各种无线网络之间的优劣对比及在楼宇智能化中的应用

PAGE16金华职业技术学院JINHUACOLLEGEOFVOCATIONANDTECHNOLOGY毕业教学环节成果（20届）题目各种无线网络之间的优劣对比及在楼宇智能化中的应用学院信息工程学院专业楼宇智能化工程技术班级学号姓名指导教师理工类金华职业技术学院毕业教学成果理工类目录摘要 1Abstract: 1引言 21概述 41.1无线网络的分类 41.1.1无线个人网 41.1.2无线区域网 41.1.3无线城域网 41.1.4无线局域网 51.2无线网络的设备类型 101.2.1无线网卡 101.2.2无线网桥 101.2.3无线天线 111.3无线网络的辐射 112无线网络与有线网络的优劣对比 122.1有线网络的含义 122.2无线网络和有线网络的优劣对比 123IEEE802.11b系列协议、蓝牙和Zigbee之间的对比 183.1IEEE802.11b 183.1.1802.11b标准简介 183.1.2IEEE802.11b优点 183.1.3802.11b的应用前景 193.2蓝牙 193.3Zigbee 203.4前景发展 214无线网络在楼宇智能化中的应用 224.1监控中的IEEE802.11 224.2蓝牙 234.3Zigbee 24结论与谢辞 25参考文献 26-PAGE26-各种无线网络之间的优劣对比及在楼宇智能化中的应用信息工程学院楼宇智能化工程技术专业张晓摘要：随着智能楼宇控制技术的发展，基于无线的控制网络的应用需求越来越强烈，论文分析了无线网络技术在智能楼字系统网络中应用的可能性和挑战性，重点介绍现场执行层无线网络技术的引入，讨论有线网络与无线网络的区别，分析IEEE802.11系列协议、蓝牙和Zigbee之间的对比，最后介绍它们在监控、手机、防盗报警中的应用。关键词：无线网络对比应用Theadvantagesanddisadvantagesofvariouscontrastbetweenwirelessnetworksandintheapplicationofintelligentbuilding(TheIntelligentBuildingEngineeringTechnology,InformationandEngineeringcollege,JinHuaCollegeofVocationAndTechnology,ZhangXiao)Abstract:Withthedevelopmentofintelligentbuildingcontroltechnology,Thecontrolnetworkbasedonwirelessapplicationrequirementsbecomestrongerandstronger,thesisanalyzesthewirelessnetworktechnologyinIntelligentPremisesNetworkapplicationpossibilitiesandchallenging,Focusesonimplementationonthegroundflooroftheintroductionofwirelessnetworkingtechnology,wiredandwirelessnetworkstodiscussthedifferencebetweenanalysisofIEEE802.11seriesofprotocols,BluetoothandZigbeethecontrastbetweenthefinalpresentationoftheirsurveillance,accesscontrol,burglaralarmintheapplication.Keywords:WirelessNetworkApplicationCompariso引言所谓无线网络，既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术，与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。最常见的有IEEE802.11，IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g。其中：IEEE802.11是IEEE（电气和电子工程师协会）最初制定的一个无线局域网标准。IEEE802.11b又被称为Wi-Fi，使用开放的2.4GHz直接序列扩频，最大数据传输速率为11Mbps，也可根据信号强弱把传输率调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps带宽。无需直线传播传输范围为室外最大300米，室内有障碍的情况下最大100米，是现在使用的最多的传输协议。蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHzISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。ZigBee——这种目前被广泛讨论的\o"遥控无钥匙门禁(RKE)的设计考虑(一)"短距、低速率\o"Wisair发布无线USB参考设计，连接速率高达480Mbps"无线技术，正逐渐成熟并走向产品应用。这种技术与802.11b(Wi-Fi)和802.15.1(蓝牙)一样工作在2.4GHz频段，有效范围在1050米之间，支持的最高数据传输速率为250kbit/s。值得注意的是，基于Zigbee应用的电池使用时间可长达数月甚至数年，似乎比蓝牙更具成本吸引力。因此在稍后的一段时间里，尽管会面临其它类似技术的挑战，但多数人更看好ZigBee。随着无线通信技术的广泛应用，传统局域网络已经越来越不能满足人们的需求，于是无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）应运而生，且发展迅速。