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浅谈无线局域网及实际应用 摘要：人们生活在“移动”的世界中，越来越多的移动产品的出现，标志着人们对快捷数据访问的需求在不断增加。在这个“网络就是计算机”的时代，局域网已成为提高工作效率及生产率不可缺少的工具，伴随着有线网络的广泛应用，以快捷高效，组网灵活为优势的无线网络技术也在飞速发展。本文从介绍无线局域网的概念，通信系统，标准以及硬件等一些基本知识，并举一个无线局域网的组网实例，采用由浅入深的方法并尽可能采用图文并茂的方式，以便使读者对无线局域网从有初步的了解到加深认识。 关键词：技术特点，分类，标准，硬件 1 研究背景 1 研究课题的意义及目的 我们处在一个张扬个性和崇尚自由的时代，自由的感觉应该是无拘无束的，自由的网络也应该摆脱繁杂连线的羁绊，受到外界环境变化的最少限制。随着时代的转变，人们生活工作地点的移动也越来越频繁，因此移动电话、笔记本电脑、PDA等移动设备大行其道，人们对网络的依赖越来越强，局域网也越来越普及，然而有线网络常常受到地点的限制，布线、改线工程量大，线路容易损坏，网中的各节点不可移动，特别是当要把相离较远的节点联接起来时，敷设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长，至于移动办公，在这种网络环境里几乎不可能，传统局域网络已经越来越不能满足人们对移动和网络的需求，于是无线局域网（WLAN）应运而生。虽然如今无线局域网还不能完全脱离有线网络，但近年来，WLAN产品逐渐走向成熟，正在以它的高速传输能力和灵活性发挥日益重要的作用。 2 研究课题的内容与分析 无线计算机通信的发展与计算机的应用形态密切相关，大致可分为三个阶段。即，大型机联网阶段，微型机联网阶段，移动计算网络阶段。其中前两个阶段无线计算机通信的共同特征是：采用无线媒体仅是为了克服地理障碍，或是为了免去布线的繁琐，使网络安装简单，使用方便，而网中节点的移动能力并不重要。然而随着90年代后功能强大的便携式计算机的普遍使用，人们需要在办公室以外的地方使其随身携带的便携机仍然能够保持接入其办公室的局域网，或能够访问其它公共网络。这样，支持移动能力的计算机网络或称移动计算网络越来越重要。 无线局域网（WLAN：Wireless Local Area Network）是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它可定义为：使用射频，微波或红外线，在一个有线地域范围内互连设备的通信系统。 无线局域网是计算机间的无线通信网络，因此我们有必要了解一下无线计算机通信的发展历史及其现状。无线通信的历史非常悠久，但民间无线计算机通信的历史却并不长，尤其是充分发挥无线通信的“可移动”特点的无线计算机通信则是近10年来才出现的事情，而所谓的“移动计算网络”更是最近几年才出现的概念。 无线局域网的优势 无线网络是否有能力取代有线网络，这决不取决于三两个漂亮的案例，更不会因为某某专家建议，其主要原因大致出于三方面：网络布局改造，扩展和维护成本。 无线局域网的相关技术 在一个典型的无线局域网环境中，有一些进行数据发送和接收的设备，称为接入点(Access Point，简称AP)。一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。在同时具有有线和无线网络的情况下，AP可以通过标准的Ethernet电缆与传统的有线网络相联，作为无线网络和有线网络的连接点。无线局域网的终端用户可通过无线网卡等访问网络。 无线局域网的硬件设备包括接入点(AP，Access Point)，LAN适配卡，网桥和路由器等。 评述一项技术优点的最好方法是讨论其潜在的使用价值。