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IEEE802.11无线局域网
传统意义上的局域网(LAN)，其各类网路设备被网络连线所禁锢，无法实现可移动的网络通信
随着便携式计算机等可移动通信工具的广泛应用，计算机网络又面临者新的要求，无线局域网
(Wireless LAN，WLAN)在这种情况下应运而生。无线局域网克服了传统网络的不足，实现了可
移动的数据交换，为局域网开辟了一个崭新的技术和应用领域，它的产生，真正体现了通信系
统的5W(Whoever、Whenever、Wherever、Whomever和Whatever)特点。
无线局域网的发展历史
所谓无线网络，是指无需布线即可实现计算机之间互连的网络。无线网络的适用范围非常广泛
它不但能够替代传统的物理布线，而且在传统布线无法解决的环境或行业中，都能够方便地组
建无线网络。同时，在许多方面，无线网络比传统的有线网络具有明显的优势。
1971年，夏威夷大学的ALOHANET一项研究课题首次将网络技术和无线电通信技术结合起来。
ALOHANET使分散在4个岛上的7个校园里的计算机可以利用新的方式与位于瓦胡岛的中心计算
机进行通信，而且不再使用现有的低质高价的电话线路。ALOHANET通过星型拓扑将中心计算
机和远程工作站连接起来，提供双向数据通信。远程工作站之间通过中心计算机相互通信。
1985年，美国联邦通信委员会(FCC)授权普通用户可以使用“工业、科技、医疗”(Industrial Security
and Medical，ISM)频段，ISM频段的应用使无线局域网开始向着商业化发展。ISM的工作频率在
902MHz~5。85GHz之间。该工作频段正好位于蜂窝电话频段的上面。ISM频段对无线产业产生了
巨大的积极影响，保证了无线局域网元件的顺利开发。
IEEE802于20世纪80年代后期开始进行无线局域网标准的指定。在Hays主席(一位来自美国NCR公司
的工程师)的领导下，IEEE802.11工作组提供了无线局域网介质访问控制和物理层规范。
1997年6月26日，IEEE802.11标准制定完成，1997年11月26日正式发布。1998年各供应商推出了大量
基于802.11标准的无线网卡和访问节点。
无线局域网的特点及主要应用
使用无线局域网的用户在访问共享信息时，不需要寻找介入节点；网络管理员也无需进行线路的安
装和移动。作为一种灵活、方便的数据通信系统，无线局域网是对传统有线网络的延伸。与传统的
有线局域网先比，无线局域网具有以下优点：可移动性；组网灵活快捷；网络的营运费用较小；易
扩展和性能可靠。
正因为无线局域网具有许国有线网络不具备的优点，极大地方便了在难以布线、可移动通信以及临
时组网等环境的需要，所以无线局域网技术已引起了网络界的普遍关注，在医疗、零售、制造、仓
储、生产、运输和教育等环境中得到了广泛地应用。而且，随着技术的不断发展和产品的不断丰富
无线局域网将会引起家庭和小型办公室等用户的普遍关注。目前无线局域网主要应用于以下的环境
商场、仓库管理、医院、校园网、移动办公环境、家庭网、难以布线的环境以及频繁变化网络拓扑
环境。
当然，由于无线局域网目前存在者标准不统一、安全性和可靠性不如有线网络好等缺点，所以也影
响了其大范围的普及应用。
无线局域网的拓扑结构
无线局域网与有限局域网的最大区别主要在传输介质与MAC协议。从应用的角度来看，无线局域网
既可以独立使用，也可以与现有的有限局域网互连使用(包括局域网和广域网)互连使用的无线局域
网称为基本网络(Infractructure Network)。
根据工作方式的不同，IEEE802.11标准支持下列两种拓扑结构：独立基本服务集(Independent Basic Server
Set，IBSS)网络和扩展服务集(Extended Service Set，ESS)网络。
这两种拓扑的基本组成都是IEEE802.11标准中规定的基本服务集(Basic Server Set，BSS)，它是指一个访
问节点(Access Point，AP)覆盖的区域。
IBSS网络
IBSS是一个独立的BSS，它没有终须链路基础结构，但它至少含有两个访问节点。
