第一篇:畢業(yè)設(shè)計論文(校園無線局域網(wǎng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn))
XX大學(xué)
XX University
本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)
校園無線局域網(wǎng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
學(xué)
院:
專
業(yè):
學(xué)
號:
學(xué)生姓名:
指導(dǎo)教師:
(職稱)
二 〇 一 〇
年
六
月
摘 要
無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network,簡稱WLAN)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,采用無線傳送方式提供有線局域網(wǎng)的功能,是對有線局域網(wǎng)的一種補(bǔ)充和擴(kuò)展。目前采用802.11g標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 54Mbps,使得網(wǎng)上的計算機(jī)具有可移動性,能夠快速方便地解決有線方式不易實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)連接問題,具有部署靈活、帶寬高、延展性強(qiáng)、維護(hù)簡單等優(yōu)勢。
本文對無線局域網(wǎng)的特點(diǎn)和技術(shù)做了介紹,研究了802.11無線局域網(wǎng)的安全狀況,以校園無線網(wǎng)絡(luò)為背景,提出了基于IEEE802.11g協(xié)議的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案,并在此基礎(chǔ)上對如何進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作進(jìn)行了詳細(xì)的探討。
關(guān)鍵詞: 無線局域網(wǎng); 802.11; AP接入
I
Campus Design and Realization of The Wireless Local Area Network
Xu Rui-tao Abstract Wireless Local-Area Network,or WLAN,is a combination of computer network and wireless telecommunication technology.Since WLAN uses high-frequency radio waves rather than wires as the transmission media, it performs as a supplement and extension of
wire-connected LANs.WLAN is not only broad-band,but also easy to deploy,extend and maintain.,today an 802.11g WLAN can transmit data at a speed of up to 54Mbps while offers the possibility of mobile access,therefore provides a fact and convenient solution for situations where wire-connected LANs are found difficult to handle.In this paper,the characteristics and technology of wireless local area network have been described and researches the 802.11 wireless LAN security situation.Wireless LAN features and techniques are briefly introduced.Campus wireless network as the background, IEEE802.11g protocol proposed system based on network design.On this basis,conducts a detailed study of network optimization.Key words:wireless local area network;
wlan 802.11; ap access
II
目 錄
1.緒論....................................................................1 1.1選題背景...............................................................1 1.2課題研究的目的和意義...................................................1 1.3 IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)....................................................2 1.4國內(nèi)相關(guān)研究現(xiàn)狀.......................................................2 1.5 校園無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景.................................................2 2.無線局域網(wǎng)設(shè)計特點(diǎn)、安全狀況及方案設(shè)計....................................2 2.1 無線局域網(wǎng)的特點(diǎn).......................................................2 2.1.1 傳輸方式...........................................................2 2.1.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?..........................................................3 2.2幾種主要的WLAN技術(shù)....................................................6 2.3無線局域網(wǎng)安全狀況.....................................................6 2.3.1無線局域網(wǎng)安全技術(shù).................................................7 2.3.2無線局域網(wǎng)安全隱患................................................10 2.4方案設(shè)計..............................................................11 2.4.1需求分析..........................................................11 2.4.2對現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析..................................11 2.4.3校園無線網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計..........................................11 2.4.4校園無線網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計..........................................12 2.4.5校本部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D設(shè)計..............................................14 2.4.6校區(qū)間連接........................................................16 2.4.7IEEE802.11無線局域網(wǎng)設(shè)備介紹......................................18 2.4.8無線AP的配置.....................................................18 2.4.9無線網(wǎng)卡設(shè)置......................................................24 3.無線環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化.......................................................26 3.1無線設(shè)備布局的主要思路................................................26 3.2網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中需要測試的一些主要指標(biāo)......................................27 3.3降低干擾..............................................................28 3.4制定優(yōu)化方案..........................................................29 4.結(jié)論及存在的問題.........................................................29 參考文獻(xiàn)....................................................................30 致 謝.....................................................................31
III
校園無線局域網(wǎng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
姓名: 學(xué)號: 班級:
1.緒論
1.1選題背景
近些年來,信息技術(shù)的發(fā)展日新月異,正以不可抗拒的力量改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式, 同時也正在影響并改變著學(xué)校的管理模式、教學(xué)模式、學(xué)習(xí)方式乃至師生的生活方式。目前除少數(shù)高職院校、民辦高校外,國內(nèi)高校幾乎都已建立校園網(wǎng),隨著校園網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,硬件環(huán)境逐漸完善,校園網(wǎng)絡(luò)在高校教學(xué)、科研、管理中的應(yīng)用也在逐步深化。
在校園網(wǎng)(有線網(wǎng)絡(luò))建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)的實(shí)踐過程中, 由于眾多高校的校園網(wǎng)基本上是通過光纖、網(wǎng)線連接起來的“有線網(wǎng)”,在技術(shù)實(shí)施、實(shí)際應(yīng)用中不可避免地存在一定弊端,而且隨著這種弊端的日益凸現(xiàn), 在一定程度上困擾甚至阻礙著校園網(wǎng)建設(shè)和教育信息化的進(jìn)程。諸如很多學(xué)校只在部分區(qū)域接入網(wǎng)絡(luò),而無法顧及所有區(qū)域;部分學(xué)校由于經(jīng)費(fèi)緊張導(dǎo)致布置網(wǎng)線的室、圖書館數(shù)量有限;學(xué)校中有些具有歷史意義的或年久失修的建筑物不適合鉆孔布線。此外, 在現(xiàn)階段,高校還有一個顯著的特點(diǎn)就是建立分校區(qū),校本部與分校區(qū)之間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)就成了一個非常大的工程, 通常組網(wǎng)的傳輸媒介主要依賴銅纜或光纜, 構(gòu)成有線局域網(wǎng)。但有線網(wǎng)絡(luò)在某些場合要受到布線的限制,比如布線、改線工程量大;線路容易損壞;網(wǎng)中的各節(jié)點(diǎn)不可移動等等。特別是當(dāng)要把相離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)聯(lián)接起來時, 架設(shè)專用通信線路的布線施工難度大、費(fèi)用高、耗時長,因此對正在迅速擴(kuò)大的聯(lián)網(wǎng)需求形成了嚴(yán)重的瓶頸阻塞。
如何合理的解決此類問題, 已成為高校校園網(wǎng)建設(shè)初期必須慎重考慮的問題。傳統(tǒng)有線校園網(wǎng)的“網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)”問題, 與師生員工“隨時隨地獲取信息”的新需求之間的矛盾一度困擾著高校教育信息化決策和建設(shè)人員。如今隨著無線技術(shù)的快速發(fā)展和日趨成熟,無線網(wǎng)絡(luò)雖然還不能完全脫離有線網(wǎng)絡(luò),雖然教育行業(yè)的無線網(wǎng)絡(luò)還未呈普及態(tài)勢,但無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成功服務(wù)于某些高校, 以它的高速傳輸能力和靈活性發(fā)揮日益重要的作用。1.2課題研究的目的和意義
隨著社會對計算機(jī)依賴性的迅速增加,用戶要求互連的計算機(jī)數(shù)量更多,類型也更為復(fù)雜。但傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)由于受設(shè)計或環(huán)境條件的制約,在物理、邏輯和資金方面普遍存在著一系列問題,特別是當(dāng)涉及到網(wǎng)絡(luò)移動和重新布局時,所以發(fā)展一種可行的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為現(xiàn)有數(shù)據(jù)連接的擴(kuò)充己成為一種需要。自從上個世紀(jì)90年代以來,隨著個人數(shù)據(jù)通信的發(fā)展,為了實(shí)現(xiàn)任何人在任何時間、任何地點(diǎn)均能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的目標(biāo),要求傳統(tǒng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由有線向無線,由固定向移動,由單一業(yè)務(wù)向多媒體發(fā)展,更進(jìn)一步推動了無線局域網(wǎng)(WirelessLAN,WLAN)的發(fā)展。
與有線局域網(wǎng)相比較,無線局域網(wǎng)具有移動性高、傳輸距離長、網(wǎng)絡(luò)保密性好、開發(fā)運(yùn)營成本低、易擴(kuò)展、受自然環(huán)境影響小,組網(wǎng)方式靈活、管理方便等特點(diǎn),彌補(bǔ)了傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的不足。1.3 IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)
IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)由很多子集構(gòu)成,它己經(jīng)歷了十多年的發(fā)展,目前仍在不斷的改進(jìn)和修訂之中,以適應(yīng)提升網(wǎng)絡(luò)速度、安全認(rèn)證、漫游和QoS等方面的要求,它們各有側(cè)重,下面簡要介紹這些標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容。
IEEE802.llb-它是802.11協(xié)議1999版的修改與補(bǔ)充,也叫Wi-Fi(Wireless Fidelity)。802.llb工作在2.4GHz頻段,建立在直接序列擴(kuò)頻(DSSS,Direct Sequence Spread Spectrum)的加強(qiáng)版本CCK(補(bǔ)充編碼鍵控)基礎(chǔ)上,它是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的WLAN標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)在物理層部分在原來802.11標(biāo)準(zhǔn)的 1Mbit/s,2Mbit/s傳輸速率之外,增加了5.SMbit/s和 11Mbit/s的高速數(shù)據(jù)傳輸速率。
IEEE802.1la協(xié)議-它工作在5GHzU-NII頻帶,物理層速率數(shù)據(jù)速率從6Mbit/s直到54Mbit/s,傳輸層可達(dá) 25Mbit/s。采用正交頻分復(fù)用(OFDM)的獨(dú)特的擴(kuò)頻技術(shù);可提供25Mbit/S的無線ATM接口和10Mbit/s的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口,以及 TDD/TDMA的空中接口;支持語音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)。
IEEE802.11g-該標(biāo)準(zhǔn)于2003年6月16日正式定案,它工作在2.4GHz頻段,使用CCK技術(shù)以與802.11b標(biāo)準(zhǔn)后向兼容,同時為支持54Mbit/S的高速率,802.11g又采用了OFDM技術(shù)。802.11g的兼容性和高數(shù)據(jù)速率彌補(bǔ)了802.11a和802.11b各自的缺陷,一方面使得802.llb產(chǎn)品可以平穩(wěn)向高數(shù)據(jù)速率升級,滿足日益增加的帶寬需求,另一方面使得802.11a實(shí)現(xiàn)與802.11b的互通,克服了802.11a一直難以進(jìn)入市場主流的難題。1.4國內(nèi)相關(guān)研究現(xiàn)狀
目前無線局域網(wǎng)仍處于眾多標(biāo)準(zhǔn)共存時期,IEEE發(fā)布的最新標(biāo)準(zhǔn)為 802.11g?,F(xiàn)在,支持11Mbps以上用戶傳輸速率的系統(tǒng)相當(dāng)成熟;速率在40MbpS甚至80MbpS及以上的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)己在加拿大、美國、歐洲、日本等國家的專門實(shí)驗(yàn)室展開。研究的范圍從無線電設(shè)計、物理層實(shí)現(xiàn)、媒體接入控制(MAC)技術(shù)直至網(wǎng)絡(luò)對無線多媒體的支持。根據(jù)技術(shù)發(fā)展趨勢和研究情況,在未來10年左右的時間里,為用戶提供高達(dá)1Gbps速率的系統(tǒng)是可能的。正是這樣的發(fā)展速度刺激了今天無線網(wǎng)絡(luò)快速的發(fā)展和應(yīng)用。1.5 校園無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景。
校園無線網(wǎng)絡(luò)是落實(shí)信息化校園的重要一步, 作為對有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充和擴(kuò)充,無線網(wǎng)絡(luò)能夠與學(xué)?,F(xiàn)有的骨干網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)最大化的兼容?,F(xiàn)在無線網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上已日益成熟, 有著非常光明的前途, 在教育中的應(yīng)用將會有更引人入勝的前景。無線網(wǎng)絡(luò)為通信的移動化、個性化和多媒體應(yīng)用提供了可能。目前全世界每天新增無線網(wǎng)用戶約3 萬人,全球總數(shù)量已超過4億。隨著3G技術(shù)的成熟與國家產(chǎn)業(yè)政策的扶持,我國也正在大規(guī)模建設(shè)3G無線互聯(lián)接入網(wǎng)絡(luò), 中國電信、中國移動、中國聯(lián)通相繼推出3G 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,今后無線網(wǎng)絡(luò)將會有更廣泛的發(fā)展空間并逐步進(jìn)入家庭。[1]2.無線局域網(wǎng)設(shè)計特點(diǎn)、安全狀況及方案設(shè)計
2.1 無線局域網(wǎng)的特點(diǎn) 2.1.1 傳輸方式
傳輸方式涉及無線網(wǎng)采用的傳輸媒體、選擇的頻段及調(diào)制方式。目前無線網(wǎng)采用的傳輸媒體主要有兩種,即無線電波與紅外線。在采用無線電波作為傳輸媒體的無線網(wǎng)根據(jù)調(diào)制方式不同,又可分為擴(kuò)展頻譜方式與窄帶調(diào)制方式。
(1)擴(kuò)展頻譜方式
在擴(kuò)展頻譜方式中,數(shù)據(jù)基帶信號的頻譜被擴(kuò)展至幾倍至幾十倍后再被搬移至射頻發(fā)射出去。這一作法雖然犧牲了頻帶帶寬,卻提高了通信系統(tǒng)的抗干擾能力和安全性。由于單位頻帶內(nèi)的功率降低,對其它電子設(shè)備的干擾也減小了。采用擴(kuò)展頻譜方式的無線局域網(wǎng)一般選擇所謂ISM頻段,這里ISM分別取于Industrial,Scientific及Medical的第一個字母。許多工業(yè)、科研和醫(yī)療設(shè)備輻射的能量集中于該頻段,例如美國ISM頻段由902MHz-928MHz,2.4GHz-2.48GHZ,5.725GHz-5.850GHz三個頻段組成。如果發(fā)射功率及帶寬輻射滿足美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)的要求,則無須向FCC提出專門的申請即可使用ISM頻段。
(2)窄帶調(diào)制方式
在窄帶調(diào)制方式中,數(shù)據(jù)基帶信號的頻譜不做任何擴(kuò)展即被直接搬移到射頻發(fā)射出去。與擴(kuò)展頻譜方式相比,窄帶調(diào)制方式占用頻帶少,頻帶利用率高。采用窄帶調(diào)制方式的無線局域網(wǎng)一般選用專用頻段,需要經(jīng)過國家無線電管理部門的許可方可使用。當(dāng)然,也可選用ISM頻段,這樣可免去向無線電管理委員會申請。但帶來的問題是,當(dāng)臨近的儀器設(shè)備或通信設(shè)備也在使用這一頻段時,會嚴(yán)重影響通信質(zhì)量,通信的可靠性無法得到保障。
(3)紅外線方式
