无线局域网技术毕业论文.doc

无线局域网技术摘 要本文论述了近年来发展迅速的无线局域网技术，介绍了相关的知识。在这个“网络就是计算机”的时代，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。无线局域网（Wireless local-area network，WLAN）是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它采用射频（RF）技术，取代旧式的双绞线构成局域网络，利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。通常计算机组网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆，构成有线局域网。但有线网络在某些场合要受到布线的限制：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连接起来时，敷设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长,对正在迅速扩大的联网需求形成了严重的瓶颈阻塞。无线网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里，并且可以随需移动或变化，克服了有线网络的种种弊端，能快速方便地解决使用有线方式不易实现的网络联通问题。1) 关键词: 无线局域网 无线网络 网络结构 蓝牙规范 网桥 传输媒体目 录第一章 无线局域网的概述11.无线局域网的历史12.无线局域网的相关概念13.无线网络技术的优点24.无线网络的工作方式45.无线网络类型46.无线网络的发展趋势4第二章 无线局域网的技术51无线局域网的理论基础52无线局域网的不足之处53无线局域网的相关技术52)蓝牙规范（Bluetooth）73)HomeRF标准74)HyperLAN/2标准74无线局域网标准的比较7第三章 无线局域网组网模式和网络结构81无线局域网的接入方式82.无线局域网的网络结构93.无线局域网的室外应用结构104.无线局域网的室内应用结构11第四章 无线局域网的应用12第五章 无线网络的部署和配置131设备的部署132设备的配置13结束语14第一章 无线局域网的概述1. 无线局域网的历史说到无线网络的历史起源，可能比各位想像的还要早。无线网络的初步应用，可以追溯到五十年前的第二次世界大战期间，当时美国陆军采用无线电信号做资料的传输。他们研发出了一套无线电传输科技，并且采用相当高强度的加密技术。当初美军和盟军都广泛使用这项技术。这项技术让许多学者得到了灵感，在1971年时，夏威夷大学的研究员创造了第一个基于封包式技术的无线电通讯网络，这被称作ALOHNET的网络，可以算是相当早期的无线局域网络（WLAN）。这最早的WLAN包括了7台计算机，它们采用双向星型拓扑（bi-directional star topology）,横跨四座夏威夷的岛屿，中心计算机放置在瓦胡岛上。从这时开始，无线网络可说是正式诞生了。 虽然目前几乎所有的局域网络（LAN）都仍旧是有线的架构，不过近年来无线网络的应用却日渐增加，主要应用在学术界（像是大学校园）、医疗界、制造业和仓储业等，而且相关的技术也一直在进步，对企业而言要转换到无线网络也更加容易、更加便宜了。 2. 无线局域网的相关概念所谓无线网络，是指无需布线即可实现计算机互连的网络。无线网络的适用范围非常广泛，凡是可以通过布线而建立网络的环境和行业，无线网络也同样能够搭建，而通过传统布线无法解决的环境或行业，却正是无线网络大显身手的地方了。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(AP)。通常，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。其他相关概念  微单元和无线漫游无线电波在传播过程中会不断衰减，导致AP的通讯范围被限定在一定的范围之内，这个范围被称为微单元。当网络环境存在多TAP，且它们的微单元互相有一定范围的重合时，无线用户可以在整个无线局域网覆盖区内移动，无线网卡能够自动发现附近信号强度最大的AP，并通过这个AP收发数据，保持不间断的网络连接，这就称为无线漫游。  扩频 大多数的无线局域网产品都使用了扩频技术。扩频技术原先是军事通讯领域中使用的宽带无线通信技术。使用扩频技术，能够使数据在无线传输中完整可靠，并且确保同时在不同频段传输的数据不会互相干扰。  直序扩频所谓直接序列扩频，就是使用具有高码率的扩频序列，在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。  跳频扩频跳频技术与直序扩频技术完全不同，是另外一种扩频技术。跳频的载频受一个伪随机码的控制，在其工作带宽范围内，其频率按随机规律不断改变频率。