尽管目前无线局域网还不能完全独立于有线网络，但近年来无线局域网的产品逐渐走向成熟，正以它优越的灵活性和便捷性在网络应用中发挥日益重要的作用。无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物。从专业角度讲，无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信，并实现通信的移动化、个性化和宽带化。通俗地讲，无线局域网就是在不采用网线的情况下，提供以太网互联功能。1概述1.1无线网络的分类无线个人网(WPAN)：WirelessPersonalAreaNetwork：代表蓝牙(Bluetooth),特点传输距离<10m,传输速率大概1Mbps,发展UWB速率更快。无线局域网(WLAN)：WirelessLocalAreaNetwork：代表802.11系列,特点传输距离<100m,传输速率大概1M-54Mbps,发展802.11n速率更快。无线城域网(WMAN)：WirelessMetropolitanAreaNetwork：代表WiMax,特点传输距离<5km,传输速率大概70Mbps,发展现在慢慢在应用中。无线广域网(WWAN)：WirelessWideAreaNetwork：代表移动联通的无线网络,特点传输距离<15km,传输速率大概3Mbps,发展速度更快。1.1.1无线个人网无线个人网(WPAN)是在小范围内相互连接数个装置所形成的无线网络，通常是个人可及的范围内。例如蓝牙连接耳机及膝上电脑，ZigBee也提供了无线个人网的应用平台。从专业角度看，蓝牙是一种无线接入技术。从技术角度看，蓝牙是一项创新技术，它带来的产业是一个富有生机的产业，因此说蓝牙也是一个产业，它已被业界看成是整个移动通信领域的重要组成部分。蓝牙不仅仅是一个芯片，而是一个网络，不远的将来，由蓝牙构成的无线个人网将无处不在。它还是GPRS和3G的推动器。1.1.2无线区域网无线区域网(WirelessRegionalAreaNetwork，简称WRAN)基于认知无线电技术，IEEE802.22定义了适用于WRAN系统的空中接口。WRAN系统工作在47MHz～910MHz高频段/超高频段的电视频带内的，由于已经有用户(如电视用户)占用了这个频段，因此802.22设备必须要探测出使用相同频率的系统以避免干扰。1.1.3无线城域网无线城域网是连接数个无线局域网的无线网络型式。2003年1月，一项新的无线城域网标准IEEE802.16a正式通过。致力于此标准研究的组织是WiMax论坛——全球微波接入互操作性（WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess）组织。作为一个非赢利性的产业团体，WiMax由Intel及其他众多领先的通信组件及设备公司共同创建。至2004年1月底，其成员数由之前的28个迅速增长到超过70个，特别吸引了AT&T、电讯盈科等运营商，以及西门子移动及我国的中兴通讯等通信厂商的参与。WiMax总裁兼主席LaBrecque认为，这将是该组织发展的一个里程碑。虽然实际的商用进程尚待时日，但是从WiMax论坛发布的资料上显示，WiMax正力图成为继无线局域网联盟Wi-Fi之后的另一个具有充分产业影响力的无线产业联盟。作为WiMax的主要成员，Intel一直致力于IEEE802.16无线城域网芯片的开发。1.1.4无线局域网无线网络的历史起源可以追溯到50年前第二次世界大战期间。当时，美国陆军研发出了一套无线电传输技术，采用无线电信号进行资料的传输。这项技术令许多学者产生了灵感。1971年，夏威夷大学的研究员创建了第一个无线电通讯网络，称作ALOHNET。这个网络包含7台计算机，采用双向星型拓扑连接，横跨夏威夷的四座岛屿，中心计算机放置在瓦胡岛上。从此，无线网络正式诞生。1．无线局域网的优点（1）灵活性和移动性。在有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置的限制，而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。（2）安装便捷。无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。（3）易于进行网络规划和调整。对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。（4）故障定位容易。有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。无线网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。（5）易于扩展。无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络，并且能够提供节点间“漫游”等有线网络无法实现的特性。由于无线局域网有以上诸多优点，因此其发展十分迅速。最近几年，无线局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。2．无线局域网的理论基础目前，无线局域网采用的传输媒体主要有两种，即红外线和无线电波。按照不同的调制方式，采用无线电波作为传输媒体的无线局域网又可分为扩频方式与窄带调制方式。（1）红外线（InfraredRays，IR）局域网采用红外线通信方式与无线电波方式相比，可以提供极高的数据速率，有较高的安全性，且设备相对便宜而且简单。但由于红外线对障碍物的透射和绕射能力很差，使得传输距离和覆盖范围都受到很大限制，通常IR局域网的覆盖范围只限制在一间房屋内。（2）扩频（SpreadSpectrum，SS）局域网如果使用扩频技术，网络可以在ISM（工业、科学和医疗）频段内运行。其理论依据是，通过扩频方式以宽带传输信息来换取信噪比的提高。扩频通信具有抗干扰能力和隐蔽性强、保密性好、多址通信能力强的特点。扩频技术主要分为跳频技术（FHSS）和直接序列扩频（DSSS）两种方式。