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技术解决方案一 WLAN工作原理及网络特点1.1 工作原理1.1.1 WLAN概述无线局域网是以无线信道做传输媒介的计算机局域网（Wireless Local Area Network，以下简称为WLAN），计算机无线连网能够在以无限方式相连的计算机之间实现资源共享，并具有目前网络操作系统所支持的各种服务功能。计算机无线连网常见的形式是把一个（远程）计算机以无限方式连入一个计算机网络中，使其作为网络中的一个节，具有网上工作站同样的功能，以获得网络上所有的服务，或把数个（有线或无线）局域网连成一个区域网；同时，也可采用全无线方式构成一个局域网或在一个局域网混合使用有线和无线方式。此时，在无线方式入网的计算机具有可移动性，能在制定的区域移动并随时和网络保持联系。计算机无线连网方式是有线连网方式的一种补充，是在有线网的基础上发展起来的，使网上的计算机终端具有可移动性，能快速、方便的解决以有线方式不易实现的网络信道在移动中联通的问题。1.1.2 802.11b WLAN 的关键技术IEEE802.11工作组b于1999年年底制定IEEE802.11b标准，以直序扩频（又称DSSS；Direct Sequence Spread Spectrum）作为调制技术，此标准工作于2.4G频段，该频段属于ISM频段，即工业、科学、医疗公共频段。u 直接序列展频技术直接序列展频技术 (Direct Sequence Spread Spectrum； DSSS)是将原来的讯号1或0，利用10个以上的chips来代表1或0位，使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。而每个bit使用多少个chips称做Spreading chips，一个较高的Spreading chips可以增加抗噪声干扰，而一个较低Spreading Ration可以增加用户的使用人数。基本上，在DSSS的Spreading Ration是相当少的，例如在几乎所有2.4GHz的无线局域网络产品所使用的Spreading Ration皆少于20。而在IEEE802.11的标准内，其Spreading Ration大约在100左右。u 工作频段及子频道配置依照802.11b WLAN的国际规范和国际无线电管理委员会的标准，中国移动集团公司WLAN的无线设备的工作频段为：2400-2483.5MHz。工作频率带宽为83.5 MHz,划分为14个子信道，每个子频道贷款为22 MHz,自频道分配如图1所示：图1 频道分配如上图所示，最多有13个信道可用，13个信道的标号及所用中心频率的情况见下表一表一 信道标号及中心频率信道标号中心频率信道低端/高端频率12412MHz2401/2423MHz22417MHz2411/2433MHz32422MHz2416/2438MHz42427MHz2421/2443MHz52432MHz2426/2448MHz62437MHz2431/2453MHz72442MHz2431/2453MHz82447MHz2436/2458MHz92452MHz2441/2463MHz102457MHz2446/2468MHz112462MHz2451/2473MHz122467MHz2456/2478MHz132472MHz2461/2483MHz在多个频道同时工作的情况下，为保证频道之间不互相干扰，要求两个频道的中心频率间隔不能低于25 MHz。因此上图可以看出，在一个WLAN系统的AP工作区内，直序扩频技术最多可以提供3个不重叠的频道同时工作，提供高达33 Mbps的吞吐量。u CSMA/CA协议总线型局域网在MAC层的标准协议是载波监听多点接入/冲突检测（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）协议。由于无限产品的适配器不易检测信道是否存在冲突，因此802.1定义了载波监听多点接入/冲突避免CSMA/CA（with Collision Avoidance）。利用载波监听察看介质是否空闲；通过随机的时间等待以避免冲突，使信号冲突发生的概率减到最小。但在遭受其他噪声干扰，或者由于监听失败是，信号冲突就有可能发生，由此802.11还提供了带确认帧ACK的CSMA/CA，这种工作于MAC层的ACK此时能够提供快速的恢复能力。u RTS/CTS协议RTS/CTS协议即请求发送/允许发送协议，是一种握手协议，主要用来解决“隐藏终端”问题。举例来说：终端A向终端B发送信息，终端C未监测到A也向B发送，故A和C同时将信号发送到B，引起信号冲突，最终导致发送至B的信号丢失了，这样就导致了“隐藏终端”问题，“隐藏终端”多发生在大型单元中，这将带来效率损失，并且需要错误恢复机制。当需要传送大容量文件时，尤其需要杜绝“隐藏终端”现象发生。