无线局域网技术：计算机网络与通信中的重要内容

1．组成及结构

无线局域网组成结构可分为分布对等式和集中控制式两种。分布对等式：任意两个移动站可直接通信，无须中心站转接。这种方式覆盖区域小，但结构简单，使用方便。集中控制式：任意两个移动站都直接与中心站或无线接入点AP 连接，在该中心（AP 站，以下称为“中心站”）的控制下与其他移动站通信，由中心站承担无线通信的管理及与有线网络的连接。无线用户在中心站所覆盖的范围内工作时，无须为寻找其他站点而耗费大量的资源，是理想的低功耗工作方式。虽然这种方式形成的覆盖区域较大，但建中心站的费用较高，而且一旦中心站发生故障将影响到无线服务区。目前无线局域网采用的结构主要有对等式、接入式和中继式3 种。

1）对等式

对等结构模式又称为点对点模式（Ad-hoc）或称为自组织网络，它是WLAN 的一种特殊接头体系，属于无中心拓扑结构，它由无线工作站组成，用于一台无线工作站和另一台或多台其他无线工作站的直接通信，没有中心基站，其无线局域网如图4-13所示，所有的移动站都能对等地相互通信。在构建局域网时，某一个移动站会自动设置为初始站，对网络进行初始化，使所有同域移动站构成为一个局域网，并且设定站间协作功能，允许有多个站同时发送信息，因此，每个移动站的MAC 帧中同时有源地址、目的地址和初始地址。目前，这种形式的网络比较适合组建临时的小型局域网，适合野外作业、流动会议等业务。

2）接入式

接入式的无线局域网以星形拓扑结构为基础，以接入点（AP）为中心，所有的移动站之间的通信都要通过AP 接转，如图4-14所示。可以在普通局域网基础上通过无线Modem 等来实现。相应地，在MAC 帧中，同时有源地址、目的地址和接入点地址。根据各移动站发送的响应信号，AP 能在内部建立一个像“路由表”那样的“桥连接表”，将各个移动站与AP各端口一一联系起来。当需要接转信号时，AP 就通过查询“桥连接表”获得输出端口号，从而实现数据链路转接。

图4-13　点对点结构

图4-14　接入式结构

3）中继式

中继式的无线局域网建立在接入式的原理之上，在两个AP 间作点对点链接，这种形式比较适合在两个局域网间实现远距离互连（架设高增益定向天线后，传输距离可达到50 km），被互连的局域网既可以是缆线型的，也可以是无线型的。因为无线网络采用中继方式的组网模式多种多样，所以统称为无线分布系统。在这种模式下，MAC 帧中4 个地址，即源地址、目的地址、中转发送地址和中转接收地址。

2．关键技术

实现无线局域网的关键技术主要集中在复杂的物理层，即涉及传输介质的选择、选择的频段及调制方式和数据信号的传输技术方面。在 MAC 子层，则是采用带有冲突避免的CSMA/CA 介质接入协议。(www.xing528.com)

l）传输介质与传输技术

目前无线局域网采用的传输介质主要有两种，即红外线和无线电波。红外线局域网使用波长小于1 μm 的红外线，支持1～2 Mb/s 数据速率，具有很强的方向性，受阳光干扰大，仅适合于较短距离的无线传输。而无线电波的覆盖范围较广，是常用的无线传输介质。

采用无线电波作为传输介质时有两种调制方式：扩频方式和窄带调制方式。所谓扩频（spread spectrum）通信，是指发送的信息被扩展到一个比信息带宽宽得多的频带上去，接收端通过相关接收将其恢复到原信息带宽的方法。扩频频通信的特点是抗干扰能力强，可以进行多址通信。使用扩频方式通信，一方面使通信非常安全，基本避免了通信信号被偷听和窃取，另一方面也不会对人体健康造成伤害，所以在使用无线电波作为传输介质时，目前主要采用扩频通信方式。

2）常见无线网络设备

要组建无线局域网，必须要有相应的无线网络设备，几乎所有的无线网络产品中都自含无线发射和接收功能，且通常是一机多用。常见的设备主要由无线接入点（wireless Access Point，AP）、无线路由器、无线网卡、无线网桥、天线等。

无线接入点：AP 的作用是给无线网卡提供网络信号。AP 分为两大类，一类是不带路由功能的，另一类是带路由功能的。

无线路由器：具有无线覆盖功能和网络管理功能。

无线网卡：主要包括网卡（NIC）单元、扩频通信机和天线3 个功能模块。网卡单元属于数据链路层，由它负责建立主机与物理层之间的连接；扩频通信机与物理层建立了对应关系，它通过天线实现无线电信号的接收与发射。是安装在计算机上的接口卡，用来扩充计算机的传输接口。

无线网桥：主要用于无线或有线局域网之间的互联。当两个局域网无法实现有线连接或使用有线连接存在困难时，可使用无线网桥实现点对点的连接，在这里，无线网桥起到了网络路由选择和协议转换的作用。

天线：无线网络互联需要使用天线。根据天线的功能特性，可以分为定向天线、全向天线、扇形天线、平板天线、蝶形天线等。

无线Hub 既是无线工作站之间相互通信的桥梁和纽带，同时又是无线工作站进入有线以太网的访问点。它负责管理其覆盖区域（无线单元）内的信息流量。覆盖彼此交叠区域的一组无线Hub，能够支持无线工作站在大范围内的连续漫游功能，同时又能始终保持网络连接，这与蜂窝式移动通信的方式非常相似。另外，在同一地点放置多个无线Hub，可以实现更高的总体吞吐量。

3）CSMA/CA

前面所述的以太网MAC 层接入协议为CSMA/CD，即载波侦听多点访问/冲突检测协议。由于在无线网络中冲突检测较困难，IEEE 802.11 规定介质访问控制MAC 子层采用冲突避免（Collision Avoidance，CA）协议，而不是冲突检测（CD）协议。为了尽量减少数据的传输碰撞、重试发送，防止各站点无序地争用信道，无线局域网中采用了与以太网CSMA/CD 相类似的CSMA/CA（载波监听多路访问/冲突防止）协议。CSMA/CA 通信方式将时间域的划分与帧格式紧密联系起来，保证某一时刻只有一个站点发送，实现了网络系统的集中控制。