基于紅外線的傳輸技術(shù)最近幾年有了很大發(fā)展。目前廣泛使用的家電遙控器幾乎都是采用紅外線傳輸技術(shù)。作為無線局域網(wǎng)的傳輸方式,紅外線的最大優(yōu)點(diǎn)是這種傳輸方式不受無線電干擾,且紅外線的使用不受國家無線電管理委員會的限制。然而,紅外線對非透明物體的透過性極差,這導(dǎo)致傳輸距離受限。
2.1.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>
要組建一個無線局域網(wǎng),設(shè)備是它的重要的硬件基礎(chǔ)。然而無線局域網(wǎng)設(shè)備有很多,而且在實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計和發(fā)展過程中,產(chǎn)品提供商不斷為這些設(shè)備提供新的功能。往往一種產(chǎn)品的形態(tài),在不同的環(huán)境和配置下會體現(xiàn)不同的功能。在不同的應(yīng)用中,也會需要不同的設(shè)備。就一個簡單的無線局域網(wǎng)而言,一般包括無線局域網(wǎng)客戶端和無線局域網(wǎng)基站。無線局域網(wǎng)客戶端的作用是與無線基站進(jìn)行管理關(guān)聯(lián),使設(shè)備具有無線接入功能并接入到無線局域網(wǎng)中進(jìn)行通信。它包含了多種類型的設(shè)備,但最常見的是具有各種接口類型的無線網(wǎng)卡。無線局域網(wǎng)基站設(shè)備指的是處于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲行奈恢玫脑O(shè)備,通常按功能劃分為無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)、無線局域網(wǎng)橋、無線局域網(wǎng)路由器。這些功能上的劃分,有時僅僅是一種工作模式上的劃分,設(shè)備硬件本身并沒有區(qū)別,也就是說,在同一設(shè)備上有可能實(shí)現(xiàn)多種功能。無線網(wǎng)卡包括PCMCIA,ISA,PCI和USB等,提供與有線網(wǎng)卡一樣豐富的系統(tǒng)接口。在有線局域網(wǎng)中,網(wǎng)卡是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與網(wǎng)線之間的接口。在無線局域網(wǎng)中,它們是操作系統(tǒng)與天線之間的接口,用來創(chuàng)建透明的網(wǎng)絡(luò)連接。在無線局域網(wǎng)中最一般的構(gòu)成PCMCIA無線網(wǎng)卡,通常被簡稱為“PC卡”,通常被用在筆一記本計算機(jī)上。[2]無線接入點(diǎn)提供一個無線客戶端設(shè)備進(jìn)入無線局域網(wǎng)的“接入點(diǎn)”,是協(xié)調(diào)無線與有線網(wǎng)絡(luò)之間通信的關(guān)鍵部件。它在無線局域網(wǎng)和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收、緩沖存儲和
傳輸數(shù)據(jù),以支持一組無線用戶設(shè)備。接入點(diǎn)通常是通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)線連接到有線網(wǎng)絡(luò)上,并通過天線與無線設(shè)備進(jìn)行通信。在有多個接入點(diǎn)時,用戶可以在接入點(diǎn)之間漫游切換。接入點(diǎn)的有效范圍是20-500m。根據(jù)技術(shù)、配置和使用情況,一個接入點(diǎn)可以支持15~250個用戶,通過添加更多的接入點(diǎn),可以比較輕松地擴(kuò)充無線局域網(wǎng),從而減少網(wǎng)絡(luò)擁塞并擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。
目前無線局域網(wǎng)的組網(wǎng)方式主要有點(diǎn)對點(diǎn)模式、基礎(chǔ)架構(gòu)模式、多AP模式、無線網(wǎng)橋模式和無線中繼器模式五種組網(wǎng)方式。
點(diǎn)對點(diǎn)模式也稱為 Ad hoC模式,該模式要求網(wǎng)中的任意兩個無線客戶端之間均可直接通信,網(wǎng)絡(luò)中的所有無線客戶端的地位平等,無需設(shè)置任何的中心控制節(jié)點(diǎn)。每個無線客戶端均配有無線網(wǎng)卡,但不連接到接入點(diǎn)和有線網(wǎng)絡(luò),而是通過無線網(wǎng)卡相互間進(jìn)行通信。點(diǎn)對點(diǎn)中的一個無線客戶端必須能同時“看”到網(wǎng)絡(luò)中的其他無線客戶端,否則就認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)中斷。它主要用來在沒有基礎(chǔ)設(shè)施的地方快速而輕松地建無線局域網(wǎng)。點(diǎn)對點(diǎn)模式的組網(wǎng)模式如圖2.1所示。
圖2-1 點(diǎn)對點(diǎn)模式
基礎(chǔ)架構(gòu)模式是目前最常見的一種架構(gòu),這種架構(gòu)包含一個接入點(diǎn)和多個無線終端,接入點(diǎn)一方面可以通過電纜連線與有線網(wǎng)絡(luò)建立連接,一方面可以通過無線電波與無線終端連接,實(shí)現(xiàn)了無線終端之間的通信,以及無線終端與有線網(wǎng)絡(luò)之間的通信?;A(chǔ)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)模式如圖2-2所示。該圖由無線訪問點(diǎn)(AP),無線工作站(STA)以及分布式系統(tǒng)(DSS)構(gòu)成,覆蓋的區(qū)域稱基本服務(wù)區(qū)(BSS)[3]。無線訪問點(diǎn)也稱無線hub,用于在無線STA和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收、緩存和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),所有的無線通訊都經(jīng)過AP完成。無線訪問點(diǎn)通常能夠覆蓋幾十至幾百用戶,覆蓋半徑達(dá)上百米。AP可以連接到有線網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。
圖2-2 基礎(chǔ)架構(gòu)模式
多AP模式是指由多個AP以及連接他們的分布式系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)勾結(jié)模式網(wǎng)絡(luò),也稱為擴(kuò)展服務(wù)區(qū)。擴(kuò)展服務(wù)區(qū)中的每個AP都是一個獨(dú)立的無線網(wǎng)絡(luò)基本服務(wù)區(qū),所有AP共享同一個擴(kuò)展服務(wù)區(qū)標(biāo)示符(ESSID)。雖然在802.11標(biāo)準(zhǔn)中并沒有定義分布式系統(tǒng),但現(xiàn)在大都是指以太網(wǎng)。相同ESSID的無線網(wǎng)絡(luò)間可以進(jìn)行漫游,不同ESSID的無線網(wǎng)絡(luò)形成邏輯子網(wǎng)。該模式的組網(wǎng)模式如圖2-3所示。
圖2-3 多AP模式
無線網(wǎng)橋模式是利用一對AP連接兩個有線或者無線局域網(wǎng)網(wǎng)段。無線網(wǎng)橋模式的組網(wǎng)如圖2-4所示。
圖2-4 無線網(wǎng)橋模式
無線中繼器模式是利用無線中繼器在通信路徑的中間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),從而延伸系統(tǒng)的覆蓋范圍?!療o線中繼器模式組網(wǎng)如圖2-5所示。
圖2-5 無線中繼器模式 2.2幾種主要的WLAN技術(shù)(1)IrDA IrDA(Infrared Data Association)是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)通信的技術(shù)。
其優(yōu)點(diǎn)是體積小,功率低,傳輸速率可達(dá)16Mbps,成本低。超過95%的手提電腦安裝了IrDA接口。市場上推出了可以通過USB接口與PC相連的USB-IrDA設(shè)備。
IrDA是一種視距傳輸技術(shù),通信設(shè)備間不能有阻擋物。不適合多點(diǎn)到點(diǎn)通信。另外IrDA的核心部件——紅外線LED還不是一種耐用器件。(2)BlueTooth BlueTooth技術(shù)是用于數(shù)字設(shè)備間的低成本、近距離傳輸?shù)臒o線通信連接技術(shù)。其程序?qū)懺谖⑿托酒?,可以方便地嵌入到設(shè)備之中。
BlueTooth技術(shù)工作在2.4GHz頻率上。采用調(diào)頻技術(shù),理想連接范圍為10cm~10m,帶寬為1Mb/s。(3)802.11/802.11a/b/g 采用802.11協(xié)議族的WLAN設(shè)備以其覆蓋距離廣,傳輸速率高的特點(diǎn),成為了市面上的主流產(chǎn)品,將是本文介紹的重點(diǎn)。2.3無線局域網(wǎng)安全狀況
由于無線局域網(wǎng)通過無線電波在空中傳輸數(shù)據(jù),所以在數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)覆蓋區(qū)域內(nèi)的幾乎任何一個無線局域網(wǎng)用戶都能接觸到這些數(shù)據(jù)。無論接觸數(shù)據(jù)者是在另外一個房間、另一層樓或是在本建筑之外,無線就意味著會讓人接觸到數(shù)據(jù)。與此同時,要將無線局域網(wǎng)發(fā)射的數(shù)據(jù)僅僅傳送給一名目標(biāo)接收者是不可能的。而防火墻對通過無線電波進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)通訊起不了作用,任何人都可以截獲和插入數(shù)據(jù)。
因此,雖然無線網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)的應(yīng)用擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)用戶的自由,它安裝時間短,增加用戶或更改網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時靈活、經(jīng)濟(jì),可提供無線覆蓋范圍內(nèi)的全功能漫游服務(wù)。然而,這種自由也同時帶來了新的挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn)其中就包括安全性。無線局域網(wǎng)必須考慮的安全要素有三個:信息保密、身份驗(yàn)證和訪問控制。如果這三個要素都沒有問題了,就不僅能保護(hù)傳輸中的信息免受危害,還能保護(hù)網(wǎng)絡(luò)和移動設(shè)備免受危害。難就難在如何使用一個簡單易用的解決方案,同時獲得這三個安全要素。影響無線局域網(wǎng)安全的問題主要在以下方面: 數(shù)據(jù)保密。無線LAN網(wǎng)絡(luò)通信安全會受到幾方面的危害,例如傳輸中數(shù)據(jù)被人查看或捕獲,傳輸中數(shù)據(jù)被人改動、重新發(fā)送。
訪問和驗(yàn)證。每個訪問點(diǎn)形成了通向網(wǎng)絡(luò)的一個新的入口。正因?yàn)槿绱司蜁艿较铝新┒吹耐{:首先,未授權(quán)實(shí)體進(jìn)入網(wǎng)絡(luò),瀏覽存放在網(wǎng)絡(luò)上的信息,或者是讓網(wǎng)絡(luò)感染上病毒。其次,未授權(quán)實(shí)體進(jìn)入網(wǎng)絡(luò),利用該網(wǎng)絡(luò)作為攻擊第三方網(wǎng)絡(luò)的出發(fā)點(diǎn)(致使受危害的網(wǎng)絡(luò)卻被誤認(rèn)為攻擊始發(fā)者)。第三,入侵者對移動終端發(fā)動攻擊,或?yàn)榱藶g覽移動終端上的信息,或?yàn)榱送ㄟ^受危害的移動設(shè)備訪問網(wǎng)絡(luò)。
2.3.1無線局域網(wǎng)安全技術(shù)
在開始應(yīng)用無線局域網(wǎng)時,應(yīng)該充分考慮其安全性。常見的無線局域網(wǎng)安全技術(shù)有以下幾種: 服務(wù)集標(biāo)識符(SSID)通過對多個無線接入點(diǎn)AP設(shè)置不同的SSID,并要求無線工作站出示正確的SSID才能訪問AP,這樣就可以允許不同群組的用戶接入,并對資源訪問的權(quán)限進(jìn)行區(qū)別限制。
物理地址(MAC)過濾
由于每個無線工作站的網(wǎng)卡都有唯一的物理地址,因此可以在AP中手工維護(hù)一組允許訪問的MAC地址列表,實(shí)現(xiàn)物理地址過濾。
有線等效加密(WEP)在鏈路層采用RC4對稱加密技術(shù),用戶的密鑰必須與AP的密鑰相同時才能獲準(zhǔn)存取網(wǎng)絡(luò)的資源,從而防止非授權(quán)用戶的監(jiān)聽以及非法用戶的訪問。
計算校驗(yàn)和(Check Summing)
(1)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性校驗(yàn)和計算。
(2)把輸入數(shù)據(jù)和計算得到的校驗(yàn)和組合起來得到新的加密數(shù)據(jù),也稱之為明文,明文作為下一步加密過程的輸入。
加密。在這個過程中,將第一步得到的數(shù)據(jù)明文采用算法加密。對明文的加密有兩層含義:明文數(shù)據(jù)的加密,保護(hù)未經(jīng)認(rèn)證的數(shù)據(jù)。
(3)將24位的初始化向量和40位的密鑰連接進(jìn)行校驗(yàn)和計算,得到64位的數(shù)據(jù)。
(4)將這個64位的數(shù)據(jù)輸入到虛擬隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器中,它對初始化向量和密鑰的校驗(yàn)和計算值進(jìn)行加密計算。
(5)經(jīng)過校驗(yàn)和計算的明文與虛擬隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器的輸出密鑰流進(jìn)行按位異或運(yùn)算得到加密后的信息,即密文。
將初始化向量和密文串接起來,得到要傳輸?shù)募用軘?shù)據(jù)幀,在無線鏈路上傳輸。(如圖2-6所示)
P1=(M1,CS)
(2-1)
PRGA=RC4(IV,PASSWORD)
(2-2)ENCRYPTED=P1⊕PRGA
(2-3)
發(fā)送時,IV 將以明文形式和密文一起傳輸,否則接收器無法建立RC4 引擎用于解密。
圖2-6 WEP加密過程
解密過程如圖2-7 所示。無線設(shè)備接收到一個加密數(shù)據(jù)包ENCRYPTED后,首先會提取出IV,再把它與共享密碼合并。其結(jié)果值用于重建KSA 中使用的RC4 狀態(tài),后者由PRGA 用于創(chuàng)建Keystream。然后這個流與密文進(jìn)行XOR 運(yùn)算,從而還原明文P1',明文中包含數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的CRC-32 值,最后,數(shù)據(jù)被分離出來,并應(yīng)用CRC 算法創(chuàng)建一個新的CRC-32 值,與原來的CRC-32值進(jìn)行比較。若兩者相符則數(shù)據(jù)有效;否則丟棄。
P' =ENCRYPTED⊕ RC4(IV,PASSWORD)=P1(2-4)
圖2-7 WEP解密過程
WEP的密鑰是可以被解出來的。所以在安全性要求比較高的企業(yè)和部門,可以采用802.1X認(rèn)證或者WPA。
圖2-8 基于EAP-MD5的802.1x認(rèn)證流程
(1)客戶端向接入設(shè)備發(fā)送一個EAPOL-Start 報文,開始802.1x 認(rèn)證接入;(2)接入設(shè)備向客戶端發(fā)送EAP-Request/Identity 報文,要求客戶端將用戶名送上來;(3)客戶端回應(yīng)一個EAP-Response/Identity 給接人設(shè)備的請求,其中包括用戶名;(4)接入設(shè)備將EAP-Response/Identity 報文封裝到RADIUSAccess.Request 報文中,發(fā) 送給認(rèn)證服務(wù)器;
(5)認(rèn)證服務(wù)器產(chǎn)生一個Challenge,通過接人設(shè)備將RA DIUSAccess—Challenge 報文發(fā) 送給客戶端,其中包含有EAP-Request/MD5-Challenge;
(6)接入設(shè)備通過EAP-Request/MD5-Challenge 發(fā)送給客戶端,要求客戶端進(jìn)行認(rèn)證;(7)客戶端收到EAP-Request/MD5-Challenge 報文后,將密碼和Challenge 做MD5 算法后 的Challenged-Password,在EAP-Response/MD5-Challenge 回應(yīng)給接入設(shè)備;
(8)接入設(shè)備將Challenge,Challenged Password 和用戶名一起送到RADIUS 服務(wù)器,由 RADIUS 服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證;
(9)RADIUS 服務(wù)器根據(jù)用戶信息,做MD5 算法,判斷用戶是否合法,然后回應(yīng)認(rèn)證成 功/失敗報文到接入設(shè)備。如果成功,攜帶協(xié)商參數(shù),以及用戶的相關(guān)業(yè)務(wù)屬性給用戶授權(quán)。如果認(rèn)證失敗,則流程到此結(jié)束;
(10)如果認(rèn)證通過,用戶通過標(biāo)準(zhǔn)的DHCP 協(xié)議(可以是DHCPRelay),通過接入設(shè)備獲 取規(guī)劃的IP 地址;
(11)如果認(rèn)證通過,接入設(shè)備發(fā)起計費(fèi)開始請求給RADIUS 用戶認(rèn)證服務(wù)器;(12)RADIUS 用戶認(rèn)證服務(wù)器回應(yīng)計費(fèi)開始請求報文。用戶上線完畢
WPA 顯著改善了WEP 的安全性能,并且可以與原有采用WEP 協(xié)議的Wi-Fi 產(chǎn)品兼容。Wi-Fi 聯(lián)盟2003 年4 月在一份文件中為WPA定義了一個公式:
WPA=802.1x+EAP+TKIP+MIC(2-5)
這個公式大致說明了WPA 對原有WEP 協(xié)議的主要:引入臨時密鑰完整性協(xié)議TKIP
[4](Temporal Key Integrity Protocol),加強(qiáng)了密鑰破解的難度。TKIP 與WEP 一樣基于RC4 流加密算法,但是將密鑰位數(shù)從40 位增加到128 位,將IV的長度也由24 位加長到48 位,并采用動態(tài)生成以及通過認(rèn)證服務(wù)器來分配的多組密鑰取代了WEP 的單一靜態(tài)密鑰。TKIP使用一種密鑰層以及一套密鑰管理方法,去掉了入侵者通過可預(yù)測性來破解的部分。
2.3.2無線局域網(wǎng)安全隱患
服務(wù)集標(biāo)識符(SSID)只是一個簡單的口令,只能提供一定的安全;而且如果配置AP向外廣播其SSID,那么安全程度還將下降。
物理地址(MAC)過濾要求AP中的MAC地址列表必需隨時更新,可擴(kuò)展性差;而且MAC地址在理論上可以偽造,因此這也是較低級別的授權(quán)認(rèn)證。
有線對等加密(WEP)提供了40位(有時也稱為64位)或128位長度的密鑰機(jī)制,但是它仍然存在許多缺陷,例如一個服務(wù)區(qū)內(nèi)的所有用戶都共享一個密鑰,一個用戶丟失鑰匙將使整個網(wǎng)絡(luò)不安全。2.4方案設(shè)計 2.4.1需求分析
通過征詢用戶來了解所要建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)需要滿足的需求,根據(jù)校園的特點(diǎn),一般有如下需求:(1)功能需求
應(yīng)該能滿足校區(qū)之間、樓宇之間的通信,師生在移動的情況下可以對校園網(wǎng)、圖書館、Internet 資源進(jìn)行訪問,支持多媒體教室等地的多媒體信息高質(zhì)傳輸,這些需求可歸納為:支持教學(xué)、提供資源與綜合服務(wù)。(2)性能要求
性能直接決定了校園無線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量,因此必須明確校園無線網(wǎng)絡(luò)的性能要求,以下即為不同地點(diǎn)局部無線網(wǎng)絡(luò)的性能要求:
1)校園內(nèi)部的室外場所(草坪、操場等):速率要求高,安全要求一般,主要是滿足在網(wǎng)絡(luò)使用人數(shù)激增時仍然能夠保證服務(wù)質(zhì)量。
2)辦公室或會議室:速率要求一般、安全要求高,因?yàn)檫@類場所的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用主要是收發(fā)郵件、瀏覽網(wǎng)頁、聊天等,對速率要求不高,但涉及個人隱私、賬戶等信息,因此對安全性要求較高。
3)圖書館、多媒體教室或計算機(jī)機(jī)房:速率要求高,安全要求低,因?yàn)榻虒W(xué)信息多以多媒體的形式呈現(xiàn),只有很高的傳輸速率才能保證傳輸?shù)膸捄蜁r延,有效地支持教學(xué)活動。(3)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境的要求
根據(jù)具體情況而定,如果對網(wǎng)絡(luò)安全性和服務(wù)性能要求較高,一般選擇UNIX 類(含Linux、FreeBSD 等)操作系統(tǒng),因?yàn)樵撓到y(tǒng)比較靈活、安全性好、而且服務(wù)質(zhì)量高;而如果要求不高,則可選擇微軟的Windows Server 2003或Windows Server 2008。在其他軟件的選擇上則可根據(jù)具體應(yīng)用需求而定,例如Linux 下,若需提供電子郵件服務(wù)可使用Qmail、Sendmail 等,架設(shè)Web 服務(wù)器可使用Apache,提供DNS 服務(wù)一般選擇Bind 等。另外還可以根據(jù)需要選用賬戶認(rèn)證軟件、計費(fèi)軟件等。
(4)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性要求
校園無線網(wǎng)絡(luò)在擴(kuò)展性和維護(hù)性上要求較高:在擴(kuò)展性上,校園內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)的用戶比較多且訪問的人數(shù)不確定,因此要求較高;在維護(hù)上,校園是從事教學(xué)為主的地方,專業(yè)維護(hù)人員較少,因此網(wǎng)絡(luò)要便于維護(hù)管理。
2.4.2對現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析
如果學(xué)校從未建設(shè)過任何網(wǎng)絡(luò),則可跳過這個過程。目前,大多數(shù)院校一般已經(jīng)建設(shè)了以有線傳輸介質(zhì)為主的網(wǎng)絡(luò),因此在學(xué)校經(jīng)費(fèi)有限的情況下可以考慮將有線網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)混合,這樣可以最大程度地保護(hù)原有投資,降低建設(shè)成本。在將無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)混合時,主要是通過雙絞線等有線介質(zhì)將無線網(wǎng)絡(luò)的AP(無線接入點(diǎn))、無線交換機(jī)、無線路由器等無線設(shè)備與有線網(wǎng)絡(luò)的Hub或者交換機(jī)、路由器等連接。