所谓直接序列扩频，就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。而跳频技术与直序扩频技术不同，跳频的载频受一个伪随机码的控制，其频率按随机规律不断改变。接收端的频率也按随机规律变化，并保持与发射端的变化规律一致。跳频的高低直接反映跳频系统的性能，跳频越高，抗干扰性能越好，军用的跳频系统可达到每秒上万跳。（3）窄带微波局域网这种局域网使用微波无线电频带来传输数据，其带宽刚好能容纳信号。但这种网络产品通常需要申请无线电频谱执照，其它方式则可使用无需执照的ISM频带。3．无线局域网的不足之处无线局域网在能够给网络用户带来便捷和实用的同时，也存在着一些缺陷。无线局域网的不足之处体现在以下几个方面：（1）性能。无线局域网是依靠无线电波进行传输的。这些电波通过无线发射装置进行发射，而建筑物、车辆、树木和其它障碍物都可能阻碍电磁波的传输，所以会影响网络的性能。（2）速率。无线信道的传输速率与有线信道相比要低得多。目前，无线局域网的最大传输速率为54Mbit/s，只适合于个人终端和小规模网络应用。（3）安全性。本质上无线电波不要求建立物理的连接通道，无线信号是发散的。从理论上讲，很容易监听到无线电波广播范围内的任何信号，造成通信信息泄漏。4．无线局域网协议标准无线局域网技术（包括IEEE802.11、蓝牙技术和HomeRF等）将是新世纪无线通信领域最有发展前景的重大技术之一。以IEEE（电气和电子工程师协会）为代表的多个研究机构针对不同的应用场合，制定了一系列协议标准，推动了无线局域网的实用化。1）IEEE802.11系列协议作为全球公认的局域网权威，IEEE802工作组建立的标准在局域网领域内得到了广泛应用。这些协议包括802.3以太网协议、802.5令牌环协议和802.3z100BASE-T快速以太网协议等。IEEE于1997年发布了无线局域网领域第一个在国际上被认可的协议——802.11协议。1999年9月，IEEE提出802.11b协议，用于对802.11协议进行补充，之后又推出了802.11a、802.11g等一系列协议，从而进一步完善了无线局域网规范。IEEE802.11工作组制订的具体协议如下：（1）802.11a802.11a采用正交频分（OFDM）技术调制数据，使用5GHz的频带。OFDM技术将无线信道分成以低数据速率并行传输的分频率，然后再将这些频率一起放回接收端，可提供25Mbit/s的无线ATM接口和10Mbit/s的以太网无线帧结构接口，以及TDD/TDMA的空中接口。在很大程度上可提高传输速度，改进信号质量，克服干扰。物理层速率可达54Mbit/s，传输层可达25Mbit/s，能满足室内及室外的应用。（2）802.11b802.11b也被称为Wi-Fi技术，采用补码键控（CCK）调制方式，使用2.4GHz频带，其对无线局域网通信的最大贡献是可以支持两种速率--5.5Mbit/s和11Mbit/s。多速率机制的介质访问控制可确保当工作站之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限值时，传输速率能够从11Mbit/s自动降到5.5Mbit/s，或根据直序扩频技术调整到2Mbit/s和1Mbit/s。在不违反FCC规定的前提下，采用跳频技术无法支持更高的速率，因此需要选择DSSS作为该标准的惟一物理层技术。（3）802.11g2001年11月，在IEEE802.11会议上形成了802.11g标准草案，目的是在2.4GHz频段实现802.11a的速率要求。该标准于2003年初获得批准。802.11g采用PBCC或CCK/OFDM调制方式，使用2.4GHz频段，对现有的802.11b系统向下兼容。它既能适应传统的802.11b标准(在2.4GHz频率下提供的数据传输率为11Mbit/s)，也符合802.11a标准(在5GHz频率下提供的数据传输率56Mbit/s)，从而解决了对已有的802.11b设备的兼容。用户还可以配置与802.11a、802.11b以及802.11g均相互兼容的多方式无线局域网，有利于促进无线网络市场的发展。（4）其他相关协议IEEE802工作组今后将继续对802.11系列协议进行探讨，并计划推出一系列用于完善无线局域网应用的协议，其中主要包括802.11e（定义服务质量和服务类型）、802.11f（AP间协议）、802.11h（欧洲5GHz规范）、802.11i（增强的安全性&认证）、802.11j（日本的4.9GHz规范）、802.11k（高层无线/网络测量规范）以及高吞吐量研究工作组的相关协议。2）蓝牙规范（Bluetooth）蓝牙规范是由SIG（特别兴趣小组）制定的一个公共的、无需许可证的规范，其目的是实现短距离无线语音和数据通信。蓝牙技术工作于2.4GHz的ISM频段，基带部分的数据速率为1Mbit/s，有效无线通信距离为10～100m，采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙技术采用自动寻道技术和快速跳频技术保证传输的可靠性，具有全向传输能力，但不需对连接设备进行定向。其是一种改进的无线局域网技术，但其设备尺寸更小，成本更低。在任意时间，只要蓝牙技术产品进入彼此有效范围之内，它们就会立即传输地址信息并组建成网，这一切工作都是设备自动完成的，无需用户参与。3）Zigbee协议无线传感器网络节点要进行相互的数据交流就要有相应的无线网络协议(包括MAC层、路由、网络层、应用层等)，传统的无线协议很难适应无线传感器的低花费、低能量、高容错性等的要求，这种情况下，ZigBee协议应运而生。Zigbee的基础是IEEE802.15.但IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此Zigbee联盟扩展了IEEE，对其网络层协议和API进行了标准化。Zigbee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。