无线局域网技术及应用设计.docx

无线局域网技术及应用设计.docx

《无线局域网技术及应用设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线局域网技术及应用设计.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

无线局域网技术及应用设计

广东工业大学

本科毕业设计（论文）

无线局域网技术及应用设计

论文题目无线局域网技术及应用设计

系部运算机与艺术设计学部

专业运算机科学与技术

班级05本运算机科学与技术1班

学号1000000

学生姓名

指导教师

摘要

随着科学的进展，社会的进步，目前的网络进展已经远远不能适应具体的利用情形，如何利用更用效的手腕去改善和提高网络的利用，令人们对以后的网络充满信心。

无线网络的兴起与应用无疑对现有的网络形成了互补，在某些方面也有必然的冲击。

但这所有的一切都将是对咱们利用网络的一种改善。

让咱们在网络组建和利用上多一种选择和方案。

而蓝牙、红外线等其它通信方式那么是无线局域网利用中的主角。

如何更好的利用和把握那么是咱们的首要任务。

无线局域网使网上的运算机具有可移动性，能快速、方便地解决有线方式不易实现的网络信道的连通问题。

也可用全无线方式组成一个局域网或在一个局域网中混合利用有线与无线方式。

本文着重讲了无线局域网的技术和实际应用，案例以一座大学为例，给出的运算机网络模拟设计方案，在现有的大学校园网基础上，以图书馆的无线局域网络设计为重点，实现对图书馆的无线覆盖，能够实现集中治理、资源共享，要表现治理的方便性、平安性、高效率等特点。

通过无线局域网读者即可通过带有无线网卡的笔记本电脑接入图书馆局域网,从而方便地访问图书馆的各类网络信息资源，电子阅读，能上Internet网查询最新资料。

关键词：

无线网络，展频技术，蓝牙，红外线，无线局域网

Abstract

Withthescientificdevelopmentandsocialprogress,thecurrentnetworkdevelopmenthasbeenfarcannotmeetthespecificusage,howtomakeuseofmoreefficientuseofmeanstoimproveandenhancetheuseofthenetworksothatpeoplecannetworkwithconfidenceforthefuture.Theriseofwirelessnetworksandapplicationsonexistingnetworksandnodoubtformedacomplementary,insomerespects,alsohavecertainimpact.Buteverythingwillbeforouruseofthenetworkanimprovement.Letussetupinthenetworkanduseanotheroptionandprograms.AndBluetooth,infraredandothermeansofcommunicationistheuseofwirelessnetworkstheprotagonist.Howtobetteruseandtomasteritisourprimarymission.

WirelesslocalareanetworksothatcomputerswithInternetmobilitycanquicklyandeasilysolvethewiredifficulttoachievenetworkconnectivityproblemchannel.Canalsobeanall-wirelessLANataLANoramixofwiredandwirelessmeans.ThispaperstressesthewirelessLANtechnology,aswellaspracticalapplications,casetoaUniversityasanexample,givethecomputernetworksimulationdesign,theexistingfoundationontheuniversitycampusnetworktothelibrarywirelessLANisdesignedtofocusontheimplementationLibrary'swirelesscoverage,youcanachievecentralizedmanagement,resourcesharing,itisnecessarytoreflecttheeaseofmanagement,security,highefficiencyandsoon.ThereaderthroughthewirelessLANthroughawirelesscardcanthelaptopaccessthelibrarylocalareanetwork,thusfacilitatingaccesstolibraryinformationresourcesinavarietyofnetwork,e-browsing,InternetNetinquiriescanbeup-to-dateinformation.

Keywords：

Wirelessnetwork,SpreadspectrumTechnology,Bluetooth,Infrared,WLAN,

1绪论

无线局域网的背景

说到无线网络的历史起源，可能比列位想像的还要早。

无线网络的初步应用，能够追溯到五十年前的第二次世界大战期间，那时美国陆军采纳无线电信号做资料的传输。

他们研发出了一套无线电传输科技，而且采纳相当高强度的加密技术。

当初美军和盟军都普遍利用这项技术。

这项技术让许多学者取得了灵感，在1971年时，夏威夷大学（UniversityofHawaii）的研究员制造了第一个基于封包式技术的无线电通信网络，这被称作Alohnet的网络，能够算是相当初期的无线局域网络（WLAN）。

这最先的WLAN包括了7台运算机，它们采纳双向星型拓扑（bi-directionalstartopology）,横跨四座夏威夷的岛屿，中心运算机放置在瓦胡岛（OahuIsland）上。

