安徽省淮南市无线局域网建设的技术与应用.docx
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安徽省淮南市无线局域网建设的技术与应用
摘要
无线局域网（WirelessLAN）技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备，人们可随时、随地、随意地访问网络资源。
在推动网络技术发展的同时，无线局域网也在改变着人们的生活方式。
本文分析了无线局域网的优缺点极其理论基础，介绍了无线局域网的协议标准，阐述了无线局域网的体系结构，探讨了无线局域网的研究方向。
关键词：
IEEE802.11；无线局域网；网络技术；网络架设
ABSTRACT
Wirelesslocalareanetwork（WirelessLAN）technologycanbeveryeasytowirelesslyconnecttothenetworkdevice,itmayatanytime,anywhere,freeaccesstonetworkresources.Inthesametimepromotingthedevelopmentofnetworktechnology,wirelessLANisalsochangingthewaypeoplelive.ThispaperanalyzestheadvantagesanddisadvantagesofthewirelessLANisextremelytheoreticalbasis,introducedwirelesslocalareanetworkprotocolstandards,describesawirelesslocalareanetworkarchitectureofawirelessLANresearch.
Keywords：
IEEE802.11；WirelessLAN；Networktechnology；Networksetup
目录
第一章无线局域网的概念1
1.1无线局域网的简介1
1.2无线局域网的历史1
1.3无线局域网的技术特点与优点2
1.3.1无线局域网的技术特点2
1.3.2无线局域网的技术优点2
1.4无线局域网的技术相关标准3
1.4.1无线局域网协议标准3
1.4.2其他相关协议4
第二章无线局域网设备简介无线局域网的概念6
2.1无线网卡基本介绍6
2.2无线路由器/AP基本介绍8
第三章无线局域网的应用11
3.1无线局域网的应用领域11
3.2无线局域网的类型11
第四章无线局域网在安徽的应用13
4.1无线局域网的建设实例13
4.2无线局域网在安徽的应用14
第五章结论21
结束语22
致谢23
参考文献24
第一章无线局域网的概念
1.1无线局域网的简介
无线局域网（WirelessLAN，WLAN），顾名思义，是一种利用无线方式，提供无线对等（如PC对PC、PC对集线器或打印机对集线器）和点到点（如LAN到LAN）连接性的数据通信系统。
随着以太网的广泛应用，因特网的日益普及，以及移动终端的不断增加，人们对移动设备接入网络的需求迅速增长。
无线局域网WLAN（WirelessLocalAreaNetwork）作为有线以太网的延伸，一定程度上满足了这种需求。
1.2无线局域网的历史
无线网络的运用其实最早可以追溯到二战时期军事运用上，它真正跨入民用领域那已经是七十年代的事情了。
当然，无线网络的出现的必要条件是以太网络的全面普及，企业化，以及家庭化。
最早的有线网络标准IEEE802.3（IEEE=InstituteofElectricalandElectronicsEngineers）于1983年面向公众正式发布。
1990年无线局域网产品在市场出现，但是价格昂贵，标准混乱。
于是国际电气电子工程师学会（IEEE）开始着手制定行业标准，直至1997年才有了第一个无线网络标准IEEE802.11标准问世。
不过这一标准传输速率只有2Mbps，与当时的有线网络的10Mbps主流相比没有任何优势，而且价格不菲，所以市场冷淡。
经过两年的改良，1999年，802.11b无线网络标准才的确立才开始了真正意义上的无线推广阶段。
它比最初的无线网络标准更可靠、更快捷，同时其成本不高。
所以它开始被运用于家庭与企业局域网的架设中，那个时候不少的P3高端笔记本会配备无线网卡，或者一些超便携的机器也是如此，比如SONY境外机器C1系列机器。
此时的无线网络能够提供11Mbps的最高传输速率。
为了将无线网络速度作进一步提升，部分商家自行推出802.11b+的无线设备，不过这类产品并未获得成功。
不久802.11a无线网络标准问世，但是它并不向下兼容，导致市场接纳程度有限而无法铺开。
为了很好的解决这一困境，802.11g标准跟随着发布。
在提供高速无线连接的同时，还向下兼容802.11b标准。