主要用于近距离无线连接。它有自己的协议标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里；另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。通常，符合如下条件之一的应用，就可以考虑采用Zigbee技术做无线传输：需要数据采集或监控的网点多；要求传输的数据量不大，而要求设备成本低；要求数据传输可性高，安全性高；设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块；电池供电；地形复杂，监测点多，需要较大的网络覆盖；现有移动网络的覆盖盲区；使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统；使用GPS效果差，或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。值得注意的是，在已经发布的ZIGBEEV1.0中并没有规定具体的路由协议，具体协议由协议栈实现。4）HomeRF标准在美国联邦通信委员会（FCC）正式批准HomeRF标准之前，HomeRF工作组于1998年为在家庭范围内实现语音和数据的无线通信制订出一个规范，即共享无线访问协议（SWAP）。该协议主要针对家庭无线局域网，其数据通信采用简化的IEEE802.11协议标准。之后，HomeRF工作组又制定了HomeRF标准，用于实现PC机和用户电子设备之间的无线数字通信，是IEEE802.11与泛欧数字无绳电话标准（DECT）相结合的一种开放标准。HomeRF标准采用扩频技术，工作在2.4GHz频带，可同步支持4条高质量语音信道并且具有低功耗的优点，适合用于笔记本电脑。5）HyperLAN/2标准2002年2月，ETI的宽带无线接入网络（BroadbandRadioAccessNetworks，BRAN）小组公布了HiperLAN/2标准。HiperLAN/2标准由全球论坛（H2GF）开发并制定，在5GHz的频段上运行，并采用OFDM调制方式，物理层最高速率可达54Mbit/s，是一种高性能的局域网标准。HyperLAN/2标准定义了动态频率选择、无线小区切换、链路适配、多波束天线和功率控制等多种信令和测量方法，用来支持无线网络的功能。基于HyperRF标准的网络有其特定的应用，可以用于企业局域网的最后一部分网段，支持用户在子网之间的IP移动性。在热点地区，为商业人士提供远端高速接入因特网的服务，以及作为W-CDMA系统的补充，用于3G的接入技术，使用户可以在两种网络之间移动或进行业务的自动切换，而不影响通信。1.2无线网络的设备类型在无线局域网里，常见的设备有无线网卡、无线网桥、无线天线等。1.2.1无线网卡无线网卡的作用类似于以太网中的网卡，作为无线局域网的接口，实现与无线局域网的连接。无线网卡根据接口类型的不同，主要分为三种类型，即PCMCIA无线网卡、PCI无线网卡和USB无线网卡。PCMCIA无线网卡仅适用于笔记本电脑，支持热插拔，可以非常方便地实现移动无线接入。PCI无线网卡适用于普通的台式计算机使用。其实PCI无线网卡只是在PCI转接卡上插入一块普通的PCMCIA卡。USB接口无线网卡适用于笔记本和台式机，支持热插拔，如果网卡外置有无线天线，那么，USB接口就是一个比较好的选择。1.2.2无线网桥从作用上来理解无线网桥，它可以用于连接两个或多个独立的网络段，这些独立的网络段通常位于不同的建筑内，相距几百米到几十公里。所以说它可以广泛应用在不同建筑物间的互联。同时，根据协议不同，无线网桥又可以分为2.4GHz频段的802.11b或802.11G以及采用5.8GHz频段的802.11a无线网桥。无线网桥有三种工作方式，点对点，点对多点，中继连接。特别适用于城市中的远距离通讯。在无高大障碍（山峰或建筑）的条件下，一对速组网和野外作业的临时组网，其作用距离取决于环境和天线，实现7km的点对点微波互连。一对27dbi的定向天线可以实现10km的点对点微波互连。12dbi的定向天线可以实现2km的点对点微波互连；一对只实现到链路层功能的无线网桥是透明网桥，而具有路由等网络层功能、在网络24dbi的定向天线可以实层实现异种网络互联的设备叫无线路由器，也可作为第三层网桥使用。无线网桥通常是用于室外，主要用于连接两个网络，使用无线网桥不可能只使用一个，必需两个以上，而AP可以单独使用。无线网桥功率大，传输距离远（最大可达约50km），抗干扰能力强等，不自带天线，一般配备抛物面天线实现长距离的点对点连接。1.2.3无线天线当计算机与无线AP或其他计算机相距较远时，随着信号的减弱，或者传输速率明显下降，或者根本无法实现与AP或其他计算机之间通讯，此时，就必须借助于无线天线对所接收或发送的信号进行增益（放大）。无线天线有多种类型，不过常见的有两种，一种是室内天线，优点是方便灵活，缺点是增益小，传输距离短；一种是室外天线。室外天线的类型比较多，一种是锅状的定向天线，一种是棒状的全向天线。室外天线的优点是传输距离远。比较适合远距离传输。1.3无线网络的辐射1)无线网络的辐射其实很微弱辐射的大小主要取决于发射功率的大小，我国无线电管理委员会的规定：无线局域网产品的发射功率不能大于10mW，而其他国家的标准相对宽松，比如：日本的无线局域网产品的发射功率的上限是100mW，欧美一些国家是50mW左右。目前市面上所销售的产品一般都符合欧美国家的标准。手机在功率大的时候可以到1W多，绝大多数无线路由器的发射功率也就在50mW～100mW之间，而无线网卡的功率一般在10mW以下。2)更换高增益的天线不会增加辐射目前市场上的无线网络产品，天线的增益一般为2dBi和3dBi，为了无线信号的扩展，一些用户喜欢更换高增益的天线。由于天线是无源器件，并不会增加功率，不管加多大增益的天线，它发射的功率都不会比50mw更高，发射功率主要取决于发射热点，即无线路由器、无线AP本身，只要它们的功率符合安全标准，那就可以放心更换高增益的天线。