无线网络.docx

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无线网络

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一、无线网络的概述

所谓无线网络，就是利用无线电波作为信息传输的媒介构成的无线局域网（WLAN），与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输介质的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。

目前主流应用的无线网络分为GPRS手机无线网络上网和无线局域网两种方式。

二、无线网络的传输技术

1、光学传输

光的特性：

✓光无法穿透大多数物体；

✓光的行进路线必须为直线，要弯曲需通过折射和反射方式解决。

（1）红外线：

✓直接红外线连接：

端口直接相对。

✓反射式红外线连接：

端口在同一个封闭空间。

✓全向性红外线连接：

端口指向基地台。

✓优点：

在不能架设有线线路，而使用无线电又怕暴露自己的情况下，

使用红外线通信是比较好的。

✓缺点：

传输距离太短（点对点），并且易受阻隔。

（2）激光：

直接连接，适合于需要安全连接环境中。

2、无线电波传输

无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波。

无线电波以每秒三十万公里的速度离开发射天线后，是经过不同的传播路径到达接收点的。

人们根据这些各具特点的传播方式，把无线电波归纳为四种主要类型。

✓地波：

这是沿地球表面传播的无线电波。

✓天波：

也即电离层波。

✓空间波：

由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波。

✓散射波：

当大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒

质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波。

3、微波

主要是直射波传播。

微波的天线辐射波束可做得很窄，因而天线的增益较高，有利于定向传播；又因频率高，信道容量大，应用的范围也很广。

主要用作定点及移动通信、导航。

雷达定位测速、卫星通信、中继通信、气象以及射电天文学等方面。

三、以太网的概述

它不是一种具体的网络，是一种技术规范。

以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。

该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。

以太网在互联设备之间以10Mbps~10Gbps的速率传送信息包，双绞线电缆10BaseT以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。

直扩的无线以太网可达11Mbps，许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。

以下是典型的星型网络结构图：

以太网可以采用多种连接介质，包括同轴缆、双绞线和光纤等。

其中双绞线多用于从主机到集线器或交换机的连接，而光纤则主要用于交换机间的级联和交换机到路由器间的点到点链路上。

四、ZigBee技术

1、什么是ZigBee技术

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。

早期也被称为“HomeRFLite”、“RF-EasyLink”或“fireFly”无线电技术，目前统称为ZigBee技术。

ZigBee可工作在2.14GHz（全球流行）、868MHz（欧洲流行）和915MHz（美国流行）3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。

2、ZigBee技术的特点

（1）低功耗

由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低，因此ZigBee设备非常省电。

据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间。

（2）低成本

由于ZigBee模块的复杂度不高，ZigBee协议免专利费，再加之使用的频段无需付费，所以它的成本较低。

（3）时延短

通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms,活动设备信道接入的时延为15ms。

（4）网络容量大

一个星型结构的ZigBee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备,一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络,而且网络组成灵活。

网状结构的ZigBee网络中可有65000多个节点。

（5）可靠

采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。

MAC层采用了完全确认的数据传输模式,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。

如果传输过程中出现问题可进行重发。

（6）安全

ZigBee提供了基于循环冗余校验（CRC）的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证,采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

3、ZigBee应用领域

智能家庭领域

可以应用于家庭的照明、温度、安全、控制等。

ZigBee模块可安装在电视、灯泡、遥控器、儿童玩具、游戏机、门禁系统、空调系统和其它家电产品等，例如在灯泡中装置ZigBee模块，则人们要开灯，就不需要走到墙壁开关处，直接通过遥控便可开灯。

当你打开电视机时，灯光会自动减弱;当电话铃响起时或你拿起话机准备打电话时，电视机会自动静音。

通过ZigBee终端设备可以收集家庭各种信息，传送到中央控制设备，或是通过遥控达到远程控制的目的，提供家居生活自动化、网络化与智能化。

工业领域

通过ZigBee网络自动收集各种信息，并将信息回馈到系统进行数据处理与分析，以利工厂整体信息之掌握，例如火警的感测和通知，照明系统之感测，生产机台之流程控制等，都可由ZigBee网络提供相关信息，以达到工业与环境控制的目的。