这类网络常常被称为自组网络(ad hoc network)，因为它不需要太多规划就能被快速建立。自组网络基本
上能够满足希望那个控制一个较小区域(如一个房间、一个销售楼层或一个学生宿舍侧楼)的用户需要。
ESS网络
为满足超过IBSS范围限制的要求，IEEE802.1详细制定了ESS LAN(扩展服务集局域网)，一个ESS无线局
域网包括多重小区(Cell)，她们由AP和一个分布式系统(如以太网、令牌环网等)相互连接而成。该类配置
满足了大小任意、复杂度高、大范围覆盖的网络需要。
IEEE802.11标准认可以下移动(漫游)类型
不迁移(No-transition)： 这种移动类型是指那些非移动的站点和在局部BSS内移动的站点。
BSS迁移(BSS-transition)：这种移动类型是指站点从一个ESS中的一个BSS移动到相同ESS中的另一个BSS。
ESS迁移(ESS-transition)：这种移动类型是指站点从一个ESS中的一个BSS移动到另一个ESS中的一个BSS。
很显然，IEEE802.11标准支持不迁移和BSS迁移两种移动类型。然而，当进行ESS迁移时，该标准不能继
续保证连接，有可能发生连接中断。
IEEE802.11标准定义分布式系统为通过AP在ESS内使BSS相互连接的组件。分布式系统通过提供逻辑服务
服务支持IEEE802.11移动性类型，逻辑服务可以处理到目的地址的交换和多重BSS的无缝集成。AP是一个
可设定地址的站点，它提供接口到分布式系统，以便将位于各种BSS内的站点连接起来。单独的BSS和ESS
网络对LLC层是透明的。
在ESS内，IEEE802.11标准调整BSS的下列物理配置。
部分重叠BSS(BSS that partially overlap)：这类配置在一个已定义区域内提供邻接覆盖，如果应用中BSS和
ESS网络难以容忍网络服务中断的话，它是最好的选择。
自然分离BBS(BSS that are physically disjointed)：对这种情况，配置不提供邻接覆盖。IEEE802.11没有指定
BSS间距离的限制。
自然配置BSS(BSS thart are physically colloocated)：这对于提供一个冗余的或高操作性能的网络是必要的。
802.11 标准没有强制分布式系统的构成。因此，它可能是符合IEEE802的网络，或是非标准的网络。如果
数据帧需要在一个非IEEE802.11局域网内来回传输，那么这些数据帧同样和IEEE802.11标准定义的相同，
它们可以通过一个称为入口(Poral)的逻辑点进出urukou在现有的有线局域网和IEEE802.11无线局域网之间
提供逻辑集成。当分布式系统被IEEE802型组件(如IEEE802.3以太网、IEEE802.5令牌环网对等)集成时，入
口和AP则合二为一。
但大部分可移动站点需要经常进行移动通信时，可以使用访问节点(AP)接入方式，各工作站之间通过AP
来实现信息交换。与手机、PDA等移动通信工具一样，对无线局域网中各AP的管理同样涉及到漫游、小区
( Cell )之间的切换等功能。在AP接入方式中，各移动站点不仅可以通过移动交换中心自行组网，而且可以
通过广域网与远处的站点组件自己的工作组网络。
无线局域网关键技术
与有线局域网标准一样，IEEE802.11只涉及到OSI网络模型中的最低两层：物理层和数据链路层，网络结构
相对简单。根据需要，数据链路层一般有划分为逻辑链路控制层(LLC)与介质访问控制层(MAC)，IEEE802.11
标准定义了介质访问控制层(MAC)的相关规范，物理层定义了通过无线连接所必需的机械和电气特性，而介
质访问控制层定义了两个链路层之间建立和维护数据传输，并将数据流无差错地提供给网络层的功能协议。
无线局域网的传输介质和频段分配由物理层确定。IEEE802.11有3种物理层规范：红外线、直接序列扩频(DSSS)
和跳频扩频(FHSS)。其中直接序列扩频和调频
扩频属于扩频工作方式:
1.红外线局域网
凡是自身温度高于绝对零度的物体都会产生红外线。因此，红外线的应用十分广泛，例如，导弹就是依靠导弹
上面的感应器来感应对方物体发出红外线，从而进行跟踪攻击；在伸手不见五指的夜晚，可以使用红外线夜视