2.4.3校園無線網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 對于局部無線網(wǎng)絡(luò),主要采用的是以AP 或者無線交換機(jī)等為中心結(jié)點(diǎn)的星型結(jié)構(gòu),其目的是為了滿足多用戶的需求。而如果建設(shè)全局無線校園網(wǎng),可將網(wǎng)絡(luò)劃分為核心層、匯聚層、接入層進(jìn)行設(shè)計,在整體上一般采用以樹型和星型混合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在主要通信接點(diǎn)上采用樹型拓?fù)涫菫榱私M網(wǎng)便捷、管理方便,出現(xiàn)故障時可迅速排查,同時在主干通信鏈路上還要考慮冗余鏈路設(shè)計,不僅可以達(dá)到負(fù)載均衡的目的,還可以保證網(wǎng)絡(luò)的可用性。
2.4.4校園無線網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)全局無線網(wǎng)絡(luò)
如果建設(shè)全校范圍的無線網(wǎng)絡(luò),總體上可采用如圖2-9所示的物理結(jié)構(gòu),校園骨干網(wǎng)通過光纖接入高速Internet,并通過有線介質(zhì)連接到配有各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的計算機(jī)中心,然后通過無線介質(zhì)將圖書館子網(wǎng)、教學(xué)/辦公樓子網(wǎng)、實(shí)驗(yàn)樓子網(wǎng)、宿舍子網(wǎng)等連接起來,并為室外的移動用戶提供連接。
圖2-9 校園全局無線網(wǎng)平面圖
(2)局部無線網(wǎng)絡(luò)
局部無線網(wǎng)絡(luò)根據(jù)校園地點(diǎn)的不同設(shè)計不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),主要分以下三種類型:
1)室外場所(草坪、操場等)如圖2-10所示,通過全向天線,用戶在校園內(nèi)室外用自己的筆記本電腦或PDA等移動設(shè)備可接入網(wǎng)絡(luò)。
圖2-10 室外場所
2)辦公室或會議室如圖2-11所示,寢室內(nèi)選用的AP通過有線介質(zhì)與校園骨干網(wǎng)提供的接入層連接,而寢室內(nèi)的各種設(shè)備與AP連接即可。
圖2-11 接入校園網(wǎng)骨干網(wǎng)的拓?fù)鋱D
3)圖書館、多媒體教室或計算機(jī)機(jī)房如圖2-12所示,由于這些場所空間比較大,而AP覆蓋的有效范圍較小,為了滿足更多學(xué)生的接入需求必須提供更多的AP,而AP之間的通信則可通過無線交換機(jī)進(jìn)行(在經(jīng)費(fèi)不足的情況下可以采用傳統(tǒng)的交換機(jī)),若需要提供服務(wù),直接將服務(wù)器與交換機(jī)連接即可
圖2-12 圖書館、多媒體教室或計算機(jī)機(jī)房的拓?fù)鋱D
4)有別于教室和辦公室,宿舍的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)是:性能穩(wěn)定、可靠性高、延遲小、速度快, 符合學(xué)生用戶對速度的需求。所以若從室外對宿舍樓宿舍覆蓋將不能滿足學(xué)生的要求。所以選擇在宿舍樓內(nèi)進(jìn)行無線覆蓋。參考東三宿舍:每層有3個室,每間宿舍有8人。如果要在沒個宿舍中都部署AP的話,成本將會很高,而且很不實(shí)際。最合適的方案是在宿舍樓梯安裝AP,用功分器通過電纜將天線安裝在各宿舍內(nèi),如圖2-13所示
圖2-13 宿舍無線覆蓋
2.4.5校本部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D設(shè)計
圖2-14 學(xué)校原有線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
信息中心接入Internet服務(wù)器群A樓B樓教職工宿舍區(qū)教學(xué)樓群C樓D樓河北區(qū)宿舍E樓F樓西區(qū)宿舍圖書館AP行政樓東區(qū)宿舍光纖2G Internet 出口三層光纖交換機(jī)帶光纖模塊的三層交換機(jī)
圖2-15 學(xué)校無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
2.4.6校區(qū)間連接
我校分為4個校區(qū):本部、北院、河濱路、同濟(jì)西路四個校區(qū),鑒于各校區(qū)的有線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)完善,我們可以以校本部為中心,要在有線網(wǎng)絡(luò)上擴(kuò)展無線網(wǎng)絡(luò),校區(qū)與校區(qū)之間通過VPN通信。信息中心教學(xué)樓群A樓接入Internet校區(qū)與校區(qū)間采用VPN通信分支出口路由北院PoE交換機(jī)AP有線客戶端服務(wù)器群無線客戶端AC有線客戶端教職工宿舍區(qū)PoE交換機(jī)AP河濱無線客戶端河北區(qū)宿舍B樓C樓D樓E樓F樓西區(qū)宿舍AP行政樓東區(qū)宿舍光纖分支出口路由PoE交換機(jī)AP有線客戶端圖書館同濟(jì)無線客戶端2G Internet 出口三層光纖交換機(jī)帶光纖模塊的三層交換機(jī)
圖2-16 校區(qū)間無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
圖2-17 單一樓宇無線局域網(wǎng)拓?fù)鋱D 2.4.7IEEE802.11無線局域網(wǎng)設(shè)備介紹 無線局域網(wǎng)設(shè)備主要有兩種,下面分別介紹:(1)無線接入點(diǎn)AP。無線接入點(diǎn)作為無線局域網(wǎng)連接其他有線網(wǎng)絡(luò)的橋梁,就是一個二端口網(wǎng)橋,這種網(wǎng)橋能把數(shù)據(jù)從有線網(wǎng)絡(luò)中繼轉(zhuǎn)發(fā)到無線網(wǎng)絡(luò),也能從無線網(wǎng)絡(luò)中繼轉(zhuǎn)發(fā)到有線網(wǎng)絡(luò)。這種作用使移動設(shè)備接收到有線網(wǎng)絡(luò)里的通信流量,同時也使有線網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備能接收到移動設(shè)備的數(shù)據(jù)。
(2)無線網(wǎng)卡。無線網(wǎng)卡與普通的以太網(wǎng)網(wǎng)卡的作用基本相同,差別是在于前者傳送數(shù)據(jù)是通過無線電波,而后者則是通過一般的網(wǎng)線。無線網(wǎng)卡作為無線局域網(wǎng)的接口,能夠?qū)崿F(xiàn)無線局域網(wǎng)各客戶機(jī)之間的連接與通訊。目前市場上出現(xiàn)的無線網(wǎng)絡(luò)卡可根據(jù)接目的不同分為 PCMCIA,ISA,PCI,USB四種類型。
在本次規(guī)劃中,我們建議采用基于802.11g協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型設(shè)備,即108Mbps無線設(shè)備。該類型設(shè)備采用802.11g協(xié)議,同時支持802.llb協(xié)議,并提供了增壓模式,可以在投資不變的前提下,獲得信道帶寬增大一倍、區(qū)域網(wǎng)內(nèi)并發(fā)用戶數(shù)量增大一倍的能力,將每個區(qū)域的并發(fā)用戶數(shù)提高到了80人左右,可以完全滿足現(xiàn)有和將來的無線網(wǎng)絡(luò)的高帶寬需求,并為未來的校園無線語音、無線視頻等高帶寬網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。
室內(nèi)型無線接入點(diǎn)AP設(shè)備為TL-641G/642G 108M無線寬帶路由器,其采用了802.11g協(xié)議的增強(qiáng)模式,可以提供高達(dá)108MbpS的信道帶寬,同時支持802.llb和802.11g協(xié)議的用戶適配器,并支持先進(jìn)的WDS(無線分布式網(wǎng)絡(luò))技術(shù),可支持AP覆蓋和網(wǎng)橋功能。室外型設(shè)備采用RG-P-780高性能雙路雙頻三?;拘虯P,該設(shè)備通過雙路 802.11g可支持108MbpS信道帶寬,并可提供 802.1la/b/g三頻技術(shù),提供基于 802.1Q VLAN劃分,同時可適應(yīng)-40℃一+65℃的高溫度范圍,可完全提供大量的并發(fā)用戶流暢的上網(wǎng)訪問
2.4.8無線AP的配置
(1)設(shè)備的連接: 使用一臺筆記本,用一根網(wǎng)線將筆記本的網(wǎng)絡(luò)接口和無線路由器的LAN接口進(jìn)行連接。
打開“控制面板”→“網(wǎng)絡(luò)連接”中,單擊右鍵“本地連接”,在右鍵菜單中選擇“屬性”命令,打開“Internet 協(xié)議屬性”對話框。在此我們對該電腦的“本地連接”進(jìn)行IP設(shè)置,筆記本電腦的IP地址設(shè)置為和無線路由器在同一IP段,如,無線路由器默認(rèn)的IP地址為192.168.1.1,那么該電腦的本地連接的IP地址為192.168.1.2等。在“默認(rèn)網(wǎng)關(guān)”中輸入無線路由器的IP地址。隨后單擊“確定”即可。
設(shè)置后,在IE地址欄中鍵入無線路由器默認(rèn)IP地址,如http://192.168.1.1,回車后彈出一個用戶登陸界面,如圖所示。輸入用戶名和密碼即可登錄到配置界面。
圖2-18 登錄無線AP(2)選擇上網(wǎng)方式:學(xué)校現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)屬于以太網(wǎng)結(jié)構(gòu),局域網(wǎng)已經(jīng)存在DHCP(動態(tài)IP)服務(wù)器,所以這里我們采用“自動從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商獲取IP地址”。如圖2-19所示:
圖2-19 上網(wǎng)方式選擇
(3)進(jìn)一步設(shè)置無線局域網(wǎng):如圖2-20所示將無線狀態(tài)置于開啟狀態(tài),使得接入該無線網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)能夠訪問到有線網(wǎng)絡(luò)。SSID我們默認(rèn)為教室名稱的中文拼音,這樣的可以讓無線用戶能夠快速的進(jìn)行上網(wǎng)設(shè)置。頻段我們選擇互不重疊的1,6,11。由于目前部分無線用戶的網(wǎng)卡沒有支持“速展”功能,所以在這里我們選擇使用54Mbps的模式
圖2-20 無線設(shè)置
(4)LAN口設(shè)置:根據(jù)學(xué)校IP地址的劃分,此處無線AP對無線局域網(wǎng)的IP地址為192.168.1.1,(如圖2-21)。此處設(shè)置完成后,該局域網(wǎng)內(nèi)所有計算機(jī)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)必須設(shè)置為該IP地址。子網(wǎng)掩碼則使用C類地址子網(wǎng)掩碼(255.255.255.0)。局域網(wǎng)內(nèi)所有計算機(jī)子網(wǎng)掩碼必須與之相同。
圖2-21 LAN口設(shè)置
(5)WAN口設(shè)置:由于學(xué)校局域網(wǎng)內(nèi)采用了動態(tài)獲取IP地址的方式來獲取IP,此處我們同樣設(shè)置WAN口連接類型為為“動態(tài)IP”。此時可以自動從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商獲取IP地址,這樣我們將看到圖2-22所示頁面。該頁面顯示從ISP的DHCP服務(wù)器動態(tài)的來的IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)、DNS服務(wù)器等設(shè)置。
圖2-22 WAN口設(shè)置
(6)無線網(wǎng)絡(luò)基本設(shè)置:SSID(無線標(biāo)識符)是用于無線終端與接入點(diǎn)匹配以獲得通信的明文密碼,對于初級安全防范有一定作用,且配置快速簡單,非常適合室外無線覆蓋使用。啟用了SSID廣播禁止功能后,由于空中不再廣播明文的SSID號碼,使得那些擁有截獲SSID密碼的無線終端非法訪問網(wǎng)絡(luò)。安全方式我們采用目前最常用WEP128位加密方法,以13個ASCII碼字符作為密鑰使用。
圖2-23 無線網(wǎng)絡(luò)基本設(shè)置
(7)高級安全設(shè)置:DoS攻擊防范是開啟下面幾個防范措施的總開關(guān),只有選擇此項(xiàng)后,以下的幾種防范措施才能生效。下面的幾種的防范措施我們?nèi)块_啟,閉值一般采用了默認(rèn)值,并且忽略來自WAN口的ping和禁止來自LAN口的ping包通過路由器,使得局域網(wǎng)內(nèi)的計算機(jī)與廣域網(wǎng)的計算機(jī)不能互相ping通。
圖2-24 高級安全設(shè)置
(8)控制上網(wǎng)權(quán)限:有時候?yàn)榱丝刂颇承╇娔X的上網(wǎng)權(quán)限,我們可以通過無線路由器來過濾一些局域網(wǎng)內(nèi)的IP地址和端口方式來達(dá)到限制用戶的上網(wǎng)權(quán)限。
單擊“訪問控制”命令,打開的設(shè)置界面,如圖2-25所示。程序提供了IP訪問設(shè)置、URL訪問設(shè)置、MAC訪問設(shè)置三個過濾方式。在“IP地址訪問設(shè)置”中我們可填寫不允許連接Internet的局域網(wǎng)IP地址范圍。在該范圍內(nèi)的電腦,均不能夠上網(wǎng)。如果我們只想限制一些用戶的上網(wǎng)操作,如ftp下載等。也可以通過下面的“禁用的端口范圍”填寫受限端口,如: 20-80這些端口是常用的上網(wǎng)端口。在此我們根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置。
圖2-25 訪問控制
以下是常見的端口號:
21(FTP)下載文件
23(Telnet)BBS公告版
25(SMTP)發(fā)送郵件
53(DNS)域名解析
80(HTTP)瀏覽網(wǎng)頁
110(POP3)接收郵件
2.4.9無線網(wǎng)卡設(shè)置
無線網(wǎng)卡設(shè)置后,要想正常上網(wǎng)我們還要對無線網(wǎng)卡進(jìn)行設(shè)置。
(1)在筆記本上如果你的無線網(wǎng)卡還沒有啟用,我們先進(jìn)行啟用。打開“控制面板”→“網(wǎng)絡(luò)連接”中,單擊右鍵“無線連接”,在右鍵菜單中選擇“啟用”,開啟無線網(wǎng)卡,如圖2-26所示。之后在任務(wù)欄中多出一個“無線網(wǎng)卡”的顯示圖標(biāo)。
圖2-26 無線網(wǎng)卡設(shè)置
(2)啟用無線網(wǎng)卡后,下面我們還要為無線網(wǎng)卡指定IP地址,設(shè)置時按照上面的方法打開無線網(wǎng)卡的“Internet 協(xié)議屬性”對話框,在此指定該無線網(wǎng)卡的的IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)管、默認(rèn)DNS等項(xiàng)即可。
(3)右鍵單擊系統(tǒng)任務(wù)欄中的無線連接的圖標(biāo),在彈出的右鍵菜單中選擇“查找可用無線網(wǎng)絡(luò)”(如圖2-27所示),在打開的“選擇無線連接”窗口中,選擇搜索的無線網(wǎng)絡(luò),隨后單擊“連接”,這樣該電腦的無線網(wǎng)卡和無線路由已經(jīng)連接,如圖2-28所示。隨后按照上面的方法對其他筆記本進(jìn)行設(shè)置。
圖2-27 無線網(wǎng)卡設(shè)置
圖2-28 無線網(wǎng)卡設(shè)置
3.無線環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
與有線網(wǎng)絡(luò)相比,WLAN具有安裝便捷、移動性好、使用靈活、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn),可以為不易布線的地方和遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持。由于WLAN具有上述不可替代的優(yōu)點(diǎn)。但與此同時也給WLAN的優(yōu)化設(shè)計與管理帶來了很多新的問題。
WLAN不同于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò),噪聲和干擾、建筑物結(jié)構(gòu)、無線設(shè)備的擺放及其參數(shù)的設(shè)置都對WLAN的信號質(zhì)量和傳輸速率等性能有很大的影響。因此,WLAN的設(shè)計也與有線網(wǎng)絡(luò)不同。WLAN優(yōu)化設(shè)計的目的是:使無線接入設(shè)備覆蓋所有期望覆蓋的區(qū)域,并且具有足夠承擔(dān)預(yù)期負(fù)載的能力。由于環(huán)境的復(fù)雜性,WLAN的設(shè)計必須通過實(shí)際的測量才能達(dá)到理想效果。其中,AP的定位和頻率分配是WLAN優(yōu)化設(shè)計的兩個重要方面。3.1無線設(shè)備布局的主要思路
WLAN的應(yīng)用場合主要是在大樓內(nèi)或大樓間,因此,建筑物的面積、布局、建材以及辦公環(huán)境內(nèi)各式各樣的干擾源都是影響信號傳輸質(zhì)量的因素。實(shí)際工程中,同樣的一套WLAN設(shè)備在一個地方信號有效傳輸距離可能是100多米,換個地方連50米都不到。所以,在確定接入點(diǎn)位置時,設(shè)備的標(biāo)稱值只能作為一個大致的參考,精確的位置必須要通過場地信號強(qiáng)度測試儀和比較試驗(yàn)來定。
802.1lgWLAN上作頻帶的寬度被劃分為11個頻道。為了最大限度地利用頻帶資源,最常見的辦法就是選取3個互不重合的頻道作為整個系統(tǒng)的上作頻段。3個互不重合的頻道在實(shí)際應(yīng)用中一般有二種用法。第一種,也是最普遍的一種,就是頻道1,頻道6,頻道11兩兩相鄰,并部分重疊,從而在獲得最大的覆蓋面積的情況下消除死角,杜絕同一頻道的互相干擾,還可以兼顧用戶切換。第二種,是在同一地點(diǎn)安裝3個接入點(diǎn),每個接入點(diǎn)分別上作在三個互不重疊的頻道,三個頻道聚合使用,以獲得最大的傳輸帶寬。我們目前采用第一種做法1,6,11相間使用。
信號的完整覆蓋與同一頻道信號間的干擾是一對矛盾,弄不好,就會顧此失彼。實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是立體的,而不是平面的,同一樓層的接入點(diǎn)相安無事,但很可能對另一樓層的接入點(diǎn)造成干擾。一般來說,工作頻道越多,這對矛盾就越容易解決。工作在2.4G頻段的802.11gWLAN只有3個互不重疊的頻道,而工作在5G頻段的802.1laWLAN最多有3個互不重疊的頻道,接入點(diǎn)的定點(diǎn)工作能因此變得輕松一些,不過,每個接入點(diǎn)的覆蓋半徑比較小。接入點(diǎn)的實(shí)際配置數(shù)目估算起來很簡單,一般來說,100米左右一個,但精確的數(shù)量和擺放位置則要通過實(shí)測來定。大樓的結(jié)構(gòu)、布局、辦公室是開敞式的還是封閉式的等因素,都會使理論估算與實(shí)際情況有些出入。
在熱點(diǎn)地區(qū)建立完好的覆蓋是非常重要的問題,它關(guān)系到系統(tǒng)的可用性、用戶漫游、客戶滿意度等多個問題,是我們必須處理好的關(guān)鍵問題。在實(shí)際工程中,特別是沒有儀表作為測試手段的情況下,模擬用戶測試成為工程建設(shè)必不可少的環(huán)節(jié),只有進(jìn)行大量的現(xiàn)場測試,才能對熱點(diǎn)地區(qū)的覆蓋情況有比較詳細(xì)的了解。歸納起來有以下幾個步驟:(1)從建筑物內(nèi)一角或邊界處開始勘察;(2)結(jié)合室內(nèi)結(jié)構(gòu)和預(yù)計覆蓋要求,選擇合適地點(diǎn)安放AP;(3)距離AP30米處左右對場強(qiáng)進(jìn)行測量,可以使用無線網(wǎng)卡軟件自帶的信號測量軟件;(4)調(diào)整AP位置,使得建筑物內(nèi)角落處信號強(qiáng)度在20%(約-75dBm)以上;(5)同時檢查這些點(diǎn)信號質(zhì)量在80%以上,確認(rèn)不存在干擾。如果不滿足條件,可適當(dāng)調(diào)整AP覆蓋范圍;(6)記錄AP點(diǎn)位置;(7)在AP覆蓋邊界處(可結(jié)合信號強(qiáng)度和信號質(zhì)量來判斷)選取多個測試點(diǎn)(要求分布均勻且繞AP旋轉(zhuǎn)一周)進(jìn)行測量并記錄結(jié)果。這一步完成后便可在地圖上大致得到AP實(shí)際覆蓋范圍,為安放其它AP提供依據(jù);(8)將AP移至下一位置,重復(fù)以上步驟(1-7)。重要地點(diǎn)如會議室、圖書館、報告廳、多功能廳、餐廳等覆蓋率超過90%,有的可以實(shí)現(xiàn)100%覆蓋,最大程度滿足用戶的使用要求。3.2網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中需要測試的一些主要指標(biāo)
網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一個系統(tǒng)的工程,它包含著一系列的優(yōu)化方式,各種優(yōu)化方式的綜合,形成了網(wǎng)絡(luò)的整體優(yōu)化。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化更是要貫穿整個網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的全過程,因此,從建設(shè)網(wǎng)絡(luò)起直至網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)、優(yōu)化始終都是非常重要的,其中最為重要一些參數(shù)是不得不注意的:(l)信號場強(qiáng)(Field strength)信號場強(qiáng)標(biāo)示測試點(diǎn)接收到的某個AP的信號強(qiáng)度。一般電平在-75dBm以上便可保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。(2)信號質(zhì)量
測試軟件可以通過連續(xù)發(fā)送小的脈沖數(shù)據(jù)包給AP測算出信號的質(zhì)量。100%表示測試軟件發(fā)出的所有脈沖數(shù)據(jù)均無差錯地到達(dá)了AP。在實(shí)際應(yīng)用中,只要信號足夠強(qiáng)(-75dBm),信號質(zhì)量均近似于100%。如果信號電平高于-75dBm,但筆記本接收到的信號質(zhì)量顯示卻小于90%,則表示該處可能存在干擾。
