IEEE 802.11b高速无线局域网

2019-11-05 03:08:04

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供稿：网友

　　要点综述
　　　　
　　　　随着以太网等效标准的发布，无线局域网（WLAN）技术将推动扩大和加速低成本的可互操作产品的部署。因为在快速无线传输大容量文件与高分辨率图像、访问互联网、支持无线视频会议和快速重新配置高带宽站点方面具有灵活性，高速无线技术承诺以有线基础设施将局域网（LAN）推上一个新的高度。
　　　　
　　　　本文研究了无线网络技术的现状，包括标准制定、部署方式、商业和教育应用，以及可能构建起无线局域网未来的网络发展趋势。在本文结尾，我们将简要介绍英特尔在无线世界所投入的工作，以及了解更多信息的途径。
　　　　
　　　　当今的无线技术
　　　　
　　　　什么是无线网络？
　　　　
　　　　无线局域网是一个灵活的数据通信系统，它能够取代或扩展有线局域网，以提供更多功能。利用射频 (RF) 技术，无需架设线缆，无线局域网就可以通过空气，穿越墙壁、屋顶甚至水泥结构建筑物来发送和接收数据。无线局域网具有像以太网和令牌环这样的传统局域网技术的所有特性和优势，而且不受电缆连接的限制。这实现了更大的自由和灵活性。
　　　　
　　　　但是，无线局域网技术的重要性远远不止是不需要线缆。无线局域网的出现揭开了网络基础设施的一个全新定义。网络基础设施不一定是实实在在的物理实体，不一定就是固定的，难以移动而且变动成本很高；而是可以随用户一起移动，可以跟企业的变化速度一样快。
　　　　
　　　　例如，当商务人员在公司园区内移动时，他们可以保持连接，从而轻松地利用有线网络的资源。在进行实地考察或实验室项目时，学生和导师可以无线地访问即时信息。租借临时办公室的企业可以建立一个无线局域网。这样，即便搬家，他们也可以轻松地将基础设施带走。
　　　　
　　　　就像有线局域网利用铜线或光缆一样，无线局域网也使用一种介质：无线电频率（射频）。通过一种被称作“调制”的过程，将数据叠加到无线电波上，而这个“载波”就取代了线缆作为传输介质。
　　　

　　无线局域网有两种基本配置方法：
　　　　
　　　　 ■对等模式 (ad hoc模式 )－－这种模式包含有2台或2台以上的个人电脑，这些个人电脑均配备有无线网卡,但没有连接到有线网络上(图A)。它主要是用来在没有基础设施的地方快速而轻松地构建无线局域网,如会议中心或远程会场。
　　　　
　　　　 ■客户机/服务器 (基础设施网络)模式－－可提供完全分布的数据连接，这种模式通常由连接到一个中心集线器的多台个人电脑组成。而集线器是作为连接到有线网络资源的桥梁（图B）。
　　　

　　多个无线用户如何能够同时操作，却又不会得到的是别人的讯息呢？这与商业无线电台保持隔离所用的方式是一样的。只要是以不同的频率发送,传输数据的载波就不会互相干扰。
　　　　
　　　　在通信的另一端，调谐到某一特定频率的无线电接收机只能“收听到”这一频率上的讯息。所有的其它信号会被当作噪音而被忽略掉。
　　　　
　　　　大多数无线局域网使用的是2.4GHz频段。世界各国都将这一频段的无线电波留给了非许可设备使用。
　　　　
　　　　无线局域网设备
　　　　
　　　　构成无线网络的连接组件主要有3个。
　　　　
　　　　 ■ LAN 网卡
　　　　
　　　　无线网卡的外观与有线网卡 (PCMCIA、Cardbus、PCI和USB)一样。它们的功能也相同，即使最终用户接入网络。在有线局域网中,网卡是网络操作系统与网线之间的接口。在无线局域网中，它们是操作系统与天线之间的接口,用来创建透明的网络连接。
　　　　
　　　　 ■ 接入点
　　　　
　　　　从本质上讲，接入点的作用相当于局域网集线器。它在无线局域网和有线网络之间接收、缓冲存储和传输数据,以支持一组无线用户设备。接入点通常是通过一根标准以太网线连接到有线主干上，并通过天线与无线设备进行通信。接入点或者与之相连的天线通常安装在墙壁或天花板等高处。像蜂窝电话网络中的小区一样，当用户从一个小区移动到另一个小区时，多个接入点可支持从一个接入点切换到另一个接入点（图C）。
　　　