-PAGE24-2无线网络与有线网络的优劣对比2.1有线网络的含义网络传输是透过“有线”与“无线”这两种形态来完成的，而大多数稳定的网络都是“有线”的。有电线的网络包含了家里的电话线、公司的网络线、埋在马路下的网络电缆、架在各大楼间的第四台电缆，还有埋在海底深处的海底电缆等。各种电线粗细不一、外形也不太相同，连传输速度也不一样。家里的电话线，因为没有特殊的加工，所以，应该算是效应最差的“线”；而目前传输速度最快且外界电波干扰程度最低的，就是光缆了！2.2无线网络和有线网络的优劣对比无线局域网的网络速度与以太网相当，一个AP最多可支持多达上百个用户的接入，最大传输范围可达到几十公里，具有以下的鲜明特点：具有高移动性，通信范围不受环境条件的限制，拓宽了网络的传输范围。在有线局域网中，两个站点的距离在使用铜缆（粗缆）时被限制在500m，即使采用单模光纤也只能达到3000m，而无线局域网中两个站点间的距离可达到50km。抗干扰性强、网络的保密性好。对于有线局域网中的诸多安全问题，在无线局域网中\o"%u592A%u592A%u4E5010S@utops.cc"基本上可以避免。建网容易，管理\o"%u9C9C%u7F8E%u7A0B%u5EA6@utops.cc"方便。相对于有线网络，无线局域网的组建、配置和\o""维护较为容易，一般计算机\o"Zgirls@utops.cc"工作人员都可以胜任网络的管理工作。与有线网络相比，无线局域网有如下优点：1)安装便捷一般在网络建设中，施工周期最长、对周边环境影响最大的，就是网络布线施工工程。在施工过程中，往往需要破墙掘地、穿线架管。而WLAN最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点（AccessPoint)设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。2)使用灵活在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而一旦WLAN建成后，在无线网的信号覆盖区域内，任何一个位置都可以接入网络。3)易于扩展WLAN有多种配置方式，能够根据需要灵活选择。这样，WLAN就能胜任从只有几个用户的小型局域网到上千用户的大型网络，并且能够提供像“漫游（Roaming）”等有线网络无法提供的特性。对于组建家庭局域网或者小型企业内网而言，无线或者有线技术都可以轻松实现。传统上，家庭局域网一般使用有线技术，但是，近几年随着无线技术的不断发展和完善，使用无线技术搭建局域网也开始变得流行起来。下面，我们将在安装、成本、可靠性、性能、安全性五个重要方面对无线和有线网络进行对比：一、有线局域网有线局域网需要使用以太网电缆和网络适配器。虽然两台电脑可以通过以太网交叉电缆实现互联，但是有线局域网一般还需要网络结点设备，比如HUB集线器、交换机或者路由器，以实现更多电脑的互联。如果是通过拨号上网的用户，那么主机需要与调制解调器互联，并且主机上还要安装有Internet连接或者类似的软件，以供连接主机上的其余电脑也能够实现上网。使用路由器的用户就简单多了，它内置有防火墙功能，而且更容易实现多台电脑共享带宽。1)安装以太网电缆连接电脑可以通过网络结点设备进行连接，也可以电脑与电脑直接互联。考虑到现在家庭一般都走暗线，以太网电缆也就被安装在地板上或者墙壁里，这样不会影响美观。但是问题也来了，这样做会很耗精力和时间，尤其是你家中的电脑分布在不同房间的时候，难度会更大。现在，有些新的家庭里预先埋好了CAT5电缆，极大地简化布线过程，并可以尽量减少对美观的不利影响。不同的网络拓扑结构和不同的网络连接设备、网络连接类型，就有不同的布线配置。不过再怎么不同，也不会比组建家庭影院难到哪里去。安装好所有的硬件之后，接下来就是进行系统配置了。在这一层面，无论是有线还是无线网络差别并不大。毕竟它们都要参照互联网协议和网络操作系统配置选项。另外，笔记本电脑或者其他便携式电脑，在无线局域网中具有更多的灵活性，完全不受电缆连接空间的限制。2)成本现在的以太网电缆、集线器或者交换机并不贵，而且这些设备（当然并不是指电缆）也含有随机附件共同出售，比如网络连接共享软件ICS(InternetConnectionSharing）。相反，路由器则贵了不少，但是相对于路由器更强大的稳定性和安全性，价格贵点也算是可以接受的，何况组建家庭局域网有更多的选择，完全可以不选购路由器。3)可靠性以太网、集线器或者交换机都是比较可靠的，毕竟这方面的技术已经十分成熟。要出问题的话，一般也就是电缆连接松散导致网络掉线。当在有线局域网中安装或者去除某个网络设备时，一定要注意电缆的连接情况。前几年，路由器由于技术问题，并没有集线器等设备那样高的可靠性。不过，这个多功能网络设备现在已经很成熟了，在搭建家庭局域网的时候，只需对路由器进行简单配置即可。而且路由器的内置防火墙功能，更能为整个家庭网提供一定的安全保护。4)性能有线局域网性能十分优越。传统的以太网连接只提供10Mbps的带宽，但是现在普遍使用100Mbps的快速以太网带宽，需要的也仅仅是更高一点的成本，但是相比因网速慢而浪费时间哪个更重要呢？而且现在硬件发展迅速，大多支持100Mbps，而且有些也已经开始支持千兆速率了。在大量使用网络资源的时候，有线局域网中的集线器很容易造成网络拥堵。而如果使用以太网交换机的话，则完全可以避免这个问题，所增加的成本也仅仅是一台集线器的费用。5)安全对于接入Internet的任何有线网络来说，防火墙是最首要的考虑因素。众所周知，集线器和交换机本身并没有防火墙功能，对于使用这些网络设备的家庭用户，可以在主机电脑上安装防火墙，比如ZoneAlarm或者诺顿防火墙。而使用路由器的用户，则可以利用路由器本身具有的防火墙模块，在连接路由器的电脑上，打开配置页面进行简单配置即可。