无线局域网结构及其协议分析

无线局域网结构及其 第22卷第9期 2006年9月 甘肃科技 GansuScienceandTechnology Z.22 Sep. No.9 2006 无线局域网结构及其协议分析 韩国伟 (甘肃兰州市政工程管理处,甘肃兰州730000) 摘要:随着无线局域网的迅速发展,无线局域网的应用越来越广泛,甚至军事领域 也引进了无线 局域网技术.本文从应用角度讨论了无线局域网的结构和传输特性,着重分析了无 线局域网的几 种主要协议 关键词:无线局域网;IEEE802.1l;无线通讯 中图分类号:TN929.5 无线局域网技术作为一种网络接人手段,以其 频带免费,组网灵活,易于迁移等优点,成为无线通 信与Internet技术相结合的新兴发展方向之一.基 于它的协议主要有IEEE的802.11b,802.1la和 802.11g.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 离较远的节点联接起来时,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.而WLAN(无线局域 网)的出现就可以很好地解决有线网络存在的许多 问.LAN利用电磁波在空气中发送和接收数据, 而无需线缆介质.WLAN的数据传输速率现在已 经能够达到11Mbps,传输距离可远至2OKM以上. 它是对有线联网方式的一种补充和扩展,使网上的 计算机具有可移动性,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. 在国内,WLAN的技术和产品在实际应用领域 还是比较新的.但是,由于其不可替代的优点,将会 迅速地应用于需要在移动中联网和在网间漫游的场 合,并在不易布线的地方和远距离的数据处理节点 提供强大的网络支持. 1WLAN的结构 1.1无中心拓扑 无中心拓扑的网络要求网中任意两个站点均可 直接通信.采用这种拓扑结构的网络一般使用公用 广播信道,各站点都可竞争公用信道,而信道接入控 制(MAC)协议大多采用CSMA(载波监测多址接 入)类型的多址接入协议.这种结构的优点是网络 抗毁性好,建网容易,且费用较低.但当网中用户数 (站点数)过多时,信道竞争成为限制网络性能的要 害.并且为了满足任意两个站点可直接通信,中站 点布局受环境限制较大.因此这种拓扑结构适用于 用户数相对较少的工作群规模. 1.2有中心拓扑 在有中心拓扑结构中,要求一个无线站点充当 中心站,所有站点对网络的访问均由其控制.这样, 当网络业务量增大时网络吞吐性能及网络时延性能 的恶化并不据烈.由于每个站点只需在中心站覆盖 范围内就可与其它站点通信,故网络中心点布局受 环境限制亦小.此外,中心站为接人有线主干网提 供了一个逻辑接入点.有中心网络拓扑结构的弱点 是抗毁性差,中心站点的故障容易导致整个网络瘫 痪,并且中心站点的引入增加了网络成本. 在实际应用中,无线局域网往往与有线主干网 络结合起来使用.这时,中心站点充当无线局域网 与有线主干网的转接器. 2无线局域网的传播特性 无线局域网的信息传播是在空气中通过无线电 播完成的,无线电的规定频率是900MHz,可以达到 的5Mbit/s的速度.现在企业和家庭中的很多设备 都是通过空气用无线电的方式来传播信号的,最熟 悉的那就是我们几乎每个人都有的手机了,当然还 有无绳电话,电视等电器的遥控都是用无线电传播 的.这样它们这些设备就会和无线局域网的信息传 播产生冲突,对无线局域网的传播造成了很多麻烦. 当然,这里也不排除有些黑客和不法的人会故意干 68甘肃科技第22卷 扰一些企业局域网的正常通讯. 所以说,现今无线局域网通过扩频(Spread SpectrumCommunication)技术来实现较为安全稳 定的传播性能.扩频研究是在二次大战中就开始 了,它的特点是传输信息所用的带宽大于信息本身 带宽.由于它技术复杂而且应用的价格昂贵,直到 2O世纪8O年代末在进入了实用阶段. 扩频技术和其它无线技术相比,主要是在发射 端增加了扩频调制,在接受端增加了扩频解调.主 要有以下几种工作方式:直接序列扩频系统 (DSSS),跳频扩频系统(FH—SS),跳时扩频系统和 线性调频.