　　接入点的有效范围是低于20米到500米。根据技术、配置和使用情况,一个接入点可以支持15到250个用户。通过添加更多的接入点，可以比较轻松地扩充无线局域网，从而减少网络拥塞并扩大网络的覆盖范围。需要多个接入点的大型企业相交地部署这些接入点，以使网络连接保持不断。一个无线接入点能够跟踪其有效范围之内的客户行踪,答应或拒绝非凡的通信或者客户通过它进行通信。
　　　　
　　　　 ■ 室外局域网网桥
　　　　
　　　　室外局域网网桥是用于连接不同建筑物中的局域网。假如考虑到在建筑物之间，非凡是有高速公路和水体等障碍物时敷设光缆的成本，无线局域网网桥无疑是一种经济的选择。对于日复一日的专线费用来说,网桥也是一种比较经济的选择，无线局域网网桥产品支持极高的数据率,并且利用视距内定向天线使有效传输距离长达几公里。一些接入点还可以用作距离相对较近建筑物之间的网桥。
　　　　
　　　　高速标准
　　　　
　　　　就像IEEE 802.3以太网已经发展成为主要的有线局域网技术一样,IEEE 802.11标准已经出现在无线局域网领域。和所有IEEE 802标准一样，802.11标准主要针对ISO模式的下面两层－－物理层和数据链路层。任何局域网应用、网络操作系统或协议，包括TCP/ip，运行于符合802.11标准的无线局域网上时将和运行于以太网上一样轻松。
　　　　
　　　　 802.11标准支持两种类型的传输方式：跳频扩谱（FHSS）和直接序列扩谱（DSSS）。扩谱技术最初是由美国军方开发出来。这两种扩谱方式消耗的带宽比标准窄带传输方式要多，但可以形成更强的信号；与窄带信号相比较，更轻易被接收机发现。
　　　　
　　　　这些方法之所以运用于军事主要是因为它们很难被第三方截获或干扰。采用FHSS，信号以只有发送方和接收方知道的预定速率从一个频率跳到另一个频率。采用DSSS时，发送每个信号短促脉冲串时都带有一个冗余的“修整代码”，只有发送方和接收方才知道修整频率。
　　　　
　　　　 DSSS 对于当今的无线应用很重要,它具有更多的特性和更高的吞吐量潜力。最近，高速无线标准802.11b的发展取得了重大进展，通过DSSS实现了完全类以太网数据率的11Mbps。该标准现在已经成为主要的无线局域网标准。基于802.11b高速(11Mbps)标准的产品可与基于1和2Mbps 802.11 DSSS标准的早期产品互操作。
　　　　
　　　　 FHSS系统主要用于低功率、短距离的应用（如2.4GHz无绳电话），并不与DSSS产品互操作。
　　　　
　　　　标准扩展
　　　　
　　　　对于实施于企业环境中的无线局域网（WLAN）来说，它们必须具备与相连有线局域网相似的可靠性和安全性。漫游可使客户能够无缝地在不同的接入点之间移动，从而在移动中实现了可靠的局域网访问。一些无线广域网厂商提供的先进漫游技术（如占先漫游）能够确保在当前的连接断开之前便与新的接入点建立连接，这样可使IT经理们能够实现其网络的可用性目标。
　　　　
　　　　 802.11b标准利用共享密钥RC4算法规定了多种可选的加密方法。此外，一些无线局域网厂商还提供了访问控制功能－－在答应进入网络之前对客户和接入点进行鉴权。由于无线技术最初是针对军事用途设计的，因此很久以来安全性一直是无线设备的设计标准。
　　　　
　　　　除了在可靠性和安全性方面的扩展之外，802.11b高速标准还支持两种功率利用率模式：持续使用模式和省电轮询模式。在前一种模式中，无线电设备一直开着并且耗用电源；而在后一种模式中，无线电设备处于一种休眠状态，从而延长了便携式设备的电池使用时间。相关的接入点会将数据存放在缓冲区中，并向那些等待通信的客户发出通知。
　　　　
　　　　为发展作好预备
　　　　
　　　　直至最近，无线局域网市场才成为业界的关注焦点。早期采用无线局域网的客户仅限于那些员工天天都要奔波在外的行业。包括零售和仓储－－移动工人使用手提设备进行数据收集和库存治理。但是，在无线网络从纵向市场转变为主流部署的过程中发生了许多变化：
