无线局域网的拓扑结构详解

1.无线局域网的组成

无线局域网的物理组成主要包括：站点（STA，Station）、无线介质（WM，Wireless Medium）、基站（BS，Base Station）或接入点（AP），和无线分布式系统（WDS，Wireless Distribution System）。

（1）站点，就是无线局域网中的主机或终端，是无线网络最基本的组成部分。与有线局域网中站点的不同之处在于：无线局域网的站点是移动的或者是可以移动的。站点主要包括如下几部分。

终端设备：可以是台式计算机、便携式计算机、平板电脑、手机等。

无线网络接口：通常是无线网络适配器（无线网卡），功能类似于有线网络的网卡，实现了物理层和MAC层的协议。

网络软件：主要包括网络操作系统、网络通信协议等。

无线局域网中的站点可以分成三类：固定站点、半移动站点和移动站点。固定站点是指位置固定不动的站点；半移动站点指的是经常改变其位置的站点，但在其移动过程中，不要求其与网络保持通信；移动站点则要求其在移动状态下可以与网络保持通信。

（2）无线介质有无线电波、微波和红外线。

无线电波：是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波。目前用于无线局域网的通常是免授权的ISM频带，其工作频率为902～928MHz，2.4～2.4835GHz，5.725～5.875GHz。

微波：是指频率为300MHz～300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1m（不含1m）到1mm之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。

红外线：太阳光谱上，红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm之间；远红外线，波长为6.0～1000μm之间。红外线用于通信的优点是不易被人发现和截获，保密性强；几乎不会受到电气、天电、人为干扰，抗干扰性强。但是它必须在直视距离内通信，且传播受天气的影响。

（3）无线接入点。AP就是传统有线网络中的HUB，也是组建小型无线局域网最常用的设备。其主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起，然后将无线网络接入以太网。大多数的无线AP都支持多用户接入、数据加密、多速率发送等功能，覆盖范围在100m内。其功能主要有以下方面。

中继：无线局域网内的站点之间的通信，需要通过AP中继，在此过程中，AP还可以实现无线信号的功率放大，可以加大通信距离。同时，AP还对站点间的通信进行控制和管理。

桥接：实现两个无线AP间的数据传输。把两个有线局域网连接起来，一般会选择通过AP来桥接。通过AP的桥接功能，可以增大无线局域网的覆盖范围。

有线接入：通过与无线分布式系统的连接，可以实现无线局域网的站点接入有线局域网，进而接入广域网。

为了实现以上功能，AP的主要组成部分包括四个部分。

第一，与WDS的接口：单纯型AP类似有线网络的交换机，扩展型AP就是无线路由器，它们都有有线网络接口，可以与WDS实现链接。

第二，无线网络接口和相关软件：用于管理和控制站点间的通信。

第三，桥接软件、接入软件等。

第四，无线分布式系统。

WDS可以通过有线接口和AP的桥接功能，实现把多个BSA连接起来，形成一个扩展业务区（ESA，Extended Service Area），而ESA中的所有主机组成一个扩展业务组，形成一个逻辑上的更大的无线局域网，如图5-1所示。(www.xing528.com)

图5-1　无线分布式系统

2.无线局域网的拓扑结构

无线局域网的拓扑结构主要有以下几种：

（1）自组网拓扑，是一种独立的BSS（IBSS），是由两个以上的站点以自发方式构成的单区域网络，如图5-2所示。站点之间可以相互通信，不需要AP转接。网络是无中心的和分布式管理的，站点之间是对等关系。网络可以随时建立，站点可以随时加入网络，也可以随时退出网络，因此，这种网络被称为无线自组织网络（Ad Hoc Network）。

图5-2　IBSS拓扑

（2）基础结构拓扑，是最常见的无线局域网的部署方式，AP作为BSS的中心，对网内站点的通信进行管理和控制，站点之间不能直接通信，需要通过AP转接，如图5-3所示。相比于IBSS，基础结构拓扑的抗毁性差，一旦AP被破坏，整个网络就会瘫痪。但这种拓扑结构也有很多优点：

图5-3　基础结构拓扑

首先，路由简单。由于所有站点之间的通信都是经AP转接的，因此类似于有线局域网的星型结构，不需要复杂的路由选择算法，仅需要物理层和数据链路层协议就可以了。

其次，AP是网络的中心，可以很方便地对站点进行同步管理、移动管理和功率控制，并且可以将站点的通信限制在一定的范围内。

第三，AP可以方便地接入WDS或骨干网络。

（3）ESS拓扑，指多个AP及连接它们的无线分布式系统WDS组成的基础结构网络，可以看成是由多个中心的BSA构成，将多个BSS连接成一个扩展服务集ESS，扩展集中的所有AP共享一个扩展服务集标识符ESSID，其范围可覆盖数千米。如图5-4所示。

图5-4　ESS网络拓扑

（4）无线桥接和中继，利用无线网桥、无线路由器、无线中继器等，可以将多个无线网络或有线网络连接起来，形成一个覆盖范围更大的无线局域网。

随堂练习

无线局域网的拓扑结构有哪几种？