WLAN技术及无线局域网应用设计
1 WLAN技术及无线局域网应用设计方案
关键字： WLAN,无线局域网,IEEE80X系列标准
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摘 要
本文介绍了如何组建WLAN无线网络,组建WLAN无线网络所需的软硬件,软硬件的调试以及其它组建WLAN无线网络所必须的相关知识和要点。介绍了无线网络网络基本类型、WLAN的类型以及无线网络所需硬件,阐明了无线网络的最基本的一些概念。
本文从多角度讲述了在根据需求和规划选择组网方案后如何根据方案选择相关硬件和硬件的安装。其中详细介绍了网络硬件的分类和特点。本文介绍了在硬件安装好后如何进行软件的安装。包括网络布线的详细介绍,网络硬件的选择。最后举了一个具体的例子说明了组建WLAN无线网络的具体步骤。以及进行软件硬件的实际安装和操作。
设计详细说明了组建WLAN无线网络的方方面面,从硬件到软件都有充分的阐述。
1.1 .第一章 综 述
1.1.1 §1.1 什么是无线局域网（Wireless LAN, WLAN）
1什么是局域网
计算机局域网是把分布在数公里范围内的不同物理位置的计算机设备连在一起,在网络软件的支持下可以相互通讯和资源共享的网络系统。通常计算机组网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆,构成有线局域网。但有线网络在某些场合要受到布线的限制：布线、改线工程量大；线路容易损坏；网中的各节点不可移动。特别是当要把相离较远的节点联结起来时,敷设专用通讯线路布线施工难度之大,费用、耗时之多,实是令人生畏。这些问题都对正在迅速扩大的联网需求形成了严重的瓶颈阻塞,限制了用户联网。
2什么是无线局域网
WLAN就是解决有线网络以上问题而出现的。WLAN利用电磁波在空气中发送和接受数据,而无需线缆介质。WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbps,传输距离可远至20km以上。无线联网方式是对有线联网方式的一种补充和扩展,使网上的计算机具有可移动性,能快速、方便的解决以有线方式不易实现的网络联通问题。
1.1.2 §1.2 WLAN的优点
与有线网络相比,WLAN具有以下优点：
安装便捷：一般在网络建设当中,施工周期最长、对周边环境影响最大的就是网络布线的施工了。在施工过程时,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这部分繁杂的网络布线的工作量,一般只要在安放一个或多个接入点(Access Point)设备就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。
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,进行通讯。
经济节约：由于有线网络中缺少灵活性,这就要求网络的规划者尽可能地考虑未来的发展的需要,这就往往导致需要预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划时的预期,又要花费较多费用进行网络改造。而WLAN可以避免或减少以上情况的发生。
易于扩展：WLAN又多种配置方式,能够根据实际需要灵活选择。这样,WLAN能够胜任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。
由于WLAN具有多方面的优点,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。
1.1.3 §1.3 国内WLAN运营市场分析
1总体市场状况
作为一项潜力巨大的新技术,WLAN（无线局域网）技术在中国这一全世界发展速度最快的电信市场上,正在成为当仁不让的“新星”。继2001年和2002年的预热之后,2003年成为中国无线局域网快速发展的一年,中国各大电信运营商的WLAN热点数量和覆盖地区进一步增多,行业和家庭用户市场已经快速启动,并表现出巨大的潜在价值。进入2004年之后,中国WLAN市场仍然继续保持良性发展态势。
进入2004年一季度后,因为2003年年底颁布的新的WLAN国家标准（也即WAPI标准）对国内电信运营商和一部分行业客户的设备采购积极性造成了一定影响,再加上部分消费者持币观望,造成2004年第一季度整体市场规模大幅回落。赛迪顾问预计,2004年第一季度WLAN设备市场整体规模将较2003年4季度的1.57亿元大幅下降到1.12亿元,下降幅度为28.7%,但仍较2003年同比增长48.8%,原因主要在于行业及家庭SOHO用户市场规模和数量较去年同期依然有较大增长。但是,随着4月份国标问题的解决,WLAN设备的出货量和销售额都得到明显提升。预计,2004年2季度中国WLAN设备市场规模已经回升到1.86亿元,较一季度的1.12亿元大幅增加66.1%。预计今年全年有望突破8亿元,较2003年同比增长100％左右,如图所示。
