无线局域网络简介(WLAN)
无线局域网:
无线局域网络(Wireless Local Area Networks; WLAN)是相当便利的数据传输系统,它利用射频(Radio Frequency; RF)的技术,取代旧式碍手碍脚的双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络,使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它,达到「信息随身化、便利走天下」的理想境界。
为何使用无线局域网络:
对于局域网络管理主要工作之一,对于铺设电缆或是检查电缆是否断线这种耗时的工作,很容易令人烦躁,也不容易在短时间内找出断线所在。再者,由于配合企业及应用环境不断的更新与发展,原有的企业网络必须配合重新布局,需要重新安装网络线路,虽然电缆本身并不贵,可是请技术人员来配线的成本很高,尤其是老旧的大楼,配线工程费用就更高了。因此,架设无线局域网络就成为最佳解决方案。
什么情形需要无线局域网络:
无线局域网络绝不是用来取代有线局域网络,而是用来弥补有线局域网络之不足,以达到网络延伸之目的,下列情形可能须要无线局域网络
•无固定工作场所的使用者
•有线局域网络架设受环境限制
•作为有线局域网络的备用系统
无线局域网络存取技术:
目前厂商在设计无线局域网络产品时,有相当多种存取设计方式,大致可分为三大类:窄频微波(Narrowband Microwave)技术、展频(Spread Spectrum)技术、及红外线(Infrared)技术,每种技术皆有其优缺点、限制、及比较,接下来是这些技术方法的详细探讨。
展频技术
展频技术的无线局域网络产品是依据FCC(Federal Communications Committee;美国联邦通讯委员会)规定的ISM(Industrial Scientific, and Medical),频率范围开放在902M~928MHz及2.4G~2.484GHz两个频段,所以并没有所谓使用授权的限制。调制技术主要又分为「跳频技术」「直接序列」(OFDM)等方式。
一、跳频技术 (FHSS)
跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum; FHSS)在同步、且同时的情况下,接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号,对于一个非特定的接受器,FHSS所产生的跳动讯号对它而言,也只算是脉冲噪声。FHSS所展开的讯号可依特别设计来规避噪声或One-to-Many的非重复的频道,并且这些跳频讯号必须遵守FCC的要求,使用75个以上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最大时间间隔(Dwell Time)为400ms。
二、直接序列展频技术 (DSSS)
直接序列展频技术 (Direct Sequence Spread Spectrum; DSSS)是将原来的讯号「1」或「0」,利用10个以上的chips来代表「1」或「0」位,使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。而每个bit使用多少个chips称做Spreading chips,一个较高的Spreading chips可以增加抗噪声干扰,而一个较低Spreading Ration可以增加用户的使用人数。
基本上,在DSSS的Spreading Ration是相当少的,例如在几乎所有2.4GHz的无线局域网络产品所使用的Spreading Ration皆少于20。而在IEEE802.11的标准内,其Spreading Ration大约在100左右。
三、FHSS VS DSSS调变差异
无线局域网络在性能和能力上的差异,主要是取决于所采用的是FHSS还是DSSS来实现、以及所采用的调变方式。然而,调变方式的选择并不完全是随意的,像FHSS并不强求某种特定的调变方式,而且,大部分既有的FHSS都是使用某些不同形式的GFSK,但是,IEEE 802.11草案规定要使用GFSK。至于DSSS则过使用可变相位调变 (如:PSK、QPSK、DQPSK),可以得到最高的可靠性以及表现高数据速率性能。
在抗噪声能力卜方面,采用QPSK调变方式的DSSS与采用FSK调变方式的FHSS相比,可以发现这两种不同技术的无线局域网络各自拥有的优势。FHSS系统之所以选用FSK调变方式的原因是因为FHSS和FSK内在架构的简单性,FSK无线讯号可使用非线性功率放大器,但这却牺牲了作用范围和抗噪声能力。而DSSS系统需要稍为贵一些的线性放大器,但却可以获得更多的回馈。
四、WLAN技术标准情况
•802.11a
工作在5GHz频段的54Mbps速率无线局域网标准
•802.11b
工作在2.4GHz频段的11Mbps速率无线局域网业界标准
•802.11e
定义了无线局域网的服务质量(quality-of-service,QOS),例如对语音IP(voice-over IP)的支持
•802.11g
802.11b的继任者,在802.11b所使用的相同的2.4GHz频段上提供了最高54Mbps的数据传输率
•802.11h
对802.11a 的补充,确保其符合关于5GHz无线局域网的欧洲标准
•802.11i
无线安全标准,WPA是其子集
•802.11j
日本所采用的等同于802.11h的协议
•802.11n
预计在2006年所采用的建议规范,此规范将使得802.11a /g无线局域网的传输速率提升一倍
•802.15
基于蓝牙的个域网(personal area networks)标准
•802.16
一组针对高容量城域网(metropolitan area networks,Mans)的通信标准,也被称为WirelessMan或WiMAX
•802.20
在最远15km 范围内提供1Mbps速率的无线城域网草案,计划在 3.5GHz下许可频段工作
•802.1x
基于可扩展认证协议(Extensible Authentication Protocol,EAP)的认证方案
•Access Point(AP)
接入点,对无线用户来说充当集线器的作用,有室内(100和200mW)、室外型(500mW),支持本地和远供电。
•Bluetooth