接收端的频率也按随机规律变化，并保持与发射端的变化规律一致。跳频的高低直接反映跳频系统的性能，跳频越高，抗干扰的性能越好，军用的跳频系统可以达到每秒上万跳。实际上移动通信GSM系统也是跳频系统。出于成本的考虑，商用跳频系统跳速都较慢，一般在50跳/秒以下。由于慢跳跳频系统实现简单，因此低速无线局域网常常采用这种技术。3. 无线网络技术的优点与有线网络相比，无线网络具有以下优点：a. 移动性和自由 任何地方都可以工作，不受线路或固定连接的限制在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而一旦无线局域网建成后，在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络。 图1b. 安装快速简便，节省布线时间，不麻烦一般在网络建设中，施工周期最长、对周边环境影响最大的，就是网络布线施工工程。在施工过程中，往往需要破墙掘地、穿线架管。而无线局域网最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点AP(Access Point)设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。c. 经济节约 由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要，这就往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划，又要花费较多费用进行网络改造,而无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。图2d. 容易扩展无线局域网有多种配置方式，能够根据需要灵活选择。这样，无线局域网就能胜任从只有几个用户的小型局域网到上千用户的大型网络，并且能够提供像“漫游(Roaming)”等有线网络无法提供的特性。由于无线局域网具有多方面的优点，所以发展十分迅速。在最近几年里，无线局域网已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合得到了广泛应用。 4. 无线网络的工作方式有两种类型的无线网络： 简易模式：配备无线适配器的无线网络中的计算机不用路由器或接入点就可以直接通信。您可以用此方法共享文件和打印机。但是，不容易用它连接到网络（有线和无线网络）。这种模式也称为点对点网络。 基础架构模式：网络中的每台计算机用路由器或接入点处理所有的数据传输和网络流量。您可以很方便地访问有线网络，不管它是LAN还是互联网。对于大多数家庭网络来说，基础架构模式是最好的选择。 5. 无线网络类型a. 无线广域网（Wireless Wide-Area Network，WWAN）b. 无线城域网（Wireless Metropolitan Area Networks，WMAN）c. 无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）d. 无线个人网（Wireless Personal Area Network，WPAN）6. 无线网络的发展趋势随着无线网络技术的日益成熟，无线网络已被越来越多的企业用户所接受。无线网络在各方面的发展，达到了企业用户对使用无线网络全方位的需求。从日常办公环境到跨地区的网络互联，无线网络都扮演着重要的角色。无线网络的引入，为企业提供了一种新型的网络应用平台，为企业创建了无线自由的工作空间。第二章 无线局域网的技术1 无线局域网的理论基础 目前，无线局域网采用的传输媒体主要有两种，即红外线和无线电波。按照不同的调制方式，采用无线电波作为传输媒体的无线局域网又可分为扩频方式与窄带调制方式。 1红外线（Infrared Rays，IR）局域网 2扩频（Spread Spectrum，SS）局域网 3窄带微波局域网  2 无线局域网的不足之处 1性能。无线局域网是依靠无线电波进行传输的。这些电波通过无线发射装置进行发射，而建筑物、车辆、树木和其它障碍物都可能阻碍电磁波的传输，所以会影响网络的性能。 2速率。无线信道的传输速率与有线信道相比要低得多。目前，无线局域网的最大传输速率为54Mbit/s，只适合于个人终端和小规模网络应用。 3安全性。本质上无线电波不要求建立物理的连接通道，无线信号是发散的。从理论上讲，很容易监听到无线电波广播范围内的任何信号，造成通信信息泄漏。 3 无线局域网的相关技术 1) IEEE802.11系列协议无线局域网技术（包括IEEE802.11、蓝牙技术和HomeRF等）将是新世纪无线通信领域最有发展前景的重大技术之一。 