摘要：

文章介紹了無線局域網(wǎng)的傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、基本網(wǎng)絡(luò)組成，以及與其他網(wǎng)絡(luò)集成的技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單介紹了其應(yīng)用與發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；電磁干擾；寬帶無線技術(shù)；直接擴(kuò)頻技術(shù)；正交頻分復(fù)用

ABSTRACT:

This article introduces the WLAN in aspects of its tranmission techniques, network topology, network architecture and network integration techniques , and further outlines the prospects of its applications and future development.

KEY WORDS:

Data service; Electromagnetic interference; Broadband wireless technology; DSSS; OFDM

隨著信息時(shí)代的到來，越來越多的人們要求能夠隨時(shí)隨地接收各種信息，形成了在移動(dòng)中訪問局域網(wǎng)的迫切需求，因而，近年來無線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)越來越受到重視，各種應(yīng)用不斷豐富。無線局域網(wǎng)除了保持有線局域網(wǎng)高速率的特點(diǎn)之外，還可以靈活地可移動(dòng)地組網(wǎng)；而無線局域網(wǎng)技術(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)(如GSM網(wǎng)、CDMA網(wǎng)、光網(wǎng)絡(luò))的結(jié)合，更極大地?cái)U(kuò)充了無線局域網(wǎng)的應(yīng)用空間?？梢哉f，無線局域網(wǎng)將是新一輪數(shù)據(jù)無線通信的重要支撐技術(shù)，其未來發(fā)展的空間很大。

1 傳輸技術(shù)

一般來講，凡是在一個(gè)有限空間內(nèi)(比如200 m)，通過無線方式連接的信息設(shè)備共同構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)都可稱為無線局域網(wǎng)。在非擴(kuò)展服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)情況下，該網(wǎng)絡(luò)不包含除用戶終端(STA)和接入點(diǎn)(AP)以外其他類別的信息傳輸設(shè)備或終端。

目前，無線局域網(wǎng)采用的傳輸載體主要有兩種：無線電波與紅外線。

采用無線電波作為傳輸媒體的無線局域網(wǎng)依調(diào)制方式不同，可分為擴(kuò)展頻譜、窄帶調(diào)制和正交頻分復(fù)用(OFDM)。在擴(kuò)展頻譜方式中，數(shù)據(jù)基帶的頻譜被擴(kuò)展至幾倍乃至幾十倍后再被搬移至射頻發(fā)射出去，這將提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力和信息安全保障能力。擴(kuò)展頻譜方式包括直接擴(kuò)頻技術(shù)(DSSS)和跳頻擴(kuò)頻技術(shù)(FHSS)。在窄帶調(diào)制方式中，數(shù)據(jù)基帶的頻譜不做任何擴(kuò)展即被直接搬移到射頻發(fā)射出去。而基于OFDM技術(shù)的無線局域網(wǎng)包括IEEE 802.11a和HyperLAN2，其傳輸速率可以高達(dá)54 Mbit/s，而且根據(jù)發(fā)展情況看，高于100 Mbit/s的無線局域網(wǎng)技術(shù)將很快出現(xiàn)。

基于紅外線的傳輸技術(shù)最近幾年有了很大發(fā)展。目前廣泛使用的家電遙控器幾乎都采用紅外線傳輸技術(shù)。這種方式的最大優(yōu)點(diǎn)是不受無線電干擾，且紅外線的使用不受國(guó)家無委的限制。然而紅外線有透射、繞射和對(duì)物體的穿透能力極差的缺點(diǎn)。

無線局域網(wǎng)與以往的基于蜂窩電話網(wǎng)、專用分組交換網(wǎng)及其他技術(shù)的無線計(jì)算機(jī)通信相比，有許多本質(zhì)上的區(qū)別。首先無線局域網(wǎng)必須支持高速突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在室內(nèi)使用時(shí)要解決包括多徑衰落、相鄰子網(wǎng)間串?dāng)_等問題。無線局域網(wǎng)必須克服的技術(shù)難點(diǎn)主要包括：

(1)兼容性

由于無線局域網(wǎng)可能與其他網(wǎng)絡(luò)，其他用戶的無線局域網(wǎng)共存于同一地區(qū)，相互間的干擾問題可能嚴(yán)重地影響網(wǎng)絡(luò)的性能，甚至生存性。

(2)可靠性

有線局域網(wǎng)的信道誤比特率達(dá)10-9。無線局域網(wǎng)的信道誤比特率應(yīng)盡可能低，否則，將導(dǎo)致極高的包重發(fā)率。而大量的重發(fā)會(huì)使網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際吞吐性能大打折扣。

(3)通信保密

由于數(shù)據(jù)經(jīng)過空中，要求其有較高的通信保密能力。無線局域網(wǎng)可在不同層次采取措施來保證通信的安全性。

(4)節(jié)能管理

由于無線局域網(wǎng)要面向便攜機(jī)使用，為節(jié)省便攜機(jī)內(nèi)電池的消耗，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有節(jié)能管理功能，增強(qiáng)電池使用的壽命。