扩频技术有以下优点: (1)抗干扰性能好.它具有及强的抗人为带宽 干扰,有利于电子反对抗.如果在采用自适应天线, 自适应对消,就可以抵抗很多的外来干扰. (2)隐蔽性强,干扰小.因为信号在很宽的带宽 上被扩展,所以单位带宽上的功率很小,即信号功率 密度降低,信号就处与噪音之中,别人难发现信号的 存在,再加上不知扩频的编码,就更难得到有用的信 号了.正是因为信号的密度较低,那对其他的设备 干扰就很小. (3)易于增加新的用户.扩频技术的特点是以 各用户使用不同的扩频编码来共同使用一个频率 的,这样不仅提高了利用率,还给其他用户提供了空 间. 3主要无线协议比较 1997年IEEE(电子与电气工程师协会)成立的 802.11工作组就是为了无线局域网指定标准的. 用于无线局域网的标准协议主要是IEEE802.11b, IEEE802.11a,IEEE802.11g三种.三种协议都是 用了同一标准WEP,而三种协议又有各自的特点. 3.1IEEE802.11b 802.11b网络是目前一般用户最常使用的规 格,可在室外300米/室内办公环境100米的范围 内,以每秒11MB的速度无线上网传递数据.802. 11b使用动态速率漂移,可随环境变化在11Mbps, 5.5Mbps,2Mbps,1Mbps之间切换.值得注意的 是最高11Mbps的速度为共享速度,一个AP所能 承载的用户在1O人左右.目前最热的Intel迅驰技 术,就属于最新改良版本的802.11b技术. 提及802.11b的最大缺点,想必大部分人都会 对其速度不太满意.虽然11Mbps(实际值为550 600kB/s)的传输速率对大多数宽带用户的接入速 度来说已经足够,但该性能指标却不能满足日益增 长的宽带网络的需求.即便是个人用户,目前国内 不少家庭的宽带接入速度也已超过1MB/s,所以说 它的发展前景还是受到一定的影响的.但是,它依 然是目前应用最为广泛的标准. 3.2IEEE802.11a 作为802.11b的升级,802.11a具备很多优势, 其主要表现: 第一,其安全性较佳,很多企业就看中了这一 点,有12个频道可以利用,能减少干扰问题. 第二,802.11a传输速度比802.11b快五倍,能 同时提供更多用户同时使用,最高理论速度可以达 到54Mbps.此外,802.11a独特的5GHz工作频段 也在抗干扰性上优于802.11b,因为在日常生活中, 许多电子设备都是基于2.4GHz频段工作的,这正 好与802.11b的工作频段相同并产生冲突(举个例 子,如果用户的家中同时安装有无线局域网和无绳 电话,那么当使用无绳电话时便会发现通话效果时 好时坏,这就是典型的干扰问题),所以它的抗干扰 性还是不错的. 它的5GHz工作频段具有2.4GHz无法比拟的 抗干扰优势,但同时也有缺点.由于频段较高,使得 802.11a的传输距离大打折扣,5GHz频段的电磁波 在遭遇墙壁,地板,家具等障碍物时的反射与衍射效 果均不如2.4GHz频段的电磁波好,因而造成802. 1la覆盖范围偏小的缺陷;其次,由于设计复杂,基 于802.1la标准的无线产品的成本要比802.1lb高 的多.还有一致命的弱点802.11a设备与802.11b 网络并不兼容.虽然11Mbps(实际值为550, 600kB/s)的传输速率对大多数宽带用户的接入速 度来说已经足够,但该性能指标却不能满足日益增 长的宽带网络的需求. 3.3IEEE802.1lg 由于802.11b和802.11a都不能令人满意, IEEE制定了新的802.1lg标准.目前还有最新的 802.1lg技术已经投入应用,和802.11a相比,802. 1lg在提供了同样54Mbps的高速下,采用了与 802.11b相同的2.4GHz频段,因而解决了升级后 的兼容性问题.同时802.I1g也继承了802.1lb覆 盖范围广的优点,其价格也相对较低.当用户过渡 到"g网"时,只需购买相应的无线AP即可,而原有 的802.11b无线网卡则可继续使用,灵活性较802. 11a要强得多.(下转第39页) 第9期刘茂陇:完善食品标准体系保障食品安全39 问题,有效地促进食品标准化的改革与发展,保护国 内市场,开拓国际市场,提高标准化管理水平,确保 标准编制工作的秩序,减少标准之间的重复与矛盾; 还能够系统地了解国际标准,为采用国际标准提供 全面的信息. 