1IEEE802.11b 2IEEE802.11a 3 IEEE802.11g 4IEEE802.11n 5其他相关协议 无线标准参考对比表图3802.11网络的基本元素 BSS、DS、SSID、ESS 图4 图5 图6 图72) 蓝牙规范（Bluetooth） 蓝牙规范是由SIG（特别兴趣小组）制定的一个公共的、无需许可证的规范，其目的是实现短距离无线语音和数据通信。蓝牙技术工作于2.4GHz的ISM频段，基带部分的数据速率为1Mbit/s，有效无线通信距离为10100m，采用时分双工传输方案实现全双工传输。3) HomeRF标准 在美国联邦通信委员会（FCC）正式批准HomeRF标准之前，Home RF工作组于1998年为在家庭范围内实现语音和数据的无线通信制订出一个规范，即共享无线访问协议（SWAP）。该协议主要针对家庭无线局域网，其数据通信采用简化的IEEE802.11协议标准。之后，HomeRF工作组又制定了HomeRF标准，用于实现PC机和用户电子设备之间的无线数字通信，是IEEE802.11与泛欧数字无绳电话标准（DECT）相结合的一种开放标准。HomeRF标准采用扩频技术，工作在2.4GHz频带，可同步支持4条高质量语音信道并且具有低功耗的优点，适合用于笔记本电脑。 4) HyperLAN/2标准 2002年2月，ETI的宽带无线接入网络（Broadband Radio Access Networks，BRAN）小组公布了HiperLAN/2标准。HiperLAN/2标准由全球论坛（H2GF）开发并制定，在5GHz的频段上运行，并采用OFDM调制方式，物理层最高速率可达54Mbit/s，是一种高性能的局域网标准。HyperLAN/2标准定义了动态频率选择、无线小区切换、链路适配、多波束天线和功率控制等多种信令和测量方法，用来支持无线网络的功能。 4 无线局域网标准的比较 802.11系列协议是由IEEE制定的，目前居于主导地位的无线局域网标准。HomeRF主要是为家庭网络设计的，是802.11与DECT的结合。HomeRF和蓝牙都工作在2.4GHz ISM频段，并且都采用跳频扩频（FHSS）技术。因此，HomeRF产品和蓝牙产品之间几乎没有相互干扰。蓝牙技术适用于松散型的网络，可以让设备为一个单独的数据建立一个连接，而HomeRF技术则不像蓝牙技术那样随意。组建HomeRF网络前，必须为各网络成员事先确定一个惟一的识别代码，因而比蓝牙技术更安全。802.11使用的是TCP/IP协议，适用于功率更大的网络，有效工作距离比蓝牙技术和HomeRF要长得多。第三章 无线局域网组网模式和网络结构1 无线局域网的接入方式1) 对等无线网络对等无线网络也就是用无线网卡+无线网卡组成的无线局域网，如图所示，该结构的工作原理类似于有线对等网的工作方式。 对等无线网络 独立无线网络2) 独立无线网络独立无线网络是指无线网络内的计算机之间构成一个独立的网络，无法实现与其他无线网络和以太网的连接，如图所示。独立无线网络使用一个无线访问点（AP，Access Point）和若干无线网卡。3) 接入以太网的无线网络当无线网络用户足够多时，应当在有线网络中接入一个无线接入点（AP），从而将无线网络连接至有线网络主干。AP在无线工作站和有线主干之间起网桥的作用，实现了无线与有线的无缝集成，即允许无线工作站访问网络资源，同时又为有线网络增加了可用资源，如图所示。 接入以太网的无线网络 无线漫游的无线网络 4) 无线漫游的无线网络利用以太网络，将多个无线AP连接在一起，可搭建无线漫游网络，实现用户在整个网络内的无线漫游。当用户从一个位置移动到另一个位置时，以及一个无线访问点的信号变弱或访问点由于通信量太大而拥塞时，可以连接到新的访问点，而不中断与网络的连接，这一点与日常使用的移动电话非常相似。2. 无线局域网的网络结构根据不同局域网的应用环境与需求的不同，无线局域网可采取不同的网络结构来实现互联。常用的具体有如下几种： 1、网桥连接型：不同的局域网之间互联时，由于物理上的原因，若采取有线方式不方便，则可利用无线网桥的方式实现二者的点对点连接，无线网桥不仅提供二者之间的物理与数据链路层的连接，还为两个网的用户提供较高层的路由与协议转换。 2、基站接入型：当采用移动蜂窝通信网接入方式组建无线局域网时，各站点之间的通信是通过基站接入、数据交换方式来实现互联的。各移动站不仅可以通过交换中心自行组网，还可以通过广域网与远地站点组建自己的工作网络。 3、HUB接入型：利用无线Hub可以组建星型结构的无线局域网，具有与有线Hub组网方式相类似的优点。在该结构基础上的WLAN，可采用类似于交换型以太网的工作方式，要求Hub具有简单的网内交换功能。 4、无中心结构：要求网中任意两个站点均可直接通信。此结构的无线局域网一般使用公用广播信道，MAC层采用CSMA类型的多址接入协议。 无线局域网可以在普通局域网基础上通过无线Hub、无线接入站（AP）、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现，其中以无线网卡最为普遍，使用最多。