随着INTEL公司迅驰系统的出台以及WI-FI组织的成立促进了无线局域网产品的兼容化、标准化以及市场化。
伴随着INTEL第四代迅驰技术的推出无线局域网技术WLAN又达到了一个新的高度。
1.3无线局域网的技术特点与优点
1.3.1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接受数据，而无需线缆介质。
无线局域网的数据传输速率现在已经能够达到108Mbps，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，使网上的计算机具有可移动性，能快速方便地解决使用有线方式不易实现的网络联通问题。
无线局域网与有线网络相比，有很多优势：
直接采用电缆会受到物理条件的限制，且安装成本较高，如果距离过长通常需要当地政府批准，在部署完成以后，改动不够灵活。
若采用电话线连接，每月服务费用高，而且安装成本和设备成本都很高。
若采用微波连接，一般需要申请许可证，不便安装，使用价格和设备价格也很昂贵。
而无线连接通过空气传输数据，避免了道路使用权问题。
而且，WLAN的网络扩容性很好，不易受到地理位置的限制。
例如，单位搬了，局域网移动了，只要重新安装一下网络接入设备以及天线的位置，便可恢复网络的畅通连接。
由于无线传输提供的仅仅是一个完全透明的链路（符合IEEE802.11），所以符合并支持所有的网络协议（如TCP/IP），兼容各种网络接口标准，满足了各种操作系统的需要。
利用WLAN，企业对网络具有完全的控制权，组建和安装硬件的初期投资很快会通过节约服务费用补偿回来。
1.3.2无线局域网的技术优点
与有线网络相比，无线局域网具有以下优点：
架设便捷
一般在网络架设中，布线的工期最长、而且对周边环境影响也是最大的，这恰好就是无线局域网设计的一个初衷，就是免去施工过程中，往往需要进行的破墙掘地、穿线架管等一系列工作。
而无线局域网优势就是只要安装一个或多个接入点AP（AccessPoint）设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。
接入灵活
在传统局域网中，网络设备的接入受网络接入点位置的限制。
一旦网络布线完成，很难不在增加成本的情况下大范围的移动接入点。
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可以接入网络。
经济节约
由于有线网络的接入缺少灵活性，这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要，尽可能的再成本允许的情况下增多网络接入点的覆盖范围。
这就往往导致预设大量利用率较低的接入点。
一方面增加了不必要的开支，另一方面如果一旦网络的发展超出了设计规划，又要花费较多费用进行网络改造,而无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。
抛开节点数量不谈，如果要完成一栋五层高的信息化办公楼的基础网络扑拓，其花费的线缆也将会是一笔不小的开支。
1.4无线局域网的技术相关标准
1.4.1无线局域网协议标准
无线局域网技术（包括IEEE802.11、蓝牙技术和HomeRF等）将是新世纪无线通信领域最有发展前景的重大技术之一。
以IEEE（电气和电子工程师协会）为代表的多个研究机构针对不同的应用场合，制定了一系列协议标准，推动了无线局域网的实用化。
1．IEEE802.11系列协议
1997年IEEE802.11标准的制定是无线局域网发展的里程碑，它是由大量的局域网以及计算机专家审定通过的标准。
IEEE802.11标准定义了单一的MAC层和多样的物理层，其物理层标准主要有IEEE802.11b,a和g。
2003年7月802.11工作组批准了802.11g标准，新的标准终于浮出水面成为人们对无线局域网关注的焦点。
IEEE802.11工作组开始定义新的物理层标准IEEE802.11g。
该草案与以前的802.11协议标准相比有以下两个特点:
其在2.4G频段使用OFDM调制技术，使数据传输速率提高到20Mbps以上;IEEE802.11g标准能够与802.11b的WIFI系统互相连通，共存在同一AP的网络里，保障了后向兼容性。
这样原有的WLAN系统可以平滑的向高速无线局域网过渡，延长了IEEE802.11b产品的使用寿命，降低用户的投资。
IEEE已经成立802.11n工作小组，以制定一项新的高速无线局域网标准802.11n。
802.11n工作小组是由高吞吐量研究小组发展而来的，由802.11g工作小组主席MatthewB.Shoemaker担任主席一职。
该工作小组计划在2003年9月召开首次会议。