二、无线局域网无线局域网技术现在主要有三种Wi-Fi通信标准，它们分别是：802.11b——是最老的，也是目前应用最广泛的Wi-Fi标准，它是Wi-Fi标准中带宽最低，传输距离最短的一个标准，因此支持这类产品的价格也便宜很多。802.11a——比802.11b具有更大的吞吐量，由于它并不能和802.11b以及802.11g兼容，因此它也是目前使用量相对较少的一个Wi-Fi标准。802.11g——传输速度要高于802.11b，而且可以与802.11b兼容，因此此类产品售价也较高，但它比802.11a更容易受到外界环境的干扰。1)安装与有线网络不一样，无线网络具有两种组建模式，即Ad-hoc与Infrastructure模式。Infrastructure(基础架构模式)指无线局域网与有线局域网通过某一接入点来进行相互间的通讯。Ad-hoc模式指无线备的计算机彼此之间直接进行通讯。这两者之间的取舍依赖于无线网络是否需要与有线网络共享数据或外设。如果无线网络中的计算机需要有线网络的访问或是需要与有线网络的计算机共享外设比如打印机，则无线网络需要以Infrastructure模式进行设置。Infrastructure模式的基础核心为无线路由器或接入点，比如802.11g无线宽带路由器，需要作为无线网络中的主要通讯点。路由器将数据传送到配备有无线网络适配器的个人电脑，可以在特定的路由器半径范围内进行漫游。您可以安装多个接入点连接到路由器，从而扩大漫游的范围，也可以设置无线网络与您的以太网硬件之间的通讯。如果无线网络相对较小，只需要与无线网络中的其它计算机共享资源，则可以用Ad-hoc(点对点)模式。Ad-hoc模式可以使配备有无线发送机与接收机的计算机相互之间直接通讯，从而没有必要使用无线路由器或接入点。Ad-hoc模式的缺点在于配备无线的计算机无法与有线网络上的计算机进行通讯。当然，无线配备的计算机之间的通讯也要受限于它们之间的距离以及干扰。2)成本无线网络设备普遍都比有线设备售价要高一些。随着802.11g产品的兴起，802.11b产品售价也比较低。从零售价角度来说，无线网络设备成本一般是有线设备的3到4倍多。3)可靠性无线局域网可靠性远没有有线局域网来得好。802.11g和802.11a就很容易受到外界环境的干扰，比如一般的家电产品，无绳电话、微波炉，以及其它运行在2.4GHz频段上的设备。但如果安装仔细，重点排查这些干扰设备，则可以将不利因素降到最低。总体来说，无线网络应用产品尤其是802.11g类的产品是当前比较新潮的东西，这类技术和产品要获得成熟可能还得需要段时间。4)性能802.11b标准在理想情况下的传输速率为11mbps，但是在一般使用环境中，其传输速率只有理论速率的一半左右。802.11g和802.11a标准的理论传输速率均为54mbps。和802.11b一样，在实际使用中，它们的传输速率也只有理论速度的一半左右。另外，传输距离对Wi-Fi网络性能的影响至关重要。各主机分布范围越广，传输性能就越低。整体而言，802.11a和802.11g对于日常的网络访问或者文件共享是完全能够胜任的，但是，它们在局域网游戏中，则显得力不从心。便捷和灵活性一定程度上，可以弥补它们在网络连接上的种种不足。尤其对于便携式笔记本电脑来说，可以不受电缆限制，在无线局域网覆盖的范围内任意使用。然而，在许多家庭用户中，他们一般拥有较笨重的台式机。即使用笔记本电脑的话，还必须受制于电源插座的影响。这样一来，也就多少影响了无线局域网的灵活性。5)安全无线局域网也并没有有线局域网那么安全。由于无线通信数据通过大气传输，只要在无线接入点（AP）覆盖的范围内，终端都可以接收到无线信号，很容易被人截获。为了保证安全通信，无线局域网中应采取必要的安全技术，包括访问控制、认证、加密、数据完整性及不可否认性等。综合全文，对有线网络和无线网络的优缺点进行简单归纳：表1有线网络和无线网络的对比有线网络无线网络安装稍有困难简单，但需防干扰成本较低较高性能非常好比较好安全性非常高较高灵活性较差优秀目前无线网络在楼宇自动化领域的应用探讨比较多的主要有IEEE802.11b无线局域网技术、蓝牙技术和ZigBee技术。无线局域网技术（WLAN－WirelessLocalareanetwork）是一种借助无线通信技术取代以往有线布线方式构成局域网的新手段，可提供传统有线局域网的所有功能，它是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。蓝牙技术是一种短距离无线连接的无线技术，目的是取代现有的PC、打印机、传真机和移动电话等设备上的有线接口。无线局域网技术和蓝牙技术都不能够完全具备适合在楼宇自动化系统应用的特点。ZigBee技术是建立在IEEE（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，美国电气电子工程师学会）802.15.4基础上的无线通信协议，它是一个短距离、低功耗协议，特别适合设计应用在小型的建筑物自动化设备中，比如温度自动调节装置、灯光控制设备、环境传感器等。ZigBee技术能够在低功耗下提供短距离、低速的数据传输，使用普通干电池的ZigBee无线传感器能够持续运行2～3年的时间。另外ZigBee技术优秀的组网能力使得它和其他无线通信技术在楼宇自动化系统中的应用相比尤其具有无可比拟的优势。3IEEE802.11b系列协议、蓝牙和Zigbee之间的对比3.1IEEE802.11b3.1.1802.11b标准简介IEEE802.11b无线局域网的带宽最高可达11Mbps，比两年前刚批准的IEEE802.11标准快5倍，扩大了无线局域网的应用领域。另外，也可根据实际情况采用5.5Mbps、2Mbps和1Mbps带宽，实际的工作速度在5Mb/s左右，与普通的10Base-T规格有线局域网几乎是处于同一水平。作为公司内部的设施，可以基本满足使用要求。IEEE802.11b使用的是开放的2.4GB频段，不需要申请就可使用。既可作为对有线网络的补充，也可独立组网，从而使网络用户摆脱网线的束缚，实现真正意义上的移动应用。