从这时开始，无线网络可说是正式诞生了。

尽管目前几乎所有的局域网络（LAN）都仍旧是有线的架构，只是最近几年来无线网络的应用却日渐增加，要紧应用在学术界（像是大学校园）、医疗界、制造业和仓储业等，而且相关的技术也一直在进步，对企业而言要转换到无线网络也加倍容易、加倍廉价了

建设无线局域网目的

在那个“网络确实是运算机”的时期，伴随着有线网络的普遍应用，以快捷高效，组网灵活为优势的无线网络技术也在飞速进展。

无线局域网是运算机网络与无线通信技术相结合的产物。

从专业角度讲，无线局域网利用了无线多址信道的一种有效方式来支持运算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。

通俗地说，无线局域网（WirelessLocal-areaNetwork，WLAN）确实是在不采纳传统缆线的同时，提供以太网或令牌网络的功能。

 通常运算机组网的传输媒介要紧依托铜缆或光缆，组成有线局域网。

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。

专门是当要把相离较远的节点连接起来时，敷设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长,对正在迅速扩大的联网需求形成了严峻的瓶颈阻塞。

无线局域网就是为了解决有线网络以上问题而显现的。

无线局域网利用电磁波在空气中发送和同意数据，而无需线缆介质。

无线局域网的数据传输速度此刻已经能够达到11Mbps，传输距离可远至20km以上。

它是对有线联网方式的一种补充和扩展，使网上的运算机具有可移动性，能快速方便地解决利用有线方式不易实现的网络联通问题。

建设无线局域网的意义

一样在网络建设中，施工周期最长、对周边环境阻碍最大的，确实是网络布线施工工程。

在施工进程中，往往需要破墙掘地、穿线架管。

而无线局域网最大的优势确实是免去或减少了网络布线的工作量，一样只要安装一个或多个接入点AP（AccessPoint）设备，就可成立覆盖整个建筑或地域的局域网络。

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。

而一旦无线局域网建成后，在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都能够接入网络

由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络计划者尽可能地考虑以后进展的需要，这就往往致使预设大量利用率较低的信息点。