IEEE802.11n计划将WLAN的传输速率从802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上，最高速率可达320Mbps，成为802.11b、802.11a、802.11g之后的另一场重头戏。
和以往地802.11标准不同，802.11n协议为双频工作模式（包含2.4GHz和5GHz两个工作频段）。
这样11n保障了与以往的802.11ab,g标准兼容。
1.4.2其他相关协议
IEEE802工作组今后将继续对802.11系列协议进行探讨，并计划推出一系列用于完善无线局域网应用的协议，其中主要包括802.11e（定义服务质量和服务类型）、802.11f（AP间协议）、802.11h（欧洲5GHz规范）、802.11i（增强的安全性&认证）、802.11j（日本的4.9GHz规范）、802.11k（高层无线/网络测量规范）以及高吞吐量研究工作组的相关协议。
2．蓝牙规范（Bluetooth）
蓝牙规范是由SIG（特别兴趣小组）制定的一个公共的、无需许可证的规范，其目的是实现短距离无线语音和数据通信。
蓝牙技术工作于2.4GHz的ISM频段，基带部分的数据速率为1Mbit/s，有效无线通信距离为10~100m。
蓝牙技术采用自动寻道技术和快速跳频技术保证传输的可靠性，具有全向传输能力，但不需对连接设备进行定向。
其是一种改进的无线局域网技术，但其设备尺寸更小，成本更低。
在任意时间，只要蓝牙技术产品进入彼此有效范围之内，它们就会立即传输地址信息并组建成网，这一切工作都是设备自动完成的，无需用户参与。
3．HomeRF标准
在美国联邦通信委员会（FCC）正式批准HomeRF标准之前，HomeRF工作组于1998年为在家庭范围内实现语音和数据的无线通信制订出一个规范，即共享无线访问协议（SWAP）。
该协议主要针对家庭无线局域网，其数据通信采用简化的IEEE802.11协议标准。
之后，HomeRF工作组又制定了HomeRF标准，用于实现PC机和用户电子设备之间的无线数字通信，是IEEE802.11与泛欧数字无绳电话标准（DECT）相结合的一种开放标准。
HomeRF标准采用扩频技术，工作在2.4GHz频带，可同步支持4条高质量语音信道并且具有低功耗的优点，适合用于笔记本电脑。
4．HyperLAN/2标准
2002年2月，ETI的宽带无线接入网络（BroadbandRadioAccessNetworks，BRAN）小组公布了HiperLAN/2标准。
HiperLAN/2标准由全球论坛（H2GF）开发并制定，在5GHz的频段上运行，并采用OFDM调制方式，物理层最高速率可达54Mbit/s，是一种高性能的局域网标准。
HyperLAN/2标准定义了动态频率选择、无线小区切换、链路适配、多波束天线和功率控制等多种信令和测量方法，用来支持无线网络的功能。
基于HyperRF标准的网络有其特定的应用，可以用于企业局域网的最后一部分网段，支持用户在子网之间的IP移动性。
在热点地区，为商业人士提供远端高速接入因特网的服务，以及作为W-CDMA系统的补充，用于3G的接入技术，使用户可以在两种网络之间移动或进行业务的自动切换，而不影响通信。
第二章无线局域网设备简介无线局域网的概念
2.1无线网卡基本介绍
无线网卡标准上区分
无线网卡按无线标准可定为IEEE802.11b、IEEE802.11a、IEEE802.11g、IEEE802.11n。
在频段频段上来说802.11a标准为5.8GHz频段，802.11b、802.11g标准为2.4GHz频段。
从传输速率上来说802.11b使用了DSSS（直接序列扩频）或CCK（补码键控调制），传输速率为11Mbps，而802.11g和802.11a使用相同的OFDM（正交频分复用调制）技术，使其传输速率是b的5倍，也就是54Mbps。
兼容上来说802.11a不兼容802.11b，但是可以兼容802.11g，而802.11g和802.11b两种标准可以相互兼容使用，但在使用时仍需注意，802.11g的设备在802.11b的网络环境下使用只能使用802.11b标准，其数据数率只能达到11Mbps。
无线网卡接口上区分
无线网卡按照接口的不同可以分为多种。
一种是台式机专用的PCI接口无线网卡。
图1为D-linkDWL-G520PCI接口无线网卡
一种是笔记本电脑专用的PCMICA接口网卡。
图2为贝尔金公司F6D3010型PCMICA接口网卡
一种是USB无线网卡，这种网卡不管是台式机用户还是笔记本用户，只要安装了驱动程序，都可以使用。
在选择时要注意的一点就是，只有采用USB2.0接口的无线网卡才能满足802.11g或802.11g+的需求。
图3为思科LINKSYSWUSB54GSCUSB无线网卡
除此而外，还有笔记本电脑中应用比较广泛的MINI-PCI无线网卡。
MINI-PCI为内置型无线网卡，迅驰机型和非迅驰的无线网卡标配机型均使用这种无线网卡。