(3)載波干擾比(C/I)C/I是指接收到的希望信號電平與非希望信號電平的比值,此值與移動用戶站(MS)的瞬時位置有關(guān),此指標(biāo)可衡量工作于其它信道上的相鄰AP對服務(wù)AP數(shù)據(jù)流量的干擾程度。目前建網(wǎng)用的是12dB值而不是9dB值。顯然,采用空間分集接收將會改善系統(tǒng)的C/I性能,因?yàn)槎傅乃ヂ涞玫綔p少并且衰落得到減少并且衰落發(fā)生的次數(shù)也變得更少。此外需指出的是:同頻道干擾的產(chǎn)生不僅僅是當(dāng)相同信道被分配給不同的MS,而且要求它們實(shí)際上是在同時使用。當(dāng)然,這就意味著在忙時比其它時間干擾問題將更大,但在業(yè)務(wù)等級1%到5%時,信道利用仍然僅僅是在70%左右。
(4)接收/發(fā)送數(shù)據(jù)速率
(Rx/Tx Data Rate)測試軟件控制AP和無線網(wǎng)卡之間互相發(fā)送數(shù)據(jù)包,測算出上、下行數(shù)據(jù)傳輸速率。這是評估一個無線局域網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量的重要參數(shù),也是獲得最終用戶對無線網(wǎng)絡(luò)真實(shí)感受的有效手段。
(5)RxFER 接收誤幀率,影響數(shù)據(jù)傳輸速率的重要指標(biāo)之一。(6)TxRetry(Transmit Retries)發(fā)送重發(fā)次數(shù),單位為每秒重發(fā)數(shù)據(jù)包數(shù)。3.3降低干擾
干擾是Wlan設(shè)計規(guī)劃和運(yùn)行維護(hù)過程中始終應(yīng)予以特殊關(guān)注的問題,由于無線網(wǎng)絡(luò)的信號是用無線方式傳輸?shù)模瑯O易受到各種其它無線電波的干擾,為了保證網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的過程中,需要經(jīng)常的對網(wǎng)絡(luò)的各種干擾信號詳細(xì)分析,要分析干擾信號的種類、強(qiáng)度、性質(zhì)以及來源,一旦發(fā)現(xiàn)有其它未知來源的干擾信號,應(yīng)查找干擾源,保證網(wǎng)內(nèi)信號的純潔。同時,也要注意調(diào)整好頻率規(guī)劃,避免網(wǎng)內(nèi)的鄰頻干擾和越站干擾等。根據(jù)成因可分為兩大類:(l)物理環(huán)境對于WLAN無線信號的干擾
開闊地帶有利于無線信號的傳輸,而熱點(diǎn)地區(qū)建筑內(nèi)的不同物質(zhì)會對WLAN無線信號產(chǎn)生不同的干擾和影響。干燥的墻壁對信號的吸收少;而潮濕和水性物質(zhì)、金屬、有色玻璃、植物、人體等將會大大吸收信號,降低無線信號強(qiáng)度,從而降低WLAN信號覆蓋范圍,減少無線傳輸速率。所以,在部署AP時,需要在無線信號容易受到干擾的環(huán)境增強(qiáng)AP覆蓋的密度。同時,為了減少信號傳輸?shù)亩嗦窂絾栴},應(yīng)該消除或者減少信號傳輸路徑上的障礙物。
(2)其他ISM無線設(shè)備的信號干擾
由于基于802.11g技術(shù)的WLAN工作在開放的2.4GHz ISM頻段上,這是工業(yè)、科研、醫(yī)療公用的頻段,因此有可能被工作在同樣頻段的其他設(shè)備如無繩電話,微波基站,藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等的干擾,影響WLAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的信號傳輸。所以,AP的部署應(yīng)該遠(yuǎn)離這些干擾源,或者增強(qiáng)AP覆蓋的密度。干擾將隨著測試點(diǎn)距離AP變遠(yuǎn)而越來越嚴(yán)重,使得 CRC Error增多,數(shù)據(jù)速率降低,從而減少AP的覆蓋范圍。
可以為AP設(shè)備選擇配置不同的天線來克服無線信號干擾帶來的不良影響,如多極全向天線能夠減少信號傳輸?shù)亩嗦窂絾栴};當(dāng)需要增加信號強(qiáng)度時,可以使用高增益天線;也可以使用定向天線來滿足適合特定形狀的覆蓋要求.802.11g作在2.4000GHz到2.4835GHz大約80MHz的頻帶寬度上,將這個頻寬分成11個中央信道,只有其中的3個信道完全沒有藕合干擾,因此建議相鄰的AP分別分配這3個信道中的信道值。如信道1、6、11。同時,由于無線信號的傳播是三維球形的,所以相鄰的AP不僅會在同一個樓層,而且會在相鄰的樓層。
干擾主要是來自于同頻干擾,而這種干擾常常很大地影響著服務(wù)的質(zhì)量,因此對這個問題應(yīng)該引起相當(dāng)?shù)闹匾暋?.4制定優(yōu)化方案
在得到基本測試數(shù)據(jù)以及分析了原因之后就可以提出一些針對性的方案了。
如果是因?yàn)樾盘柼?,那么我們?yīng)該考慮通過加AP,增加AP發(fā)射功率,調(diào)整AP位置來改善。無線信號對天花板,地板穿透力都較強(qiáng),而對植物,鋁箔,有色玻璃等的穿透力相對弱得多。同時無線信號也有一定的反射和折射能力,在實(shí)施過程中應(yīng)該充分考慮到這些因素。
如果是因?yàn)橥獠扛蓴_,那么我們就讓干擾源盡可能地遠(yuǎn)離AP,同時考慮增強(qiáng)AP的覆蓋和密度。
如果是因?yàn)閮?nèi)部干擾,那么我們就考慮合理的信道劃分和AP信號強(qiáng)度的合理分配。在實(shí)際實(shí)施過程中這是個比較棘手的問題,因?yàn)樾诺赖膭澐趾芏鄷r候與信號的覆蓋范圍以及信號強(qiáng)度大小產(chǎn)生矛盾,這就需要我們根據(jù)實(shí)際情況,通過不斷地嘗試找到一種最合理的方案。在規(guī)劃的時候嚴(yán)格按照相隔5個信道的原則(即使用1、6、11信道)來部署AP,以盡量避免同頻和鄰頻干擾。根據(jù)實(shí)際情況,參照建筑平面圖以及AP的位置和信道在滿足覆蓋地區(qū)的信號質(zhì)量的前提下做出一個大體的方案,然后根據(jù)方案來逐步調(diào)整,同時也對方案做才出相應(yīng)地調(diào)整,直至找出一個相對最理想的方案。原則上在滿足需覆蓋區(qū)域信號質(zhì)量的前提下盡可能減少AP的數(shù)量和功率,同時要考慮來自于相鄰房間和樓層其他的AP影響。
4.結(jié)論及存在的問題
無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于校園,如同計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于校園一樣,是一項(xiàng)大的系統(tǒng)工程,是實(shí)現(xiàn)校園信息化的有效途徑。在校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,我們可以借鑒已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的高校的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)力爭最大限度的發(fā)揮無線網(wǎng)絡(luò)的功能,使之成為廣大師生得心應(yīng)手的交流平臺和應(yīng)用平臺,大力促進(jìn)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育信息化水平的發(fā)展。雖然無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用廣泛,并從根本上解除了網(wǎng)線對電腦的束縛,但是在無線網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用過程中,也出現(xiàn)了一些迫切需要解決的問題,其中諸如如何提高無線網(wǎng)絡(luò)的速率和傳輸安全性等熱點(diǎn)問題。正是由于這些關(guān)注,無線網(wǎng)絡(luò)正朝著更快速、更安全、更廉價的方向發(fā)展,參考文獻(xiàn)
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致 謝
時間過得很快,幾個月來的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲了,在這個過程中我感受到了艱辛,也感受到了解決問題后的那種成就感與喜悅感。在做畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中,我充分運(yùn)用到了大學(xué)四年來所積累的知識,同時我也發(fā)現(xiàn)自己在很多方面的不足,知識積累還不夠全面。
通過此次的畢業(yè)設(shè)計,我的知識量確實(shí)也增加了不少。感謝朱玉璽老師。朱老師學(xué)識淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而又平易近人。老師在我學(xué)習(xí)、工作研究上給予了無微不至的關(guān)心和幫助。對我的耐心指點(diǎn)和不倦教誨,使我加深了對問題的思考,拓寬了對問題的研究思路。同時在此也要感謝機(jī)電學(xué)院的各位授課老師四年來對我們的關(guān)心教導(dǎo)。
第二篇:校園無線局域網(wǎng)論文 知識
摘要:隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟和普及,無線局域網(wǎng)作為有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充和延伸,對推動高校信息化資源建設(shè)的發(fā)展起到了重要作用,同時對學(xué)校教師、學(xué)生的學(xué)習(xí)、生活方式產(chǎn)生了積極的影響,本文就無線局域網(wǎng)的相關(guān)概念和技術(shù)和高校內(nèi)的應(yīng)用層面進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞:無線網(wǎng)絡(luò) IEEE802.11 無線接入
什么是無線局域網(wǎng)
1.1 無線局域網(wǎng)的概念 無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Networks,簡稱WLAN)是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),它利用射頻(Radio Frequency; RF)的技術(shù),取代傳統(tǒng)雙絞銅線(Coaxial)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò),它作為有線局域網(wǎng)的補(bǔ)充和延伸,使得通信的移動化和個性化成為了可能。
1.2 無線局域網(wǎng)的主要標(biāo)準(zhǔn) 常用的計算機(jī)無線通信技術(shù)有光波和無線電波。光波包括紅外線和激光,但由于光波易受天氣影響,不具備穿透能力,難以實(shí)際應(yīng)用。無線電波包括短波、超短波和微波等。
擴(kuò)展頻譜通信(Spread Spectrum Communication)簡稱擴(kuò)頻通信。其基本特征是使用比發(fā)送的信息數(shù)據(jù)速率高許多倍的偽隨機(jī)碼把載有信息數(shù)據(jù)的基帶信號的頻譜進(jìn)行擴(kuò)展,形成寬帶的低功率頻譜密度的信號來發(fā)射。
擴(kuò)頻通信的基本工作方式有4種:直接序列擴(kuò)頻(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式(簡稱DSSS方式);跳變頻率(Frequency Hopping)工作方式(簡稱FH方式);跳變時間(Time Hopping)工作方式(簡稱TH方式);線性調(diào)頻(Chirp Modulation)工作方式(簡稱Chirp方式)。目前使用最多、最典型的擴(kuò)頻工作方式是直擴(kuò)式(DSSS方式),在無線網(wǎng)絡(luò)的通信中,就是采用這種工作方式。
1.3 WLAN的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 由于實(shí)現(xiàn)無線通信的手段不一,以無線局域網(wǎng)技術(shù)和以GPRS/3G為代表的無線上網(wǎng)技術(shù),制定了包括IEEE802.11、藍(lán)牙技術(shù)和HomeRF等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,而以IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會)為代表的多個研究機(jī)構(gòu)針對不同的應(yīng)用場合,制定了一系列協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),推動了無線局域網(wǎng)的規(guī)范和實(shí)用化,并在眾多廠商的支持下成為目前主流協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
1997年,IEEE發(fā)布了802.11協(xié)議,1999年IEEE小組相繼推出了,802.11b和802.11a協(xié)議,802.11b在802.11的1Mbps和2Mbps速率下又增加了5.5Mbps和11Mbps兩個新的網(wǎng)絡(luò)吞吐速率。802.11a的網(wǎng)絡(luò)吞吐速率達(dá)到了54Mb/s和25Mb/s,但成本過高,使用頻段5.2GHz是衛(wèi)星通信頻段,很難大面積投入商用,目前最普及、應(yīng)用最廣泛的是802.11b無線標(biāo)準(zhǔn),2001年,IEEE通過了802.11g標(biāo)準(zhǔn),它向下兼容802.11a、802.11b的同時,網(wǎng)絡(luò)吞吐速率54Mbps,而802.11n標(biāo)準(zhǔn)是IEEE推出的最新標(biāo)準(zhǔn),它通過采用智能天線技術(shù),可以將WLAN的傳輸速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps、108Mbps,提供到300Mbps甚至是600Mbps,引起了市場很大反響。
為什么要構(gòu)建無線校園網(wǎng)
無線接入在校園網(wǎng)中的優(yōu)勢 無線校園網(wǎng)與有線校園網(wǎng)相比,無線局域網(wǎng)具有巨大的靈活性,有線網(wǎng)絡(luò)在很多多場合受到布線的制約;布線、改線工程量大;線路易于損壞;固定的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)無法移動。遇到網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)時,須鋪設(shè)專用通信線路,成本高,難度大、耗時長,線路一旦出現(xiàn)故障排查、維修不便,無線校園網(wǎng)較之有線校園網(wǎng),具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢:
2.1 網(wǎng)絡(luò)綜合成本低,隨著近幾年無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷普及,無線網(wǎng)絡(luò)成本已經(jīng)接近甚至低于傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)成本,而在網(wǎng)絡(luò)施工上,無線網(wǎng)絡(luò)最大的優(yōu)勢就是免去或減少了網(wǎng)絡(luò)布線的工作量,鋪設(shè)無須掘溝埋管,省去了大量線路鋪設(shè)的費(fèi)用和時間。它的安裝周期短,維護(hù)方便,同時具有傳統(tǒng)有線網(wǎng)無可比擬的可擴(kuò)容性。
2.2 網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣,只要安裝了一個或多個無線接入點(diǎn)AP設(shè)備,就可建立覆蓋整個建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò),它不受環(huán)境條件制約,網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍得到了拓寬,借助于外接天線(做鏈接),傳輸距離則可以達(dá)到30~50公里甚至更遠(yuǎn),這要視天線本身的增益而定。
2.3 組網(wǎng)靈活方便,無線局域網(wǎng)可以按當(dāng)時的需要容量來安裝設(shè)備,甚至可以“現(xiàn)用現(xiàn)裝”而傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受到網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)位置的限制,一旦無線局域網(wǎng)建成后,在無線網(wǎng)的信號覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個位置都可以接入網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行通訊。
2.4 強(qiáng)大的移動性,無線局域網(wǎng)的一個重大特性就是可以“隨時、隨地”地實(shí)現(xiàn)無線通信,VoIP、資源共享、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、視頻會議等許許多多基于無線通信的技術(shù)將大大方便了師生們工作、學(xué)習(xí)。
無線校園的應(yīng)用范圍
基礎(chǔ)無線應(yīng)用。目前,多數(shù)高校建設(shè)無線網(wǎng)的目的,更主要的是解決難于進(jìn)行綜合布線的公共區(qū)域(如會議中心、圖書館等)上網(wǎng)問題,無線校園網(wǎng)建成后,除了能滿足校內(nèi)用戶對網(wǎng)絡(luò)的移動性需求外,在出現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求的場合(如網(wǎng)上考試報名等),提供臨時性的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù),新生報名、注冊等工作,財務(wù)和學(xué)籍管理部門都需要在報到處集中利用計算機(jī)錄入信息,并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)遞交到服務(wù)器。無線信號覆蓋到校園的任何角落,使整個校園變成一個巨大的信息資源空間。
移動VoIP應(yīng)用。作為最搶眼無線網(wǎng)應(yīng)用,它已經(jīng)出現(xiàn)在如北京大學(xué)等國內(nèi)知名院校內(nèi),移動VoIP將價格低廉的VoIP技術(shù)與靈活的無線技術(shù)相結(jié)合,同時結(jié)合了無線網(wǎng)絡(luò)的可移動性、隱蔽性和高擴(kuò)展性的特點(diǎn)及VoIP的實(shí)時性、綜合性特點(diǎn),可以根據(jù)所傳輸?shù)膱D像質(zhì)量調(diào)節(jié)占用的帶寬。符合目前的低成本需求以及移動性需求的技術(shù)趨勢。通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)低成本VoIP業(yè)務(wù),將使多媒體會議、遠(yuǎn)程教學(xué)及網(wǎng)絡(luò)電話等應(yīng)用的普及率大幅提高。
鏈路的冗余備份。目前,大學(xué)普遍由多個校區(qū)組成,通常采用租用鏈路的方式將多個校區(qū)互連。我們可以利用無線技術(shù)來解決這個問題,只需在各校的建筑物頂上旋轉(zhuǎn)一個無線網(wǎng)橋,架設(shè)高增益天線和放大器后,在50KM的范圍內(nèi)仍能保證高速數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)多校區(qū)間不同網(wǎng)段的鏈路,最大程度地降低在城市路網(wǎng)改造過程中,由于光纖被挖斷而導(dǎo)致的校區(qū)間斷網(wǎng)情況的影響。
無線化教學(xué)。無線校園網(wǎng)可以對教學(xué)資源進(jìn)行有效地整合和利用,其中包括已經(jīng)存儲在服務(wù)器中的資料(網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、課件下載中心、綜合教務(wù)系統(tǒng)等),以及正在上的某一節(jié)課,從而改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式,解決了很多學(xué)校學(xué)生多機(jī)器少,排課困難的問題。而且可以為學(xué)生復(fù)習(xí)提供第一手資料,可以有更多的交互性,學(xué)校精品課程、優(yōu)秀教師的課堂錄像資料等可以通過VOD視頻點(diǎn)播、AOD音頻點(diǎn)播學(xué)生可以分享優(yōu)秀教學(xué)資源外提高了學(xué)習(xí)的效率和質(zhì)量。
其他應(yīng)用。出于網(wǎng)絡(luò)安全的考慮,各個校園網(wǎng)都建設(shè)了自己的用戶認(rèn)證系統(tǒng)。這雖然保證了校園網(wǎng)的安全,卻形成了新的問題:校園網(wǎng)信息孤島。如何打破校園信息孤島,實(shí)現(xiàn)校園無線網(wǎng)之間的互聯(lián)互通?由各個校園無線網(wǎng)組成一個龐大的無線聯(lián)盟的設(shè)想,出現(xiàn)在我們面前,這個設(shè)想一旦實(shí)現(xiàn),大大方便了各校園的教學(xué)資源交流和學(xué)術(shù)交流等各方面合作。
結(jié)束語
在國際上,擁有無線校園網(wǎng),已經(jīng)成為現(xiàn)代化校園的一個標(biāo)志。無線校園網(wǎng)的蓬勃發(fā)展正是順應(yīng)了教育信息化建設(shè)的前進(jìn)步伐,無線局域網(wǎng)正以它的高速傳輸和很好的靈活性、擴(kuò)容性在高校的教學(xué)、管理等各項(xiàng)應(yīng)用中發(fā)揮著日益重要的作用。
參考文獻(xiàn):
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隨著國家推進(jìn)教育信息化建設(shè)步伐的加快,大學(xué)校園對無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求也日益增加,但網(wǎng)絡(luò)安全、帶寬不足等因素依舊制約著無線局域網(wǎng)的發(fā)展。本文在汲取國內(nèi)外無線校園網(wǎng)建設(shè)方案中成功之處的同時,較深入地探討了現(xiàn)階段無線校園網(wǎng)建設(shè)中依舊存在的問題。通過參考相關(guān)文獻(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理等方面的研究成果,結(jié)合大學(xué)校園網(wǎng)的現(xiàn)狀及未來的可持續(xù)發(fā)展,給出了一個基于802.11n標(biāo)準(zhǔn)的校園無線網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計參考方案。該組網(wǎng)方案具有安裝便捷、使用方便、擴(kuò)展性較好、高速安全等特點(diǎn)。WLAN的現(xiàn)狀及其在校園網(wǎng)的實(shí)踐情況
無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Networks,WLAN)具有安裝便捷、高靈活性、易擴(kuò)展等有線局域網(wǎng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn),因此WLAN在學(xué)校、醫(yī)院、機(jī)場等公共場所得到越來越廣泛的應(yīng)用。但相較于有線網(wǎng)絡(luò),其網(wǎng)絡(luò)性能、安全性、可管理性卻成為阻礙無線局域網(wǎng)發(fā)展的重要制約因素。一方面用戶對WLAN的需求不斷增長,另一方面,WLAN依然面臨著諸如帶寬