　　　　
　　　　 ■ 得到广泛支持的标准－－自1999年推出以来，802.11b高速标准几乎已经被当今所有无线厂商接受了。
　　　　
　　　　 ■ 互操作性－－为确保不同厂商的互操作性，无线局域网购买者可以选择Wi-Fi*（无线保真）标记。WECA（无线以太网兼容联盟）是一个支持Wi-Fi的组织，它通过兼容性测试来验证产品是否符合802.11b规范。www.wirelessethernet.org
　　　　
　　　　 ■ 成本－－最近一年，无线网卡的价格降低了200%。
　　　　
　　　　 ■ 性能－－由于数据率突破了10Mbps大关，现在也实现了相当于以太网的速度。
　　　　
　　　　 ■ 操作系统支持－－与以前的版本相比，MicrosoftWindows* 95和Windows 98支持无线环境的能力更强。Windows2000承诺能够为无线局域网产品提供更加灵活的环境。
　　　　
　　　　 ■ 互联网经济－－随着互联网和电子商务应用重要性不断提高，对不仅仅只是在案头才能访问实时数据的要求推动了无线局域网市场的发展。
　　　　
　　　　许多分析家认为无线局域网市场将在2000年-2001年飞速发展起来，预计2005年交易额将达到16亿至22亿美元。
　　　　
　　　　 ■ 计算机行业出色的分析公司Gartner 集团在评论这种趋势时一针见血： “投资于台式机是浪费资金,因为现在人们坐在办公桌前的时间已经越来越少。”
　　　　
　　　　 ■ 无线语音非常普通，而无线数据就并非如此了。但是，在我们的电信通信中，90%以上包含着数据而并非语音－－这表示数据通信具有巨大的潜在发展空间。
　　　　
　　　　 ■ 现在，在企业购买的电脑中，便携式电脑占25%（2000年英特尔公司市场调研）。
　　　　
　　　　 ■ 75%的大型企业正在评估无线局域网（2000年1月Campbell Delong调研公司）。
　　　　
　　　　无线连接正在从后台向前台转移；用户也由原先在仓库中移动时必须进行交流的工人转变为需要将其生产率工具随身携带到会场或跨越整个园区的市场营销人员。无线网络是企业有线网络的一种自然扩展。通过为员工提供实时的电子商务应用和重要网络数据访问，高性能无线解决方案能够大大提高员工的工作效率。此外。无线网络还使教师能够更加轻松地将学生们的发现集成到教育环境中去。网络资源（包括互联网）将改变学生们的学习方式，从而为其学习体验提供更大的控制力和交互。
　　　　
　　　　展望未来
　　　　
　　　　 802.11b高速标准推出的时间还不足两年。在许多方面，无线技术只是刚刚突破了网络的界限。在其它方面，还只是一种梦想而已。在性价比和标准制定的推动下，其它几种发展趋势在无线局域网中发挥着催化剂的作用。
　　　　
　　　　网络发展趋势
　　　　
　　　　 ■ 网络附件的激增
　　　　
　　　　大量新设备(如互联网电话和手持式计算机等)不断扩展网络的用途。这种趋势开阔了人们的思维；同时也使人们更渴望获得无线局域网所提供的更大移动性。因此，今后将会出现更多具有综合功能的设备。互操作性还可以保护用户投资。这些设备包括：
　　　　
　　　　 ● 带有无线网卡的便携式电脑和台式机
　　　　
　　　　 ● 带有内建无线设备的PDA和手持式计算机
　　　　
　　　　 ● 互联网接入设备
　　　　
　　　　 ● IP语音（VoIP）电话
　　　　
　　　　 ● 扫描器
　　　　
　　　　 ● 无线网关
　　　　
　　　　 ■ 互联网经济的发展
　　　　
　　　　一个最基本的趋势就是全球已经迅速地认同：互联网是最佳的通信媒介。互联网用户的数量和被访问的互联网内容的数量都在快速增加。互联网已经成为各种类型交易的中心，而电子商务通信在其中所占的比例日益提高。根据猜测，这种快速发展的互联网经济所产生的价值是非常巨大的（图D）。
　　