而一旦网络的进展超出了设计计划，又要花费较多费用进行网络改造,而无线局域网能够幸免或减少以上情形的发生。

无线局域网有多种配置方式，能够依照需要灵活选择。

如此，无线局域网就能够胜任从只有几个用户的小型局域网到上千用户的大型网络，而且能够提供像“漫游（roaming）”等有线网络无法提供的特性。

由于无线局域网具有多方面的优势，因此发展十分迅速。

在最近几年里，无线局域网已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合取得了普遍应用。

设计无线局域网的内容

本案要设计的图书馆无线局域网，是成立在校园网的基础上的，校园网是由一大堆各类各样的硬件设备和五花八门的软件系统、综合布线系统所组成的。

其技术进展快，专业性强，投资较大，网络应用往往面向全部教师乃至学生，建成网络本身的治理往往比较复杂。

可是，校园网绝不单单是一大堆硬件与软件的简单堆砌。

校园网的建设、应用、治理是一项包括了成立在学校应用需求基础上的综合设计、网络设施、应用平台、信息资源、网络治理、人员素养等多种成份的综合化的系统工程。

图书馆无线局域网，馆内WLAN大体组成：

无线路由器。

用户方面，需要无线网卡。

接入点所执行的功能与有线网络中的集线器类似。

为实现更多的功能和取得更大的作用范围，能够插入更多的接入点，能够将其作为与以太网连接的桥接设备。

无线路由连接，所有无线节点都与“访问节点”连接，由访问节点承担无线通信的治理及与有线网络桥接的工作。

无线用户在访问节点覆盖范围内工作时，无需为寻觅其它节点而花费电量,网上的站共享一个无线通道，通常利用CSMA/CA作为MAC协议。

这种方式的特点是结构简单易保护。

由于采纳散布操纵方式，某一站的故障可不能阻碍成个网络的运行。

单台运算机可通过无线接入点接入局域网，也能够通过无线接入点互联两个局域网。

在建筑物内部，用户能够在整个设施内自由移动，同时维持对网络的访问能力。

桌面PC能够依照需要在设施内的任何地址进行从头部署，能够被放置在不可能进行或不适于进行布线的地址。

接入点还能够跟踪客户在自己的域的范围内的移动，能够许诺或拒绝特定的通信流或客户通过自己进行通信。

设计无线局域网要紧任务

作为一个大学，图书馆作为学校重要的网络节点，需要提供多种类型的网络资源效劳，网络的出口带宽和内部带宽要求都很高，同时也需要良好的扩充性能。

基于这些要求，制定了千兆骨干，百兆到桌面，核心光纤互换的网络建设目标。

新图书馆分为5楼层，布有多个综合图书室，电子阅览室，电子阅览室能够用有线实现，图书各层中央大厅和学生活动中心采纳无线网络实现覆盖。

图书馆设1个主机房和6个配线间，设备采纳了有线和无线相结合，以无线网络实现整个图书馆的无线覆盖。

要求比较好的知足了馆内的网络运行需求。

要求随着图书馆网络用户的增加，无线网络仍然能知足用户的需求，而网络布线改造牵涉到基建施工，不行随意更改，于是无线局域网的解决方案在图书馆的应用就显得超级必要，而且要考虑到以后的扩展，因此每层楼的互换机一样能够对有线或无线进行拓展，使网络在3-5年内可不能过时。

2无线局域网技术基础知识

无线局域网的组成

无线局域网由无线网卡、无线接入点（AP）、运算机和有关设备组成，采纳单元结构，每一个单元称为一个大体效劳组（BSS），BSS的组成有三种方式：

（1）集中操纵方式。

每一个单元由一个中心站操纵，终端在该中心站的操纵下彼此通信，这种方式中BSS区域较大，中心站建设费用较昂贵。

（2）散布对等式。

BSS中任意两个终端可直接通信，无需中心站转接，这种方式中BSS区域较小，但结构简单，利用方便。

（3）集中操纵方式与散布对等式相结合的方式。

一个无线局域网可由一个大体效劳区（BSA）组成，一个BSA通常包括假设干个单元，这些单元通过接入点与骨干网相连。

骨干网能够是有线网，也能够是无线网。

无线局域网的拓扑结构

无线局域网的拓扑结构要紧有以下三种：

（1）点对点型。

经常使用于固定的、要联网的两个位置之间。

是无线联网的经常使用方式，用该联网方式所建网络的传输距离远、速度高，受外界环境阻碍较小。

（2）点对多点型。

经常使用于一个中心点带多个远端点的情形，其最大优势是组网本钱低、保护简单。

由于中心利用全向天线，设备调试相对容易。

缺点是全向天线波束的全向扩散使功率大大降低，阻碍网络传输速度，关于较远的端点来讲，靠得住性得不到保证。

（3）混合型。

适用于所建网络中既有远端点，又有近端点，还有建筑物或山脉阻挡的点。

组建网络时，可综合利用多种方式。

无线局域网的技术实现

2.3.1微波通信

目前经常使用的运算机无线通信手腕有光波和无线电波。

其中光波包括红外线和激光，红外线和激光易受天气阻碍，也不具有穿透能力，故难以实际应用。

无线电波包括短波、超短波和微波等，其中采纳微波通信具有专门大的进展潜力。

专门是20世纪90年代以来，美国几家公司进展了一种新型民用无线网络技术，是以微波频段为媒介，采纳直序扩展频谱（DSSS）或跳频方式（FH）发射的传输技术，并以此技术作为发射、接收机，遵循IEEE以太网协议，开发了整套的无线网络产品。

其通信方面的要紧技术特点是：

用900MHz或（此频段为开放频段，无需申请许可证）微波作为传输媒介，以先进的直序扩展频谱或跳频方式发射信号，为宽带调制发射。

因此它具有传输速度高、发射功率小、保密性好、抗干扰能力强的特点。

更方便的是其易于进行多点通信，很多用户能够利用相同的通信频率，只要设置不同的标志码ID，就能够够产生不同的伪随机码来操纵扩频调制，即能够进行互不干扰的同时通信。

其通信距离和覆盖范围视所选用的天线不同而有所不同：

定向传送可达5～40千米；室外的全向天线可覆盖10～15千米的半径范围；室内全向天线可覆盖最大半径250米的5000平方米范围。

微波扩频通信技术为无线网提供了良好的通信信道。

2.3.2微波扩频通信

扩展频谱通信（SpreadSpectrumCommunication）简称扩频通信。

扩频通信的基本特点是利用比发送的信息数据速度高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率频谱密度的信号来发射。