(5)小型、低價(jià)

這是無線局域網(wǎng)能夠?qū)嵱貌⑵占暗年P(guān)鍵所在。

(6)電磁環(huán)境、無線電頻段的使用規(guī)范

在室內(nèi)使用的無線局域網(wǎng)應(yīng)考慮電磁波對(duì)人體健康的損害及其他電磁環(huán)境的影響。

2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

無論采用那種傳輸技術(shù)，無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本上是一樣的，即拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)僅可歸結(jié)為兩個(gè)基本類：無中心拓?fù)浜陀兄行耐負(fù)洹?/p>

無中心拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)中任意兩個(gè)站點(diǎn)STA均可直接通信。采用這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)一般使用公用廣播信道，各站點(diǎn)都可競(jìng)爭(zhēng)公用信道，而信道接入控制協(xié)議大多采用載波檢測(cè)多址接入類型的多址接入?yún)f(xié)議。缺點(diǎn)是當(dāng)網(wǎng)中用戶數(shù)(站點(diǎn)數(shù))過多時(shí)，信道競(jìng)爭(zhēng)會(huì)嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)性能。另外，這種網(wǎng)絡(luò)中傳送的路由信息隨著用戶數(shù)的增加而快速上升，嚴(yán)重時(shí)路由信息可能占有效通信信號(hào)的大部分。因此，對(duì)高服務(wù)質(zhì)量(QoS)業(yè)務(wù)的傳輸，必須采用特別的路由控制技術(shù)。

有中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求一個(gè)無線站點(diǎn)STA充當(dāng)中心站(基站)，網(wǎng)絡(luò)中所有其他的站點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問和通信均由基站控制。中心站為實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)互連和接入有線主干網(wǎng)，至少必須提供一個(gè)邏輯接入點(diǎn)。有中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)是抗摧毀性差，中心站點(diǎn)的故障容易導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。在實(shí)際應(yīng)用中，中心站點(diǎn)往往充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)接器。

用戶終端從哪層接入網(wǎng)絡(luò)，直接影響到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。網(wǎng)絡(luò)接口可以選擇從物理層或數(shù)據(jù)鏈路層接入。這樣接入的最大優(yōu)點(diǎn)是上層的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序可以不做任何修改。這種接入方式在使用時(shí)一般作為有線局域網(wǎng)的集線器和無線轉(zhuǎn)發(fā)器，實(shí)現(xiàn)與有線局域網(wǎng)互連或擴(kuò)大有線局域網(wǎng)的覆蓋范圍。另一種接口方法是從數(shù)據(jù)鏈路層接入網(wǎng)絡(luò)。這種接入方法并不沿用有線局域網(wǎng)的媒體訪問控制(MAC)協(xié)議，而采用更適合無線傳輸環(huán)境的媒體訪問控制協(xié)議。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，媒體訪問控制層及其以下層對(duì)上層是透明的，通過配置相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序來完成與上層的接口。這樣可保證現(xiàn)有的有線局域網(wǎng)操作系統(tǒng)或應(yīng)用軟件可在無線局域網(wǎng)上正常運(yùn)行。目前，大部分無線局域網(wǎng)廠商都采用數(shù)據(jù)鏈路層接口方法。

3 無線局域網(wǎng)基本網(wǎng)絡(luò)組成

無線局域網(wǎng)協(xié)議定義了無線局域網(wǎng)應(yīng)用的物理層及媒體訪問控制(MAC)規(guī)則，是各工作站信息得以正確、可靠和有效傳輸?shù)幕A(chǔ)，協(xié)議包括對(duì)信息、管理、控制和物理層的定義。圖1所示為兩個(gè)無線局域網(wǎng)基本業(yè)務(wù)單元?；緲I(yè)務(wù)集(BSS)是局域網(wǎng)的基本構(gòu)成單元或最小單元。

獨(dú)立基本業(yè)務(wù)集是局域網(wǎng)的最基本的網(wǎng)絡(luò)組成類型。一個(gè)最小的局域網(wǎng)至少應(yīng)包括兩個(gè)工作站。接入點(diǎn)是提供除用戶終端業(yè)務(wù)之外的具備分布系統(tǒng)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)終端。在加入分布系統(tǒng)和接入點(diǎn)成分后的擴(kuò)展業(yè)務(wù)集網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)經(jīng)過接入點(diǎn)在基本業(yè)務(wù)集和分布系統(tǒng)之間傳遞。

