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关于无线局域网(WLAN)简介

浏览:10323  来源:通信人在线  日期:2020-06-30

一、概述

无线局域网(WLANWireless Local Area Network)的概念,依据GB/T 2900.96《电工术语 计算机网络技术》中的定义是“数据传送不使用导线的局域网(LAN)”。也即通过无线介质进行数据传输的局域网。WLAN本身应属于无线接入网络(AN)的范畴。

1WLANLAN

无线局域网(WLAN)是局域网(LAN)的一种组网形态。依据GB/T 2900.96对于局域网(LAN)的定义是:位于用户处所有限地理区域内的计算机网络。为此,局域网(LAN)的构建,初始组网形态是利用有线介质的组网方式,即在局域范围内(相对于个域、城域、广域而言)多台计算机终端或数据终端各自通过线缆(如同轴电缆、数据电缆(或称对绞对称电缆)和光纤等)介质连接到一个数据集线器(Hub)或一个数据交换机(Switch)上,形成一个局域网络。在该局域网内,各计算机终端可以共享本局域网内的资源,同时通过Hub/Switch可接入所属的城域/广域网络或Internet。但有线局域网只能实现相对固定或有限移动性的数据终端的接入,另外随着数据终端型式的发展演进(如笔记本电脑、智能手机、PDA等),这些可移动的数据终端接入网络势必要破除线缆的束缚,因此无线局域(WAAN)网应用而生。

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2WLANIEEE 802.11

由于WLAN实现了可移动数据终端的到局域网的接入,此时的接入,数据是通过空中接口进行传送的,为了使数据在空中的有效传送,必须要对空中接口进行规范。因此,由美国标准组织“电气与电子工程师协会(IEEE)”研究制定了编号为802.11的系列标准,规定了WLAN的空中接口的媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)的规范。由此“IEEE 802.11”也成为了WLAN的空中接口规范的代名词。

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由于IEEE在制定802.11标准时,是在不断的演进的,后续的标准是与先期的标准相关的,即后续发布的标准是对先期标准的扩展或增强,但先期标准仍然有效,并非被后续标准所代替。鉴于标准的相关性,WLAN的空中接口的标准都以802.11为根编号,后续发布的标准在根编号802.11后边顺序用小写英文字母来标识。即802.11802.11a802.11b802.11g等等。

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3WLANWi-Fi

在现实中,一提到WLAN,经常会出现“Wi-Fi”的术语,甚至把两者等同起来,然而两者的概念是大不相同的。Wi-Fi是指Wi-Fi联盟组织(Wi-Fi Alliance)推动的一项Wi-Fi技术,Wi-Fi技术的核心是基于IEEE 802.11标准的对相关WLAN产品的认证,称之为“Wi-Fi认证(Wi-Fi CERTIFIED)”。该协会,致力于WLAN产业的发展,以推动符合IEEE 802.11标准的无线局域网技术在全球的发展。通过WFAWi-Fi认证的WLAN产品,表明此类产品符合相应统一标准的互操作性、安全性和可靠性要求。用户在选用认证产品时可放心使用,保证有良好的体验。

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二、无线局域的基本结构

1WLAN的基本结构

WLAN的基本结构示意如下图2-1所示。WLAN融合了无线通信技术和计算机网络技术,以无线信道为传输介质,实现在短距离内的数据终端与局域计算机网络间网络通信,可移动的数据终端通过WLAN空中接口与接入点(APAccess Point)设备相连接入局域计算机网络以实现数据的局域网通信。

2-1WLAN的基本结构示意图

2、无线局域的基本网元

由图2-1知,WLAN的基本网元有接入点设备(AP)和配置有无线网卡的可移动的数据终端,该终端也称为工作站(STASTATION,即支持802.11的标准的数据终端)。