增加带宽能够在较低的信噪比情形下以相同的信息传输率来靠得住地传输信息，乃至在信号被噪声淹没的情形下，只要相应地增加信号带宽，仍然能够维持靠得住的通信，也确实是能够用扩频方式以宽带传输信息来换取信噪比上的益处。

这确实是扩频通信的大体思想和理论依据。

扩频通信技术在发射端以扩频编码进行扩频调制，在接收端以相关解调技术收取信息，这一进程使其具有许多优良特性，如抗干扰能力强；隐蔽性强，保密性好；多址通信能力强；抗多径干扰能力强；且有较好的平安机制。

实现扩频通信的大体工作方式有4种：

直接序列扩频（DirectSequenceSpreadSpectrum）工作方式（简称DSSS方式）；跳变频率（FrequencyHopping）工作方式（简称FH方式）；跳变时刻（TimeHopping）工作方式（简称TH方式）；线性调频（ChirpModulation）工作方式（简称Chirp方式）。

目前利用最多、最典型的扩频工作方式是直扩式（DSSS方式），在无线网络的通信中，确实是采纳这种方式工作的。

无线局域网的互联方式

依照不同局域网的应用环境与需求的不同。

无线局域网可采取不同的方式来实现互联。

经常使用的具体有如下几种。

（1）网桥连接型：

不同的局域网之间互联时，由于物理上的缘故，假设采取有线方式不方便．那么可利用无线网桥的方式实现二者的点对点连接，无线网桥不仅提供二者之间的物理与数据链路层的连接，还可为两个网的用户提供较高层的路由与协议转换。

（2）基站接入型：

当采纳移动蜂窝通信网接入方式组建无线局域网时，各站点之间的通信是通过基站接入、数据互换方式来实现互联的。

各移动站不仅能够通过互换中心自行组网，还能够通过广域网与远地站点组建自己的工作网络。

（3）HUB接入型：

利用无线Hub能够组建星型结构的无线局域网，具有与有线Hub组网方式相类似的优势。

在该结构基础上的WUN，可采纳类似于互换型以太网的工作方式，要求Hub具有简单的网内互换功能。

（4）无中心结构：

要求网中任意两个站点都可直接通信。

此结构的无线局域网一样利用公用广播信道，MAC层采纳C5MA类型的多址接入协议。

无线局域网也能够在一般局域网基础上通过无线Hub、无线接入点（AP）、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现，其中以无线网卡最为一般，利用最多。

大多数情形下，无线局域网是有线局域网的一种补充和扩展，在这种结构中，多个AP通过线缆连接到有线局域网，以使无线用户能访问网络的各个部份。

无线局域网的协议标准

无线接入技术目前比较流行的有标准、蓝牙（Bluetooth）、HomeRF（家庭网络）和IrDA（InfraredDataAssociation，红外线数据标准协会）。

标准

IEEE无线局域网标准的制订是无线网络技术进展的一个里程碑。

标准除具有无线局域网的优势及各类不同性能外，还使得不同厂商的无线产品得以互联。

另外，该标准促使核心设备执行单芯片解决方案，降低了无线局域网的造价。

标准的公布，使得无线局域网在各类有移动要求的环境中被普遍同意。

它是无线局域网目前最经常使用的传输协议，各个公司都有基于该标准的无线网卡产品。

只是由于速度最高只能达到2Mbit/s，在传输速度上不能知足人们的需要，因此，IEEE小组又接踵推出了和802.11a两个新标准。

标准采纳一种新的调制技术，使得传输速度能依照环境转变，速度最高可达到11Mbit/s，知足了日常的传输要求。

而802.11a标准的传输率更惊人，最高可达54Mbit/s，完全能知足语音、数据、图像等业务的需要。

2.5.2蓝牙

蓝牙（IEEE）是一项最新标准，关于来讲，它的显现不是为了竞争而是彼此补充。

蓝牙是一种近距离无线数字通信的技术标准，其目标是实现最高数据传输速度1Mbit/s（有效传输速度为721kbit/s）、最大传输距离为～10m，通过增加发射功率可达到100m。