在国内，WLAN的技术和产品在实际应用领域还是比较新的，但是与有线网络相比，WLAN具有安装便捷、使用灵活、易于扩展、价格便宜、辐射小等优点，无线由于其不可替代的优点，将会迅速地应用于需要在移动中连网和在网间漫游的场合，如机场、酒店、展厅的网络接入、企业移动办公系统、金融服务和旅游服务等，并在不易布线的地方和远距离的数据处理节点提供强大的网络支持。 7 小结 由此可见，无线网络的出现是为了解决有线网络无法克服的困难。虽然无线网络有诸多优势，但与有线网络相比，无线局域网也有很多不足。无线网络速率较慢、价格较高，因而它主要面向有特定需求的用户。目前无线局域网还不能完全脱离有线网络，无线网络与有线网络是互补而不是竞争，是补充而不是替换。但也应该看到，近年来，随着适用于无线局域网产品的价格正逐渐下降，相应软件也逐渐成熟。此外，无线局域网已能够通过与广域网相结合的形式提供移动互联网的多媒体业务。随着开放办公的流行和手持设备的普及，人们对移动性访问和存储信息的需求愈来愈多，因而WLAN将会在办公、生产和家庭等领域不断获得更广泛应用，相信在未来，无线局域网将以它的高速传输能力和灵活性发挥更加重要的作用！ 参考文献 [1] 易爱民，黄华栋利用VPN技术远程访问局域网中MlCAPS服务器广东气象2004(1)34-35 [2] 肖怀志，薛四新，孙宇华基于VPN的电子文件网络化归档安全解决方案档案学研究2004(2)44-48 [3] 余荣浅谈无线局域网的安全性铁路通信信号工程技术2004(3)34-37 [4] 吴茂献，谢宝陵，袭昱无线局域网的安全问题与对策电脑知识与技术:认证考试2004(05M)53-55 [5] 张公忠现代网络技术教程 [M] 电子工业出版社，2000年1月 [6] 李晓东IP QoS的实现[N] 计算机世界日报，2000年7月3日 [7] 赵慧玲及ITU-T SG13中国代表团新一代IP网络标准的发展[J]中国通信， 2001，（2） [8] 卢有杰、吴炜煜C语言高级程序设计北京：清华大学出版社，1991 [9] 王宝济 网络建设实用指南[M]北京：人民邮电出版社，1999。 
在欧洲WiAMX的组网技术 摘要：HIPERLAN/2是欧洲ETSI为了满足未来的Internet访问和宽带多媒体数据业务的需求，开发的新一代的WLAN技术标准，它在5GHz的频段上运行，它采用OFDM作为物理层，因而可以有效对抗多径干扰，提高数据速率。另外由于采用和11a相同的物理层，因此它们可以共享一些相同的部件，从而在较大的范围内降低系统成本。 本文对HiperLAN/2的特点和协议栈结构作了简单介绍。 关键词: 无线局域网 HiperLAN/2 1、背景 直到现在，无线网络或多或少还是与基于不同标准的蜂窝网络相似，如GSM，AMPS等。他们主要用来支持语音业务，尽管有一些也以较低速率支持数据业务。能够提供满足INTERNET接入需求的无线数据服务正在进行之中。在局域网的环境下，很多供应商都提供了基于11无线局域网产品，这些产品能构提供1M比特每秒到11M比特每秒的带宽。随着价格的下降，无线局域网(WLAN)将是固定以太接入的一个替代。为了满足将来网络的需求，一种WLAN和蜂窝网络的结合技术正在研制之中。这些需求包括对QOS、安全性的支持，以及对在局域网和广域网之间切换和满足数据和视频应用的高带宽的支持。本文将介绍了一种下一代的WLAN技术－HiperLAN/2。 2、iperLAN/2网络 移动终端(MT)可以通过HiperLAN/2定义的空中接口与接入点通讯。两个移动终端(MT)之间也可以直接通信。MT的用户可以在HiperLAN/2网内自由移动，这可以确保MT的用户得到最好可能的传输性能。一个MT在接入HiperLAN/2网络之后，一次只和一个接入点(AP)通信。AP确保无线网络是自动配置的，它考虑了无线网络拓扑的变化。 3、HiperLAN/2网络的特点 HiperLAN/2 技术的一般特点是： 1 高速传输 HiperLAN/2有很高的传输速率，在物理层达54M比特，在层3达25M比特每秒。HiperLAN/2采用了一种叫正交频率数字复用(OFDM)的模块化方法来传输模拟信号。