第1章无线网络概述

1、M7-1 LinuxM7-1 Linux系统系统WEBWEB服务安装与配置服务安装与配置无线局域网项目教程无线局域网项目教程胡胡 云云 编著编著 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程第2页 123456第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程教学目标教学目标 理解无线网络概念；理解无线网络概念；了解无线网络起源与演进；了解无线网络起源与演进； 理解无线网络的优势；理解无线网络的优势； 理解无线局域网；理解无线局域网；了解无线城域网；了解无线城域网；了解无线广域网；了解无线广域网；了解无线个域网概念及其主要技术。了解

2、无线个域网概念及其主要技术。第3页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程教学重点教学重点无线网络概念；无线网络概念；无线网络起源与演进；无线网络起源与演进；无线局域网概念；无线局域网概念；无线城域网概念；无线城域网概念；无线广域网概念；无线广域网概念；无线个域网概念及主要技术。无线个域网概念及主要技术。教学难点教学难点无线局域网概念；无线局域网概念；无线城域网概念；无线城域网概念；无线广域网概念。无线广域网概念。第4页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程1.1 无线网络起源与演进无线网络起源与演进 无线网络是指利用电磁波做传输介质，以无线网络是指利

3、用电磁波做传输介质，以实现终端设备间信息数据传输的网络。实现终端设备间信息数据传输的网络。 1. 世界上第一个无线网络世界上第一个无线网络 1971年，夏威夷大学的研究员创造了第一年，夏威夷大学的研究员创造了第一个基于封包式技术的无线电通信网络。这个网个基于封包式技术的无线电通信网络。这个网络被称作络被称作ALOHAnet，它连接有，它连接有7台计算机，中台计算机，中心计算机放置在瓦胡岛（心计算机放置在瓦胡岛（Oahu Island）上，采）上，采用双向星型拓扑用双向星型拓扑,实现了横跨夏威夷的实现了横跨夏威夷的4座岛屿座岛屿的无线传输。从那时开始，无线网络正式诞生，的无线传输。从那时开始，无

4、线网络正式诞生，也是最早的无线局域网（也是最早的无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）。 第5页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程 2. 早期的无线网络技术早期的无线网络技术 各个生产商研发的专有技术，只能提供低各个生产商研发的专有技术，只能提供低速无线传输，而且建立在相互竞争的专有标准速无线传输，而且建立在相互竞争的专有标准基础上。基础上。 3. 无线局域网技术的应用始于无线局域网技术的应用始于20世纪世纪80年代中年代中期期 4. IEEE 802.11x系列标准规范或推动下发展与系列标准规范或推动下发展与演进演进 5. W

5、i-Fi联盟（联盟（Wi-Fi Alliance） 在全球范围内推行无线网络产品的在全球范围内推行无线网络产品的Wi-Fi认证与认证与Wi-Fi商标授权，致力于解决符合商标授权，致力于解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。标准的产品的生产和设备兼容性问题。 第6页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程 6.6.无线城市无线城市 20042004年年7 7月，美国费城首次提出月，美国费城首次提出 “ “无线费无线费城计划城计划”，随后，随后“无线城市无线城市”建设的浪潮开始建设的浪潮开始席卷全球。席卷全球。 7. 我国无线局域网的建设和应用逐渐普及我国无线局

6、域网的建设和应用逐渐普及 无线局域网标准逐渐完善； 无线局域网安全问题基本解决； 无线局域网能够实现高带宽与低成本； 笔记本计算机逐渐普及并内置无线网络适配器； 无线应用的产品设备种类增加、性能提高； 无线应用越来越多,出现数据、语音和视频应用； 无线局域网技术越来越成熟； 管理工具开始成熟； 单位、企业、个人的无线应用需求逐渐增大。 第7页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程1.2 无线网络的优势无线网络的优势 1布局容易，扩充方便布局容易，扩充方便 无线网络的建设主要在于布局无线接入点无线网络的建设主要在于布局无线接入点（Access PointAccess Poi