2.5.3家庭网络HomeRF

HomeRF要紧为家庭网络设计，是IEEE与DECT（数字无绳标准）的结合，旨在降低语音数据本钱。

HomeRF也采纳了扩频技术，工作在频带，能同步支持4条高质量语音信道。

但目前HomeRF传输速度只有1Mbit/s～2Mbit/s，FCC建议增加到10Mbit/s。

2.5.4IrDA

IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。

它的要紧优势是体积小、功率低，适合设备移动的需要；传输速度高，可达16Mbit/s；本钱低，应用普遍。

目前有95%的手提电脑上安装了IrDA接口，最近市场上还推出了能够通过USB接口与PC机相连接的USB-IrDA设备。

可是，IrDA也有其不尽如人意的地址。

第一，IrDA是一种视距传输技术，也确实是说两个具有IrDA端口的设备之间若是传输数据，中间就不能有阻挡物。

这在两个设备之间是容易实现的，但在多个设备间就必需彼此调整位置和角度，这是IrDA的致命弱点。

第二，IrDA设备中的核心部件——红外线LED不是一种十分耐用的器件，若是常经常使用装配IrDA端口的电话上网，器件可能专门快就不堪重负了。

总地来讲，IEEE系列标准比较适于办公室中的企业无线网络，HomeRF较适用于家庭中移动数据/语音设备之间的通信，而蓝牙技术和IrDA那么能够应用于任何能够用无线方式替代线缆的场合。

目前这些技术还处于并存状态，从久远看，随着产品与市场的不断进展，它们将走向融合。

无线局域网的技术特点

无线局域网利用电磁波在空气中发送和同意数据，而无需线缆介质。

无线局域网的数据传输速度此刻已经能够达到11Mbps，传输距离可远至20km以上。

它是对有线联网方式的一种补充和扩展，使网上的运算机具有可移动性，能快速方便地解决利用有线方式不易实现的网络联通问题。

与有线网络相较，无线局域网具有以下优势：

（1）安装便利。

一样在网络建设中，施工周期最长、对周边环境阻碍最大的，确实是网络布线施工工程。

在施工进程中，往往需要破墙掘地、穿线架管。

而无线局域网最大的优势确实是免去或减少了网络布线的工作量，一样只要安装一个或多个接入点AP（AccessPoint）设备，就可成立覆盖整个建筑或地域的局域网络。

（2）利用灵活。

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。

而一旦无线局域网建成后，在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都能够接入网络。

（3）经济节约。

由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络计划者尽可能地考虑以后进展的需要，这就往往致使预设大量利用率较低的信息点。

而一旦网络的进展超出了设计计划，又要花费较多费用进行网络改造,而无线局域网能够幸免或减少以上情形的发生。

（4）易于扩展。

无线局域网有多种配置方式，能够依照需要灵活选择。

如此，无线局域网就能够胜任从只有几个用户的小型局域网到上千用户的大型网络，而且能够提供像“漫游（Roaming）”等有线网络无法提供的特性。

由于无线局域网具有多方面的优势，因此进展十分迅速。

在最近几年里，无线局域网已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合取得了普遍应用。

3无线局域网的平安问题

当有关的连线对等保密（WEP）协议平安系统易于受到解决的报告发表时，无线局域网市场因为平安问题而开始降温。

应该说，无线局域网的性能、互操作性和易治理性在不断改善，而平安性已经成为一个迫切需要解决的问题。

无线局域网的平安性问题表现为如下几个方面。

传输介质的脆弱性

传统的有线局域网采纳单一传输媒体——铜线与无源集线器（Hub）或集中器，这些集线器端口和线缆接头差不多都连接到具有必然程度物理平安性的设备中，因此解决者很难进入这种传输介质。

许多有线局域网为每一个用户配备专门互换端口，即便是经认证的内部用户，也无法越权访问，更不用说外部解决者了。

与此对照，无线局域网的传输媒体——大气空间那么要脆弱得多，很多空间都在无线局域网的物理操纵范围之外，如公司停车场、无线网络设备的安装位置和临近高大建筑物等。

网络基础架构的这些不同，致使无线局域网与有线网的平安性不在一个水准。

WEP存在不足

委员会由于意识到无线局域网固有的平安缺点而引入了WEP。

但WEP也不能完全保证加密传输的有效性，它不具有认证、访问操纵和完整性校验功能。

而无线局域网的平安机制是成立在WEP基础之上的，一旦WEP受到破坏，这种机制的平安也就不复存在。

WEP协议本身存在漏洞，它采纳RC4序列密码算法，即运用共享密钥以后自伪随机数据产生器的数据生成任意字节长序列，然后将数据序列与明文进行异或处置，生成加密文本。

初期的网络都采纳40bit密钥，现行方案大多采纳128bit密钥。

利