蓝牙,短距离(10至100m)无线连接技术,作为连接移动电话、手持PC以及其他个人数字设备电缆的替代品。另一种可选择的技术是红外线
无线局域网:
无线局域网络(Wireless Local Area Networks; WLAN)是相当便利的数据传输系统,它利用射频(Radio Frequency; RF)的技术,取代旧式碍手碍脚的双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络,使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它,达到「信息随身化、便利走天下」的理想境界。
为何使用无线局域网络:
对于局域网络管理主要工作之一,对于铺设电缆或是检查电缆是否断线这种耗时的工作,很容易令人烦躁,也不容易在短时间内找出断线所在。再者,由于配合企业及应用环境不断的更新与发展,原有的企业网络必须配合重新布局,需要重新安装网络线路,虽然电缆本身并不贵,可是请技术人员来配线的成本很高,尤其是老旧的大楼,配线工程费用就更高了。因此,架设无线局域网络就成为最佳解决方案。
什么情形需要无线局域网络:
无线局域网络绝不是用来取代有线局域网络,而是用来弥补有线局域网络之不足,以达到网络延伸之目的,下列情形可能须要无线局域网络
•无固定工作场所的使用者
•有线局域网络架设受环境限制
•作为有线局域网络的备用系统
无线局域网络存取技术:
目前厂商在设计无线局域网络产品时,有相当多种存取设计方式,大致可分为三大类:窄频微波(Narrowband Microwave)技术、展频(Spread Spectrum)技术、及红外线(Infrared)技术,每种技术皆有其优缺点、限制、及比较,接下来是这些技术方法的详细探讨。
展频技术
展频技术的无线局域网络产品是依据FCC(Federal Communications Committee;美国联邦通讯委员会)规定的ISM(Industrial Scientific, and Medical),频率范围开放在902M~928MHz及2.4G~2.484GHz两个频段,所以并没有所谓使用授权的限制。调制技术主要又分为「跳频技术」「直接序列」(OFDM)等方式。
一、跳频技术 (FHSS)
跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum; FHSS)在同步、且同时的情况下,接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号,对于一个非特定的接受器,FHSS所产生的跳动讯号对它而言,也只算是脉冲噪声。FHSS所展开的讯号可依特别设计来规避噪声或One-to-Many的非重复的频道,并且这些跳频讯号必须遵守FCC的要求,使用75个以上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最大时间间隔(Dwell Time)为400ms。
二、直接序列展频技术 (DSSS)
直接序列展频技术 (Direct Sequence Spread Spectrum; DSSS)是将原来的讯号「1」或「0」,利用10个以上的chips来代表「1」或「0」位,使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。而每个bit使用多少个chips称做Spreading chips,一个较高的Spreading chips可以增加抗噪声干扰,而一个较低Spreading Ration可以增加用户的使用人数。
基本上,在DSSS的Spreading Ration是相当少的,例如在几乎所有2.4GHz的无线局域网络产品所使用的Spreading Ration皆少于20。而在IEEE802.11的标准内,其Spreading Ration大约在100左右。
三、FHSS VS DSSS调变差异
无线局域网络在性能和能力上的差异,主要是取决于所采用的是FHSS还是DSSS来实现、以及所采用的调变方式。然而,调变方式的选择并不完全是随意的,像FHSS并不强求某种特定的调变方式,而且,大部分既有的FHSS都是使用某些不同形式的GFSK,但是,IEEE 802.11草案规定要使用GFSK。至于DSSS则过使用可变相位调变 (如:PSK、QPSK、DQPSK),可以得到最高的可靠性以及表现高数据速率性能。
在抗噪声能力卜方面,采用QPSK调变方式的DSSS与采用FSK调变方式的FHSS相比,可以发现这两种不同技术的无线局域网络各自拥有的优势。FHSS系统之所以选用FSK调变方式的原因是因为FHSS和FSK内在架构的简单性,FSK无线讯号可使用非线性功率放大器,但这却牺牲了作用范围和抗噪声能力。而DSSS系统需要稍为贵一些的线性放大器,但却可以获得更多的回馈。
四、WLAN技术标准情况
•
工作在5GHz频段的54Mbps速率无线局域网标准
•802.11b
工作在2.4GHz频段的11Mbps速率无线局域网业界标准
•802.11e
定义了无线局域网的服务质量(quality-of-service,QOS),例如对语音IP(voice-over IP)的支持
•
802.11b的继任者,在802.11b所使用的相同的2.4GHz频段上提供了最高54Mbps的数据传输率
•802.11h
对
•802.11i
无线安全标准,WPA是其子集
•802.11j
日本所采用的等同于802.11h的协议
•802.11n
预计在2006年所采用的建议规范,此规范将使得
•802.15
基于蓝牙的个域网(personal area networks)标准
•802.16
一组针对高容量城域网(metropolitan area networks,Mans)的通信标准,也被称为WirelessMan或WiMAX
•802.20
在最远
•802.1x
基于可扩展认证协议(Extensible Authentication Protocol,EAP)的认证方案
•Access Point(AP)
接入点,对无线用户来说充当集线器的作用,有室内(100和200mW)、室外型(500mW),支持本地和远供电。
•Bluetooth
蓝牙,短距离(10至100m)无线连接技术,作为连接移动电话、手持PC以及其他个人数字设备电缆的替代品。另一种可选择的技术是红外线
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