使用CSMA/CA协议时，同时设置传送上限字节数，一旦待传送的数据大于此上限值，即启动CSMA/CA握手协议；首先，A向B发送RTS信号提出会话请求，B受到RTS后，向所有的终端发送CTS信号，表明已就绪，A可以发送，其余终端暂时不能发送，此时A向B发送数据，B接收完数据后，即向所有终端广播ACK确认帧，此时，所有终端重新进行平等监听、竞争信道。u 根据接收频率动态调整速率图2 场强与速率关系示意图根据接收场强的不同，数据传输的速率可以动态调整，AP设备遵照802.11b标准适用相应的编码技术，根据数据速率使用补充编码键控CCK方式，并使用DQPSK和DBPSK作为调制方式。接收城墙与速率的关系以及具体编码和调制方式参见表二：表二 接收场强、数据速率、标码与调制关系表接收场强数据速率码长调制方式比特/符号-90dBm1 Mbps11(Barker序列)DBPSK1-87dBm2 Mbps11(Barker序列)DQPSK2-84dBm5.5 Mbps8(CCK)DQPSK4-81dBm11 Mbps8(CCK)DQPSK8u 信包重整当传送帧受到严重干扰时需要进行重传。一个信包越大，所需要传的耗费（时间、控制信号、恢复机制）也就越大。此时，如果减小帧尺寸，即把大信包分割为若干小信包，即使重传，也只是重传一个小信包，耗费相对小得多。采用此方法可以大大提高产品在噪声干扰地区的抗干扰能力。在信包情况较好的地区，作为一个可选项，该项功能也可关闭。u 漫游随着移动计算设备的日益普及，网络接入设备应具备漫游功能。传输信道在接入设备AP(Access point )上进行设置，而终端卡不需要设置固定信道，终端卡就具有自动识别功能，可以动态调频到AP设定的信道，该过程称为扫描(SCAN)。IEEE802.11定义了两种模式：被动扫描和主动扫描。被动扫描是指终端卡侦听AP发出的指示信号,并换到给定的信道;主动扫描是指无线网卡收到响应后,切换到给定的信道.同时,当用户在AP无缝覆盖区域移动时,WLAN无线网卡可以在具有相同网络名的不同AP之间切换(Handoff),保证数据通讯不中断.u 安全技术802.11b标准采用直扩技术和码分多址技术,发射功率很小,小于35mW,且被扩展到22MHz带宽.平均能量很低(15dBm),并且不存在频率单一的载波,很难被扫描跟踪及干扰,因此此项技术一直用于军事上,具有可靠的安全性能,除物理上的确安全机制之外,在软件上,还采用了域名控制,在有线同等保密(WEP)方面,对于特殊用户,可选以下附件,基于RC4的加密(1988RSA运算法则)和密码(40位密钥).1.1.3 WLAN组成-基本服务区(BSA)WLAN由无线网卡、无线接入点(AP)计算机和有关设备组成,采用单元结构,将整个系统分成许多单元,每个单元成为一个基本服务组(BSS)，BSS的组成有以下三种方式：一是集中控制方式，每个单元由一个中心站控制,网中的终端在该中心站的控制下与其它终端通信.尽管BSS区域较大,但其所建中心站的费用昂贵.二是分布对等式,BSS中任意两个终端可直接通信,无需中心站转接.尽管BSS区域较小,但是这种方式的结构简单,使用方便.三是集中控制式与分布式相结合的方式.WLAN通过AC与城域网等外部网络相联，AC与城域网之间的连接数据速率通常为1个E1或几个E1 ,AC与AP之间的连接数据速率为10/100Mbps(参见图4)，1个理论上可以带30 个用户，但为保证WLAN网络的较为理想的使用效果，通常1个可带20 个用户。WLAN一个可由一个基本服务区(BSA)组成，一个BSA通常包含若干个单元，这些单元通过AP与分布式系统相连（参见图3BSA示意图）.图3 BSA示意图1.1.4 WLAN接入方式将接入internet的网络结构参见图4.图4 WLAN接入方式1.2 WLAN优势u 移动性在有WLAN网络覆盖的地区，终端用户可以在移动中使用网络，避免了有线局网只能在特定区域内使用网络的局限性。u 弹性及可扩展性在已有无线网络的基础上，只需通过增加AP（无线接入点）及相应的软件设置即可对现有网络进行有效扩展。WLAN的组建、配置、和维护也都较为容易。u 传输量大资料传输速度高达11 Mbps以上。u 安装容易安装无线网络是非常快速且容易，并且免除从墙壁、天花板拉线的困难。u 较低的安装及维护成本长期而言，无线网络在安装上、效率上、以及维护的成本上是交节省的。u 与布线网络具等同的安全性网络安全是非常重要的，在发展网络基础建设上，无线网络在网络管理方面与有线网络提供相同之网络安全选择。二 WLAN组网方式根据接入点AP的功用不同，WLAN可以实现不同的组网方式。目前有基础架构模式、点对点模式、多AP模式，无线网桥模式和无线中继器模式等五种组网模式。1 基础架构模式u 由AP和客户终端组成u 所有无线通信都经过AP完成u AP可以连接到有线网络，实现无线网络和有线网络的互联u 无线网络和有线网络可以使用不同的IP网络，通过网络地址转换（NAT）实现网络互通基础架构模式的组网如下图5：图5 基础构架模式2 点对点模式u 有无线工作站组成u 无需APu 可以进行文件和打印共享u 安全性由各个客户端自