产品结构：价格下滑向中低端市场延伸
2中国电信“天翼通”
继2002年发起“宽带极速之旅”活动之后,今年,中国电信又发起了“宽带极速之旅2003”活动,WLAN天翼通业务是一大亮点。天翼通业务依托中国电信领先的高速宽带网络,向广大用户提供一种无线连接的宽带接入方式,其上网速率最高可达11Mbit/s,用户只要在电脑或PDA上安装WLAN无线上网卡,就可轻松摆脱各种电脑连线的限制,随时随地接入中国电信宽带互联网,享受到中国电信提供的高速、优质的宽带服务。目前,天翼通业务已经在全国各地推广。同时,为满足家庭和中小企业客户的需要,中国电信还利用自身独特的网络优势,为客户量身定做了“ADSL网络快车＋WLAN天翼通”这一有线与无线相结合的接入服务。通过这一业务,用户只要在家庭或企业中安放无线以太网接入设备,并通过ADSL接入互联网,然后在电脑或PDA中插入无线网卡,即可在家庭、办公室、会议室、教室、咖啡馆等场所实现移动上网与办公。这一组合接入方式大大拓展了ADSL网络快车和WLAN天翼通的接入空间,为ADSL网络快车插上了“无线之翼”,让用户在特定区域内摆脱任何线缆的束缚,在自由移动的同时尽情享受上网冲浪的惬意。
通过“互联星空”,中国电信以用户聚集者的身份为众多SP和用户架设了沟通的桥梁,因而受到了社会各界的广泛关注。目前参与到该业务中的SP已达数十家。内容涵盖影视、音乐、网上直播、游戏、教育、金融等宽带类频道。一个以电信运营商为核心的崭新的互联网价值链体系正在形成,广大宽带互联网用户也将因此而享受到更多的差异性应用服务。
3中国移动“随e行”
在无线局域网的市场纷争中,中国移动的WLAN可谓独具特色,对于缺乏驻地网接入优势的中国移动,WLAN更多地用在了接入层面。中国移动没有将WLAN作为一个单独的服务推出,而将其定位于GPRS的补充,整合到已有的“随e行”业务中,作为“随e行”的一种实现方式,既保证了品牌的延续性,又增强了品牌的知名度。
中国移动“随e行”业务的市场目标客户是那些经常出差、拥有笔记本电脑的商旅人士,通过与GPRS结合的WLAN网络,他们将真正享受到随时随地无线上网带来的方便和快捷,用户在热点地区通过WLAN技术可实现最快高达11Mbit/s的高速接入,而在WLAN覆盖不到的地区,则可自动转到中国移动的GPRS网络访问互联网。截至2003年7月,中国移动已在全国31个省区市建立了八百多个热点地区,随着业务的进展,这些热点地区还将不断增加。
4中国联通“无限伴旅”
2001年中国联通建成并开通CDMA移动通信网络。投资209亿元,完成了总容量为1581万户的首期CDMA移动通信网络工程建设,网络覆盖全国31个省（区、市）的330个地市。同时,它在北京等7个城市建成CDMA 1X试验网。目前,中国联通大规模建设CDMA 1X网络的工作也已全面展开。同时,中国联通开通了“互动世界”、“彩E”和“掌中宽带”等三项业务,之后又开通了“定位之星”和“神奇宝典”业务,加上已开通的“联通在信”业务,“联通无限”品牌下的六大业务已全面开通。这样,就使中国联迪的无线接入业务,特别是数据业务的发展呈现新的发展态势,以此增强中国联通在无线接入业务方面的竞争实力,截至2003年11月底,CDMA 1X无线数据用户已达到了300万,中国联通C网加G网的短消息的业务量已超过了400亿条。最近中国联通和美同微软公司合作,准备在个人数字助理（PDA）上直接推出流媒体业务,用户通过PDA可以看电视包括下载一些流媒体的视频节目。在上述六大业务中,基于信息查询、电子邮件、聊天业务、股票交易、导航、下载等业务已经陆续开通,这些都需要广大的内容提供向（SP）进行支持。中国联通正在寻找新的合作伙伴,以期能够使数据业务得到更大的发展。
1.2 第二章 无线局域网（WLAN）的互联技术
1.2.1 §2.1 无线网络技术标准
IEEE802.x规则现有的标准有：
标准 功能描述
IEEE802.1A 体系结构
IEEE802.1B 寻址、网间互连及网络管理
IEEE802.2 通用的LLC规范
IEEE802.3 CAMA/CD访问控制方法和物理层技术规范
IEEE802.3i 10BASE-T访问控制方法和物理层技术规范
IEEE802.3u 100BASE-T访问控制和物理层技术规范
IEEE802.4 Token-Bus访问控制方法和物理层技术规范
IEEE802.5 Token-Ring访问控制和物理层技术规范
IEEE802.6 城域网访问控制方法和物理层技术规范
IEEE802.7 宽带网访问控制方法和物理层技术规范
IEEE802.8 FDDI访问控制方法和物理层技术规范
IEEE802.9 综全数据/话音网络
IEEE802.10 网络安全与保密
IEEE802.11 无线网访问控制方法和物理层技术规范
IEEE802.12 100VG-AnyLAN访问控制方法和物理层技术规范