　
　　这种巨大的价值推动了对更强大、更易于使用互联网访问方式的需求，其中包括无线技术。互联网日益提高的重要性也意味着互联网浏览器事实上已经迅速成为一个通用接口，从而为新一代商业和个人通信设备打下了公用基础。企业若想参与互联网经济，他们必须构建支持电子商务业务的系统基础设施。
　　　　
　　　　例如：为了进行库存治理，供给商与客户之间必须建立起网络连接，多家公司必须能够访问共同设计的文件，或者必须部署电子系统，以实现实时的帐目更新。为了实现最佳的工作效率，企业必须使员工能够随时随地访问所需数据。无线网络设备能够使这种访问成为现实。
　　　　
　　　　 ■ 在教育中应用这项技术
　　　　
　　　　随着越来越多的学校将技术投资给予了最高的优先级，无线技术遍布从高等教育到K-12如此广泛的范围。有的中学已经开始向学生出租便携式电脑，这样学生可以将它们从一间教室带到另一间教室，晚上甚至还可以带回家。为了使学生们能够连接上互联网、打印机和其它网络资源，学校还在教室天花板或走廊上安装无线接入点，这样不是所有学生都必须通过以太网端口连接了。对于改造布线的建筑物来说,非凡是包含有石棉的建筑物，无线局域网产品是价格低廉又环保的理想选择。
　　　　
　　　　再比如，有些学校没有足够的资金来为所有教室和所有科学实验室配置电脑，于是它们便采用便携式电脑 (即Computers-On-Wheels,COW)。学校可以制定一个时刻表,规定便携式电脑天天、每小时放置在不同的教室中。采用这种方式，可以使受益于学校投资的学生数量达到最大。无线局域网使计算机和便携式设备能够无缝地在全校范围内从一个接入点漫游到另一个接入点，或者到便携式教室、操场上等,从而消除了在不同会话之间的关机时间。
　　　　
　　　　 ■ 语音与数据融合
　　　　
　　　　今天出现的另一个趋势是语音与数据的融合日益显著。以前，由于没有一种可以同时满足这两种通信方式可靠性和性能要求的技术，因此语音网络和数据网络一直都是分开的。随着802.11b高速无线局域网产品的出现，这种状况发生了快速改变。
　　　　
　　　　大多数网络战略的核心都是IP语音 (VoIP),这是一种能够通过任何包交换IP网络（不论是局域网还是互联网）传输电话会话的技术。H.323标准提供了必要的功能。服务质量是成功VoIP通信的又一个要害要求，因此流量治理技术现在可以通过局域网提供服务质量。随着无线连接的实现，端到端语音/数据融合型解决方案也将有用武之地了。
　　　　
　　　　对用户的益处
　　　　
　　　　完善的无线环境大大提高了纵向市场的效率，而且将为教育和商家对商家环境中的用户带来巨大优势，包括：
　　　　
　　　　 ■ 小型企业
　　　　
　　　　无线局域网可以帮助小型企业以较低的费用将其电脑和外设连成网络。而且不需要花费时间和金钱去安装占用大量空间的网络线缆。例如，牙医可以携带其便携式电脑穿梭于不同的病房，用虚拟成像应用猜测患者牙齿在矫正之后的样子。这些工作可以通过无线网络成，这样就无需在每间病房都安装一台电脑和网络连接。而且牙医只需轻击一下按钮即可在走出房间之前通过台式打印机为患者打印出一幅图像。
　　　　
　　　　 ■ 高等教育
　　　　
　　　　在学院和大学中，学生携带和使用便携式电脑已经越来越常见。学院负责在图书馆、学生休息室，甚至学生宿舍安装无线接入点。结果是:无需有线连接，学生即可全天候随时访问互联网和园区网。
　　　　
　　　　 ■ 大型企业 / 小学与中学
　　　　
　　　　这些机构可以在整个园区实现无线移动性，或者将多个局域网连接在一起，而成本却只有传统广域网（WAN）技术的几分之一。无线局域网还可以使增加和移动工作站、在难以铺设线缆的地方建立连接变得异常轻松。它的另外一个优势便是可以从一个位置集中对整个无线网络进行治理，而且是世界上任何一个角落；此外，它还具有增强的安全/接入控制，以防止黑客和入侵者的破坏。有多少种机构类型就有多少种潜在的应用。当证券交易商一踏入证券交易所就可以通过无线局域网进行交易。公司员工可以使用无线局域网随时收发电子邮件，实时访问会议室的数据以便做出重要的业务决策。学生通过访问安装在远程服务器中的共享软件为标准化测试做预备。
　　　　
　　　　结论
　　　　
　　　　最近出现的高速无线局域网通信给各个行业的企业和机构带来了各种新功能。这些功能可以为许多机构提供最要害的竞争优势。IT经理和其它涉及网络通信的人员都希望具体了解这种技术。
　　　　
　　　　随着无线局域网技术部署的扩大,这些机构希望解决方案具有怎样的特性？英特尔相信，除了性价比之外，最重要的是解决方案应该提供端到端的连接，从移动用户到有线员工。简而言之，无线网络必须与有线网络紧密集成，以建立一个无缝的整体。
　　　　
　　　　这种端到端解决方案应该包括一系列常见的先进特性（如安全性、可治理性、IP语音和服务质量）,这样才可使IT经理能够在其整个机构内实施通用带宽治理战略。这可使其节省配置、维护和构建网络的大量时间和金钱。高级软件（包括GUI界面和流行企业治理应用支持）也同样非常必要。

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