不足、漫游不方便、網(wǎng)絡(luò)管理困難、系統(tǒng)安全性不高等問題,導(dǎo)致了許多用戶對量終是否采用WLAN系統(tǒng)猶豫不決。在國內(nèi),相較于使用有線局域網(wǎng),采用WLAN作為校園網(wǎng)的學(xué)校寥寥無幾,其中一個比較成功的案例是北京師范大學(xué)無線校園網(wǎng)。這個建于2008年的國內(nèi)最大規(guī)模的WLAN完全滿足了北師大數(shù)據(jù)、語音、視頻等多方面的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求,并且實(shí)現(xiàn)了無線設(shè)備和用戶的集中管理、射頻的智能控管功能以及無線局域網(wǎng)的安全保障。現(xiàn)階段,大學(xué)校園采用的小型WLAN更多是作為對有線網(wǎng)絡(luò)的一種延伸。基于802.11n標(biāo)準(zhǔn)的WLAN的特點(diǎn)
從量初的802.11b標(biāo)準(zhǔn)到現(xiàn)在802.11n標(biāo)準(zhǔn),WLAN在這10年間,無論是在數(shù)據(jù)的傳輸速率方面還是在使用的組網(wǎng)技術(shù)方面都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。雖然基于802.11g標(biāo)準(zhǔn)的WLAN其最大傳輸速率已經(jīng)達(dá)到54Mbps,但依舊不足以完全滿足校園網(wǎng)WLAN的應(yīng)用?;?02.11n標(biāo)準(zhǔn)的WL AN可提供300~600Mb/s的傳輸速率。使用技術(shù)方面,其主要采用的技術(shù)是將MIMO(多入多出)與OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)相結(jié)合而應(yīng)用的MIMO OFDM技術(shù),有效提高了WLAN的傳輸速率,同時保證了無線傳輸質(zhì)量。在范圍覆蓋方面,802.11n可采用智能天線技術(shù),通過多組獨(dú)立天線組成的天線陣列,動態(tài)調(diào)整波束,保證了WLAN用戶接收信號的穩(wěn)定性。因此其覆蓋范圍可以擴(kuò)大到好幾平方公里,這也極大地提高了WLAN的移動性。在兼容性方面,WLAN不但能實(shí)現(xiàn)802.11n向前向后兼容,而且可以實(shí)現(xiàn)WLAN與無線廣域網(wǎng)的結(jié)合。關(guān)于WLAN的各種標(biāo)準(zhǔn)的比較如表1所示。
表1 常見WLAN標(biāo)準(zhǔn)的比較 基于802.11n標(biāo)準(zhǔn)的WLAN在校園網(wǎng)實(shí)踐中的相關(guān)設(shè)計
3.1 無線組網(wǎng)方式設(shè)計
傳統(tǒng)的基于AP(Aeeem Point)的WLAN,其無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理主要集中在對每個AP的配置和更新。其工作量隨AP數(shù)目的增加迅速增長,此時在整個無線局域網(wǎng)系統(tǒng)中,AP之間必須相互協(xié)調(diào)工作。AP配置等的不統(tǒng)一會引起AP之間的無線電波干擾,用戶漫游重認(rèn)證等問題。中大型無線局域網(wǎng)的組網(wǎng)方式主要有分布式設(shè)計和集中式設(shè)計2種。分布式設(shè)計方案中,采用分布式的管理方式,主要用于規(guī)模較小的WLAN;而集中式設(shè)計方案,所有的無線設(shè)備由網(wǎng)絡(luò)中心統(tǒng)一管理,適用于較大型的WLAN.在具體的組網(wǎng)方式設(shè)計中應(yīng)綜合考慮RF覆蓋面,帶寬,用戶的認(rèn)證,以及接入的安全性等因素?;谝陨弦蛩氐目紤],雖然大學(xué)校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模算不上大型局域網(wǎng),鑒于校園網(wǎng)的特殊性、管理的復(fù)雜性以及學(xué)校無線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展要求,在具體選擇組網(wǎng)方式時,建議采用集中式的組網(wǎng)方式。集中式管理方式如圖1所示。
圖1 無線設(shè)備集中管理示意圖
該方案中校園網(wǎng)網(wǎng)管人員通過管理放置在網(wǎng)絡(luò)中心的無線交換機(jī)就可以管理整個無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),包括開通、管理、維護(hù)所有AP設(shè)備,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無線電波頻譜、無線安全、接入認(rèn)證、移動漫游以及用戶接入等的統(tǒng)一管理。
3.2 多業(yè)務(wù)區(qū)分設(shè)計
根據(jù)校園用戶的類型進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計。學(xué)校用戶主要由以下幾部分組成:學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)和老師,學(xué)校的學(xué)生包括各類交流生,參加學(xué)校會議或活動的與會人員,學(xué)校普通的工作者,網(wǎng)絡(luò)管理員。在具體實(shí)施無線業(yè)務(wù)設(shè)計時,可以設(shè)置多個SSID.SSID是對學(xué)校網(wǎng)絡(luò)的邏輯劃分,擁有相同SSID的用戶位于同一個VIAN中,根據(jù)每個VLAN的用戶對象賦予不同的訪問權(quán)限,一定程度上也提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。SSID可以通過無線AP在全網(wǎng)進(jìn)行廣播,進(jìn)而滿足不同用戶的使用需求。用戶在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)可以搜索到所有的SSID,然后選擇相應(yīng)的SSID進(jìn)行用戶認(rèn)證,認(rèn)證成功即可訪問校園網(wǎng)絡(luò)和Internet.3.3 網(wǎng)絡(luò)和用戶管理
網(wǎng)絡(luò)管理可采用集中式管理,在管理細(xì)節(jié)上可以結(jié)合相關(guān)的網(wǎng)管設(shè)備和網(wǎng)管軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理,對用戶的管理,考慮到實(shí)現(xiàn)無線用戶的安全接入和易操作,可以通過IMC準(zhǔn)入控制軟件的設(shè)置,對用戶的操作進(jìn)行相應(yīng)的限制。其具體的配置主要包括以下2個方面:
1)服務(wù)器端的設(shè)置服務(wù)器端的主要功能是創(chuàng)建帳戶和密碼,在安全性要求較高時,可對用戶賬戶與用戶的信息進(jìn)行綁定。
2)客戶端的設(shè)置客戶端只要下載并安裝專用的客戶端程序,在使用時雙擊執(zhí)行,輸入服務(wù)器端分配給用戶的用戶名以及用戶自己設(shè)置的密碼即可連接無線網(wǎng)絡(luò)。
3.4 無線網(wǎng)絡(luò)安全性設(shè)計
與有線局域網(wǎng)相比,連接局域網(wǎng)的各類線纜一定程度上已經(jīng)對網(wǎng)絡(luò)的使用進(jìn)行了接入控制,而無線網(wǎng)絡(luò)的信道開放,給無線網(wǎng)絡(luò)帶來了一定的安全隱患。主要包括未經(jīng)授權(quán)使用網(wǎng)絡(luò),地址欺騙和會話攔截(中間人攻擊),高級入侵等?;谝陨习踩[患必須采用多種安全設(shè)計并舉的方式來保證整體網(wǎng)絡(luò)的安全性,主要的安全性設(shè)計包括以下幾個方面:
1)多SSID機(jī)制多個SSID機(jī)制對無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了邏輯上的劃分,不僅有利于網(wǎng)絡(luò)的分塊管理,而且實(shí)現(xiàn)了對用戶的使用權(quán)限的控制。
①WEP(Wired Equivalent Privacy)是WLAN的第一個安全協(xié)議,WEP使用一個共享的密鑰對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密,密鑰的長度為64位或128位。目前IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)中的WEP安全解決方案,在15分鐘內(nèi)就能被攻破,已被證實(shí)不安全。
②)WPA(Wi-Fi Protected Access)加密方式及其加密特性決定了它比WEP更難以入侵。可以說WPA=802.1X+EAP+TKIP+MIC,其中TKIP(Temporal Key Integrity Protocod)成為臨時密鑰完整性協(xié)議,其采用的加密算法是RC4,但在RC4基礎(chǔ)上采用了更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)封裝,密鑰長度也提高到了128位且密鑰由服務(wù)器自動分發(fā)。在802.1X/EAP(可擴(kuò)展的認(rèn)證協(xié)議)的認(rèn)證支持下,TKIP實(shí)現(xiàn)了用戶密鑰、會話密鑰、數(shù)據(jù)包密鑰的分級密鑰體系。MIC(Message integrity Check)全稱信息完整檢查技術(shù),用于防止數(shù)據(jù)的偽造。由此可知WPA安全性主要體現(xiàn)在身份認(rèn)證、加密機(jī)制和數(shù)據(jù)包檢查等方面,而且它還可以加強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)的管理。根據(jù)校園網(wǎng)的特點(diǎn),應(yīng)采用WPA加密方式為宜。
3)網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制、網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制主要是對無線網(wǎng)絡(luò)中重放攻擊等安全隱患的預(yù)防,給不同權(quán)限的用戶設(shè)定一個最大帶寬以有效地保證整個網(wǎng)絡(luò)帶寬的合理使用,對防止病毒在WLAN中的傳播也起到一定的遏制作用。
4)病毒防護(hù)及入侵檢測機(jī) 根據(jù)WPDRRC安全模型的定義,檢測是保證無線網(wǎng)絡(luò)安全的重要環(huán)節(jié),要及時檢測網(wǎng)絡(luò)中存在的異常,盡早把病毒等不安全因素遏制在“搖籃之中”.在病毒防護(hù)方面可以通過檢測用戶的狀態(tài)并根據(jù)準(zhǔn)入機(jī)制限制病毒等進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。
5)設(shè)備安全措施保障無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全是保證無線園區(qū)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的前提,當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全主要包括無線設(shè)備的物理安全,無線設(shè)備的密碼安全及安全訪問等。與有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般放在配線間不同,無線AP等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要分布在無線網(wǎng)絡(luò)空問相應(yīng)的位置
以滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋的要求,且無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備常需要暴露在室外,防盜、防雷等在部署園區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)時是必須考慮的問題。針對設(shè)備的物理安全可以采取警報系統(tǒng),和安裝避雷針等方式解決。在為無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)置密碼時應(yīng)避免使用無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的默認(rèn)密碼,創(chuàng)建健全的密碼保障無線設(shè)備不會被輕而易舉地訪問。
3.5 移動漫游設(shè)計
移動漫游設(shè)計中可采用基于二層漫游設(shè)計和三層漫游設(shè)計2種方式。目前大多數(shù)的無線產(chǎn)品都只能支持基于二層的漫游設(shè)計,相比三層漫游而言,用戶在跨網(wǎng)段訪問時需要二次認(rèn)證,這其中不可避免的會引起丟包或增加網(wǎng)絡(luò)延時,嚴(yán)格意義上來說,不屬于真正的無縫漫游。而基于三層的漫游可以保證用戶在AP、WLAN交換機(jī)、不同的VLAN之間進(jìn)行無縫漫游,漫游過程中不會丟失連接也不需要重啟DHCP.在具體選擇漫游方式時,需要根據(jù)用戶具體的應(yīng)用而定,在使用語音等QoS要求較高的業(yè)務(wù)時,使用三層漫游則更為合理。
3.6 無線設(shè)備的相關(guān)設(shè)計
在無線設(shè)備的相關(guān)設(shè)計中主要包括無線設(shè)備的選址和無線設(shè)備的選型等。
1)無線設(shè)備的選址無線設(shè)備的選址應(yīng)根據(jù)一定的原則,即在滿足用戶需求的前提下要使用最少的設(shè)備,在具體設(shè)計時可先采用仿真軟件模擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境??刂坪脽o線信號的重疊范圍,無線信號的功率,無線信號的輻射方向。過多的無線信號重疊會引起頻繁的無線漫游,進(jìn)而影響服務(wù)質(zhì)量;在靠近校外的建筑物上放置AP最好使用定向天線,盡量減少無線信號輻射到校園外,以及減少因信號輻射到校園外而增加網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜度和不安全性。
2)無線設(shè)備的造型在教室等墻體密集的區(qū)域可以通過增強(qiáng)無線信號的輻射功率或采用高靈敏度、穿透能力強(qiáng)的無線AP產(chǎn)品,并配合分離式吸璜天線,以一個AP配合一個天線或一個AP配合多個天線的方式完成室內(nèi)區(qū)域的完全覆蓋。室外選用室外無線AP,通過天線聚集信號使無線覆蓋范圍更大、更遠(yuǎn)。設(shè)備與天線可安置于樓頂或樓底,使無線信號向下或向
上整體覆蓋樓宇。具體設(shè)計中還應(yīng)考慮電能的供應(yīng)情況,在電能供應(yīng)方便的地方采用電源供電,否則使用帶有POE功能的設(shè)備,以POE方式供能。
3.7 測試方案的設(shè)計
基本的WLAN搭建完成后,應(yīng)做相應(yīng)的測試。網(wǎng)絡(luò)管理是一個不斷測試,不斷發(fā)現(xiàn)并及時解決問題的過程。無線網(wǎng)絡(luò)的測試主要包括IP聯(lián)通性的測試、無線網(wǎng)絡(luò)速率的測試、無線網(wǎng)絡(luò)的漫游功能的測試以及準(zhǔn)入測試等4個方面。IP聯(lián)通性的測試可通過ping、tracert等網(wǎng)絡(luò)測試命令實(shí)現(xiàn)。無線網(wǎng)絡(luò)速率的測試可以通過計算機(jī)自帶的功能進(jìn)行速率的測試,也可通過相關(guān)的測試設(shè)備或測試軟件進(jìn)行速率的測試。在進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)漫游功能的測試時,可以利用筆記本電腦連接到無線網(wǎng)絡(luò),在不同的兩個無線區(qū)域之間進(jìn)行移動,同時使用ping命令ping網(wǎng)關(guān)地址,并利用telnet工具登錄到無線控制器等設(shè)備上,輸入相關(guān)的命令查看漫游記錄。準(zhǔn)入測試可以在服務(wù)器端配置不同的測試用戶和密碼,在客戶端以不同的用戶和密碼進(jìn)行測試,并與預(yù)期的設(shè)計理念核對。
3.8 其他設(shè)計
一個健全的WLAN,要經(jīng)受不同季節(jié)、不同天氣的考驗(yàn),因此,在WLAN的設(shè)計中要把天氣等環(huán)境因素考慮到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中,由于無線網(wǎng)絡(luò)易受天氣、建筑等因素的影響,所以要準(zhǔn)備相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。另外還要考慮停電等突發(fā)情況的影響。結(jié)論
隨著無線技術(shù)的不斷發(fā)展,制約傳統(tǒng)WLAN發(fā)展的一些因素正在被新的技術(shù)所改善,無線局域網(wǎng)的優(yōu)勢也進(jìn)一步突顯出來,WLAN不僅彌補(bǔ)了有線局域網(wǎng)的不足,而且為局域網(wǎng)開辟了一個嶄新的技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域。WLAN技術(shù)在校園網(wǎng)的應(yīng)用也必將給大學(xué)校園的學(xué)習(xí)、工作、交流帶來更大的便捷。
第三篇:無線局域網(wǎng)論文
山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院08屆畢業(yè)設(shè)計論文
`目錄
一、無線局域網(wǎng)...................................................................1
二、無線局域網(wǎng)概述...............................................................1
1、無線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)...........................................................1
2、無線局域網(wǎng)的應(yīng)用...........................................................1 3.無線局域網(wǎng)的理論基礎(chǔ).......................................................2 4.無線局域網(wǎng)的不足之處.......................................................2
三、無線局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)...........................................................2
1.IEEE802.11系列協(xié)議........................................................2 3.HomeRF標(biāo)準(zhǔn)................................................................3 4.HyperLAN/2標(biāo)準(zhǔn)............................................................3 5.無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的比較.......................................................4
四、無線局域網(wǎng)的體系架構(gòu).........................................................4
1.無線局域網(wǎng)的主要組件.......................................................4
2、無線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)...........................................................4 3.無線局域網(wǎng)的配置方式.......................................................4
五、未來的研究方向...............................................................5
1.安全性問題.................................................................5 2.漫游切換問題...............................................................5 3.無線網(wǎng)絡(luò)管理問題...........................................................5 4.無線局域網(wǎng)與3G............................................................5
六、致謝.........................................................................6 參考文獻(xiàn):.......................................................................7
山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院08屆畢業(yè)設(shè)計論文
一、無線局域網(wǎng)
