋區(qū)域，使 BSS 中的占點保持充分的連接。一個站點可以在 BSS內(nèi)自由移動，但如果它離開了 BSS 內(nèi) 就不能夠直接與其他站點建立連接了。 1. IBSS 網(wǎng)絡(luò) IBSS 是一個獨立的 BSS，它沒有接入點作為連接的中心。這種網(wǎng)絡(luò)又叫做 對等網(wǎng)。 這種方式連接的設(shè)備互相之間都直接通信而不用經(jīng)過一個無線接入點來和有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是網(wǎng)絡(luò)抗毀性好。建網(wǎng)容易且費用較低。為了滿足任意兩個站點可直接通信，網(wǎng)絡(luò)中站點布局受環(huán)境限制較大。因此，而只需要實現(xiàn)無線設(shè)備之間互相通信的環(huán)境中特別有用如賓館、會議中心或者機(jī)場。 網(wǎng)絡(luò) 在 BSS 網(wǎng)絡(luò)中，要求有一個無線接入點充當(dāng)中心站，所有點對網(wǎng)絡(luò)的訪問均有其控制。這樣， 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量增大時網(wǎng)絡(luò)吞吐性能及網(wǎng)絡(luò)時延性能的惡化并不劇烈。由于每個站點只需要在中心站覆蓋范圍之內(nèi)就可與其他點站通信，故網(wǎng)重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 11 絡(luò)中站點布局受環(huán)境限制也小。此外，中心站為接入有線主干網(wǎng)提供了一個邏輯接入點。 BSS 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的弱點是抗毀性差，中心點的故障容易導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓，并且中心站點的引入增加了網(wǎng)絡(luò)成本。在實際應(yīng)用中， WLAN 往往與有線主干網(wǎng)結(jié)合起來使用。 網(wǎng)絡(luò) 為了實現(xiàn)跨越 BSS 范圍， 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了一個 ESSLAN。 標(biāo)準(zhǔn)給 LLC 層在網(wǎng)絡(luò)中兩個實體間要求發(fā)送 MSDU 的服務(wù)下定義。MAC 層執(zhí)行的服務(wù)分為站點服務(wù)和分布式系統(tǒng)服務(wù)兩種類型。 站點服務(wù) ： 標(biāo)準(zhǔn)定義的站點服務(wù)為各站點所提供的功能。站點可以 AP，可以安裝無線網(wǎng)卡的筆記本計算機(jī)。 ① 認(rèn)證：因為無線 LAN 對于避免未經(jīng)許可的訪問來說，物理安全性較低，所以 規(guī)定了認(rèn)證服務(wù)以控制 LAN 對無線連接相同層的訪問。 標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)定義了兩種認(rèn)證服務(wù)： 開放系統(tǒng)認(rèn)證是 默認(rèn)的認(rèn)證方式。這種認(rèn)證方式非常簡單，非為兩步：首先，想認(rèn)證另一站點的站點發(fā)送一個 含有發(fā)送站點身份的認(rèn)證管理幀；然后，接收站發(fā)回一個提醒它是否識別認(rèn)證站點身份的幀。 共享密匙認(rèn)證。這種認(rèn)證假定每個站點通過一個獨立于 網(wǎng)絡(luò)的安全信道，已經(jīng)接收到一個秘密共享密匙，然后這些站點通過共享密匙的加密認(rèn)證。 ② 不認(rèn)證：當(dāng)一個站點不愿與另一個站點連接時，它就調(diào)用不認(rèn)證服務(wù)。而且不準(zhǔn)對方拒絕。站點通過發(fā)送一個認(rèn)證管理幀來執(zhí)行不認(rèn)證服務(wù)。 ③ 加密：有線局域網(wǎng)是通過局域網(wǎng)接入到以太網(wǎng)的端口來管理的，在有線局域網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸時通過線纜直接達(dá)到特定的目的地。 分布式系統(tǒng) 服務(wù)： 標(biāo)準(zhǔn)定義的分布式系統(tǒng)服務(wù)為整個分布式系統(tǒng)提供服務(wù)功能。 在無線局域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)局域網(wǎng)通過無線電波在空中廣播的，因此在發(fā)射機(jī)覆蓋范圍內(nèi)數(shù)據(jù)可以被任何無線局域網(wǎng)絡(luò)終端接收。安裝一套無線局域網(wǎng)好像在任何地方都放置了以太網(wǎng)接口，因此無線局域網(wǎng)使數(shù)據(jù)的保密性成為真正關(guān)心的問重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 12 題，因為無線局域網(wǎng)上網(wǎng)傳輸不只是直接達(dá)到一個接收方，而是覆蓋范圍內(nèi)所有終端。 提供了一個加密服務(wù)選項解決了這問題，將 網(wǎng)絡(luò)的安全級提高到與有線網(wǎng)絡(luò)相同的程度。 規(guī) 定了一個可選擇的加密成為有線對的對等加密，即 WEP。 在 中，有 MAC 層負(fù)責(zé)解決客戶端工作站和訪問加入點之間的連接。當(dāng)一個 客戶端進(jìn)入一個或者多個接入點的覆蓋范圍時，它會根據(jù)信號的強(qiáng)弱以及包錯誤率來自動選擇一個接入點進(jìn)行連接。一旦被一個接入點進(jìn)行連接，客戶端就會將發(fā)送接收信號的頻道切換為接入點的頻道。 二、無線組網(wǎng)技術(shù) 在通信發(fā)展過程中，人們在充分享受到有線通信帶來的便利后，自然會烤爐使用無線手段來提供相同的服務(wù)，移動電話目前正以高于有線電話增長率的速度發(fā)展便是一個明證 。