無線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)知識

8.1 無線局域網(wǎng)概述

無線局域網(wǎng)為局部區(qū)域內(nèi)固定的或移動(dòng)的站點(diǎn)提供無線連接和通信服務(wù)，這些站點(diǎn)可以是安裝了無線網(wǎng)卡的臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、iPhone手機(jī)或iPad平板電腦等支持無線局域網(wǎng)的電子設(shè)備。

無線網(wǎng)絡(luò)最大的優(yōu)點(diǎn)是可以讓人們擺脫有線的束縛，更便捷、更自由地溝通。雖然目前大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)仍然是有線網(wǎng)絡(luò)，但是近年來無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與日俱增，特別是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，為接入網(wǎng)領(lǐng)域帶來無法估量的發(fā)展前景。

無線局域網(wǎng)是一種能在幾十米到幾百米范圍內(nèi)支持較高數(shù)據(jù)速率(2Mbps以上)的無線網(wǎng)絡(luò)，可以采用微蜂窩(microcell)、微微蜂窩(picocell)或非蜂窩(no cell)結(jié)構(gòu)。無線局域網(wǎng)的典型標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)和HiperLAN系列標(biāo)準(zhǔn)。

2. 經(jīng)濟(jì)性(saving)

無線局域網(wǎng)可以應(yīng)用于不適合物理布線或者物理布線困難的環(huán)境，從而節(jié)省了電纜(或光纖)及相關(guān)附件的費(fèi)用，省去了布線工序，可以快速組網(wǎng)，節(jié)省人工成本，能夠使網(wǎng)絡(luò)快速地投入應(yīng)用，提高了經(jīng)濟(jì)效益;對于需要臨時(shí)組建網(wǎng)絡(luò)的地方，無線局域網(wǎng)可以以低成本地快速實(shí)現(xiàn);對于需要經(jīng)常重新布線的地方，無線局域網(wǎng)也可以節(jié)省反復(fù)布線的費(fèi)用。

3. 靈活性(flexibility)

無線局域網(wǎng)容易安裝，使用方便，組網(wǎng)靈活，可以將網(wǎng)絡(luò)延伸到線纜無法連接的地方，并可方便地移動(dòng)、增減設(shè)備。無線局域網(wǎng)的組網(wǎng)方式可以靈活多變，既能通過基本結(jié)構(gòu)接入骨干網(wǎng)，也能構(gòu)建自組網(wǎng)、構(gòu)建單區(qū)網(wǎng)和多區(qū)網(wǎng)，還能夠在不同無線局域網(wǎng)之間進(jìn)行移動(dòng)。

4. 可伸縮性(scalability)

只要在無線局域網(wǎng)的適當(dāng)位置添加接入點(diǎn)或擴(kuò)展點(diǎn)，就可以擴(kuò)展無線局域網(wǎng)的覆蓋范圍，從而達(dá)到擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的目的。

2. 第二代無線局域網(wǎng)

20世紀(jì)80年代，IEEE 802委員會(huì)開展了無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定工作。并于1990年7月成立了專門的IEEE 802.11研究組，負(fù)責(zé)制定無線局域網(wǎng)物理層和媒體訪問控制層(MAC)協(xié)議。1991年5月，IEEE成立了無線局域網(wǎng)的專題研究組，并舉行了國際上第一次關(guān)于無線局域網(wǎng)的專題會(huì)議。1997年6月，IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)制定完成，并于1997年11月頒布。此后，眾多廠商相繼推出了在基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品屬于第二代無線局域網(wǎng)設(shè)備，它們大都工作在2.4000～2.4835GHz頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率為1～2Mbps。

3. 第三代無線局域網(wǎng)

采用無線交換機(jī)和AP的架構(gòu)，對傳統(tǒng)WLAN設(shè)備的功能做了重新劃分，將密集型的無線網(wǎng)絡(luò)和安全處理功能轉(zhuǎn)移到集中的 WLAN交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)，同時(shí)加入了許多重要新功能，諸如無線網(wǎng)管、AP 間自適應(yīng)、無線安管、RF 監(jiān)測、無縫漫游以及Qos ，使得無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能、網(wǎng)絡(luò)管理和安全管理能力得以大幅提高。

4. 第四代無線局域網(wǎng)

1999年9月，IEEE 802委員會(huì)推出了IEEE 802.11a標(biāo)準(zhǔn)，工作在5GHz頻段，把傳輸速率提高到54Mbps。2002年，IEEE 802委員會(huì)又推出了802.11g標(biāo)準(zhǔn)，它的最大傳輸速率為54Mbps，但仍工作在2.4GHz頻段，與IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)兼容。同時(shí)，歐洲高速無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織也制定完成了類似的HiperLAN2標(biāo)準(zhǔn)，也工作在5GHz頻段。凡符合IEEE 802.11b、IEEE 802.11g和HiperLAN2標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，都被稱為第四代無線局域網(wǎng)產(chǎn)品。

