1 无线局域网标准简介
无线网络技术已有多年的发展历史,其间推出了HiperLAN、HomeRF、802.11和蓝牙等等,但在企业无线局域网络市场,IEEE802.11x系列尤为引人注目。
早在1990年,国际电子、电器工程师协会(IEEE)就专门成立了802.11工作组,着手制定无线局域网络技术标准。
1997年IEEE 802.11工作组公布了第一代无线局域网标准802.11,它采用2.4GHz的ISM(工业、科学、医学)频段,最大支持2Mbps数据通信,由于与常规网络的带宽差距较大,因此并没有得到用户的青睐。1999年802.11工作组又相继公布了802.11b和802.11a两个标准,其中802.11b仍然采用2.4GHz频段,与物理层最高支持11Mbps的通信速率,并在低速率场合(2Mbps和1Mbps)与802.11兼容,而802.11a则工作在5GHz的U-NII(Unlicensed National Information Infrastructure)频段,在物理层可支持高达54Mbps的传输速率,在传输层也支持25Mbps,它提供25mbps无线ATM接口和10Mbps无张以太肉接口。
由于802.11标准的连接成本较高,支持的产品较少,因而市场占有率较低,相比较而言,802.11b标准的带宽适中,支持的产品较多,价格相对适中,因而更容易被市场接受。目前大多数无网络产品都使用802.11b标准,用户也都将802.11b作为首选的无线局域网技术平台。
以下着重介绍基于802.11b的无线局域网技术及其应用。
2 802.11b技术概述
IEEE802.11b作为802.11标准的高速扩展,在原802.11基础上,物理层又增加了11Mbps和5.5Mbps两个传输速率,使传输带宽有了较大程度的提高。它还采用了环境的变化,通过动态速率漂移,在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps之间进行速率切换,当工作在2Mbps和1Mbps两种速率时,与802.11兼容。802.11b的传输距离也有了较大提高,室内的覆盖半径为35m-100m,室外为100m-300m。
在802.11技术规范中只定义了OSI七层参考模型中的物理层和介质访问控制子层(MAC)。物理层定义了两种无线射频传送方式:跳频扩谱方式(FHSS)及直接序列扩谱方式(DSSS)和一种红外线传送方式;MAC层采用了载波监听多重访问/冲突避免(CSMA/A)协议来保证无线传输。而802.11b在物理层只定义了一种射频传送方式,即直接序列扩谱(DSSS),以实现无线高速传输。
由于802.11b仍然工作在ISM的2.4GHz特殊频段上,因而可以避开日常生活、办公电子设备的干扰,同时直接序列扩谱技术本身具有抗外界噪声干扰的能力,从而保证系统的稳定。
对无线网络技术来说,预防空中窃听、非法侵入等安全保密措施就显得更为重要。802.11b采用的直接序列扩谱技术原是二战时期的军用技术,本身就具有防窃听功能,同时802.11b在MAC子层不提供了访问控制和加密机制。可采用40位WEP(Wired Equivalent Privacy)加密方式来保证网络的数据安全,特殊情况下可以扩展为128位加密。应该说在现有的技术条件下,解码几乎不可能。另外,由于每个无线网卡都有一组唯一的MAC地址,通过接入控制表可以防止非法用户侵入。
3 无线局域网技术的优势
尽管目前无线局域网技术的带宽还不是很高(普遍应用11Mbps),但基本能够满足中低速网络用户的需求,而且由于其采用高频无线电波作为传输介质,因此在许多方面有其独特折技术优势。
(1)由于采用无线电波做介质,避开了布线的困扰,同时高频无线电波可以穿透玻璃或墙壁,能够满足一定范围内的局部组网;
(2)在开放性办公区、办公场所变化频繁、移动办公、展示会议以及场地条件恶劣不适宜布线的场合,无线局域网具有有线网络无可替代的优越性;
(3)无线局域网构建简单,组网比较容易,管理和维护的技术要求也不高,比如在无线局域网络中就不会发生电缆断线或接头连接等故障;
(4)能够保持与有线网络的兼容,通过接入点设备可以实现无线局域网与有线网络的无缝连接;
(5)对经常变动的办公网络,无线局域网方案比有线网络成本更低。
4 无线局域网设备