1 IEEE802.11标准
IEEE802.11是第一代无线局域网标准之一。该标准定义了物理层和媒体访问控制(MAC)协议的规范,允许无线局域网及无线设备制造商在一定范围内建立互操作网络设备。
IEEE802.11工作委员会对无线局域网的业务及应用环境、功能条件等设置了以下基本要求：
由无线媒体提供的含分组语音在内的1～20Mbit/s无连接MAC业务；局部区域内固定或可移动的站；任意两站间可自由通信；满足802.1、 802.2 和802.10 的功能条件；分组丢失率≤4×10-5。
与802.3相比,802.11有如下新特点：在物理层定义了数据传输的信号特征和调制方法,定义了两个射频(RF)传输方法和一个红外线传输方法。RF传输标准是直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）。由于在无线网络中冲突检测较困难,媒体访问控制(MAC)层采用避免冲突(CA)协议,而不是冲突检测（CD）,但也只能减少冲突。802.11物理层的无线媒体(WM)决定了它与现有的有线局域网的MAC不同,它具有独特的媒体访问控制机制,以CSMA/CA的方式共享无线媒体。
MAC结构及服务内容
基本服务群（BSS）是无线局域网的基本单元,它的功能包括分布式协调功能(DCF)和点协调功能(PCF)。协调功能是决定在BSS内工作的一个站,通过WM何时允许发送和可能接收协议单元的逻辑功能。DCF是802.11MAC协议的基本媒体访问方法,作用于基本服务群和基本网络结构中,可在所有站实现,它支持竞争型异步业务。而PCF可支持无竞争型时限业务及无竞争型异步业务。其基本结构如上图所示。
无线局域网 MAC提供的服务有：安全服务、MSDU重新排序服务和数据服务。
802.11中的安全服务提供的服务范围局限于站与站之间的数据交换。其内容为：加密、验证、与层管理实体相联系的访问控制。
MAC的结构
为提高成功发送的可能性,MAC提供了重新排序的服务。只有在节电方式工作下的站,且不处于激活状态,才可先将MSDU缓存起来,等站激活时再突发出去,对缓存数据进行重新排序。
MAC数据服务可使对等LLC实体进行数据单元的交换。本地MAC利用下层的服务将一个MSDU传给一个对等的MAC实体,然后又传给对等的LLC实体。当信道特性限制了长帧传输的可靠性时,可通过增加MSDU成功传输的可能性来增加可靠性。
CSMA/CA协议
为了尽量减少数据的传输碰撞和重试发送,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。
因传输介质不同,CSMA/CD与CSMA/CA的检测方式也不同。CSMA/CD通过电缆中电压的变化来检测,当数据发生碰撞时,电缆中的电压就会随着发生变化；而CSMA/CA采用能量检测(ED)、载波检测(CS)和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式。
摘 要 ……………………………………………………………………… I
第一章 综 述…………………………………………………………
§1.1 什么是无线局域网（Wireless LAN, WLAN）…………………………
§1.2 WLAN的优点……………………………………………………………
§1.3 国内WLAN运营市场分析………………………………………………
第二章 无线局域网（WLAN）的互联技术…………………………………
§2.1无线网络技术标准…………………………………………………
§2.2无线网络组网结构……………………………………………………
§2.3无线网应用关键技术及接入流程…………………………………
§2.4无线网络的安全技术……………………………………………
§2.5无线网络的运营解决方案…………………………………………
第三章电信WLAN天翼通接入系统建设…………………………………
§3.1天翼通的定义………………………………………………
§3.2天翼通的独特优势………………………………………………
§3.3 电信天翼通的应用解决方案…………………………………
§3.4 电信局天翼通采用的接入方式…………………………………
§3.5天翼通的网络结构………………………………………………
§3.6天翼通设备连接及网卡安装…………………………………
§3.7天翼通的认证方式………………………………………………
§3.8天翼通受理系统中的处理………………………………………………
§3.9市上岛咖啡连锁店安装“天翼通”实例分析……………………
第四章 WLAN的发展前景展望………………………………………………
第五章 结束语 ………………………………………………………………………
致 谢 …………………………………………………………………………
参考书目 ……………………………………………………………………