IEEE802.11b无线局域网与我们熟悉的IEEE802.3以太网的原理很类似，都是采用载波侦听的方式来控制网络中信息的传送。不同之处是以太网采用的是CSMA/CD（载波侦听/冲突检测）技术，网络上所有工作站都侦听网络中有无信息发送，当发现网络空闲时即发出自己的信息，如同抢答一样，只能有一台工作站抢到发言权，而其余工作站需要继续等待。如果一旦有两台以上的工作站同时发出信息，则网络中会发生冲突，冲突后这些冲突信息都会丢失，各工作站则将继续抢夺发言权。而802.11b无线局域网则引进了冲突避免技术，从而避免了网络中冲突的发生，可以大幅度提高网络效率。3.1.2IEEE802.11b优点表2IEEE802,11b的功能及优点速度提供最大为11mbps的数据传输速率，无须直线传播动态速率转换当射频情况变差时，降低数据传输速率为5.5mbps、2mbps和1mbps使用范围支持以百米为单位的范围（在室外为300米；在办公环境中最长为100米）可靠性与连接协议和数据包确认提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用互用性802.11b只允许一种标准的信号发送技术。weca将认证产品的互用性电源管理网络接口卡可转到休眠模式，访问点将信息缓冲到客户，延长了笔记本电脑的电池寿命漫游支持当用户在楼房或公司部门之间移动时，允许在访问点之间进行无缝连接加载平衡802.11bnic更改与之连接的访问点，以提高性能可伸缩性最多三个访问点可以同时定位于有效使用范围中，支持上百个用户同时语音安全性内置式鉴定和加密3.1.3802.11b的应用前景在技术上——IEEE802.11只规定了开放式系统互联参考模型(OSI/RM)的物理层和MAC层，其MAC层利用载波监听多重访问/冲突避免(CSMA/CA)协议，而在物理层，802.11定义了三种不同的物理介质：红外线、跳频扩谱方式(FHSS)以及直扩方式(DSSS)。802.11支持1～11Mb/s的数据速率，但是它只支持数据通信，要进行无线数据通信，数据设备先要安装有无线网卡。3.2蓝牙蓝牙，适合用在手机、掌上型电脑等简易数据传递；而速率在11Mb/s的802.11b则较适合用在影像等高速无线传输，有效距离长达100米。IEEE802.11b比较适于办公室中的企业无线网络，较适合用在影像等高速无线传输，有效距离长达100米；而速率小于1Mb/s的蓝牙技术则可以应用于任何可以用无线方式替代线缆的场合，适合用在手机、掌上型电脑等简易数据传递。1）蓝牙协议体系中的协议蓝牙协议体系中的协议按SIG的关注程度分为四层：核心协议：BaseBand、LMP、L2CAP、SDP；电缆替代协议：RFCOMM；电话传送控制协议：TCS-Binary、AT命令集；选用协议：PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP等。除上述协议层外，协议规范还定义了主机控制器接口（HCI），它为基带控制器、连接管理器、硬件状态和控制寄存器提供命令接口。2）蓝牙的连接模式蓝牙技术支持点对点和一点对多点的连接。最基本的连接模式是构成一个微微网，其中一个主设备单元可以为整个微微网的设备建立一个通道。一个主设备单元最多可协调７个处于活动状态的从设备单元。使用留置模式，可以允许在一个微微网上有更多的从设备单元与主设备单元同步。不同微微网的设备单元也可以互相通信，一个微微网的主设备单元可以是另一个微微网的从设备单元。设备单元的连接总是点到点的，因此不需要中央控制器或集线器。蓝牙技术规范为满足不同的通信目的提供了多种连接模式，连接模式的选择对消耗电流的影响极大，因此在设计前理解不同连接模式以及确定它们在设计中的应用是非常重要的。在留置模式下，维持一个连接所需电流最小，典型值为20μA。而在呼叫扫描模式下需300μA电流。3.3ZigbeeZigBee——这种目前被广泛讨论的\o"遥控无钥匙门禁(RKE)的设计考虑(一)"短距、低速率\o"Wisair发布无线USB参考设计，连接速率高达480Mbps"无线技术，正逐渐成熟并走向产品应用。这种技术与802.11b(Wi-Fi)和802.15.1(蓝牙)一样工作在2.4GHz频段，有效范围在1050米之间，支持的最高数据传输速率为250kbit/s。值得注意的是，基于Zigbee应用的电池使用时间可长达数月甚至数年，似乎比蓝牙更具成本吸引力。因此在稍后的一段时间里，尽管会面临其它类似技术的挑战，但多数人更看好ZigBee。Zigbee联盟主席BobHeile认为，ZigBee标准的消费电子产品将开始推向市场。芯片供应商Chipcon公司的亚太区销售副总裁EdmondChiu，也表示ZigBee即将进入大批量应用阶段，他曾说过：“继2003年11月我们推出首个RF收发器后，有1,000多家公司采用它进行ZigBee产品设计。2004年12月在韩国汉城的‘ZigBee公开研讨会’上，有23家公司展示了ZigBee产品方案。”值得注意的是，经过两年多的磋商，第一个ZigBee规范在2004年12月出台。在这种基于IEEE802.15.4的远程监控、传感及控制的无线标准的制订后，厂商们开始加紧实施互操作性与可扩展性测试，从而进一步促进ZigBee市场的发展。调研公司ABIResearch的分析师ChrisLopez说，2005年初全球带有Zigbee堆栈的IEEE无线设备还只有100万个，到2006年将就增加到8,000万，而到2010年底如今早就不能以万为单位计算了。我们知道，ZigBee基于IEEE802.15.4标准，而蓝牙基于802.15.1标准。实际上，两者之间的不同还体现在很多方面，从本质上来说，它们有着不同的市场定位。首先，ZigBee定位于廉价、低功率的应用。集成的ZigBee芯片组(为其供电的电池寿命可达半年到两年)价格仅为1美元甚至更低。其次，具有ZigBee功能的设备还有组网容易的特点，即使65536台这样的设备，也可以通过星型拓扑结构或点对点配置轻松连接在一起。ZigBee协议栈至少需要一个8位微控制器来执行核心功能。