智能交通

街道、高速公路及其他地方分布式地装有大量ZigBee终端设备，你就不再担心会迷路。

安装在汽车里的器件将告诉你，你当前所处位置，正向何处去。

全球定位系统（GPS）也能提供类似服务，但是这种新的分布式系统能够向你提供更精确更具体的信息。

即使在GPS覆盖不到的楼内或隧道内，你仍能继续使用此系统。

从ZigBee无线网络系统能够得到比GPS多很多的信息，如限速、街道是单行线还是双行线、前面每条街的交通情况或事故信息等。

五、WI-FI技术

1、什么是Wi-Fi技术

Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。

"WirelessFidelity”基于IEEE802.11b标准的无线局域网，就是我们通常所说的无线上网（WIFI）。

通俗说法：

WIFI就是一种无线联网的技术，以前通过网线连接电脑，而现在则是通过无线电波来连网；常见的就是一个无线路由器，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用WIFI连接方式进行联网，如果无线路由器连接了一条ADSL线路或者别的上网线路，则又被称为“热点”。

Wi－Fi的覆盖范围则可达300英尺左右（约合90米），办公室自不用说，就是在小一点的整栋大楼中也可使用。

因此，Wi－Fi一直是企业实现自己无线局域网所青睐的技术。

2、Wi-Fi的优势

（1）无线电波的覆盖范围广，基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有50英尺左右（约合15米），而Wi-Fi的半径则可达300英尺左右约合100米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。

最近，由Vivato公司推出的一款新型交换机。

据悉，该款产品能够把目前Wi-Fi无线网络300英尺接近100米

的通信距离扩大到4英里（约6.5公里）。

（2）虽然由Wi-Fi技术传输的无线通信质量不是很好，数据安全性能比蓝牙差一些，传输质量也有待改进，但传输速度非常快，可以达到54mbps，符合个人和社会信息化的需求。

（3）厂商进入该领域的门槛比较低。

厂商只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”，并通过高速线路将因特网接入上述场所。

这样，由于“热点”所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至100米的地方，用户只要将支持无线LAN的笔记本电脑或PDA拿到该区域内，即可高速接入因特网。

也就是说，厂商不用耗费资金来进行网络布线接入，从而节省了大量的成本。

（4）无须布线

　　WiFi最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，因此非常适合移动办公用户的需要，具有广阔市场前景。

目前它已经从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去，甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。

六、蓝牙技术

1、什么是蓝牙技术

蓝牙，是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。

能在包括移动电话、

PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。

利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。

蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHzISM（即工业、科学、医学）频段。

其数据速率为1Mbps。

采用时分双工传输方案实现全双工传输。

它的传输距离为10cm～10m，如果增加功率或是加上某些外设便可达到100m的传输距离。

由于蓝牙采用无线接口来代替有线电缆连接，具有很强的移植性，并且适用于多种场合，加上该技术功耗低、对人体危害小，而且应用简单、容易实现，所以易于推广。

2、ZigBee与Wi-Fi、蓝牙的区别

七、GSM与GPRS

GSM是全球移动通讯系统（GlobalSystemforMobileCommunications）的简称；

GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）的简称。

GPRS是在GSM系统基础上发展起来的分组数据承载和传输业务。

GPRS与GSM系统最根本的区别是，GSM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组

交换系统。

GSM只能使用短信形式传送数据，无法做到“实时在线”、“按量计费”。

与GSM比较，

GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势，更有效的利用无线网络信道资源，特别适用于间歇、非周期数据传输、少量的数据传输，较大容量数据不频繁传输等。

GSM缺点：

✓用户发出的短消息首先被发送到短信息中心的服务器中，然后短信中心的服务器对所

收到的短消息进行排队处理，按顺序再发送给相应的接收用户终端，如果接收用户关机或超出服务区不能正常通信时，则该条短消息进行一定的延时后重新发送，这样有可能会造成后发的短消息先到的情况。