7、nt，APAP），以增大无线信号覆盖），以增大无线信号覆盖范围。无线网络布局简单，扩充方便，打破了范围。无线网络布局简单，扩充方便，打破了有线网络在组网结构方面的局限性。有线网络在组网结构方面的局限性。 2减少布线，降低成本减少布线，降低成本 无线网络在接入点和无线终端之间不需要无线网络在接入点和无线终端之间不需要进行网络布线，从而减少了网络的建设和管理进行网络布线，从而减少了网络的建设和管理成本。成本。 第8页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程 3配置简单，易于建设配置简单，易于建设 建设无线局域网，只要将建设无线局域网，只要将APAP布局、安装、布局、安装、连接在

8、适当的位置。在设备配置方面，主要是连接在适当的位置。在设备配置方面，主要是配置好无线局域网控制器，就能实现无线局域配置好无线局域网控制器，就能实现无线局域网的控制和管理。网的控制和管理。 4移动特性，提高工效移动特性，提高工效 由于摆脱了线缆的束缚，无线终端具有了由于摆脱了线缆的束缚，无线终端具有了可移动的特性。无线覆盖漫游技术可以使用户可移动的特性。无线覆盖漫游技术可以使用户随时随地方便地使用网络资源，极大提高了网随时随地方便地使用网络资源，极大提高了网络应用的工作效率络应用的工作效率 。 5支持多种终端接入支持多种终端接入 如笔记本计算机、台式机、支持如笔记本计算机、台式机、支持Wi-Fi

9、的的手机、手机、PDA及智能电视机等。及智能电视机等。第9页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程1.3 无线局域网与有线网络的连接无线局域网与有线网络的连接 1.3.1 无线局域网无线局域网 1. 无线局域网（无线局域网（WLAN） 指支持指支持IEEE 802.11IEEE 802.11无线技术的相关设备，无线技术的相关设备，通过电磁波近距离互联，实现信息、数据传输通过电磁波近距离互联，实现信息、数据传输的网络。的网络。 2. 2. 无线局域网连接距离无线局域网连接距离 WLANWLAN的工作站和接入设备通常能实现在几的工作站和接入设备通常能实现在几百米内的无线连接，

10、桥接设备更是可以支持在百米内的无线连接，桥接设备更是可以支持在几十千米内的无线连接。几十千米内的无线连接。 第10页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程 3无线局域网的构成无线局域网的构成 无线局域网使用微波作为无线终端和无线无线局域网使用微波作为无线终端和无线接入点（接入点（Wireless Access Points,WAPWireless Access Points,WAP）之间）之间的传输介质。无线用户通过接入点接入无线局的传输介质。无线用户通过接入点接入无线局域网，无线局域网的接入点与有线网络连接，域网，无线局域网的接入点与有线网络连接，这样无线局域网用户就能

11、获取丰富的有线网络这样无线局域网用户就能获取丰富的有线网络资源。资源。 4无线局域网的广泛应用无线局域网的广泛应用 无线局域网广泛地应用于家庭、企业、机无线局域网广泛地应用于家庭、企业、机关单位、商务区、校园、机场及其他公共区域。关单位、商务区、校园、机场及其他公共区域。 第11页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程 5移动、联通、电信移动、联通、电信的无线局域网的无线局域网 中国移动、中国联通、中国电信除了建设中国移动、中国联通、中国电信除了建设有有3G/4G移动通信网络以外，还建设了各自的移动通信网络以外，还建设了各自的WLAN，为手机终端和，为手机终端和PC提供无

12、线移动接入提供无线移动接入（或称（或称Wi-Fi接入）互联网的服务。接入）互联网的服务。 中国移动中国移动WLAN的标识是的标识是CMCC；中国电；中国电信信WLAN的标识是的标识是Chinanet；中国联通；中国联通WLAN的标识是的标识是ChinaUnicom。 第12页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程1.3.2 无线城域网无线城域网 1.1.无线城域网无线城域网 无线城域网（无线城域网（WMANWMAN）指覆盖主要城市区域）指覆盖主要城市区域的无线网络。的无线网络。 2.2.无线城域网构成无线城域网构成 无线城域网主要由城市主要区域、场所的无线城域网主要由城市