其优点是无需占用PC卡或USB插槽，并且免去了随时身携一张PC卡或USB卡的麻烦。
图4为因特尔公司的2100MINI-PCI无线网卡
2.2无线路由器/AP基本介绍
无线AP（AccessPoint）:
即无线接入点，它是用于无线网络的无线交换机，也是无线网络的核心。
无线AP是移动计算机用户进入有线网络的接入点，主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部，典型距离覆盖几十米至上百米，目前主要技术为802.11系列。
大多数无线AP还带有接入点客户端模式（APclient），可以和其它AP进行无线连接，延展网络的覆盖范围。
图5为思科LINKSYSWRT54G无线路由器
无线AP（AP，AccessPoint，无线访问节点、会话点或存取桥接器）是一个包含很广的名称，它不仅包含单纯性无线接入点（无线AP），也同样是无线路由器（含无线网关、无线网桥）等类设备的统称。
各种文章或厂家在面对无线AP时的称呼目前比较混乱，但随着无线路由器的普及，目前的情况下如没有特别的说明，我们一般还是只将所称呼的无线AP理解为单纯性无线AP，以示和无线路由器加以区分。
它主要是提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信。
单纯性无线AP就是一个无线的交换机，仅仅是提供一个无线信号发射的功能。
单纯性无线AP的工作原理是将网络信号通过双绞线传送过来，经过AP产品的编译，将电信号转换成为无线电讯号发送出来，形成无线网的覆盖。
根据不同的功率，其可以实现不同程度、不同范围的网络覆盖，一般无线AP的最大覆盖距离可达300米。
多数单纯性无线AP本身不具备路由功能，包括DNS、DHCP、Firewall在内的服务器功能都必须有独立的路由或是计算机来完成。
目前大多数的无线AP都支持多用户（30-100台电脑）接入，数据加密，多速率发送等功能，在家庭、办公室内，一个无线AP便可实现所有电脑的无线接入。
单纯性无线AP亦可对装有无线网卡的电脑做必要的控制和管理。
单纯性无线AP即可以通过10BASE-T（WAN）端口与内置路由功能的ADSLMODEM或CABLEMODEM（CM）直接相连，也可以在使用时通过交换机/集线器、宽带路由器再接入有线网络。
无线AP跟无线路由器类似，按照协议标准本身来说IEEE802.11b和IEEE802.11g的覆盖范围是室内100米、室外300米。
这个数值仅是理论值，在实际应用中，会碰到各种障碍物，其中以玻璃、木板、石膏墙对无线信号的影响最小，而混凝土墙壁和铁对无线信号的屏蔽最大。
所以通常实际使用范围是：
室内30米、室外100米（没有障碍物）。
因此，作为无线网络中重要的环节无线接入点、无线网关也就是无线AP（AccessPoint），它的作用其实就类似于我们常用的有线网络中的集线器。
在那些需要大量AP来进行大面积覆盖的公司使用得比较多，所有AP通过以太网连接起来并连到独立的。
第三章无线局域网的应用
3.1无线局域网的应用领域
基于无线局域网具有的诸多优点，它可广泛应用于下列领域：
1.接入网络信息系统：
电子邮件、文件传输和终端仿真。
2.难以布线的环境：
老建筑、布线困难或昂贵的露天区域、城市建筑群、校园和工厂。
3.频繁变化的环境：
频繁更换工作地点和改变位置的零售商、生产商，以及野外勘测、试验、军事、公安和银行等。
4.使用便携式计算机等可移动设备进行快速网络连接。
5.用于远距离信息的传输：
如在林区进行火灾、病虫害等信息的传输；公安交通管理部门进行交通管理等。
6.专门工程或高峰时间所需的暂时局域网：
学校、商业展览、建设地点等人员流动较强的地方；利用无线局域网进行信息的交流；零售商、空运和航运公司高峰时间所需的额外工作站等。
7.流动工作者可得到信息的区域：
需要在医院、零售商店或办公室区域流动时得到信息的医生、护士、零售商、白领工作者。
8.办公室和家庭办公室（SOHO）用户，以及需要方便快捷地安装小型网络的用户。
3.2无线局域网的类型
根据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网络结构来实现互联。
本文主要的具体介绍了2种有代表性的连接结构：
1、定向点对点结构
该类型常用于固定的要联网的两个位置之间，是无线联网的常用方式之一，使用这种联网方式建成的网络，优点是传输距离远，传输速率高，受外界环境影响较小。
图9为定向点对点网络架设示意图
2、网卡直连结构：
在一些特定的时候需要在少数机器上临时构建无线局域网，来进行数据交换，网络传输等。
这时候就需要用到网卡直连结构。
图10为使用INTEL2200minipci无线网卡无线直连示意图
