物联网终端技术研究：无线局域网络技术探析

无线局域网（Wireless local area network，WLAN）是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。无线局域网利用电磁波在空气中发送和接收数据，无须线缆介质，自身具有传统局域网无法比拟的灵活性。无线局域网的通信范围不受环境条件限制，网络传输范围大大拓宽，最大传输范围可达到几十公里。在有线局域网中，两个站点间距离被限制在500米，即使采用单模光纤也只能达到3000米，无线局域网中两个站点间距离目前可以达到几十公里，距离数公里的建筑物中的网络可以集成为同一个局域网。此外，无线局域网抗干扰性强、网络保密性好。对于有线局域网中的诸多安全问题，在无线局域网中基本上可以避免。而且相对于有线网络，无线局域网组建、配置和维护较为容易，一般计算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。由于WLAN具有多方面的特点，其发展十分迅速，在最近几年里，WLAN已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合得到了广泛的应用。

1.无线局域网的技术要点

无线局域网主要有5个技术要点：可靠性、兼容性、数据传输速率、通信安全和移动性。

（1）可靠性，应保证无线局域网的误码率尽可能低，否则大量检错重发的分组会使网络的实际吞吐量大大下降。

（2）兼容性，室内应用的局域网，应尽可能与现有的有线局域网兼容，现有的网络操作系统和网络软件应能在无线局域网上不加修改地直接进行。

（3）数据传输速率，为了满足局域网的业务环境，无线局域网至少应具备1Mb/s的数据传输速率。

（4）通信安全，无线局域网可在不同层次采取措施来保证通信的安全性。具体为：扩频、跳频无线传输技术本身使盗听者难以捕捉到有用的数据；为防止不同局域网间干扰和数据泄露，需采取网络隔离或设置网络认证措施；设置严密的用户口令及认证措施，避免非法用户入侵；设置用户可选的数据加密方案，数据包中的数据在发送到局域网之前要用软件或硬件的方法进行加密，只有拥有正确密钥的站点才可以读取这些数据，而即使信号被盗，盗窃者也难以理解其中的信息。

（5）移动性，无线局域网中的网站分为全移动站和半移动站。全移动站指在网络覆盖范围内该站可在移动状态下保持与网络的通信；半移动站是指在网络覆盖范围内该站可自由移动，但只能在静止状态下才能与网络通信。

2.无线局域网的组成

无线局域网的基本构件有无线网卡和无线网关。

（1）无线网卡，其作用类似于以太网卡，作为无线网络的接口，实现计算机与无线网络的连接。按照接口类型的不同，无线网卡分为三种类型，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式计算机，支持热插拔，非常方便地实现移动式无线接入；PCI无线网卡适用于普通的台式计算机；USB无线网卡适用于笔记本式计算机和台式机，支持热插拔。

（2）无线网关，也称无线网桥、无线接入点或无线AP（Access Point），可以起到以太网中的集线器的作用。无线AP有一个以太网接口，用于实现无线和有线的连接。任何一台装有无线网卡的计算机均可以通过AP访问有线局域网甚至广域网资源。AP还具有网管功能，可对接有无线网卡的计算机进行操控。

3.无线局域网的拓扑结构(www.xing528.com)

（1）无中心拓扑

无中心拓扑要求网中任意两点均可直接通信，只要给每台计算机安装一块无线网卡，即可相互通信。无中心拓扑最多可连接256台计算机。无中心拓扑是一种点对点方案，网络中的计算机只能一对一互相传递信息，而不能同时进行多点访问。要实现与有线局域网的互联，必须借助接入点（AP）。无中心拓扑的区域较小，但结构简单且使用便捷。

（2）单接入点拓扑

AP相当于有线网络中的集线器。无线接入点可以连接周边的无线网络终端，形成星形网络结构。接入点负责频段管理及漫游等工作，同时AP通过以太网接口可以与有线网络相连，使整个无线网的终端都能访问有线网络资源，并可通过路由器访问Internet。

（3）多接入点拓扑

多接入点方式又称为基本服务区（BSA）。当网络规模较大，超过了单个接入点的覆盖半径时，则可以采用多个接入点分别与有线网络相连，形成以有线网络为主干的多接入点的无线网络，所有无线终端可以通过就近的接入点接入网络，访问整个网络的资源，从而突破无线网覆盖半径的限制。

（4）多蜂窝漫游工作方式

在较大范围部署无线网络时，可以配置多个接入点，并由此组成微蜂窝系统。微蜂窝系统允许一个用户在不同的接入点覆盖范围内任意漫游。随着位置的变换，信号会由一个接入点自动切换到另外一个接入点。整个漫游过程对用户是透明的，虽然提供连接服务的接入点发生了转换，但用户的服务不会被中断。

4.无线局域网WLAN的标准IEEE802.11

1990年11月成立IEEE802.11委员会负责制定WLAN标准。无线局域网第一个版本发表于1997年，其中定义了介质访问接入控制层（MAC层）和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式，总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备之间的通信可以自由直接（Ad hoc）的方式进行，也可以在基站（Base Station，BS）或者访问点（Access Point，AP）的协调下进行。

1999年，发布了两个补充版本：802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层，802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用，因此802.11b得到了广泛的使用。苹果公司把自己开发的802.11标准命名为AirPort。1999年工业界成立了Wi-Fi联盟，致力解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。