✓此外短消息中心服务器为每一个用户开设的缓存区一般较为有限，约15~25条，当接收缓存区存满而接收用户还不能正常通信时，将不再接收新的短消息，即发生短消息拥塞，造成短消息丢失。

✓短消息在短消息中心服务器中保留的时间也有一定的期限，一般为一天左右。

为了保证监测站与中心管理机的数据交换，一定要使接收机与网络处于可靠的通信状态。

GPRS的优点：

相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有"高速"和"永远在线"的优点

✓实时在线：

“实时在线”指用户随时与网络保持联系。

举个例子，用户访问互联网时，手机就在无线信道上发送和接收数据，就算没有数据传送，手机还会一直与网络保持连接，不但可以由用户侧发起数据传输，还可以从网络侧随时启动push类业务，不像普通拨号上网那样断线后必须重新拨号才能再次接入互联网。

（发起的数据传输是双向的）。

✓按量计费：

对于电路交换模式的GSM系统，在整个连接期内，用户无论是否传送数据都将独自占有无线信道。

对于分组交换模式的GPRS，用户只有在发送或接收数据期间才占用资源。

这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用率。

相应于分组交换的技术特点，GPRS用户的计费以通信的数据流量为主要依据，体现了“得到多少、支付多少”的原则。

没有数据流量传递时，用户即使挂在网上也是不收费的。

（信道共享）。

✓快捷登录：

GPRS手机一开机就能够附着到GPRS网络上，即已经与GPRS网络建立联系，附着的时间一般是3～5秒。

每次使用GPRS数据业务时，需要一个激活的过程，一般是1～3秒，激活之后就已经完全接入了互联网。

而固定拨号方式接入互联网需要拨号、验证用户姓名密码、登录服务器等过程，至少需要8～10秒甚至更长的时间。

✓高速传输：

GPRS采用分组交换技术，数据传输速率最高理论值能达171．2kbit／s，此时已经完全可以支持像多媒体图像传输业务这样一些对带宽要求较高的应用业务。

但171．2kbit／s的理论值是在采用CS－4编码方式且无线环境良好、信道充足的情况下实现的。

实际数据传输速率要受网络编码方式、终端支持、无线环境等诸多因素影响。

目前GPRS用户的接入速度还在40kbit／s以下，在使用数据加速系统后，速率可以提高到60kbit／s～80kbit／s左右

八、无线网络的工作原理

无线AP通过传统网线方式与局域网联结，并发射无线网络信号；

配备有无线网卡的计算机接受无线AP发出的无线信号使可介入局域网络或Internet。

九、无线网络的标准和协议

为了让WLAN技术能够被广为接受和使用，就必须建立一个业界标准，以确保各厂商生产的设备都具有兼容性，也确保产品的稳定性。

这些标准是由IEEE（TheInstituteofElectricalandElectronicsEngineers）所制定的，最早的IEEE802.11标准是在1997年提出的，1999年9月又提出了IEEE802.11a标准和IEEE802.11b标准。

1、IEEE802.11标准

802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要局限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。

由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，IEEE小组又相继推出了802.11b和802.11a两个新标准。

（1）IEEE802.11b

（2）IEEE802.11a

（3）802.11a/Wi-Fi5、802.11b/Wi-Fi

2、HomeRF标准

HomeRF是由家庭无线联网业界团体制定的标准，是专门为家庭用户设计的。

支持HomeRF的有Intel、HP、Proxim、摩托罗拉和西门子等80家公司。

HomeRF工作在2.4GHz，利用跳频扩频方式，通过家庭中的一台主机在移动设备之间实现通信，既可以通过时分复用支持语音通信，又能通过载波监听多重访问/冲突避免协议提供数据通信服务。