OFDM 在分时环境下十分有效。在物理层之上的全新MAC协议采用了一种动态分时复用的方法，它可以最有效地利用资源。 2 面向连接的机制 在HiperLAN/2 网络中，数据是通过MT和AP之间建立的连接进行传输的。连接在空中接口上是时分复用的。HipeLAN/2有两种类型的连接：点对点的，和点对多点的。点对点的是双向的，点对多点的是从AP到MT方向的。 3 支持QOS HiperLAN/2面向连接的特点使得它能够直接支持QOS。每一个连接都能分配到一定的QOS， 例如带宽、延时、延时抖动、误比特率等。这种高传输速率和支持QOS将有利于多种不同类型的数据流的同时传输，如视频、语音、数据。 4 自动频率分配 在HiperLAN/2网络中，不需要象蜂窝网一样进行手工的频率编制。HiperLAN/2的无线接入点AP在它覆盖的范围内能自动的选择无线信道进行数据传输。AP监听临近的AP和其他无线资源，并基于已用的信道和其它AP用了的信道选择恰当的无线信道，从而减少了干扰。 5 支持安全性 HiperLAN/2 网络支持鉴权和加密。AP和MT可以相互鉴权，从而确保授权的接入网络(从AP的角度)或确保接入有效的网络操作者(从MT的角度)。鉴权需要有一个支持函数，它将不在HiperLAN/2网的范围之内。已建立连接的用户数据也可以通过加密保护防止偷听。 6 移动性的支持 MT将确保它从最近那个AP传输和接受数据。更确切的说MT通过测量信噪比使用无线信号最好的那个AP。因此随着MT的移动，当MT检测到有比现在用的这个AP的无线传输性能更好的AP，MT将请求切换到新的AP中，所有建立的连接将会转移到新的AP上，而MT仍在HiperLAN/2网络上，并能继续通信。在切换中，可能会丢失一些包。如果MT移出网络覆盖范围一定时间，MT将失去和NiperLAN/2网络的所有联系，所有连接将被释放。 7 网络和应用独立 HIPERLAN/2的协议栈具有很大的灵活性，可以适应多种固定网络类型。因此HIPERLAN/2网络既可以作为交换式以太网的无线接入子网，也可以作为第三代蜂窝网络的接入网，并且这种接入对于网络层以上的用户部分来说是完全透明的。当前在固定网络上的任何应用都可以在HIPERLAN/2网上运行。相比之下，IEEE11的一系列协议都只能由以太网作为支撑，因此这种高度的灵活性也是HIPERLAN/2的特色。 8 节省功率 HIPERLAN/2网络中，节能管理的机制基于MT发起的节能请求。在任何时刻，MT都可以向AP 请求进入低功耗状态或休眠期。针对不同的需求，比如要求较短等待时间或较低的功率，可以采用不同的休眠期。 4、 HIPERLAN/2的协议栈结构 协议栈被分成了一个控制平面部分和一个用户平面部分。用户平面包括在已建立的连接上传输数据的功能，控制平面包括建立连接、释放连接、管理连接这三个功能。HIPERLAN/2 有三个基本层：物理层，数据链路层，收敛层。 1 物理层 如前所述，HIPERLAN/2物理层采用了OFDM技术，以此来有效地对抗时间弥散信道中较强的多径干扰。它采用52路子载波，其中48路传输实际的用户数据，另外4路传输引导序列，用于相关接收时的相位跟踪。信道间隔为20MHz，保护间隔为800ns，这足以对抗250ns的时延扩展，对于大部分应用环境来讲已经足够了。对于一些小的室内应用环境，可以采用较短的保护间隔，如400ns，来获得更高的传输效率。 HIPERLAN/2物理层的另一个特点是有若干种调制和编码方式供选择。这样根据不同的应用环境限制和性能需求，可以采用不同的方式。OFDM单个子载波的调制方式可以采用BPSK、QPSK、16QAM以及64QAM。前向纠错一般采用1/2码率、约束长度为7的卷积编码，而采用截短技术，可以使码率提高到9/16或3/4。 2 数据链路控制层 数据链路控制层由一个AP和多个MT之间的数据链路组成。逻辑链路控制的功能包括媒体接入、数据传输和连接的控制。