1. 站點(diǎn)(station，STA)

網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)模藗儼堰B接在無線局域網(wǎng)中的設(shè)備稱為站點(diǎn)。站點(diǎn)也稱為主機(jī)(Host)或終端(Terminal)，是無線局域網(wǎng)的最基本的組成單元。站點(diǎn)在無線局域網(wǎng)中又常被稱為客戶端(client)，它是具有無線網(wǎng)絡(luò)接口的計(jì)算機(jī)設(shè)備。站點(diǎn)通常包括終端用戶設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)接口和網(wǎng)絡(luò)軟件等幾個(gè)部分。

2. 無線介質(zhì)(Wireless Medium，WM)

無線介質(zhì)是指無線局域網(wǎng)中站點(diǎn)與站點(diǎn)之間、站點(diǎn)與接入點(diǎn)之間通信的傳輸介質(zhì)，即空氣，它是無線電波和紅外線傳播的良好介質(zhì)。

(2) 無線接入點(diǎn)的功能

無線接入點(diǎn)類似蜂窩結(jié)構(gòu)的基站，是無線局域網(wǎng)的重要組成部分。無線接入點(diǎn)是一種特殊的站點(diǎn)，它通常處于基本服務(wù)區(qū)(Basic Service Area，BSA)的中心，固定不動(dòng)。無線接入點(diǎn)的基本功能如下。

① 作為接入點(diǎn)，完成其他非AP的站對分布式系統(tǒng)的接入訪問和同一基本業(yè)務(wù)組(Basic Service Set，BSS)中的不同站點(diǎn)之間的通信;

② 作為無線網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)的橋接點(diǎn)完成無線局域網(wǎng)與分布式系統(tǒng)之間的橋接功能;

③ 作為BSS的控制中心，完成對其他非AP站點(diǎn)的管理和控制。

4. 分布式系統(tǒng)(Distribution System，DS)

一個(gè)無線局域網(wǎng)基本服務(wù)區(qū)(BSA)所能夠覆蓋的區(qū)域受到環(huán)境和主機(jī)收發(fā)信機(jī)特性的限制。為了覆蓋更大的區(qū)域，就需要把多個(gè)BSA通過分布式系統(tǒng)(Distribution System，DS)連接起來，形成一個(gè)擴(kuò)展業(yè)務(wù)區(qū)(Extended Service Area，ESA)，而通過DS互相連接起來的屬于同一個(gè)ESA的所有主機(jī)組成一個(gè)擴(kuò)展業(yè)務(wù)組(Extended Service Set，ESS)。

分布式系統(tǒng)用來連接不同BSA的通信信道，稱為分布式系統(tǒng)信道。分布式系統(tǒng)信道可以是有線信道，也可以是無線信道。這樣，在組建無線局域網(wǎng)時(shí)就可以靈活多樣。在通常的情況下，有線分布式系統(tǒng)與骨干網(wǎng)都采用有線局域網(wǎng)(如IEEE 802.3);而無線分布式系統(tǒng)可以通過AP之間的無線通信取代有線電纜來實(shí)現(xiàn)不同BSS的連接。

分布式系統(tǒng)通過入口(Portal)與骨干網(wǎng)相連。從無線局域網(wǎng)發(fā)送到骨干網(wǎng)的數(shù)據(jù)都必須經(jīng)過入口;反過來，從骨干網(wǎng)發(fā)送到無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)也必須經(jīng)過入口。這樣，就可以通過入口把無線局域網(wǎng)和骨干網(wǎng)連接在一起。與能夠連接不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的有線局域網(wǎng)的有線網(wǎng)橋一起，Portal必須能夠識別無線局域網(wǎng)的幀、DS上的幀和骨干網(wǎng)上的幀，并且能夠相互轉(zhuǎn)換。Portal是一個(gè)邏輯的接入點(diǎn)，它既可以是一個(gè)單一的設(shè)備(例如網(wǎng)橋、路由器或網(wǎng)關(guān)等)，也可以和AP共存于同一個(gè)設(shè)備中。一般來說，Portal和AP大都集成在一起，而DS與骨干網(wǎng)往往屬于同一個(gè)局域網(wǎng)。

4. 中繼型或橋接型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

采用中繼型或橋接型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也是拓展無線局域網(wǎng)覆蓋范圍的一種有效方法。

兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段可以通過無線中繼器、無線網(wǎng)橋或無線路由器等無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互連起來。如果中間只通過一級無線設(shè)備互聯(lián)，稱為單跳(single hop)網(wǎng)絡(luò);如果中間經(jīng)過多級無線設(shè)備互聯(lián)，則稱為多跳(multiple hop)網(wǎng)絡(luò)。

審核編輯：湯梓紅