13、主要区域、场所的若干无线局域网热点，通过有线光缆连接到若干无线局域网热点，通过有线光缆连接到IPIP城域网而形成。城域网而形成。 注意：受无线传输技术的限制，现阶段在注意：受无线传输技术的限制，现阶段在一个城市范围内，并不存在远距离的无线传输一个城市范围内，并不存在远距离的无线传输网。网。第13页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程无线城域网构成示意图无线城域网构成示意图第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程 3 “无线城市无线城市”可以理解为现阶段的无线城可以理解为现阶段的无线城域网域网 用户在热点无线信号覆盖区域内，使用无用户在热点无线信号覆盖区

14、域内，使用无线终端设备接入无线局域网热点，进而接入线终端设备接入无线局域网热点，进而接入IPIP城域网，实现使用无线终端设备共享城市网络城域网，实现使用无线终端设备共享城市网络资源。资源。 “无线城市无线城市”聚合了互联网、移动互联网聚合了互联网、移动互联网和物联网等信息应用平台和物联网等信息应用平台，为市民的通信联系、，为市民的通信联系、交往、购物、出行、教育、学习、保健等方面交往、购物、出行、教育、学习、保健等方面提供便利服务，为企业的销售、宣传、管理等提供便利服务，为企业的销售、宣传、管理等方面提供有力工具，为政府的政务公开、监督、方面提供有力工具，为政府的政务公开、监督、城市管理等方面

15、提供有益帮助。城市管理等方面提供有益帮助。 第15页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程1.3.3 无线广域网无线广域网 1.1.无线广域网无线广域网 无线广域网（无线广域网（Wireless Wide Area NetworkWireless Wide Area Network，WWANWWAN）是跨越省、国家的大范围的无线接入网）是跨越省、国家的大范围的无线接入网络。络。 2.2.无线广域网的结构无线广域网的结构 分为末端系统（两端的无线局域网及用户）分为末端系统（两端的无线局域网及用户）和通信系统（中间的有线广域网链路）两部分。和通信系统（中间的有线广域网链路）两

16、部分。第16页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程 3无线广域网通信无线广域网通信 无线用户在获取广域网资源的过程中，真无线用户在获取广域网资源的过程中，真正实现无线接入的只是在无线局域网的小范围正实现无线接入的只是在无线局域网的小范围内（无线终端设备与接入点或热点之间），而内（无线终端设备与接入点或热点之间），而在城域网、广域网大范围内进行信息数据传输在城域网、广域网大范围内进行信息数据传输的不是无线方式，而是通过光缆有线传输的。的不是无线方式，而是通过光缆有线传输的。 第17页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程中国移动中国移动WLANWLA

17、N接入城域网、广域网示意图接入城域网、广域网示意图 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程1.4 无线个人区域网无线个人区域网 1. 无线个人区域网无线个人区域网 无线个人区域网（无线个人区域网（Wireless Personal Area Network，WPAN）简称无线个域网，是在小）简称无线个域网，是在小范围内相互连接数个无线设备所形成的无线网范围内相互连接数个无线设备所形成的无线网络。络。 2. IEEE 802.15标准标准 IEEE 802.15工作组是对工作组是对WPAN做出定义说做出定义说明的机构。明的机构。 3. WPAN技术包括技术包括 红外线红外线(

18、Infrared)、蓝牙（、蓝牙（Bluetooth）、）、Zigbee、超频波段（、超频波段（UWB）、）、RFID等。等。 第19页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程1.4.1 红外线技术红外线技术 1. 红外线技术红外线技术 红外线技术是一种利用红外线进行点对点红外线技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术。通信的技术。红外线技术是一种视距传输技术。红外线技术是一种视距传输技术。 2. 红外线数据协会红外线数据协会 成立于成立于1993年，致力于建立红外线连接的年，致力于建立红外线连接的全球标准，拥有全球标准，拥有160个会员，参与的厂商包括计个会员，参与的厂商

19、包括计算机及通信硬件、软件及电话公司等。算机及通信硬件、软件及电话公司等。 第20页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程 3.红外线技术的主要优势红外线技术的主要优势 （）无须专门申请特定频率的使用执照。（）无须专门申请特定频率的使用执照。 （）设备（）设备具有具有体积小、功率低体积小、功率低的的特点。特点。 （）传输速率从最初的（）传输速率从最初的4Mb/s提高到最新的提高到最新的16Mb/s。接收角度也由传统的。接收角度也由传统的30扩展到扩展到120。采用点对点的连接，因此数据传输所受。采用点对点的连接，因此数据传输所受的干扰较少。的干扰较少。 4.红外线传输技术