无线局域网的关键技术，除了红外传输技术、扩频技术、网同步技术外还有一些其他技术，如：调制技术、加解扰技术、无线分集接收技术、功率控制技术和节能技术。3. 无线局域网的室外应用结构 无线局域网在室外主要有以下几种结构：点对点型、点对多点型、多点对点型和混合型。 1) 点对点型该类型常用于固定的要联网的两个位置之间，是无线联网的常用方式，使用这种联网方式建成的网络，优点是传输距离远，传输速率高，受外界环境影响较小。  2) 点对多点型 该类型常用于有一个中心点，多个远端点的情况下。其最大优点是组建网络成本低、维护简单；其次，由于中心使用了全向天线，设备调试相对容易。该种网络的缺点也是因为使用了全向天线，波束的全向扩散使得功率大大衰减，网络传输速率低，对于较远距离的远端点，网络的可靠性不能得到保证。3) 多点对点型该类型实际上是多个点对点的组合，在有一个中心点多个远端点的网络中经常使用，每一个远端点在中心点都有各自对应的设备。这种方式组成的网络由于每个点采用的都是点对点方式，所以，中心点的一台设备损坏后，只会影响相关的一个点，不会使整个网络受到影响。在组建一个较大的网络时，如果每个点都使用点对点方式，增加了网络成本。此外，由于点对点方式在两个方向上都使用了定向天线，在设备安装调试过程中会有一些困难。但是，考虑到网络建成后使用上的稳定性以及可靠性，建议使用点对点方式组网。4) 混合型 这种类 型适用于所建网络中有远距离的点、近距离的点，还有建筑物或山脉阻挡的点。在组建这种网络时，综合使用上述几种类型的网络方式，对于远距离的点使用点对点方式，近距离的多个点采用点对多点方式，有阻挡的点采用中继方式。4. 无线局域网的室内应用结构 a) 独立的无线局域网 这是指整个网络都使用无线通信的情形。在这种方式下可以使用AP，也可以不使用AP。在不使用AP时，各个用户之间通过无线直接互联。但缺点是各用户之间的通信距离较近，且当用户数量较多时，性能较差。 b) 非独立的无线局域网在大多数情况下，无线通信是作为有线通信的一种补充和扩展。我们把这种情况称为非独立的无线局域网。在这种配置下，多个AP通过线缆连接在有线网络上，以使无线用户即能够访问网络的各个部分。 第四章 无线局域网的应用基于无线局域网具有的诸多优点，它可广泛应用于下列领域：1.接入网络信息系统：电子邮件、文件传输和终端仿真。2.难以布线的环境：老建筑、布线困难或昂贵的露天区域、城市建筑群、校园和工厂。 3.频繁变化的环境：频繁更换工作地点和改变位置的零售商、生产商，以及野外勘测、试验、军事、公安和银行等。 4.使用便携式计算机等可移动设备进行快速网络连接。 5.用于远距离信息的传输：如在林区进行火灾、病虫害等信息的传输；公安交通管理部门进行交通管理等。6.专门工程或高峰时间所需的暂时局域网：学校、商业展览、建设地点等人员流动较强的地方；利用无线局域网进行信息的交流；零售商、空运和航运公司高峰时间所需的额外工作站等。 7.流动工作者可得到信息的区域：需要在医院、零售商店或办公室区域流动时得到信息的医生、护士、零售商、白领工作者。 8.办公室和家庭办公室（SOHO）用户，以及需要方便快捷地安装小型网络的用户。  第五章 无线网络的部署和配置1 设备的部署在选择WLAN设备的位置时，应当注意以下几个方面：第一、WLAN设备的位置应当相对较高。 第二、WLAN设备应当尽量居于中央。 第三、不要穿过太多的墙壁，尤其是浇注的钢筋混凝土墙体。 第四、多WLAN设备的覆盖范围应当重叠。 第五、有些AP提供了以太网供电（符合802.3af标准）功能，这就省去了外接电源，为布放提供了便利条件。第六、为了保护设备的完好、防雨和正常工作，室外AP、网桥以及相关设备应放置在密封的配电盒内。 2 设备的配置AP和网桥的设置AP和网桥通常可工作于多种模式之下，你可以根据需要，选择合适的工作模式。 无线网卡的设置Windows XP内置有WLAN支持模块，无线网卡安装完成后，即可实现WLAN连接。通常情况下，可采用默认的“任何可用的网络（首选访问点）”。 结束语无线网络的出现就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的关系，而不是竞争；目前还只是有线网络的补充，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。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.书名：Cisco无线局域网配置基础，作者：常潘 出版社：电子工业出版社，出版时间：2011-3-1，字数：320000 2.书名：无线局域网络技术与安全，作者：王顺满，出版社：机械工业出版社，出版时间：2005-9-1字数：5210003.书名：cdma20001x无线网络规划与优化，作者：华为技术有限公司 编著出 版 社：人民邮电出版社，出版时间：2005-3-1，字数：660000