一个无线局域网可当作有线局域网的扩展来运用,也能够独立作为有线局域网的代替设备,因而无线局域网供给了很强的组网灵敏性。
无线局域网(WLAN)技能的生长始于20世纪80年代中期,它是由美国联邦通讯委员会(FCC)为工业、科研和医学(ISM)频段的公共运用供给授权而产生的。这项方针使各大公司和终端用户不需求取得FCC许可证,就能够运用无线产品,然后促进了WLAN技能的开展和运用。
与有线局域网经过铜线或光纤等导体传输不同的是,无线局域网运用电磁频谱来传递信息。同无线播送和电视相似,无线局域网运用无线电波(Airwave)发送信息。传输能够经过运用无线微波或红外线完结,但要求所运用的有用频率且发送功率电平规范在政府机构答应的规划之内。
WLAN技能的优势
WLAN是指以无线信道作传输前言的计算机局域网络,是计算机网络与无线通讯技能相结合的产品,它以无线多址信道作为传输前言,供给传统有线局域网的功用,能够运用户真实完结随时、随地、随意的宽带网络接入。
WLAN技能使网上的计算机具有可移动性,能快速、方便地处理有线办法不易完结的网络信道的连通问题。WLAN运用电磁波在空气中发送和接纳数据,而无需线缆介质。与有线网络比较,WLAN具有以下长处:
◆装置快捷:无线局域网的装置作业简略,它无需施工许可证,不需求布线或开挖沟槽。它的装置时刻仅仅装置有线网络时刻的零头。
◆掩盖规划广:在有线网络中,网络设备的安放方位受网络信息点方位的约束。而无线局域网的通讯规划,不受环境条件的约束,网络的传输规划大大拓展,最大传输规划可到达几十公里。
◆经济节省:因为有线网络短少灵敏性,这就要求网络规划者尽或许地考虑未来开展的需求,所以往往导致预设很多运用率较低的信息点。而一旦网络的开展超出了设计规划,又要花费较多费用进行网络改造。WLAN不受布线接点方位的约束,具有传统局域网无法比拟的灵敏性,能够防止或削减以上状况的产生。
◆易于扩展:WLAN有多种装备办法,能够依据需求灵敏挑选。这样,WLAN就能担任从只要几个用户的小型网络到上千用户的大型网络,而且能够供给像“周游”(Roaming)等有线网络无法供给的特性。
◆传输速率高:WLAN的数据传输速率现在现已能够到达11Mbit/s,传输间隔可远至20km以上。运用到正交频分复用(OFDM)技能的WLAN,乃至能够到达54Mbit/s。
此外,无线局域网的抗搅扰性强,网络保密性好。关于有线局域网中的许多安全问题,在无线局域网中基本上能够防止。而且相关于有线网络,无线局域网的组成、装备和保护较为简单,一般计算机作业人员都能够担任网络的管理作业。
因为WLAN具有多方面的长处,其开展十分迅速。在最近几年里,WLAN现已在医院、商铺、工厂和校园等不合适网络布线的场合得到了广泛的运用。
WLAN的拓扑结构
WLAN有两种首要的拓扑结构,即自组织网络(也便是对等网络,即人们常称的Ad-Hoc网络)和根底结构网络(InfrastructureNetwork)。
自组织型WLAN是一种对等模型的网络,它的树立是为了满意暂时需求的服务。自组织网络是由一组有无线接口卡的无线终端,特别是移动电脑组成。这些无线终端以相同的作业组名、扩展服务集标识号(ESSID)和暗码等对等的办法彼此直连,在WLAN的掩盖规划之内,进行点对点,或点对多点之间的通讯,如图1所示。
图1 自组织网络结构
组成自组织网络不需求添加任何网络根底设备,仅需求移动节点及装备一种一般的协议。在这种拓扑结构中,不需求有中心操控器的和谐。因而,自组织网络运用非会集式的MAC协议,例如CSMA/CA。但因为该协议一切节点具有相同的功用性,因而施行杂乱而且造价贵重。
自组织WLAN另一个重要方面,在于它不能选用全衔接的拓扑结构。原因是关于两个移动节点而言,某一个节点或许会暂时处于另一个节点传输规划以外,它接纳不到另一个节点的传输信号,因而无法在这两个节点之间直接树立通讯。
根底结构型WLAN运用了高速的有线或无线主干传输网络。在这种拓扑结构中,移动节点在基站(BS)的和谐下接入到无线信道,如图2所示。