同时，HomeRF提供了与TCP/IP良好的集成，支持广播、多播和48位IP地址。

HomeRF现在的数据传输速率为2Mb/s。

一十、无线局域网的组网设备

无线网产品主要生产厂商有美国的AT&T、DEC、Aironet、Motorola、Solectek、Xircom等公司，大都符合IEEE802.3协议（Ethernet，以太网）或802.5协议（TokenRing，令牌网），可以方便地用于遵从上述协议的多种网络环境，具有良好的组网能力。

1、无线网卡

无线网卡的作用类似于以太网中的网卡，作为无线局域网的接口，实现与无线局域网的连接。

无线网卡根据接口类型的不同，主要分为三种类型，即PCMCIA无线网卡、PCI无线网卡和USB无线网卡。

（1）PCMCIA无线网卡：

适用于笔记本电脑，支持热插拔，可以非常方便地实现移动无线接入。

（2）PCI无线网卡：

适用于普通的台式计算机使用。

其实PCI无线网卡只是在PCI转接卡上插入一块

普通的PCMCIA卡。

（3）USB接口无线网卡：

适用于笔记本和台式机，支持热插拔。

2、无线HUB

当有很多用户需要在他们工作的一个区域内作灵活的移动而仍然能访问他们的网络设备时，可以用无线HUB来完成这个连接。

无线HUB是一个可以建立最远达250m的5000m2区域的设备，由此可以使该区域内配有无线网卡的计算机连入有线网络。

在一个大厅，或一个建筑物内可以设置多个无线转接器，使各个无线通讯区域覆盖整个计算机工作场地，这样使用任一种无线网卡的计算机移动用户，都可以在整个工作场地内或在各个无线HUB覆盖的区域内自由移动，同时又无缝的随时保持着和网络的连接状态。

无线HUB可以和无线网桥、路由器联用，以支持一个整体区域的无线连接，而无需考虑距离的限制。

无线HUB上提供和有线网相连的多种插座，可以通过多种线缆连入LAN。

3、无线网桥

也称无线网关、无线接入点或无线AP（AccessPoint），其作用类似于以太网中的集线器或接入层交换机。

它是传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，是无线网络中数据传输的“中转站”。

任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源。

AP的应用范围很广，既可以用于装有无线网卡的电脑之间数据交换，也能够用于装有无线网卡电脑与有线网络之间的数据交换。

网络中增加一个无线AP后，即可成倍地扩展网络覆盖直径。

通常情况下，一个AP最多可以支持多达80台计算机的接入，推荐数量为30台。

一十一、无线网络的现状和发展前景

1、计算机无线网络的应用状况

早期的802.11b无线局域网技术已经在纵向市场应用方面取得成功，例如生产、存货控制和零售点等方面。

根据预测，今后几年无线网在全世界将有较大的发展。

美国无线局域网销售额就将从1997年的2.1亿美元增加到2001年的8亿美元。

在世界无线局域网市场中，设备WirelessLAN占有了最大的份额；从通信技术的发展方向来看，CDMA技术是主要发展趋势之一。

随着802.11b性能价格比实质性的提高，一个全新的横向市场应用将全面展开。

企业将可以应用无线局域网作为其有线局域网的延伸。

这一应用将使它们全方位地与公司应用程序和网络外围设备取得连接，从而大大提高雇员在移动中的工作效率。

无线局域网技术将首先应用于企业的会议厅和部门办公室，随着其使用的深入，最终将应用于公司的每一个角落。

小企业和家庭用户也将使用无线局域网代替有线网络。

2、计算机无线网络目前存在的问题

无线网络比有线网络存在更多的安全隐患。

因为无线网使用空气作为数据传输介质，对越权存取和窃听的行为也不容易防备。

对一个网络窃听专家而言，他们在面对有线网络时，通常要有高度的警觉性与相当程度的知识。

不过由于无线网络不需要用到物理连接，要渗透进去其实很容易。

他们只需要一块无线网卡，和一些关于无线网络的漏洞与弱点的知识就够了。