全协议栈所需空间不到32KB(而纯节点实现只需要不到4KB的空间)。而ZigBee协调器由于具有设备数据库以及交易和配对表等特性，因而需要额外的随机访问内存。3.4前景发展蓝牙技术具有一整套全新的协议，可以应用于更多的场合。蓝牙技术中的跳频更快，因而更加稳定，同时它还具有低功耗、低代价和比较灵活等特点。IEEE802.11b实现的是有形的、特定的网络，而由蓝牙形成的网络是无形的、看不见的，蓝牙技术是adhoc网中的一个主流技术。在应用上——IEEE802.11b的传输距离长、速度快，可以满足用户运行大量占用带宽的网络操作，就像在有线局域网上一样。而蓝牙技术面向的却是移动设备间的小范围连接，因而本质上说，它是一种代替电缆的技术。4无线网络在楼宇智能化中的应用4.1监控中的IEEE802.11随着无线通信技术的日益发展，传输带宽不断提高，通信终端的实时信息处理能力飞速增强，无线多媒体应用日渐成为业内关注的焦点，也成为人们的必然需求。其主流应用之一是便利、灵活的无线实时视频监控系统，如无线家庭防盗、汽车监控等。基于多种无线传输手段的移动视频监控以其特有的灵活性已成为视频监控新的发展方向。无线化视频监控包括两方面内容：一是监控中心的移动。通常情况下，被监控对象或是摄像机往往是固定的，而作为监控系统的使用者(监控中心)则可以是动态的。二是视频监控网络的无线化。当监控点分散且与监控中心距离较远，或被监控对象不固定时，利用传统有线网络的视频监控技术，往往成本高且难以实现。无线监控和传统的监控方案相比，能够避免大量的布线工作，节省施工费用，重定位能力强，灵活性高，具体地说有以下优点：(1)综合成本低，无须挖沟埋管，特别适合室外距离较远及已装修好的场合;采用无线监控可以摆脱线缆的束缚，有安装周期短、维护方便的优点。(2)组网灵活，可扩展性好，使用时能灵活挪动终端设备。(3)改造方便，维护费用低。对于无线视频监控而言，无线网络传输链路的选取主要取决于用户需求和系统工作的具体环境，目前已投入使用的无线视频监控系统主要有基于移动通信网络的和基于无线局域网的两种类型。但在对音视频质量要求不高的应用中，也可以采用低端的无线数据传输网络。在中国目前移动通信网络的三大运营商中，中国移动3G采用中国第一个拥有自主知识产权的国际标准TD-SCDMA技术，目前成熟的理论速率TD-HSDPA2.8M下行,128K(bit/s)上行。中国电信3G采用cdma20001xEV-DO，该技术主要对数据业务进行了增强，不支持语音，目前成熟的理论速率rel-a下行3.1M，上行1.8M（bit/s)。中国联通3G采用WCDMA，目前成熟的理论速率HSPA下行14.4M。基于无线局域网络(WLAN)的多媒体信息传输，是解决建筑物内灵活视频监控的主要手段，基于802.11协议族。IEEE802.11a规定的频点为5GHz，适合于室内及移动环境，传输速度为1到2Mbps。IEEE802.11b(Wi-Fi)工作于2.4GHz频点，当信噪比低于某个门限值时，其传输速率可从11Mb/s自动降至5.5Mb/s，或者再降至直接序列扩频技术的2Mb/s及1Mb/s速率。IEEE802.11e及IEEE802.11g是下一代无线LAN标准，被称为无线LAN标准方式IEEE802.11的扩展标准，是在现有的802.11b及802.11a的MAC层追加了QOS功能及安全功能的标准，为其上可靠的视频信息传输奠定了基础。随着WiMAX技术和3G技术的日趋成熟，基于WiMax和3G的无线视频监控也成为研究热点。WiMax(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess),即全球微波互联接入。WiMAX的另一个名字是802.16。WiMAX是近年来出现的一种无线宽带接入技术。WiMAX采用多载波调制技术，能够提供高速的数据业务，并且具有频谱资源利用率高，覆盖范围大(传输距离可达数十公里)等特点。无线城域网(WMAN)采用了WiMax技术，组网采用的802.16协议族。与现有的移动通信技术相比，WiMAX技术可以提供更高的数据速率，更强的数据业务能力。多媒体业务是3G数据业务的重点，其传输速率要求为：高速移动时能够达到144kbps，慢速移动时为384kbps，静止状态为2Mbps。3G的带宽非常适合无线视频监控的应用。相信随着3G的商用，无线视频监控必将蓬勃发展。CDMA或OFDM作为点到多点或点到点图像、视频信息传输的关键技术手段，其频谱利用率高、支持高速率的多媒体服务、系统容量、抗多径信道干扰能力强。CDMA技术是基于扩频通信理论的调制和多址连接技术，OFDM技术属于多载波调制技术。预计第三代以后的移动通信的主流技术将是OFDM技术。在无线实时视频监控系统中，控制协议决定了整个系统的效率、兼容性、安全性等诸多重要问题，是系统运转的指挥中心。控制协议尤其是无线实时监控系统的控制协议，不但要求能够快速稳定的建立连接，而且要求对该连接具有一定的控制能力。Nokia和Ericsson已经开发出了基于SIP的端到端的网络多媒体系统，3GPP和3GPP2分别在R5和Phase2阶段引入了基于SIP的IMS(IP多媒体子系统)。基于SIP的多媒体通信已经成为新的主流发展方向。4.2蓝牙 近年来，蓝牙技术不断变革，蓝牙产品的用途也越来越广。其产品的应用领域从手机、笔记本、耳机等手持终端，扩展到各行各业，如汽车、医疗、工业控制、办公应用、电子商务等，所涉及的技术、功能、市场等要求越来越高，产业链也日益复杂。在我国，蓝牙产业已经具备雏形，随着蓝牙消费时尚的形成，3G及NGN的快速发展，“蓝牙风暴”出现爆发式增长。在智能家居系统中，无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势，这不仅仅因为无线网络可以提供更大的灵活性、流动性，省去了花在综合布线上的费用和精力，而且它更符合于家庭网络的通讯特点，同时随着无线网络技术的进一步发展，也必将大大促进家庭智能化、网络化的进程。4.3Zigbee