同樣，在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中，以太網(wǎng)的巨大成功同樣促使人們考慮利用無線技術(shù)來實現(xiàn)有線本地網(wǎng)的應(yīng)用。 目前，用于實現(xiàn)無線組網(wǎng)的主要由 Wifi.、 HomeRF 以及 Bluetooth（藍(lán)牙）。它們都工作在 頻段。該頻段全球開放，即不用申請就可以在世界的任何地方使用這一頻段進(jìn)行通信。 1. Wifi Wifi 即 協(xié)議。是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。 Wifi 第一個版本發(fā)表于 1997 年，其中定義了介質(zhì)訪問接入控制層 (MAC 層 )和物理層。規(guī)定了無線局域網(wǎng)的 基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和基本傳輸介質(zhì)，規(guī)定了物理層和介質(zhì)訪問層的特性。物理層采用紅外、 DSSS（直接序列擴(kuò)頻）或 FSSS（調(diào)頻擴(kuò)頻）技術(shù)。 1999 年又增加了 和 標(biāo)準(zhǔn)。其傳輸速率最高可達(dá) 54Mbps。能夠廣泛支持?jǐn)?shù)據(jù)、圖像、語音和多媒體等業(yè)務(wù)。 HomeRF(家庭射頻 )是在個人電腦、消費電子、外設(shè)、軟件通訊和半導(dǎo)體工業(yè)等各方面領(lǐng)先的公司組織發(fā)起的。旨在將 HomeRF 發(fā)展成為家庭無線通訊范圍。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 13 HomeRF 是專門為家庭用戶設(shè)計的無線局域技術(shù)，由 HomeRF 工作組 開發(fā)。雖然其可以通過家庭中的一臺主機(jī)在移動數(shù)據(jù)和語音設(shè)備之間實現(xiàn)通信。但HomeRF 開放性不好，而且技術(shù)本身還存在抗干擾性差等缺點。 （藍(lán)牙） Bluetooth（藍(lán)牙）是一種小型化、低成本的短距離無線通信技術(shù)，可把各種便攜式電腦和蜂窩式移動電話用無線網(wǎng)絡(luò)連接起來，達(dá)到計算機(jī)和通信的更加緊密的連接，提供隨時隨地的數(shù)據(jù)信息的交換和傳輸。它使用調(diào)頻、時分多址和碼分多址等先進(jìn)技術(shù)，建立多種通信系統(tǒng)之間的信息傳輸。傳輸速率 1mbps，最快可達(dá) 3mpbs。它有時限的帶寬和較小的傳輸距離無法滿足人 們的日常應(yīng)用的需求。 藍(lán)牙技術(shù)的主要特點： ①采用調(diào)頻技術(shù)。數(shù)據(jù)包短，抗信號衰減能力強(qiáng)。 ②采用快速調(diào)頻和前向糾錯方案以保證鏈路穩(wěn)定，減少同頻干擾和遠(yuǎn)距離傳輸時的隨機(jī)噪聲影響。 ③使用 的 ISM 頻段，無須申請許可證。 ④可同時支持?jǐn)?shù)據(jù)、音頻、視頻信號。 ⑤采用 FM 調(diào)制方式，降低設(shè)備的復(fù)雜性。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 14 第三章 家庭網(wǎng)絡(luò)中的 Wifi 和藍(lán)牙技術(shù) 第一節(jié) 家庭網(wǎng)絡(luò)中的 Wifi 技術(shù) 一、 Wifi 技術(shù)在家庭網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用 Inter 的迅速發(fā)展，是人們的生活發(fā)生了翻天覆地 的變化。人們的日常生活已經(jīng)越來越來離不開網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)習(xí)慣了在網(wǎng)上炒股、購物、查詢賬目、繳費和搜索資料，無線網(wǎng)絡(luò)正快速進(jìn)入家庭。人們迫切希望能夠任何時間、在任何地方使用網(wǎng)絡(luò)。很顯然，無線網(wǎng)絡(luò)是最佳的選擇，而 Wifi 技術(shù)則在組建家庭網(wǎng)絡(luò)中是有著無可比擬的優(yōu)勢。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的手機(jī)、筆記本電腦等支持 Wifi 的終端產(chǎn)品月倆月流行。而基于 Wifi 標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)成為了最為普及的無線組網(wǎng)形式。在家庭中，如果我們能夠把現(xiàn)有的家用電器以及電子產(chǎn)品以某種形式連成無線網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，并將其 連入 Inter 進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)度，那將是令人愜意的是 Wifi 在現(xiàn)在的家庭網(wǎng)絡(luò)中一經(jīng)得到了應(yīng)用，為我們電腦和手機(jī)上網(wǎng)提供了很多方便，尤其現(xiàn)在的智能手機(jī)的使用，流量問題也是用戶很在意的，但Wifi卻為客戶解決了這個煩惱。 二、 Wifi 的優(yōu)勢 ①無線電波的覆蓋范圍廣。藍(lán)牙的電波覆蓋范圍小，半徑大約只有 15 米左右，而 Wifi的半徑可達(dá) 100 米。甚至可以副高整棟大樓。 ② Wifi 的傳輸速度很快，最高可達(dá) 54Mbps,符合個人和社會信息化的需求。在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，允許用戶在任何時間、任何地點訪問網(wǎng)絡(luò)，隨時隨地享受諸如網(wǎng)上 證券、視頻點播（ VOD）、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻會議、網(wǎng)絡(luò)游戲等一系列寬帶信息增加值業(yè)務(wù)，并實現(xiàn)移動辦公。 ③無須