分布系統(tǒng)和基本業(yè)務(wù)集允許設(shè)計(jì)任意覆蓋范圍和復(fù)雜性的無線網(wǎng)絡(luò)，習(xí)慣上這種網(wǎng)絡(luò)被稱為擴(kuò)展業(yè)務(wù)集網(wǎng)絡(luò)。對(duì)邏輯鏈路控制層來說，擴(kuò)展業(yè)務(wù)集和獨(dú)立基本業(yè)務(wù)集的表現(xiàn)是相同的。擴(kuò)展業(yè)務(wù)集中工作站的通信，或移動(dòng)工作站從一個(gè)基本業(yè)務(wù)集移到另一個(gè)基本業(yè)務(wù)集(在同一擴(kuò)展業(yè)務(wù)集中)的過程對(duì)于邏輯鏈路控制是透明的。

4 與其他網(wǎng)絡(luò)集成的技術(shù)

為了擴(kuò)大應(yīng)用的范圍和充分利用其他網(wǎng)絡(luò)資源，通常要求將無線局域網(wǎng)同其他網(wǎng)絡(luò)無縫地集成起來。圖2是一個(gè)無線局域網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)連接的結(jié)構(gòu)示意圖，給出了無線局域網(wǎng)和已存在網(wǎng)的集成方式。

如果發(fā)送業(yè)務(wù)認(rèn)定預(yù)定的信息接收者是擴(kuò)展業(yè)務(wù)集網(wǎng)絡(luò)之外的工作站，則分布系統(tǒng)的“輸出”點(diǎn)不是AP而是端口。端口是DS接收外部信息的連接點(diǎn)。

5 應(yīng)用與發(fā)展

無線局域網(wǎng)的應(yīng)用是和無線局域網(wǎng)的特點(diǎn)緊密聯(lián)系在一起的。根據(jù)無線局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)，在無線局域網(wǎng)的應(yīng)用中主要有室內(nèi)應(yīng)用和室外應(yīng)用兩種。在室內(nèi)應(yīng)用環(huán)境下，無線局域網(wǎng)作為有線局域網(wǎng)的補(bǔ)充，與有線局域網(wǎng)并存。室內(nèi)應(yīng)用環(huán)境主要有如下幾種：

*9誗小型用戶駐地網(wǎng)絡(luò)

*9誗大型辦公室、車間

*9誗超級(jí)市場(chǎng)、智能倉庫

*9誗臨時(shí)辦公室、會(huì)議中心

*9誗證券市場(chǎng)

*9誗機(jī)場(chǎng)、車站等交通樞紐地區(qū)

*9誗電信運(yùn)營(yíng)商用于高密度區(qū)域的覆蓋

對(duì)于難以布線的室外環(huán)境，無線局域網(wǎng)可充分發(fā)揮其高速率、組網(wǎng)靈活的優(yōu)點(diǎn)。在遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)之間，節(jié)點(diǎn)內(nèi)部既可以采用有線局域網(wǎng)，也可以采用無線局域網(wǎng)。當(dāng)一個(gè)企業(yè)在多個(gè)地方有辦公地點(diǎn)時(shí)，通過無線橋(WB)的遠(yuǎn)距離連接，無線局域網(wǎng)可以發(fā)揮重要的作用。不僅降低成本，也將大大縮短提供服務(wù)的時(shí)間。

作為一項(xiàng)價(jià)格低廉、安裝容易、接口豐富、應(yīng)用靈活和傳輸速率可能高達(dá)100 Mbit/s以上的無線通信系統(tǒng)，無線局域網(wǎng)的應(yīng)用被看好。而且，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能的進(jìn)一步穩(wěn)定，無線局域網(wǎng)終端設(shè)備品種和數(shù)量的增長(zhǎng)；隨著802.11b和HyperLAN1的廣泛應(yīng)用，802.11a和HyperLAN2等OFDM技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，無線局域網(wǎng)將具有明顯的優(yōu)勢(shì)，并在相當(dāng)程度上推動(dòng)無線互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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(收稿日期：2002-10-08)

作者簡(jiǎn)介

劉元安，北京郵電大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，中國(guó)電子學(xué)會(huì)和中國(guó)通信學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員，中國(guó)通信學(xué)會(huì)無線和移動(dòng)通信委員會(huì)委員，中國(guó)電子學(xué)會(huì)電磁兼容分會(huì)委員，中國(guó)電子學(xué)會(huì)微波分會(huì)微波與移動(dòng)通信專業(yè)委員會(huì)委員。曾擔(dān)任國(guó)際電信會(huì)議ICT2002大會(huì)執(zhí)行主席，國(guó)際移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)會(huì)議IMI2001大會(huì)主席，中-日聯(lián)合移動(dòng)通信會(huì)議執(zhí)行主席。研究興趣有10 Mbit/s以上移動(dòng)通信系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)、智能天線電磁兼容和測(cè)量技術(shù)、高速無線局域網(wǎng)和寬帶無線接入技術(shù)、本地多媒體移動(dòng)通信系統(tǒng)等。已在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文70余篇，出版專著2部。v