图2 根底结构网络结构
基站的另一个作用是将移动节点与现有的有线网络衔接起来。当基站履行这项使命时,它被称为接入点(AP)。根底结构网络尽管也会运用非会集式MAC协议,如依据竞赛的802.11协议能够用于根底结构的拓扑结构中,但大多数根底结构网络都运用会集式MAC协议,如轮询机制。因为大多数的协议进程都由接入点履行,移动节点只需求履行一小部分的功用,所以其杂乱性大大下降。
在根底结构网路中,存在许多基站及基站掩盖规划下的移动节点构成的蜂窝小区。基站在小区内能够完结全网掩盖。在现在的实践运用中,大部分无线WLAN都是依据根底结构网络。
一个用户从一个地址移动到另一个地址,应该被认定为脱离一个接入点,进入另一个接入点,这种景象称为“周游”。周游功用要求小区之间有必要有合理的堆叠,以便用户不会中止正在通讯的链路衔接。接入点之间也需求彼此和谐,以便用户透明地从一个小区周游到另一个小区。产生周游时,有必要履行切换操作。切换既能够经过交流局,以会集的办法来操控,也能够经过移动节点,监测节点的信号强度来完结操控,也便对错会集式切换。
在根底结构型网络中,小区一般都比较小。小区半径的减小,意味着移动节点传输规划的缩短,这样能够削减功率损耗。而且,小的蜂窝小区能够选用频率复用技能,然后进步体系频谱运用率。现在,进步频谱运用率的常用战略有:固定信道分配(FCA)、动态信道分配(DCA)和功率操控(PC)等。
在运用FCA战略时,每个小区分配有固定的资源,但与移动节点数量无关。这种战略的问题在于,它没有充分考虑移动用户的散布。在人口稀疏的区域,相同分配相同数量的带宽资源给小区,但小区或许仅包括几个或者是根本不包括任何移动节点,使资源被糟蹋。因而,在这种状况下,频谱的运用率并不是最优的。
在移动节点选用DCA、PC技能,或者是集成DCA和PC的技能,能够进步整个蜂窝体系的容量,削减信道搅扰,并削减发射功率。
DCA技能将一切可用的信道放置在一个公共信道池中,并依据小区当时的负载,将这些信道动态地分配给小区。移动节点向基站陈述其搅扰水平,基站以最小搅扰办法完结信道复用。
PC计划经过减小发送功率的办法,来削减体系中搅扰,并削减移动节点的电池能量消耗。当某一个小区内遭到的搅扰添加时,PC计划经过添加发送节点的功率,来进步接纳信号的信噪比(SIR)。当节点遭到的搅扰减小时,发送节点经过下降发送功率来节省能量。
除以上两种运用比较广泛的拓扑结构之外,还有别的一种正处于理论研究阶段的拓扑结构,即彻底散布式网络拓扑结构。这种结构要求,相关节点在数据传输进程中完结必定的功用,相似于分组无线网的概念。对每一节点而言,它或许只知道网络的部分拓扑结构(也可经过装置专门软件获取悉数拓扑常识),但它可与附近节点按某种办法同享对拓扑结构的知道,来完结散布路由算法,即路由网络上的每一节点要相互帮忙,以便将数据传送至意图节点。
散布式结构抗损性能好,移动能力强,可构成多跳网,合适较低速率的中小型网络。关于用户节点而言,它的杂乱性和本钱较其它拓扑结构高,并存在多径搅扰和“远—近”效应。一起,跟着网络规划的扩展,其性能指标下降较快。但散布式WLAN将在军事领域中具有很好的运用远景。
缩略语注释
WLAN:WirelessLocalAreaNetwork,无线局域网
FCC:FederalCommunicationsCommission,美国联邦通讯委员会
OFDM:OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,正交频分复用
ESSID:ExtendedServiceSetID,扩展服务集标识号
FCA:FixedChannelAllocation,固定信道分配
DCA:DynamicChannelAllocation,动态信道分配
PC:PowerControl,功率操控
SIR:SignaltoInterferenceNoise Ratio,信噪比