仪看清黑暗中的物体，等等。其实，红外线设备子啊我们的日常生活随处可见，彩电、VCD、DVD、空调等家
用电器都是采用红外线来传输控制信息。目前，像键盘、鼠标等计算机的外围设备也使用无限的方式通过红外
线实现实现与计算机之间的连接。
除此之外，红外线可以被用于传输数据，它有很大的带宽，在近距离内可以达到10Mbit/s的数据传输速率。比起
无线电波，红外线的安全性更强，性能更好。因为，在较小的区域内使用红外线局域网时，由于在房间或建筑
物内，红外线无法穿过诸如墙壁之类的不透明物体，从而可以保护数据信号，是数据传输的可靠性提高。另外，
一般的噪声源(如微波炉、无线电接收器等)也不会干扰红外线信号。然而，由于自身覆盖区域的限制，红外线并
不像无线电波那样适用于移动连接。
无线局域网中使用的红外线传输可分为直接传输和间接传输两种。其中，在应用中又分为点对点红外线局域网、
漫射红外线局域网和反射式红外局域网3种类型。
(1)点对点红外线局域网
点对点红外线局域网只能进行直接数据传输，属于直接传输方式。工作时，在发射器和接收器之间不能有阻挡红
外线传输的物体。点对点红外线局域网一般适合于同一房间内的无线设备使用，就像红外线键盘一样。点对点红
外线局域网的安全性较好，一旦有人从传输路线中间截取信号，就会产生信号的中断。
(2)漫射红外线局域网
漫射红外线局域网采用的是广播式传输方式，属于间接传输方式。从发射器发出的红外线信号在传输过程中可以
经过多次反射才能到达接收器。因为存在反射，所以传输的路线有时会比较长。虽然漫射红外线局域网可以经过
红外线的多次反射来扩大传输距离，但是反射的次数越多，信号的衰减也就越大，误码率将会增加，所以最大传
输距离不能超过100英尺。与点对点红外线局域网相比，漫射红外线局域网的安全性较差，数据在传输过程中容易
被窃取。
(3)反射式红外线局域网
反射红外线局域网通过一个专用的光学接收器把接收到的红外线光信号反射到它的目的设备上去，属于一种间接
传输方式。与漫射红外线局域网一样，反射式红外线局域网同样也存在安全问题。
2.扩展无线局域网
扩展传输就像无线电广播一样，通过无线电波来传输数据。无线电波可以从发射器发出后穿过或绕过一般的墙壁、
天花板和一些其他的障碍物到达接收器。与红外线局域网相比，扩频无线局域网的传输距离较远，一般可以到达
几公里至几十公里。由于无线电频率是一种有限的资源，所以每一个使用扩频传输的无线局域网都需要向当地的
无线电管理委员会申请一个或一段无线电波段后才能在固定的频率上使用，并且信号的发射功率也要收到限制，
以防止点播的相互干扰。扩频传输又分为直接序列扩频(DSSS)跳频扩频(FHSS)两种。
(1)直接序列扩频(DSSS)局域网
DSSS局域网是采用伪随机编码的凡是将数据调制后，在很宽的频率范围内进行传输，在接收端利用与发射端相同
的编码进行恢复。这种通信方式是在数据发送和接收端都以窄带方式进行，而传输过程中则以宽带方式通信，与 一般的窄带通信正好相反。
(2)跳频扩频(FHSS)局域网
FHSS局域网是使子阿卜子啊一个频率范围内按伪随机序列控制方式进行跳变，接收端首先从发送来的调频信号中
烦呢里出跳频调频同步信号，使接收机的伪随机序列控制的频率跳变与接收的跳变信号同步(即发送方和接收方在
传输过程中同步的转移频率)，输出的被同步后的载波经解调后，获得发送方送来的信息。
DSSS和FHSS无线局域网使用无线电波作为媒体，点播的覆盖范围较广，发射功率低于自然的背景噪声，基本避免
了通信信号的偷听和窃取，通信非常安全，同时无线局域网中所使用的无线电波不会对人体造成伤害。所以，扩频
通信具有抗干扰、抗噪声、抗衰减和保密性能好等优点，是一种发展前景很好的计算机网络通信方式。
3.IEEE 802.11的频段分配
选用无线局域网的通信频段，子啊考虑无线电波传输技术因素的同时，还要考虑当地政府部门对于频率使用的相关
政策。IEEE 802.11 无线局域网中选用美国联邦通信委员会FCC开放的3个频段：902~928MHz、2.4~2.4835GHz和
5.725~5.850GHz频段。这3个频段在使用时无须申请执照。我国一般使用2.4~2.4835GHz频段。
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