因此，数据链路层包括以下子层：- 媒体接入控制协议- 错误控制协议- 信令实体DLC的连接控制(DCC)的无线链路控制协议(RLC)，联合控制函数的无线资源控制。 1媒体接入控制子层 HIPERLAN/2的MAC子层采用AP集中管理的方式，由AP负责控制MT在一个MAC帧中所占据的时隙，并通知相应的MT。空中接口基于时分双工(TDD)和动态时分复用(TDMA)。MAC帧是物理层和DLC层之间的接口。在一个MAC帧内，上行和下行链路的通信可以同步进行，而且上下行链路的时隙可以根据需要动态分配。基本的MAC帧为固定长度2ms，其中包含了广播控制、帧控制、接入控制、上下行链路数据和随机接入等多个信道。除了随机接入信道时隙允许竞争占用以外，所有数据都要通过专用的时隙在AP和MT之间传输。除了广播控制信道固定以外，其它域都根据当前的业务量情况动态调整。 EC主要基于一个ARQ策略。前向纠错作为EC的补充。ARQ策略基于一个选择重传机制。这需要在收端和发端有一个仔细的传送窗。因此接受端必须通知发端(1)所有收到消息的序列号 (2)那些消息不正确。而且，发端可能因为一些消息超过了最大时间长度而要抛弃这些消息。 2 信令和控制 无线链路控制协议为信令实体：联合控制函数(ACF) 、无线资源控制函数和DLC用户连接控制(DCC)提供传输服务。这四个实体构成了AP和MT之间DLC信令交换的控制平面。联合控制函数 (ACF)：一个想要和AP通信的MT要先和AP联合。主要功能为联合、去联合、鉴权、加密和加密关键字管理。无线资源控制函数(RRC)：RRC主要是用来监督和有效的利用可用的频率资源。主要功能为：动态信道选择、MT活跃过程、MT缺席过程、节省功率功能、传输功率控制和切换。用户连接控制(DCC)：管理DLC的连接控制，连接的建立过程，连接管理，释放连接，多播和广播。3 收敛层收敛层有两个主要功能：将高层的服务请求适应于DLC提供的服务，以及将高层的包变成DLC中用的定长。定长DLC SDU的分段重组是进行标准化和实现DLC层和物理层的关键技术。CL的结构使得HIPERlan/2适合于无线信道并能承载许多固定网络，如以太、IP、ATM、UMTS 。HIPERlan/2定义了两种不同的CL层，基于ATM信元的和基于包的CL。前者用于与ATM网相连，后者可以用于许多基于分组的网络结构上。 基于分组的CL具有一个通用和一个特定服务部分，它能用于不同的网络中。一开始HiperLAN/2定义了一个公共部分并为以太网定义了一个特定服务的功能。 5 无线网络功能 HiperLAN/2标准定义了支持大量无线网络功能的度量与信令：动态频率选择、链路自适应、无线蜂窝切换、多束天线和功率控制。 1 动态频率选择HiperLAN/2无线网将给每个AP自动分配通讯频率。这是由动态频率选择功能(DFS)实现的，它允许几个操作者共享可用频段并同时避免发生频段干扰。每个AP都是基于AP以及和它相关的MT的滤波相干测量进行频率选择的。 2 链路自适应 链路自适应策略是为了解决变化的无线信道质量问题。信号干扰比随着系统配置的地点以及周围无线蜂窝的流量的不同而不同。链路自适应策略使物理层的鲁棒性能随链路质量测量的结果而自适应的变化。因此，在每个MAC祯中，物理层的模式是动态选的。 3 天线 H/2中支持使用多束天线以改进链路的预算，增加C/I比率。MAC协议和H/2帧结构允许最多使用7束。 4 切换 切换是由MT发起的。例如一个MT对周围的AP进行必要的测量并选择恰当的AP进行通讯。切换策略在标准中没有定义。比如一个运营商可以选择基于信号强度的切换。 5 功率控制MT和AP都有发射器的功率控制。MT的功率控制主要用来简化AP接收机的设计。AP功率控制则是部分出于调整的原因，如减少于卫星系统的干扰。 6 结束语 Hiperlan2提供了高达54M比特每秒的与局域网和3G蜂窝网的连接速率，为将来的多媒体应用提供了移动性和服务质量的支持。我们认为Hiperlan/2、篮牙技术、无线局域网及第三代蜂窝系统为将来移动计算设备提供了一个完整的通信环境。