20、的应用举例红外线传输技术的应用举例 家用电器（如电视机、空调机）的遥控器家用电器（如电视机、空调机）的遥控器 ； 无线键盘或无线鼠标；无线键盘或无线鼠标； 国家会议中心的同声传译系统。国家会议中心的同声传译系统。第21页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程1.4.2 蓝牙无线技术蓝牙无线技术 1. 蓝牙技术蓝牙技术 蓝牙（蓝牙（Bluetooth）是一种短距离无线连接）是一种短距离无线连接技术，运行在全球通行、无须申请许可的技术，运行在全球通行、无须申请许可的2.4GHz频段。频段。 2. 蓝牙技术的标准蓝牙技术的标准 蓝牙技术由最初的蓝牙技术由最初的1.0标准发展到标

21、准发展到2.1标准标准（其中还包括（其中还包括1.1、1.2和和2.0三个标准）。三个标准）。 3. 蓝牙技术的传输速率与通信范围蓝牙技术的传输速率与通信范围 传输速率可达传输速率可达432Kb/s、721Kb/s、1Mb/s、2Mb/s。 有效通信范围在有效通信范围在10m之内。之内。 第22页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程 4.蓝牙适配器蓝牙适配器 就是为各种数码产品能适用蓝牙技术而设就是为各种数码产品能适用蓝牙技术而设计的接口，具有无线信号的接收和发送功能。计的接口，具有无线信号的接收和发送功能。 5.蓝牙主设备和从设备蓝牙主设备和从设备 按照蓝牙设备在网络

22、中所扮演的角色，可以按照蓝牙设备在网络中所扮演的角色，可以分为主设备和从设备。主设备负责控制主从设分为主设备和从设备。主设备负责控制主从设备之间数据传输时间与速率，从设备必须与主备之间数据传输时间与速率，从设备必须与主设备保持同步。设备保持同步。 6.蓝牙技术的应用举例蓝牙技术的应用举例 在手机、掌上电脑上的应用；蓝牙键盘、在手机、掌上电脑上的应用；蓝牙键盘、蓝牙鼠标、蓝牙耳机、蓝牙麦克等。蓝牙鼠标、蓝牙耳机、蓝牙麦克等。 第23页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程1.4.3 Zigbee无线技术无线技术 1. Zigbee无线技术无线技术 Z i g b e e 无

23、 线 标 准 由无 线 标 准 由 Z i g b e e 联 盟 与联 盟 与IEEE802.15.4工作组共同制定。工作组共同制定。Zigbee设备运设备运行在行在2.4GHz频段，共有频段，共有27个信道，数据传输速个信道，数据传输速率为率为20250kb/s，传输距离为，传输距离为1075m。 2. Zigbee网络设备网络设备 Zigbee技术主要用于构建近距离、低传输技术主要用于构建近距离、低传输速率无线数据传输网络。速率无线数据传输网络。 Zigbee网络使用协调网络使用协调器、路由器（主设备）和终端（从设备）三种器、路由器（主设备）和终端（从设备）三种类型的设备。类型的设备。第

24、24页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程第25页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程 3. Zigbee网络设备的作用网络设备的作用 Zigbee协调器协调器是整个是整个Zigbee网络的核心，网络的核心，负责启动和配置网络、产生网络信标负责启动和配置网络、产生网络信标（Beacon），控制网络拓扑的形成与协调各网），控制网络拓扑的形成与协调各网络成员的流量。络成员的流量。 Zigbee路由器路由器支持关联设备、能够将数据支持关联设备、能够将数据转发到其他设备。转发到其他设备。Zigbee网格或树状网络可以网格或树状网络可以有多个有多个Zigb

25、ee路由器。路由器。 Zigbee终端终端连接需要与其通信的设备，并连接需要与其通信的设备，并不起转发器、路由器的作用。不起转发器、路由器的作用。 第26页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程 4. Zigbee网络的拓扑网络的拓扑 Zigbee网络有星状网、树状网、网状网网络有星状网、树状网、网状网3种拓扑结构。一个种拓扑结构。一个Zigbee网络可以容纳最多网络可以容纳最多1个个主设备（主设备（Zigbee协调器或中心设备）和协调器或中心设备）和254个从个从设备（或设备（或Zigbee终端设备）。终端设备）。第27页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局