隨著無線通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用,傳統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)越來越不能滿足人們的需求,于是無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network,WLAN)應(yīng)運(yùn)而生,且發(fā)展迅速。無線局域網(wǎng)是無線通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。從專業(yè)角度講,無線局域網(wǎng)就是通過無線信道來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信,并實(shí)現(xiàn)通信的移動化、個性化和寬帶化。通俗地講,無線局域網(wǎng)就是在不采用網(wǎng)線的情況下,提供以太網(wǎng)互聯(lián)功能。無線局域網(wǎng)(Wireless LAN,WLAN)是使用無線連接的局域網(wǎng)。它使用無線電波作為數(shù)據(jù)傳送的媒介。傳送距離一般為幾十米。無線局域網(wǎng)的主干網(wǎng)路通常使用電纜(CABLE),無線局域網(wǎng)用戶通過一個或更多無線接取器(wireless access points,WAP)接入無線局域網(wǎng)。線局域網(wǎng)絡(luò)(Wireless Local Area Networks; WLAN)是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),它利用射頻(Radio Frequency; RF)的技術(shù),取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線(Coaxial)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò),使得無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡單的存取架構(gòu)讓用戶透過它,達(dá)到「信息隨身化、便利走天下」的理想境界。
二、無線局域網(wǎng)概述
無線網(wǎng)絡(luò)的歷史起源可以追溯到50年前第二次世界大戰(zhàn)期間。當(dāng)時,美國陸軍研發(fā)出了一套無線電傳輸技術(shù),采用無線電信號進(jìn)行資料的傳輸。這項(xiàng)技術(shù)令許多學(xué)者產(chǎn)生了靈感。1971年,夏威夷大學(xué)的研究員創(chuàng)建了第一個無線電通訊網(wǎng)絡(luò),稱作ALOHNET。這個網(wǎng)絡(luò)包含7臺計算機(jī),采用雙向星型拓?fù)溥B接,橫跨夏威夷的四座島嶼,中心計算機(jī)放置在瓦胡島上。從此,無線網(wǎng)絡(luò)正式誕生。
1、無線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)
(1)靈活性和移動性。在有線網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受網(wǎng)絡(luò)位置的限制,而無線局域網(wǎng)在無線信號覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何一個位置都可以接入網(wǎng)絡(luò)。無線局域網(wǎng)另一個最大的優(yōu)點(diǎn)在于其移動性,連接到無線局域網(wǎng)的用戶可以移動且能同時與網(wǎng)絡(luò)保持連接。
(2)安裝便捷。無線局域網(wǎng)可以免去或最大程度地減少網(wǎng)絡(luò)布線的工作量,一般只要安裝一個或多個接入點(diǎn)設(shè)備,就可建立覆蓋整個區(qū)域的局域網(wǎng)絡(luò)。
(3)易于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整。對于有線網(wǎng)絡(luò)來說,辦公地點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖兺ǔR馕吨匦陆ňW(wǎng)。重新布線是一個昂貴、費(fèi)時、浪費(fèi)和瑣碎的過程,無線局域網(wǎng)可以避免或減少以上情況的發(fā)生。(4)故障定位容易。有線網(wǎng)絡(luò)一旦出現(xiàn)物理故障,尤其是由于線路連接不良而造成的網(wǎng)絡(luò)中斷,往往很難查明,而且檢修線路需要付出很大的代價。無線網(wǎng)絡(luò)則很容易定位故障,只需更換故障設(shè)備即可恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連接。
(5)易于擴(kuò)展。無線局域網(wǎng)有多種配置方式,可以很快從只有幾個用戶的小型局域網(wǎng)擴(kuò)展到上千用戶的大型網(wǎng)絡(luò),并且能夠提供節(jié)點(diǎn)間“漫游”等有線網(wǎng)絡(luò)無法實(shí)現(xiàn)的特性。
由于無線局域網(wǎng)有以上諸多優(yōu)點(diǎn),因此其發(fā)展十分迅速。最近幾年,無線局域網(wǎng)已經(jīng)在企業(yè)、醫(yī)院、商店、工廠和學(xué)校等場合得到了廣泛的應(yīng)用。
(6)經(jīng)濟(jì)節(jié)約。由于有線網(wǎng)絡(luò)缺少靈活性,這就要求網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃者盡可能地考慮未來發(fā)展的需要,這就往往導(dǎo)致預(yù)設(shè)大量利用率較低的信息點(diǎn)。而一旦網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展超出了設(shè)計規(guī)劃,又要花費(fèi)較多費(fèi)用進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造,而無線局域網(wǎng)可以避免或減少以上情況的發(fā)生
2、無線局域網(wǎng)的應(yīng)用
基于無線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn),它可廣泛應(yīng)用于下列領(lǐng)域:
(1)接入網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng):電子郵件、文件傳輸和終端仿真。
(2)難以布線的環(huán)境:老建筑、布線困難或昂貴的露天區(qū)域、城市建筑群、校園和工廠。(3)頻繁變化的環(huán)境:頻繁更換工作地點(diǎn)和改變位置的零售商、生產(chǎn)商,以及野外勘測、試驗(yàn)、軍事、公安和銀行等。
(4)使用便攜式計算機(jī)等可移動設(shè)備進(jìn)行快速網(wǎng)絡(luò)連接。
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(5)用于遠(yuǎn)距離信息的傳輸:如在林區(qū)進(jìn)行火災(zāi)、病蟲害等信息的傳輸;公安交通管理部門進(jìn)行交通管理等。
(6)專門工程或高峰時間所需的暫時局域網(wǎng):學(xué)校、商業(yè)展覽、建設(shè)地點(diǎn)等人員流動較強(qiáng)的地方;利用無線局域網(wǎng)進(jìn)行信息的交流;零售商、空運(yùn)和航運(yùn)公司高峰時間所需的額外工作站等。(7)流動工作者可得到信息的區(qū)域:需要在醫(yī)院、零售商店或辦公室區(qū)域流動時得到信息的醫(yī)生、護(hù)士、零售商、白領(lǐng)工作者。
(8)辦公室和家庭辦公室(SOHO)用戶,以及需要方便快捷地安裝小型網(wǎng)絡(luò)的用戶。3.無線局域網(wǎng)的理論基礎(chǔ) 目前,無線局域網(wǎng)采用的傳輸媒體主要有兩種,即紅外線和無線電波。按照不同的調(diào)制方式,采用無線電波作為傳輸媒體的無線局域網(wǎng)又可分為擴(kuò)頻方式與窄帶調(diào)制方式。(1)紅外線(Infrared Rays,IR)局域網(wǎng)
采用紅外線通信方式與無線電波方式相比,可以提供極高的數(shù)據(jù)速率,有較高的安全性,且設(shè)備相對便宜而且簡單。但由于紅外線對障礙物的透射和繞射能力很差,使得傳輸距離和覆蓋范圍都受到很大限制,通常IR局域網(wǎng)的覆蓋范圍只限制在一間房屋內(nèi)。(2)擴(kuò)頻(Spread Spectrum,SS)局域網(wǎng)
如果使用擴(kuò)頻技術(shù),網(wǎng)絡(luò)可以在ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療)頻段內(nèi)運(yùn)行。其理論依據(jù)是,通過擴(kuò)頻方式以寬帶傳輸信息來換取信噪比的提高。擴(kuò)頻通信具有抗干擾能力和隱蔽性強(qiáng)、保密性好、多址通信能力強(qiáng)的特點(diǎn)。擴(kuò)頻技術(shù)主要分為跳頻技術(shù)(FHSS)和直接序列擴(kuò)頻(DSSS)兩種方式。
所謂直接序列擴(kuò)頻,就是用高速率的擴(kuò)頻序列在發(fā)射端擴(kuò)展信號的頻譜,而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò),把展開的擴(kuò)頻信號還原成原來的信號。而跳頻技術(shù)與直序擴(kuò)頻技術(shù)不同,跳頻的載頻受一個偽隨機(jī)碼的控制,其頻率按隨機(jī)規(guī)律不斷改變。接收端的頻率也按隨機(jī)規(guī)律變化,并保持與發(fā)射端的變化規(guī)律一致。跳頻的高低直接反映跳頻系統(tǒng)的性能,跳頻越高,抗干擾性能越好,軍用的跳頻系統(tǒng)可達(dá)到每秒上萬跳。(3)窄帶微波局域網(wǎng)
這種局域網(wǎng)使用微波無線電頻帶來傳輸數(shù)據(jù),其帶寬剛好能容納信號。但這種網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品通常需要申請無線電頻譜執(zhí)照,其它方式則可使用無需執(zhí)照的ISM頻帶。4.無線局域網(wǎng)的不足之處
無線局域網(wǎng)在能夠給網(wǎng)絡(luò)用戶帶來便捷和實(shí)用的同時,也存在著一些缺陷。無線局域網(wǎng)的不足之處體現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)性能。無線局域網(wǎng)是依靠無線電波進(jìn)行傳輸?shù)?。這些電波通過無線發(fā)射裝置進(jìn)行發(fā)射,而建筑物、車輛、樹木和其它障礙物都可能阻礙電磁波的傳輸,所以會影響網(wǎng)絡(luò)的性能。
(2)速率。無線信道的傳輸速率與有線信道相比要低得多。目前,無線局域網(wǎng)的最大傳輸速率為54Mbit/s,只適合于個人終端和小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
(3)安全性。本質(zhì)上無線電波不要求建立物理的連接通道,無線信號是發(fā)散的。從理論上講,很容易監(jiān)聽到無線電波廣播范圍內(nèi)的任何信號,造成通信信息泄漏。
三、無線局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)
無線局域網(wǎng)技術(shù)(包括IEEE802.11、藍(lán)牙技術(shù)和HomeRF等)將是新世紀(jì)無線通信領(lǐng)域最有發(fā)展前景的重大技術(shù)之一。以IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會)為代表的多個研究機(jī)構(gòu)針對不同的應(yīng)用場合,制定了一系列協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),推動了無線局域網(wǎng)的實(shí)用化。1.IEEE802.11系列協(xié)議
作為全球公認(rèn)的局域網(wǎng)權(quán)威,IEEE 802工作組建立的標(biāo)準(zhǔn)在局域網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。這些協(xié)議包括802.3以太網(wǎng)協(xié)議、802.5令牌環(huán)協(xié)議和802.3z100BASE-T快速以太網(wǎng)協(xié)議等。IEEE于1997年發(fā)布了無線局域網(wǎng)領(lǐng)域第一個在國際上被認(rèn)可的協(xié)議——802.11協(xié)議。1999年9月,IEEE提出802.11b協(xié)議,用于對802.11協(xié)議進(jìn)行補(bǔ)充,之后又推出了802.11a、802.11g等一
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系列協(xié)議,從而進(jìn)一步完善了無線局域網(wǎng)規(guī)范。IEEE802.11工作組制訂的具體協(xié)議如下:(1)802.11a 802.11a采用正交頻分(OFDM)技術(shù)調(diào)制數(shù)據(jù),使用5GHz的頻帶。OFDM技術(shù)將無線信道分成以低數(shù)據(jù)速率并行傳輸?shù)姆诸l率,然后再將這些頻率一起放回接收端,可提供25Mbit/s的無線ATM接口和10Mbit/s的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口,以及TDD/TDMA的空中接口。在很大程度上可提高傳輸速度,改進(jìn)信號質(zhì)量,克服干擾。物理層速率可達(dá)54Mbit/s,傳輸層可達(dá)25Mbit/s,能滿足室內(nèi)及室外的應(yīng)用。(2)802.11b 802.11b也被稱為Wi-Fi技術(shù),采用補(bǔ)碼鍵控(CCK)調(diào)制方式,使用2.4GHz頻帶,其對無線局域網(wǎng)通信的最大貢獻(xiàn)是可以支持兩種速率--5.5Mbit/s和11Mbit/s。多速率機(jī)制的介質(zhì)訪問控制可確保當(dāng)工作站之間距離過長或干擾太大、信噪比低于某個門限值時,傳輸速率能夠從11Mbit/s自動降到5.5Mbit/s,或根據(jù)直序擴(kuò)頻技術(shù)調(diào)整到2Mbit/s和1Mbit/s。在不違反FCC規(guī)定的前提下,采用跳頻技術(shù)無法支持更高的速率,因此需要選擇DSSS作為該標(biāo)準(zhǔn)的惟一物理層技術(shù)。(3)802.11g 2001年11月,在802.11 IEEE會議上形成了802.11g標(biāo)準(zhǔn)草案,目的是在2.4GHz頻段實(shí)現(xiàn)802.11a的速率要求。該標(biāo)準(zhǔn)將于2003年初獲得批準(zhǔn)。802.11g采用PBCC或CCK/OFDM調(diào)制方式,使用2.4GHz頻段,對現(xiàn)有的802.11b系統(tǒng)向下兼容。它既能適應(yīng)傳統(tǒng)的802.11b標(biāo)準(zhǔn)(在2.4GHz頻率下提供的數(shù)據(jù)傳輸率為11Mbit/s),也符合802.11a標(biāo)準(zhǔn)(在5GHz頻率下提供的數(shù)據(jù)傳輸率56Mbit/s),從而解決了對已有的802.11b設(shè)備的兼容。用戶還可以配置與802.11a、802.11b以及802.11g均相互兼容的多方式無線局域網(wǎng),有利于促進(jìn)無線網(wǎng)絡(luò)市場的發(fā)展。(4)其他相關(guān)協(xié)議
IEEE802工作組今后將繼續(xù)對802.11系列協(xié)議進(jìn)行探討,并計劃推出一系列用于完善無線局域網(wǎng)應(yīng)用的協(xié)議,其中主要包括802.11e(定義服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)類型)、802.11f(AP間協(xié)議)、802.11h(歐洲5GHz規(guī)范)、802.11i(增強(qiáng)的安全性&認(rèn)證)、802.11j(日本的4.9GHz規(guī)范)、802.11k(高層無線/網(wǎng)絡(luò)測量規(guī)范)以及高吞吐量研究工作組的相關(guān)協(xié)議。2.藍(lán)牙規(guī)范(Bluetooth)
藍(lán)牙規(guī)范是由SIG(特別興趣小組)制定的一個公共的、無需許可證的規(guī)范,其目的是實(shí)現(xiàn)短距離無線語音和數(shù)據(jù)通信。藍(lán)牙技術(shù)工作于2.4GHz的ISM頻段,基帶部分的數(shù)據(jù)速率為1Mbit/s,有效無線通信距離為10~100m,采用時分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。藍(lán)牙技術(shù)采用自動尋道技術(shù)和快速跳頻技術(shù)保證傳輸?shù)目煽啃裕哂腥騻鬏斈芰?,但不需對連接設(shè)備進(jìn)行定向。其是一種改進(jìn)的無線局域網(wǎng)技術(shù),但其設(shè)備尺寸更小,成本更低。在任意時間,只要藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)入彼此有效范圍之內(nèi),它們就會立即傳輸?shù)刂沸畔⒉⒔M建成網(wǎng),這一切工作都是設(shè)備自動完成的,無需用戶參與。3.HomeRF標(biāo)準(zhǔn)
在美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)正式批準(zhǔn)HomeRF標(biāo)準(zhǔn)之前,HomeRF工作組于1998年為在家庭范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)的無線通信制訂出一個規(guī)范,即共享無線訪問協(xié)議(SWAP)。該協(xié)議主要針對家庭無線局域網(wǎng),其數(shù)據(jù)通信采用簡化的IEEE802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。之后,HomeRF工作組又制定了HomeRF標(biāo)準(zhǔn),用于實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和用戶電子設(shè)備之間的無線數(shù)字通信,是IEEE802.11與泛歐數(shù)字無繩電話標(biāo)準(zhǔn)(DECT)相結(jié)合的一種開放標(biāo)準(zhǔn)。HomeRF標(biāo)準(zhǔn)采用擴(kuò)頻技術(shù),工作在2.4GHz頻帶,可同步支持4條高質(zhì)量語音信道并且具有低功耗的優(yōu)點(diǎn),適合用于筆記本電腦。4.HyperLAN/2標(biāo)準(zhǔn)
2002年2月,ETI的寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)(Broadband Radio Access Networks,BRAN)小組公布了HiperLAN/2標(biāo)準(zhǔn)。HiperLAN/2標(biāo)準(zhǔn)由全球論壇(H2GF)開發(fā)并制定,在5GHz的頻段上運(yùn)行,并采用OFDM調(diào)制方式,物理層最高速率可達(dá)54Mbit/s,是一種高性能的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。HyperLAN/2標(biāo)準(zhǔn)定義了動態(tài)頻率選擇、無線小區(qū)切換、鏈路適配、多波束天線和功率控制等多
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種信令和測量方法,用來支持無線網(wǎng)絡(luò)的功能?;贖yperRF標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)有其特定的應(yīng)用,可以用于企業(yè)局域網(wǎng)的最后一部分網(wǎng)段,支持用戶在子網(wǎng)之間的IP移動性。在熱點(diǎn)地區(qū),為商業(yè)人士提供遠(yuǎn)端高速接入因特網(wǎng)的服務(wù),以及作為W-CDMA系統(tǒng)的補(bǔ)充,用于3G的接入技術(shù),使用戶可以在兩種網(wǎng)絡(luò)之間移動或進(jìn)行業(yè)務(wù)的自動切換,而不影響通信。5.無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的比較
802.11系列協(xié)議是由IEEE制定的,目前居于主導(dǎo)地位的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。HomeRF主要是為家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的,是802.11與DECT的結(jié)合。HomeRF和藍(lán)牙都工作在2.4GHz ISM頻段,并且都采用跳頻擴(kuò)頻(FHSS)技術(shù)。因此,HomeRF產(chǎn)品和藍(lán)牙產(chǎn)品之間幾乎沒有相互干擾。藍(lán)牙技術(shù)適用于松散型的網(wǎng)絡(luò),可以讓設(shè)備為一個單獨(dú)的數(shù)據(jù)建立一個連接,而HomeRF技術(shù)則不像藍(lán)牙技術(shù)那樣隨意。組建HomeRF網(wǎng)絡(luò)前,必須為各網(wǎng)絡(luò)成員事先確定一個惟一的識別代碼,因而比藍(lán)牙技術(shù)更安全。802.11使用的是TCP/IP協(xié)議,適用于功率更大的網(wǎng)絡(luò),有效工作距離比藍(lán)牙技術(shù)和HomeRF要長得多。
四、無線局域網(wǎng)的體系架構(gòu)
1.無線局域網(wǎng)的主要組件
(1)無線網(wǎng)卡。提供與有線網(wǎng)卡一樣豐富的系統(tǒng)接口,包括PCMCIA、Cardbus、PCI和USB等。在有線局域網(wǎng)中,網(wǎng)卡是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與網(wǎng)線之間的接口。在無線局域網(wǎng)中,它們是操作系統(tǒng)與天線之間的接口,用來創(chuàng)建透明的網(wǎng)絡(luò)連接。
(2)接入點(diǎn)。接入點(diǎn)的作用相當(dāng)于局域網(wǎng)集線器。它在無線局域網(wǎng)和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收、緩沖存儲和傳輸數(shù)據(jù),以支持一組無線用戶設(shè)備。接入點(diǎn)通常是通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)線連接到有線網(wǎng)絡(luò)上,并通過天線與無線設(shè)備進(jìn)行通信。在有多個接入點(diǎn)時,用戶可以在接入點(diǎn)之間漫游切換。接入點(diǎn)的有效范圍是20~500m。根據(jù)技術(shù)、配置和使用情況,一個接入點(diǎn)可以支持15~250個用戶,通過添加更多的接入點(diǎn),可以比較輕松地擴(kuò)充無線局域網(wǎng),從而減少網(wǎng)絡(luò)擁塞并擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。
2、無線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)
根據(jù)不同局域網(wǎng)的應(yīng)用環(huán)境與需求的不同,無線局域網(wǎng)可采取不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。常用的具體有如下幾種:
(1)網(wǎng)橋連接型:不同的局域網(wǎng)之間互聯(lián)時,由于物理上的原因,若采取有線方式不方便,則可利用無線網(wǎng)橋的方式實(shí)現(xiàn)二者的點(diǎn)對點(diǎn)連接,無線網(wǎng)橋不僅提供二者之間的物理與數(shù)據(jù)鏈路層的連接,還為兩個網(wǎng)的用戶提供較高層的路由與協(xié)議轉(zhuǎn)換。