4.2设立食品标准制修订专项基金 设立专项资金奖励是鼓励企事业单位积极参与 标准制修订的重要手段和方式. 被调查的企业认为政府有关部门应该主要从为 参与标准制修订的企业提供资金奖励和相关信息咨 询两方面帮助企业参与国家,行业,地方乃至国际食 品标准的制修订工作(如图4所示). 图重要程度(1一一5级)5级最高,1级最 图4鼓励,帮助食品企业参与标准制修订工作的 4.3鼓励企业参与国际交流,提高采用国际标准率 通过对采国际标准的企业给予资金奖励或科技 立项优先政策,从资金和政策上引导鼓励食品企业 采用国际标准和国外先进标准,积极申请使用采用 国际标准标志,提高产品质量信誉和市场竞争力. 4.4加大宣传力度.提高采标意识 让企业充分认识到采用国际标准是企业提高产 品竞争力的需要,企业不仅要执行已采用国际标准 的国家标准,还应主动积极将国际标准转化为企业 标准,作为企业组织生产的依据. 5结论 因此食品标准体系水平也不应只满足现状.而 应当以更高要求,建立完善,科学,高水平食品标准 体系,为国家的食品标准化管理水平提高,食品安全 工作做出贡献. 参考文献: [1]陈锡文,邓楠.中国食品安全战略研究[M].化学工业 出版社.2004年. [2]舒辉.标准化理论与实务I-M].经济管理出版社,2000. [33鲍仲平.建立与国际接轨的科学标准体系迎接WTO [J3.中国标准化,2001(7). 1-43李忠海.新世纪中国标准化工作面临的新形势[J].中 国标准化,2001(11). ??""?…??."???.???""?…????"?…??…??…??…??…??…'?…? ?…???…?…???????…??…??…??…??…???…??…?…??"???…? ??…??…??????"???…??…??""??"??"????…?…??…???????…? ?""?""?…??""???"???????? (上接第68页) 3.4技术的比较 对于802.11b,它的最大缺点,大部分人都会对 其速度不满意.因为现今人们已经不仅仅满足与上 网看看新闻了,对于下载,传输速度的要求越来越 高.但是出于无线局域网"无线"的特性,许多个人 及商业用户均希望将其相应的"家庭局域网"和"公 司局域网"通过无线来组建,从而实现大容量数据的 无线传输,此时相比有线局域网,WLAN的速度瓶 颈则更加相形见绌.再加上早期802.11b标准的安 全性问题,使得它就于现在的主流有了差距. 作为802.1ib的继承者,802.11a和802.11g 均具备优秀的素质.首先,它们都是经IEEE(电子 与电气工程师协会)批准的无线局域网规范,标准的 确立也就意味着厂商们的认可和支持;其次,它们都 拥有高达54Mbps的传输速度(实际传输速率可达 3MB/s之多),非常接近传统100M有线局域网传 输速率的一半,如此一来,大容量数据传输便得到了 一 定的解决;同时,802.1la在信道可用性方面更具 优势.这是因为802.11a工作在更加宽松的5GHz 频段,拥有12条非重叠信道.而802.11g只有11 条(802.11b同为11条),并且只有3条是非重叠信 道(信道1,信道6,信道11).因此802.11g在协调 邻近接人点的特性上不如802.1la.然而在目前的 市场上,我们很少看见有基于802.11a标准的无线 网络产品.那是因为,基于802.11a的产品传播距 离不长,设置较复杂.这些产品的价格又很贵.所 以说现在的无线局域网的产品都是基于802.11b开 发的. 参考文献 [1]黎连业郭春芳向东明无线网络及其应用技术[M]北 京清华大学出版社2004—6 [2]曹秀英等编着无线局域网安全系统[M]北京人民邮 电出版社2o04一O3 E33周武肠,陆晓文,朱近康.无线互联网[L]北京人民邮 电出版社2001.1 E45WilliamAArbaugh,NarendarShankar,eta1.Your 802.11wirelessnetworkhasNoClothes[EB/OL]. 2001—03—3O. 54321O 重要程度