26、域网项目教程 3. Zigbee无线技术的应用无线技术的应用 ZigBee无线连接技术主要解决低成本、低无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用。联网应用。Zigbee无线技术在实时定位、远程无线技术在实时定位、远程抄表、温温度监控、安全监视、汽车电子、医抄表、温温度监控、安全监视、汽车电子、医疗电子、工业自动化等无线传感网络中有非常疗电子、工业自动化等无线传感网络中有非常广泛的应用。广泛的应用。 举例：举例： ZigBee远程抄表系统远程抄表系统第28页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程第

27、29页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程1.4.4 超宽带技术超宽带技术 1. 超宽带技术超宽带技术 超宽带（超宽带（Ultra Wide Band，UWB）是一）是一种无载波通信技术。美国联邦通信委员会种无载波通信技术。美国联邦通信委员会FCC规定，规定，UWB的工作频段范围为的工作频段范围为3.110.6 GHz，最小工作频宽为最小工作频宽为500MHz。其传输距离通常在。其传输距离通常在10m以内，通信速度可以达到几百以内，通信速度可以达到几百Mbit/s以上。以上。 2. UWB特点特点 UWB不采用载波，而是利用纳秒至微微不采用载波，而是利用纳秒至微微秒级的

28、非正弦波窄脉冲传输数据，因此，其所秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此，其所占的频谱范围很宽，适用于高速、近距离的无占的频谱范围很宽，适用于高速、近距离的无线个人通信。线个人通信。 第30页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程 3. 家庭无线互连产品需要更高的通信速率家庭无线互连产品需要更高的通信速率 以无线高清晰数字电视（以无线高清晰数字电视（WHDTV）为例，）为例，如果采用如果采用MPFG2HD数据格式，则视频数据流数据格式，则视频数据流的速率高达的速率高达25Mbit/s。 4. UWB应用应用 具有超宽带功能的海尔电具有超宽带功能的海尔电 视机。超宽带天线内置在

29、电视机。超宽带天线内置在电 视机中，数字媒体服务器外视机中，数字媒体服务器外 观与标准的观与标准的DVD播放机相似，播放机相似， 最远可以放在距离高清晰度最远可以放在距离高清晰度 电视机电视机20米的位置。米的位置。 第31页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程1.4.5 RFID技术技术 1. RFID技术技术 射 频 识 别 （射 频 识 别 （ R a d i o F r e q u e n c y Identification，RFID）技术，是一项利用射频）技术，是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接

30、触信息传递并通过所传递的信息达到识别无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。目的的技术。 2. RFID组成组成 RFID是一种简单的无线系统，由阅读器是一种简单的无线系统，由阅读器（Reader）与电子标签（）与电子标签（Tag）也就是所谓的）也就是所谓的应答器（应答器（Transponder）及应用软件三个部分所）及应用软件三个部分所组成。组成。第32页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程1.4.5 RFID技术技术 3. 阅读器阅读器 阅读器（阅读器（Reader）根据使用的结构和技术）根据使用的结构和技术不同可以是读或读写装置，是不同可以是读或读写装

31、置，是RFID系统信息控系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。模块、控制模块和接口单元组成。 4. 应答器应答器 应答器（应答器（Transponder） 是是RFID系统的信系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。微带天线等）和微芯片组成无源单元。 第33页 第第1 1章章 无线网络概述无线网络概述无线局域网项目教程 5. RFID工作原理工作原理 阅读器发射一特定频率的无线电波能量给阅读器发射一特定频率的无线电波能量给应答器，用以驱动应答器电路将内部的数据送应答器，用以驱动应答器电路将内部的数据送出，此时阅读器便依序接收解读数据，送给应出，此时阅读器便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。用程序做相应的处理。 阅读器和应答器之间一般采用半双工通信阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。源应答器提供能量和时序。 实际应用中，可进一步通过实际应用中，可进一步通过Ethernet或或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。远程传送等管理功能。 6. 应用