(2)基站接入型:當(dāng)采用移動蜂窩通信網(wǎng)接入方式組建無線局域網(wǎng)時,各站點(diǎn)之間的通信是通過基站接入、數(shù)據(jù)交換方式來實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的。各移動站不僅可以通過交換中心自行組網(wǎng),還可以通過廣域網(wǎng)與遠(yuǎn)地站點(diǎn)組建自己的工作網(wǎng)絡(luò)。
(3)HUB接入型:利用無線Hub可以組建星型結(jié)構(gòu)的無線局域網(wǎng),具有與有線Hub組網(wǎng)方式相類似的優(yōu)點(diǎn)。在該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的WLAN,可采用類似于交換型以太網(wǎng)的工作方式,要求Hub具有簡單的網(wǎng)內(nèi)交換功能。
(4)無中心結(jié)構(gòu):要求網(wǎng)中任意兩個站點(diǎn)均可直接通信。此結(jié)構(gòu)的無線局域網(wǎng)一般使用公用廣播信道,MAC層采用CSMA類型的多址接入?yún)f(xié)議。
無線局域網(wǎng)可以在普通局域網(wǎng)基礎(chǔ)上通過無線Hub、無線接入站(AP)、無線網(wǎng)橋、無線Modem及無線網(wǎng)卡等來實(shí)現(xiàn),其中以無線網(wǎng)卡最為普遍,使用最多。無線局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),除了紅外傳輸技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)、網(wǎng)同步技術(shù)外還有一些其他技術(shù),如:調(diào)制技術(shù)、加解擾技術(shù)、無線分集接收技術(shù)、功率控制技術(shù)和節(jié)能技術(shù)。3.無線局域網(wǎng)的配置方式
(1)對等模式。Ad-hoc模式。這種應(yīng)用包含多個無線終端和一個服務(wù)器,均配有無線網(wǎng)卡,但不連接到接入點(diǎn)和有線網(wǎng)絡(luò),而是通過無線網(wǎng)卡進(jìn)行相互通信。它主要用來在沒有基礎(chǔ)設(shè)施的地方快速而輕松地建無線局域網(wǎng)。
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(2)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式。Infrastructure模式。該模式是目前最常見的一種架構(gòu),這種架構(gòu)包含一個接入點(diǎn)和多個無線終端,接入點(diǎn)通過電纜連線與有線網(wǎng)絡(luò)連接,通過無線電波與無線終端連接,可以實(shí)現(xiàn)無線終端之間的通信,以及無線終端與有線網(wǎng)絡(luò)之間的通信。通過對這種模式進(jìn)行復(fù)制,可以實(shí)現(xiàn)多個接入點(diǎn)相互連接的更大的無線網(wǎng)絡(luò)。
五、未來的研究方向
如上所述,無線局域網(wǎng)技術(shù)的研究和應(yīng)用方興未艾,是目前無線通信領(lǐng)域乃至整個通信行業(yè)的研究熱點(diǎn)。從無線局域網(wǎng)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用來看,未來的研究方向主要集中在安全性、移動漫游、網(wǎng)絡(luò)管理以及與3G等其他移動通信系統(tǒng)之間的關(guān)系上。1.安全性問題
IEEE802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)建議使用兩種安全解決方案。一種是IEEE 802.11安全任務(wù)組(TGi)構(gòu)建的安全框架--魯棒型安全網(wǎng)絡(luò)(RSN)。這種網(wǎng)絡(luò)用IEEE 802.1x提供基于端口的接入控制、鑒權(quán)和密鑰管理。該標(biāo)準(zhǔn)用可擴(kuò)展鑒權(quán)協(xié)議(EAP)實(shí)現(xiàn)對用戶的鑒權(quán)。鑒權(quán)服務(wù)器和用戶之間使用遠(yuǎn)程鑒權(quán)撥入用戶服務(wù)協(xié)議(RADIUS)進(jìn)行通信,RADIUS協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)接入的鑒權(quán)、授權(quán)和計費(fèi)(AAA)中得到廣泛采用。由于IEE802.1x主要是針對有線局域網(wǎng)設(shè)計的,在無線局域網(wǎng)中使用IEE802.1x不可避免地存在漏洞。所以,盡管它對無線局域網(wǎng)的安全性能有很大改善,802.1x和802.11的結(jié)合仍然不能提供足夠的安全。
另一種方式則是目前廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò)及遠(yuǎn)程接入等領(lǐng)域的虛擬專用網(wǎng)(VPN)安全技術(shù)。與802.11b標(biāo)準(zhǔn)所采用的安全技術(shù)不同,在IP網(wǎng)絡(luò)中,VPN主要采用IPSec技術(shù)來保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。對于安全性要求更高的用戶,將現(xiàn)有的VPN安全技術(shù)與802.11b安全技術(shù)結(jié)合起來,是目前較為理想的無線局域網(wǎng)絡(luò)的安全解決方案。2.漫游切換問題
無線局域網(wǎng)的漫游問題是繼安全問題之后的一個至關(guān)重要的問題。在無線網(wǎng)絡(luò)中,如果一邊使用無線局域網(wǎng)接入服務(wù),一邊移動接入位置,那么一旦移動終端超越子網(wǎng)覆蓋范圍,IP數(shù)據(jù)包就無法到達(dá)移動終端,正在進(jìn)行的通信將被中斷。為此,IETF制定了擴(kuò)展IP網(wǎng)絡(luò)移動性的系列標(biāo)準(zhǔn)。所謂移動IP,就是指在IP網(wǎng)絡(luò)上的多個子網(wǎng)內(nèi)均可使用同一IP地址的技術(shù)。這種技術(shù)是通過使用被稱為本地代理(Home Agent)和外地代理(Foreign Agent)的特殊路由器對網(wǎng)絡(luò)終端所處位置的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理來實(shí)現(xiàn)的。在移動IP系統(tǒng)中,可保證用戶的移動終端始終使用固定的IP地址進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信,不管在怎樣的移動過程中皆可建立TCP連接并不會發(fā)生中斷。在無線局域網(wǎng)系統(tǒng)中,廣泛的應(yīng)用移動IP技術(shù)可以突破網(wǎng)絡(luò)的地域范圍限制,并可克服在跨網(wǎng)段時使用動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(DHCP)方式所造成的通信中斷、權(quán)限變化等問題。3.無線網(wǎng)絡(luò)管理問題
相對于有線網(wǎng)絡(luò),無線局域網(wǎng)具有非常獨(dú)特的特性,因此必須建立相應(yīng)的無線網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。除了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、用戶需求和典型應(yīng)用等模塊之外,一個好的無線網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)還必須考慮以下因素:
(1)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)管通信方式。網(wǎng)管子系統(tǒng)通常與中央主機(jī)相連。網(wǎng)管子系統(tǒng)必須基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的管理協(xié)議(比如SNMP),這樣才能監(jiān)視主機(jī)和子系統(tǒng)之間每條鏈路上的狀態(tài)信息,并可根據(jù)狀態(tài)信息快速分析和解決出現(xiàn)的問題。
(2)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和報告。主機(jī)必須能夠監(jiān)視無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所有單元。考慮到無線網(wǎng)絡(luò)的連接性不如有線網(wǎng)絡(luò)那樣穩(wěn)定,無線網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)必須監(jiān)視和報告無線信號的變化以及接入點(diǎn)的業(yè)務(wù)類型和負(fù)載情況,還須能自動發(fā)現(xiàn)進(jìn)入無線網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的新設(shè)備。
(3)有效地利用帶寬。盡管隨著新技術(shù)的發(fā)展,無線網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬逐步增大,但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于有線局域網(wǎng)的帶寬。因此,在實(shí)際應(yīng)用中必須考慮帶寬的合理使用。4.無線局域網(wǎng)與3G 無線局域網(wǎng)不否會對第三代移動通信系統(tǒng)構(gòu)成威脅是近年來業(yè)界關(guān)心的一個問題。實(shí)際上,無線局域網(wǎng)與3G采用的是截然不同的兩種技術(shù),用于滿足不同的需要。與3G不同的是,無線
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局域網(wǎng)并不是一個完備的全網(wǎng)解決方案,而只用于滿足小型用戶群的需求。無線局域網(wǎng)與3G可以互補(bǔ),因此不會對3G運(yùn)營商造成威脅,運(yùn)營商還可以從無線局域網(wǎng)和3G的共存中獲得好處。NorthStream的研究表明,無線局域網(wǎng)與3G和GPRS的結(jié)合可增加用戶的滿意程度和業(yè)務(wù)量,從而增加移動運(yùn)營商的利潤。作為3G的一個重要補(bǔ)充,無線局域網(wǎng)可用于在諸如機(jī)場候機(jī)廳、賓館休息室和咖啡廳等地方建立無線Internet連接。
六、致謝
本論文是在導(dǎo)師劉佳的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,精益求精的工作作風(fēng),誨人不倦的高尚師德,嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范,樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法,還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成,每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的,傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此,謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x!
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參考文獻(xiàn):
1、金純,陳林星,楊吉云.《IEEE802.11無線局域網(wǎng)》.電子工業(yè)出版社,2004.2、趙紅禮,吳昊,黃清.《21世紀(jì)高等院校教材--無線局域網(wǎng)》.科學(xué)出版社2004.3、劉元安,翟明岳,吳惠蘭.《寬帶無線接入和無線局域網(wǎng)》..上海:北京郵電大學(xué)出版社,2000.
第四篇:無線局域網(wǎng)論文
擴(kuò)頻通信在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用
Spectrum Spreading Technology for Wireless LAN 摘 要:無線局域網(wǎng)是計算機(jī)通信來統(tǒng)中的一個重要的組成部分,具有傳輸速率高、安
全保密性強(qiáng)、使用靈活方便等特點(diǎn)。擴(kuò)頻技術(shù)不僅具有很強(qiáng)的抗干擾性能,而且其多址功 能、安全保密、杭多徑干擾等功能也備受人們青睞,把擴(kuò)頻技術(shù)用于無線局網(wǎng)中.必將使無 線局域網(wǎng)的整體性能大大提高,滿足各種情況下對系統(tǒng)的要求。本文介紹了無線局域網(wǎng)調(diào)制方式及擴(kuò)頻技術(shù)的理論基礎(chǔ)和工作方式,并對常見的兩種擴(kuò)頻技術(shù)的性能進(jìn)行分析比較,進(jìn)而說明擴(kuò)頻技術(shù)是未來無線通信技術(shù)中必不可少的一種重要技術(shù)。關(guān)鍵字:擴(kuò)頻;抗干擾;無線局域網(wǎng);頻帶;調(diào)制;解調(diào)
Abstract:Wireless LAN is an important communication system.which is charac-terized by high transmission speed,strong security and easy use.Spectrum sprea-ding is quite attractive for not only its strong anti-jamming ability but also its multi-address functionality,security and performance of antimultipath interfe-rence.Using spectrum spreading technology in wireless LAN would result in great improvement of wireless LAN's overall performance and thus meet the re-Quirements for the system under various conditions.Keyword: spread spectrum;anti-jamming;wireless LAN;band;modulation;demodulation
引言
無線局域網(wǎng)(WLAN—WirelessLoealAreaNetwork)是一種高速計算機(jī)通信網(wǎng),也是全球個人通信的一個重要組成部分。無線局域網(wǎng)是在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。近年來,有線局域網(wǎng)(如以太網(wǎng))的使用已非常普及,世界各國聯(lián)入局域網(wǎng)的微機(jī)數(shù)量巨大,大大提高了工作效率和生產(chǎn)效率。但有線局域網(wǎng)有其本質(zhì)的缺陷:網(wǎng)中的站不可移動,布線、改線不易,抗毀性差等。無線局域網(wǎng)采用無線方式傳輸,正好克服了有線局域網(wǎng)的本質(zhì)的不足,且無線局域網(wǎng)具有傳輸速率高(可一與有線局域網(wǎng)相比擬)、安全保密性好、抗干擾能力強(qiáng)、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。
擴(kuò)展頻譜技術(shù)具有很強(qiáng)的抗干擾性能,多址能力強(qiáng)、頻譜利用率高和安全保密性好也是擴(kuò)頻技術(shù)固有的優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛地應(yīng)用于通信的各個領(lǐng)域,發(fā)展非
常迅速。將擴(kuò)頻技術(shù)用干無線局域網(wǎng)中,必將大大提高系統(tǒng)性能,滿足各種情況下對系統(tǒng)提出的要求。
1.擴(kuò)頻通信技術(shù)
擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式,其信號所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬;頻帶的擴(kuò)展是通過一個獨(dú)立的碼序列來完成,用編碼及調(diào)制的方法來實(shí)現(xiàn)的,與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān);在接收端則用同樣的碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù).擴(kuò)頻通信的產(chǎn)生也是通信的需要,主要是出于對無線通信安全性的考慮,于是,產(chǎn)生了以拓寬帶寬來為代價的擴(kuò)頻通信技術(shù).1.1擴(kuò)頻技術(shù)的理論基礎(chǔ)
1.1.1仙農(nóng)公式
信息論中關(guān)于信息容量的仙農(nóng)(Shannon)公式為: C=WLog2(1十P/N)(1-1)
式中: C—信道容量(用傳輸速率度量),W—信號頻帶寬度,P—信號功率,N—白噪聲功率。式(1-1)說明,在給定的傳輸速率C不變的條件下,頻帶寬度W和信噪比P/N是可以互換的。即可通過增加頻帶寬度的方法,在較低的信噪比P/N(S/N)情況下,傳輸信息。擴(kuò)展頻譜換取信噪比要求的降低,正是擴(kuò)頻通信的重要特點(diǎn),由此為擴(kuò)頻通信的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
1.2擴(kuò)頻技術(shù)的主要工作方式
目前,擴(kuò)頻通信技術(shù)的擴(kuò)頻方式主要有:直接序列擴(kuò)頻(DS)、跳頻(FH)、跳時(TH)、線性調(diào)頻(CHIRP),此外,還有這些擴(kuò)頻方式的各種組合方式,如FH/DS、TH/DS、FH/TH等。各種擴(kuò)頻方式都有自己的特點(diǎn)和共性,在無線通信中不同程 度
2.?dāng)U頻技術(shù)在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用
無線局域網(wǎng)擴(kuò)頻技術(shù)目前已有直接序列擴(kuò)頻、跳頻、跳時三種基本方式。
2.1直接序列擴(kuò)頻
圖 2-1 直擴(kuò)系統(tǒng)組成框圖
如2-1所述,直接序列擴(kuò)頻(Direct Se-quence Spread Spectrum)是直接利用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列,在發(fā)射端采用各種調(diào)制方式擴(kuò)展信號的頻譜,而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解碼,把展寬的擴(kuò)頻信號還原成原始的信息。它是一種數(shù)字調(diào)制方法,其原理如圖2-2所示,具體地說,就是將信源與一定的PN碼(偽噪聲碼)進(jìn)行模二加。
由信源輸出的信號a(t)是碼元持續(xù)時間為Ta的信息流,偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器產(chǎn)生偽隨機(jī)碼c(t),每一偽隨機(jī)碼寬度或切普(chip)寬度為Tc。將信息碼a(t)與偽隨機(jī)碼c(t)進(jìn)行相乘或模二加,產(chǎn)生一速率與偽隨機(jī)碼速率相同的信頻序列d(t),然后用信頻序列d(t)去調(diào)制載波,這樣就可以得到已擴(kuò)頻調(diào)制的射頻信號s(t),即s(t)=a(t)c(t)cos(w0t)。而直擴(kuò)信號的接收一般采用相關(guān)接收,通過解擴(kuò)和解調(diào)兩步進(jìn)行。
圖 2-2 直接序列擴(kuò)頻原理圖
2.2跳頻擴(kuò)頻
跳頻擴(kuò)頻技術(shù)(Frequency Hopping)是通過偽隨機(jī)碼的調(diào)制,使載波工作的 中心頻率不斷跳躍改變,而噪音和干擾信號的中心頻率卻不會改變。這樣,只要收、發(fā)信機(jī)之間按照固定的數(shù)字算法產(chǎn)生相同的偽隨機(jī)碼,就可以達(dá)到同步,排除噪音和其他干擾信號。跳頻技術(shù)用一定碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控,也就是用擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行頻移鍵控調(diào)制,使載波頻率不斷地跳變,所以稱為跳頻,圖4-3為跳頻系統(tǒng)的組成。發(fā)射端信息碼序列與擴(kuò)頻碼序列組合以后按照不同的碼
圖 2-3 跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)(FH)原理圖
字去控制頻率合成器,其輸出的頻率根據(jù)碼字的改變而改變,從而形成了頻率的跳變。從圖2-4我們可以看到橫軸為時間,縱軸為頻率。這個時間與頻率的平面叫做時-頻域,它表明了什么時間采用什么頻率進(jìn)行通信,時間不同頻率也不同。
2.3跳時擴(kuò)頻
跳時是使發(fā)射信號在時間軸上跳變。先把時間軸分成許多時片。在一幀內(nèi)哪個時片發(fā)射信號由擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行控制??梢园烟鴷r理解為用一定碼序列進(jìn)行選擇的多時片的時移鍵控。由于采用窄得很多的時片去發(fā)送信號,相對說來,信號
圖 2-4 時-頻域上的調(diào)頻序列 的頻譜也就展寬了。在發(fā)射端,輸入的數(shù)據(jù)先存儲起來,由擴(kuò)頻碼發(fā)生器的擴(kuò)頻碼序列去控制通-斷開關(guān),經(jīng)二相或四相調(diào)制后再經(jīng)射頻調(diào)制后發(fā)射。在接收端,4
由射頻接收機(jī)輸出的中頻信號經(jīng)本地產(chǎn)生的與發(fā)射端相同的擴(kuò)頻碼序列控制通-斷開關(guān),再經(jīng)二相或四相解調(diào)器,送到數(shù)據(jù)存儲器后再定時后輸出數(shù)據(jù)。只要收、發(fā)兩端在時間上嚴(yán)格同步進(jìn)行,就能正確地恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。Internet無線局域網(wǎng)擴(kuò)頻技術(shù)的特點(diǎn)
擴(kuò)展頻譜技術(shù)具有抗干擾性強(qiáng)、信息保密性好、易于實(shí)現(xiàn)碼分多址和抗多徑干擾四個特點(diǎn),下面主要論述它的抗干擾性。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擴(kuò)展的頻譜越寬,處理增益越高,抗干擾能力就越強(qiáng)。另外,由于接收端采用擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行相關(guān)檢測,空中即使有同類信號進(jìn)行干擾,如果不能檢測出有用信號的碼序列,干擾也起不了太大作用,因此抗干擾性能強(qiáng)是擴(kuò)頻通信的最突出的優(yōu)點(diǎn)。
3.1抗干擾性強(qiáng)