无线局域网可以在普通局域网基础上通过无线Hub、无线接入站（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普遍，使用最多。
第四章无线局域网在安徽的应用
4.1无线局域网的建设实例
小型网络共享ADSL
图11为应用实例ADSL小型网络共享
本事例适用于一般小型局域网内共享上网使用，也是目前无线局域网应用的比较普遍的一种基础形式。
局域网之间通过AP桥接互联
图12为应用实例局域网之间通过AP桥接
本实例适用于分散在不同空间内的计算机组成同一个局域网时使用，解决了因地形、楼层等客观原因造成的布线困难造成的扑拓问题。
本事例也是无线网络设计的一种理念。
充分的体现了无线网络的优势，需要2台AP支持网桥，实现距离可按天线功率做实际调整，目前10KM以内都以可行。
无线网络配合虚拟用户专用网（VPN）
图13为无线局域网配合VPN实例
无线网络另一优势，可与传统网络进行各种有效连接，应用各种手段方便用户，科技以人为本，使得无线网络的发展才能不断创新。
4.2无线局域网在安徽的应用
随着城市里移动用户的飞速增加以及高层建筑越来越多，话务密度和覆盖要求也不断上升。
这些建筑物规模大、质量好，对移动电话信号有很强的屏蔽作用。
在大型建筑物的低层、地下商场、地下停车场等环境下，移动通信信号弱，手机无法正常使用，形成了移动通信的盲区和阴影区；在中间楼层，由于来自周围不同基站信号的重叠，产生乒乓效应，手机频繁切换，甚至掉话，严重影响了手机的正常使用；在建筑物的高层，由于受基站天线的高度限制，无法正常覆盖，也是移动通信的盲区。
另外，在有些建筑物内，虽然手机能够正常通话，但是用户密度大，基站信道拥挤，手机上线困难。
特别是移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。
网络覆盖、网络容量、网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平，是所有移动网络优化工作的主题。
室内覆盖系统正是在这种背景之下产生的。
总之，进行室内覆盖系统建设的直接理由是：
室内移动通信环境有太多需要完善的地方；
覆盖方面，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输衰耗，形成了移动信号的弱场强区甚至盲区;
容量方面，建筑物诸如大型购物商场、会议中心，由于移动电话使用密度过大，局部网络容量不能满足用户需求，无线信道发生拥塞现象。
质量方面，建筑物高层空间极易存在无线频率干扰，服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，话音质量难以保证，并出现掉话现象。
频率配置原则
中国移动TD-SCDMA使用1880－1900MHz（A频段）和2010－2025MHz（B频段），总计35MHz频率，室内分布频率配置原则为：
1. 室内覆盖与室外覆盖尽量采用异频组网方式。
在频率紧张的情况下，应保证与室外有切换关系的室内小区的主载频与室外小区主载频保持异频。
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2. 室内分布主要使用2010～2015MHz（B频段5MHz），对容量需求较大的站点可扩展使用1880－1890MHz（A频段10MHz）。
时隙配置原则f12zcv545%K:
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建议采用2:
4（上行:
下行）时隙配置，以便充分发挥TD网络在非对称时隙配置情况下可增强下行承载业务能力的优势。
小区规划原则a4f8eK:
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1. TD-SCDMA室内分布系统小区规划要充分考虑室内具体环境。
规划时重点考虑小区之间的隔离。
可以借助建筑物的楼板、墙体等自然屏障产生的穿透损耗形成小区间的隔离。
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2. 空旷或封闭性较差的室内环境（如：
同一楼层由多个小区覆盖的商场、超市，上下分区的楼宇中电梯及电梯厅，或挑空大堂、体育场馆等开放性室内环境），必须严格控制不同小区之间的覆盖区域，并通过不同小区之间采用码隔离度较高的码组或采用异频组网等手段，保证分布系统达到性能指标要求。
3. 小区数量应均衡覆盖和容量，并结合不同厂家的产品性能及RRU数量综合确定，从而避免后期容量增加对现网室内分布系统做大的调整。
在丰台县政府的室内分布系统规划建设时，考虑到楼宇内部墙体较厚，故在建设中在不改变天线正常情况
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