无线局域网设备主要包括无线局域网卡、接入点设备:AP(Access Point)。无线局域网卡与普通网卡一样,用来安装在台式电脑或笔记本电脑中,实现无线数据发送和接收。与普通网卡不同的是,无线网卡在其外端一侧增加了一个类似于天线的设备。接入点设备主要实现网络的多点访问以及与外部网络的连接,功能上类似于有线网络的集线器(Hub),构成以接入点设备为中心的星形网络结构。
目前,支持802.11b的国外无线网络产品很多,国内的联想集团神州数码D-Link也已推出相关技术产品。如用于台式电脑的DWL-500无线网卡、用于笔记本电脑的DWL-650 PCMCIA无线网卡以及无线接入点设备DWL-1000AP。
5 无线局域网在智能建筑中的几种典型应用
在现代智能建筑中,由于多方面的原因,开发商对部分楼层往往不能提供详细的功能定位,建筑上将此解释为"开往性的办公区"。在设计综合布线时,对此类楼层或区域大多采用在分配线间预留端接模块,或在两侧墙面设置转接点,待使用时再进行二次装修设计,由于设计者无法预测将来的应用需求,设计就有些盲目。在用于商业出租的写字楼中,这个问题就显得更为特殊。在这类开放性办公区中,用户往往采用半围式分隔作为私人工作区,部门的分隔、组合随意性较大,所谓的二次布线就失去意义。另外,在对部分旧办公楼实施网络改造过程中,布线施工往往是最头疼的问题,敷设暗线工程庞大,明线又有碍美观。无线局域网技术正好弥补了有线网络在此类问题上的不足。
以下是无线局域网在智能办公环境下的几种典型应用。
5.1 点对点对等网络(Ad-Hoc)
在智能写字楼中,对一个规模不大、办公环境比较集中的公司或部门,可以建立点对点的无线内部对等网络。在对等工作模式下,只需在每一台连接的电脑中增加一块无线网卡,无须接入点设备。除了网络是通过无线实现连接外,网络功能与有线对等网络完全相同。如果其中有一台电脑与外部网络连接,通过将其配置网关,网络中的其它成员还可以访问外部网络。由于网络中没有接入点设备,因此网络成员之间只能实现点对点的访问,无法同时建立与多台电脑之间的访问通道。
5.2 单接入点网络
如果要实现无线网络的多点访问,就必须增加无线接入点设备,通过接入点设备,用户还可以很方便地实现与有线网络(局域网或广域网)的连接。根据现场环境不同,按照IEEE 802.11b标准,室内网络覆盖范围在35m-100m之间,如果用户办公环境满足此要求,那么就可以选择单接入点方案。
在单接入点无线网络中,所有网络用户以接入点设备为主节点,构成星形网络拓扑结构,并通过接入点设备的10Base-T或100Base-T以太网接口接入有线网络。如果用户还需接入Internet等公共网络,只要在接入点前端增加路由设备,或者通过ISDN或ADSL设备接入互联网。
5.3 多接入点及漫游网络
当公司办公场所分布较散,单接入点无法覆盖整个网络时,就必须根据实际需要增加多个接入点设备。根据网络规模不同,各接入点的连接方式也不一样。对中小规模的网络可以通过无线中继技术建立接入点之间的连接,从而扩展网络覆盖范围;对规模较大的网络则需要借助有线网络的优势,各接入点建立各自范围内的无线局域子网,再通过接入点接入有线网络,各接入点之间通过有线网络建立连接,必要时各接入点还可以实现与移动通信类似的漫游连接。在漫游方式下,任一移动用户可以在整个网络覆盖范围内保持与局域网的无线连接。
5.4 无线与有线整合的智能大厦网络
不可否认,无线网络具有灵活性强、易构、易管理等多种优势,而有线网络却有带宽高、传输距离长等特点,因此无线网络与有线网络有着互为补偿的关系,在上面讲述的多接入点无线网络应用方案中,就提到无线与有线之间的组合应用。
作为现代高智能的办公大楼,只有有线网络技术才能构筑高速网络主干,而对楼层子网来说,无线与有线网络技术均能实现,在此对有线网络不再赘述。正如前面讲述的,无线局域网络技术在许多场合具有有线网络无可替代的优势。在部分场合下,通过组合应用无线网络与有线网络技术,不仅简化了布线的设计和施工,也增加了未来组网的灵活性。
6 结束语
随着无线网络技术的日趋完善,无线网络将逐渐被大家接受。在信息技术应用高度密集的智能建筑中,无线网络技术将扮演着愈来愈重要的角色。但正如前面所说,无线网络技术的产生,并不是也不可能替代有线网络,它们只能是互为补充。只有无线与有线网络的完美结合,才能创造柔性化的网络环境,真正营造人性化的智能办公环境。
摘自《电气智能建筑》