擴(kuò)頻本身具有一定的抗干擾能力,用“擴(kuò)頻處理增益Gp”來表示,即Gp=W /F;其中,W是擴(kuò)頻信號帶寬,F(xiàn)是信息帶寬。它表示了擴(kuò)頻系統(tǒng)信噪比改善的程度,Gp越大,則抗干擾能力越強(qiáng),其代價是帶寬的增加。受器件水平、捕獲同步和寬帶均衡等實(shí)際條件的限制,其帶寬不能無限制地增加。提高增益的方法有以下幾種:(1)混合擴(kuò)頻系統(tǒng)。
在直接序列擴(kuò)頻的基礎(chǔ)上增加了載波頻率跳變的功能組成直擴(kuò)/跳頻(DS/FH)混合擴(kuò)頻技術(shù),綜合了DS和FH兩種擴(kuò)頻方式的優(yōu)點(diǎn),能更有效地對抗干擾。由于DS/FH系統(tǒng)的處理增益是兩種處理增益(dB)之和,可以采用相對簡單的技術(shù)實(shí)現(xiàn)高的處理增益。通過理論分析和仿真研究表明,在干擾和噪聲低于直擴(kuò)信號的噪聲容限時,混合系統(tǒng)的誤碼性能優(yōu)于純跳頻系統(tǒng);在干擾和噪聲高于直擴(kuò)的噪聲容限時,純跳頻系統(tǒng)的誤碼性能優(yōu)于混合系統(tǒng)。(2)高效擴(kuò)頻技術(shù)。
即利用編碼擴(kuò)頻理論和正交多載波理論,實(shí)現(xiàn)高效擴(kuò)頻。高效編碼擴(kuò)頻是一種(N,k)編碼的直序擴(kuò)頻,把k位信息碼由長為N的偽隨機(jī)碼來代替。k位信息碼有2k個狀態(tài),則需2k條長為N的偽隨機(jī)碼來代表k位信息碼的2k個狀態(tài),其擴(kuò)頻帶寬為傳輸數(shù)據(jù)速率的N/k倍。
3.2信息保密性好
由于擴(kuò)頻信號在很寬的頻帶上被擴(kuò)展了,單位頻帶內(nèi)的功率就很小,即信號的功率譜密度很低,所以應(yīng)用擴(kuò)頻碼序列擴(kuò)展頻譜的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng),可在信道噪聲和熱噪聲的背景下,在很低的信號功率譜密度上進(jìn)行通信。信號被湮沒在噪聲里,很不容易被發(fā)現(xiàn),想進(jìn)一步檢測出信號的參數(shù)就更加困難了。
3.3易于實(shí)現(xiàn)碼分多址
由于擴(kuò)頻通信中存在擴(kuò)頻碼序列的擴(kuò)頻調(diào)制,可充分利用各種不同碼型擴(kuò)頻序列之間優(yōu)良的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性,在接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò),則在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號,這樣在同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。
3.4抗多徑干擾
在無線電通信的各個頻段,短波、超短波、微波和光波中存在大量的多徑干擾。一般方法是采用分集接收技術(shù),或設(shè)法把不同路徑的不同延遲信號在接收端從時間上對齊相加,合并成較強(qiáng)的有用信號,這兩種基本方法在擴(kuò)頻通信中都是很容易實(shí)現(xiàn)的。
4.總結(jié)
本文就無線局域網(wǎng)和擴(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行了基本的介紹,重點(diǎn)介紹了用于無線局域網(wǎng)的擴(kuò)頻通信技術(shù),并給出了無線局域網(wǎng)中擴(kuò)頻通信技術(shù)中幾種實(shí)現(xiàn)方式的特點(diǎn)和其中的不足,就擴(kuò)頻技術(shù)在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的討論,總結(jié)了用于無線局域網(wǎng)的擴(kuò)頻通信技術(shù)的的常見幾種方法并簡要分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用的場合?;跀U(kuò)頻技術(shù)抗干擾性強(qiáng)、信息保密性好、易于實(shí)現(xiàn)碼分多址和抗多徑干擾四個特點(diǎn),探討了擴(kuò)頻技術(shù)在無線局域網(wǎng)中應(yīng)用的可行性。
目前,無限局域網(wǎng)的發(fā)展方興未艾,組網(wǎng)技術(shù)也有多種。對于無限局域網(wǎng)來說,抗干擾性和保密性的好壞應(yīng)該是最主要衡量指標(biāo)。擴(kuò)頻通信抗干擾性和保密性好的特點(diǎn)使其在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用前景十分廣闊。
由于時間所限,本文對無線局域網(wǎng)的擴(kuò)頻通信技術(shù)的研究沒有做更深入的探討,同時對系統(tǒng)設(shè)計沒能進(jìn)行仿真設(shè)計。這些不足需要在以后的研究工作中完善。
參考文獻(xiàn)
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第五篇:無線局域網(wǎng)論文
局域網(wǎng)無線
在這個“網(wǎng)絡(luò)就是計算機(jī)”的時代,伴隨著有線網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用,以快捷高效,組網(wǎng)靈活為優(yōu)勢的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在飛速發(fā)展。無線局域網(wǎng)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。從專業(yè)角度講,無線局域網(wǎng)利用了無線多址信道的一種有效方法來支持計算機(jī)之間的通信,并為通信的移動化、個性化和多媒體應(yīng)用提供了可能。通俗地說,無線局域網(wǎng)(Wireless local-area network,WLAN)就是在不采用傳統(tǒng)纜線的同時,提供以太網(wǎng)或者令牌網(wǎng)絡(luò)的功能。通常計算機(jī)組網(wǎng)的傳輸媒介主要依賴銅纜或光纜,構(gòu)成有線局域網(wǎng)。但有線網(wǎng)絡(luò)在某些場合要受到布線的限制:布線、改線工程量大;線路容易損壞;網(wǎng)中的各節(jié)點(diǎn)不可移動。特別是當(dāng)要把相離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)連接起來時,敷設(shè)專用通信線路的布線施工難度大、費(fèi)用高、耗時長,對正在迅速擴(kuò)大的聯(lián)網(wǎng)需求形成了嚴(yán)重的瓶頸阻塞。無線局域網(wǎng)就是解決有線網(wǎng)絡(luò)以上問題而出現(xiàn)的。
無線局域網(wǎng)的歷史
說到無線網(wǎng)絡(luò)的歷史起源,可能比各位想像的還要早。無線網(wǎng)絡(luò)的初步應(yīng)用,可以追溯到五十年前的第二次世界大戰(zhàn)期間,當(dāng)時美國陸軍采用無線電信號做資料的傳輸。他們研發(fā)出了一套無線電傳輸科技,并且采用相當(dāng)高強(qiáng)度的加密技術(shù)。當(dāng)初美軍和盟軍都廣泛使用這項(xiàng)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)讓許多學(xué)者得到了靈感,在1971年時,夏威夷大學(xué)(University of Hawaii)的研究員創(chuàng)造了第一個基于封包式技術(shù)的無線電通訊網(wǎng)絡(luò),這被稱作ALOHNET的網(wǎng)絡(luò),可以算是相當(dāng)早期的無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)。這最早的WLAN包括了7臺計算機(jī),它們采用雙向星型拓?fù)洌╞i-directional star topology),橫跨四座夏威夷的島嶼,中心計算機(jī)放置在瓦胡島(Oahu Island)上。從這時開始,無線網(wǎng)絡(luò)可說是正式誕生了。雖然目前幾乎所有的局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)都仍舊是有線的架構(gòu),不過近年來無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用卻日漸增加,主要應(yīng)用在學(xué)術(shù)界(像是大學(xué)校園)、醫(yī)療界、制造業(yè)和倉儲業(yè)等,而且相關(guān)的技術(shù)也一直在進(jìn)步,對企業(yè)而言要轉(zhuǎn)換到無線網(wǎng)絡(luò)也更加容易、更加便宜了。
無線局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)
無線局域網(wǎng)利用電磁波在空氣中發(fā)送和接受數(shù)據(jù),而無需線纜介質(zhì)。無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率現(xiàn)在已經(jīng)能夠達(dá)到11Mbps,傳輸距離可遠(yuǎn)至20km以上。它是對有線聯(lián)網(wǎng)方式的一種補(bǔ)充和擴(kuò)展,使網(wǎng)上的計算機(jī)具有可移動性,能快速方便地解決使用有線方式不易實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通問題。
1.無線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)
與有線網(wǎng)絡(luò)相比,無線局域網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn):
安裝便捷
一般在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,施工周期最長、對周邊環(huán)境影響最大的,就是網(wǎng)絡(luò)布線施工工程。在施工過程中,往往需要破墻掘地、穿線架管。而無線局域網(wǎng)最大的優(yōu)勢就是免去或減少了網(wǎng)絡(luò)布線的工作量,一般只要安裝一個或多個接入點(diǎn)AP(Access Point)設(shè)備,就可建立覆蓋整個建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò)。
使用靈活
在有線網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)位置的限制。而一旦無線局域網(wǎng)建成后,在無線網(wǎng)的信號覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個位置都可以接入網(wǎng)絡(luò)。
經(jīng)濟(jì)節(jié)約
由于有線網(wǎng)絡(luò)缺少靈活性,這就要求網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃者盡可能地考慮未來發(fā)展的需要,這就往往導(dǎo)致預(yù)設(shè)大量利用率較低的信息點(diǎn)。而一旦網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展超出了設(shè)計規(guī)劃,又要花費(fèi)較多費(fèi)用進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造,而無線局域網(wǎng)可以避免或減少以上情況的發(fā)生。
易于擴(kuò)展
無線局域網(wǎng)有多種配置方式,能夠根據(jù)需要靈活選擇。這樣,無線局域網(wǎng)就能勝任從只有幾個用戶的小型局域網(wǎng)到上千用戶的大型網(wǎng)絡(luò),并且能夠提供像“漫游(Roaming)”等有線網(wǎng)絡(luò)無法提供的特性。由于無線局域網(wǎng)具有多方面的優(yōu)點(diǎn),所以發(fā)展十分迅速。在最近幾年里,無線局域網(wǎng)已經(jīng)在醫(yī)院、商店、工廠和學(xué)校等不適合網(wǎng)絡(luò)布線的場合得到了廣泛應(yīng)用。
2.無線局域網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)
1).IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)
IEEE 802.11是在1997年由大量的局域網(wǎng)以及計算機(jī)專家審定通過的標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 802.11規(guī)定了無線局域網(wǎng)在2.4GHz波段進(jìn)行操作,這一波段被全球無線電法規(guī)實(shí)體定義為擴(kuò)頻使用波段。
1999年8月,802.11標(biāo)準(zhǔn)得到了進(jìn)一步的完善和修訂,包括用一個基于SNMP的MIB來取代原來基于OSI協(xié)議的MIB。另外還增加了兩項(xiàng)內(nèi)容,一是802.11a,它擴(kuò)充了標(biāo)準(zhǔn)的物理層,頻帶為5GHz,采用QFSK調(diào)制方式,傳輸速率為6Mb/s-54Mb/s。它采用正交頻分復(fù)用(OFDM)的獨(dú)特擴(kuò)頻技術(shù),可提供25Mbps的無線ATM接口和10Mbps的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口,并支持語音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)。這樣的速率完全能滿足室內(nèi)、室外的各種應(yīng)用場合。但是,采用該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品目前還沒有進(jìn)入市場。另一種是802.11b標(biāo)準(zhǔn),在2.4GHz頻帶,采用直接序列擴(kuò)頻(DSSS)技術(shù)和補(bǔ)償編碼鍵控(CCK)調(diào)制方式。該標(biāo)準(zhǔn)可提供11Mb/s的數(shù)據(jù)速率,還能夠根據(jù)情況的變化,在11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps、1 Mbps的不同速率之間自動切換。它從根本上改變無線局域網(wǎng)設(shè)計和應(yīng)用現(xiàn)狀,擴(kuò)大了無線局域網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域,現(xiàn)在,大多數(shù)廠商生產(chǎn)的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品都基于802.11b標(biāo)準(zhǔn)。
2).無線局域網(wǎng)的相關(guān)概念
在一個典型的無線局域網(wǎng)環(huán)境中,有一些進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的設(shè)備,稱為接入點(diǎn)(AP)。通常,一個AP能夠在幾十至上百米的范圍內(nèi)連接多個無線用戶。在同時具有有線和無線網(wǎng)絡(luò)的情況下,AP可以通過標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet電纜與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)相聯(lián),作為無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)。無線局域網(wǎng)的終端用戶可通過無線網(wǎng)卡等訪問網(wǎng)絡(luò)。
無線局域網(wǎng)在室外主要有以下幾種結(jié)構(gòu):點(diǎn)對點(diǎn)型、點(diǎn)對多點(diǎn)型、多點(diǎn)對點(diǎn)型和混合型。
● 點(diǎn)對點(diǎn)型
該類型常用于固定的要聯(lián)網(wǎng)的兩個位置之間,是無線聯(lián)網(wǎng)的常用方式,使用這種聯(lián)網(wǎng)方式建成的網(wǎng)絡(luò),優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn),傳輸速率高,受外界環(huán)境影響較小。
● 點(diǎn)對多點(diǎn)型
該類型常用于有一個中心點(diǎn),多個遠(yuǎn)端點(diǎn)的情況下。其最大優(yōu)點(diǎn)是組建網(wǎng)絡(luò)成本低、維護(hù)簡單;其次,由于中心使用了全向天線,設(shè)備調(diào)試相對容易。該種網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)也是因?yàn)槭褂昧巳蛱炀€,波束的全向擴(kuò)散使得功率大大衰減,網(wǎng)絡(luò)傳輸速率低,對于較遠(yuǎn)距離的遠(yuǎn)端點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)的可靠性不能得到保證。
● 混合型
這種類 型適用于所建網(wǎng)絡(luò)中有遠(yuǎn)距離的點(diǎn)、近距離的點(diǎn),還有建筑物或山脈阻擋的點(diǎn)。在組建這種網(wǎng)絡(luò)時,綜合使用上述幾種類型的網(wǎng)絡(luò)方式,對于遠(yuǎn)距離的點(diǎn)使用點(diǎn)對點(diǎn)方式,近距離的多個點(diǎn)采用點(diǎn)對多點(diǎn)方式,有阻擋的點(diǎn)采用中繼方式。
無線局域網(wǎng)的室內(nèi)應(yīng)用則有以下兩類情況
● 獨(dú)立的無線局域網(wǎng)
這是指整個網(wǎng)絡(luò)都使用無線通信的情形。在這種方式下可以使用AP,也可以不使用AP。在不使用AP時,各個用戶之間通過無線直接互聯(lián)。但缺點(diǎn)是各用戶之間的通信距離較近,且當(dāng)用戶數(shù)量較多時,性能較差。
● 非獨(dú)立的無線局域網(wǎng)
在大多數(shù)情況下,無線通信是作為有線通信的一種補(bǔ)充和擴(kuò)展。我們把這種情況稱為非獨(dú)立的無線局域網(wǎng)。在這種配置下,多個AP通過線纜連接在有線網(wǎng)絡(luò)上,以使無線用戶即能夠訪問網(wǎng)絡(luò)的各個部分。
其他相關(guān)概念
● 微單元和無線漫游
無線電波在傳播過程中會不斷衰減,導(dǎo)致AP的通訊范圍被限定在一定的范圍之內(nèi),這個范圍被稱為微單元。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境存在多TAP,且它們的微單元互相有一定范圍的重合時,無線用戶可以在整個無線局域網(wǎng)覆蓋區(qū)內(nèi)移動,無線網(wǎng)卡能夠自動發(fā)現(xiàn)附近信號強(qiáng)度最大的AP,并通過這個AP收發(fā)數(shù)據(jù),保持不間斷的網(wǎng)絡(luò)連接,這就稱為無線漫游。
● 擴(kuò)頻
大多數(shù)的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品都使用了擴(kuò)頻技術(shù)。擴(kuò)頻技術(shù)原先是軍事通訊領(lǐng)域中使用的寬帶無線通信技術(shù)。使用擴(kuò)頻技術(shù),能夠使數(shù)據(jù)在無線傳輸中完整可靠,并且確保同時在不同頻段傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會互相干擾。
● 直序擴(kuò)頻
所謂直接序列擴(kuò)頻,就是使用具有高碼率的擴(kuò)頻序列,在發(fā)射端擴(kuò)展信號的頻譜,而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò),把展開的擴(kuò)頻信號還原成原來的信號。
● 跳頻擴(kuò)頻
跳頻技術(shù)與直序擴(kuò)頻技術(shù)完全不同,是另外一種擴(kuò)頻技術(shù)。跳頻的載頻受一個偽隨機(jī)碼的控制,在其工作帶寬范圍內(nèi),其頻率按隨機(jī)規(guī)律不斷改變頻率。接收端的頻率也按隨機(jī)規(guī)律變化,并保持與發(fā)射端的變化規(guī)律一致。
跳頻的高低直接反映跳頻系統(tǒng)的性能,跳頻越高,抗干擾的性能越好,軍用的跳頻系統(tǒng)可以達(dá)到每秒上萬跳。實(shí)際上移動通信GSM系統(tǒng)也是跳頻系統(tǒng)。出于成本的考慮,商用跳頻系統(tǒng)跳速都較慢,一般在50跳/秒以下。由于慢跳跳頻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單,因此低速無線局域網(wǎng)常常采用這種技術(shù)。
無線局域網(wǎng)的應(yīng)用
基于無線局域網(wǎng)具有的諸多優(yōu)點(diǎn),它可廣泛應(yīng)用于下列領(lǐng)域:
1.接入網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng):電子郵件、文件傳輸和終端仿真。
2.難以布線的環(huán)境:老建筑、布線困難或昂貴的露天區(qū)域、城市建筑群、校園和工廠。
3.頻繁變化的環(huán)境:頻繁更換工作地點(diǎn)和改變位置的零售商、生產(chǎn)商,以及野外勘測、試驗(yàn)、軍事、公安和銀行等。
4.使用便攜式計算機(jī)等可移動設(shè)備進(jìn)行快速網(wǎng)絡(luò)連接。
5.用于遠(yuǎn)距離信息的傳輸:如在林區(qū)進(jìn)行火災(zāi)、病蟲害等信息的傳輸;公安交通管理部門進(jìn)行交通管理等。
6.專門工程或高峰時間所需的暫時局域網(wǎng):學(xué)校、商業(yè)展覽、建設(shè)地點(diǎn)等人員流動較強(qiáng)的地方;利用無線局域網(wǎng)進(jìn)行信息的交流;零售商、空運(yùn)和航運(yùn)公司高峰時間所需的額外工作站等。
7.流動工作者可得到信息的區(qū)域:需要在醫(yī)院、零售商店或辦公室區(qū)域流動時得到信息的醫(yī)生、護(hù)士、零售商、白領(lǐng)工作者。
8.辦公室和家庭辦公室(SOHO)用戶,以及需要方便快捷地安裝小型網(wǎng)絡(luò)的用戶。
結(jié)束語
無線網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)就是為了解決有線網(wǎng)絡(luò)無法克服的困難。雖然無線網(wǎng)絡(luò)有諸多優(yōu)勢,但與有線網(wǎng)絡(luò)相比,無線局域網(wǎng)也有很多不足。無線網(wǎng)絡(luò)速率較慢、價格較高,因而它主要面向有特定需求的用戶。目前無線局域網(wǎng)還不能完全脫離有線網(wǎng)絡(luò),無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)是互補(bǔ)的關(guān)系,而不是競爭;目前還只是有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充,而不是替換。但也應(yīng)該看到,近年來,隨著適用于無線局域網(wǎng)產(chǎn)品的價格正逐漸下降,相應(yīng)軟件也逐漸成熟。此外,無線局域網(wǎng)已能夠通過與廣域網(wǎng)相結(jié)合的形式提供移動互聯(lián)網(wǎng)的多媒體業(yè)務(wù)。相信在未來,無線局域網(wǎng)將以它的高速傳輸能力和靈活性發(fā)揮更加重要的作用!