1)接入点(AP)设备介绍与分类

接入点(AP)设备属于WLAN中的核心设备,相当于有线局域网中的集线器(Hub)。对于AP我国相关标准都给出了其定义,虽然表述方法有所不同,具体详见下表2-2-1a,从中可以加深对AP的理解。AP一侧通过标准的空中接口与移动的数据终端相连,另一侧通过标准的有线接口(以太网接口)与局域计算机网络(或Internet)相连。对于AP的有线接口,常使用的物理接口是RJ-45或光口,符合IEEE802.31000/100/10BASE接口协议。

2-2-1a:接入点(AP)的定义

AP根据其功能特点可分为胖AP和瘦AP,它们的含义详见下表2-2-1b中。胖AP也称非集中控制型AP,或称独立控制型AP;瘦AP也称集中控制型AP,由表可知,瘦AP是需要与接入控制器(ACAccess Controller)配合而实现WLAN的配置管理功能的。AP根据其安装环境可分为室内分布型AP和室外型AP。具体含义也详见表2-2-1b中。室内分布型AP是在室内分布系统中使用的。

2-2-1b:接入点(AP)设备分类与含义

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2)无线网卡

无线网卡是WLAN中各移动数据终端必配装置,该装置必须符合WLAN的空中接口规范,用以通过空中接口实现与AP间的通信。无线网卡可以独立配置,如早期的可插入计算机的槽口的PCI网卡,后来的通过USB口的网卡,如下图2-2-2。也可以集成内置于各式数据终端内部,现在的移动数据终端多采用此方式。

2-2-2PCI口网卡与USB口网卡的外形

3)接入控制器(AC

接入控制器(AC)是在WLAN中多AP组网中所配置的网络装置。它是将AP的配置、管理和控制的功能集中成一个独立的装置,使AP只专门完成空中接口的功能,即是AP称为所谓的瘦APAC可对不同AP下发配置、修改配置、射频智能管理、用户接入控制等。瘦APAC的配置组网尤其是适用于WLAN的多目标区域覆盖或广覆盖的环境。下图为中国移动公司

三、WLAN的空中接口

所谓WLAN的空中接口是指WLAN通过无线射频传送数据的基础标准规范。这些标准规范主要是由IEEE802.11系列标准所规定的。

1、射频工作频率

WLAN的空中接口的工作频率工作在免许可的、开放的工业、科学、医学(ISMIndustrial Scientific Medical)频段,依据802.11系列标准要求,主要工作在2.4GHz(频率范围为24~24.835GHz)和5GHz(频率范围为5.150~5.350GHz5.725~5.850GHz)频段。

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2MAC层和PHY

IEEE802.11系列标准重点是规定WLAN的空中接口的媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范的。这些系列标准规定了局部区域范围内用于固定式、便携式与移动式站(点)无线连通性的媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范,包括MAC规程、PHY技术要求(信令要求、接口功能等)等。

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3WLAN的安全机制

WLAN通过无线信道传输来实现数据通信,与有线网络的最大区别就是任何无线网卡、接入点都可以收到无线信号,因此对WLAN网络的安全性一直是WLAN焦点。为此,为了提高WLAN网络的安全,IEEE专门发布了802.11i标准,对WLAN网络的安全性在MACPHY层进行了规范。

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虽然IEEE发布了802.11i标准,但对WLAN网络的安全性保障仍然有限,为此我国研制了WAPIWLAN Authentication and Privacy Infrastructure)技术,使WLAN的安全机制得到了空前的提高。

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四、WLAN的实际组网

无线局域网(WLAN)的基础还是传统的有线局域网,它只是在有线局域网的基础上实现了可移动数据终端的接入,可理解为是对有线局域网的延伸和扩充。因此,对于无线局域网(WLAN)的实际组网应用,既有多AP组网,又有与有线局域网的混合组网。

1、基本的组网结构:BSSESS

依据802.11规范,WLAN的基本组网结构称为基本服务集(BSSBasic Service Set),为了使不同BSS间的数据终端能够互相通信,必须构成扩展服务集(ESSExtended Service Set)的网络,以形成大覆盖范围的网络。关于BSSESS的关系示例可如下图4-1所示。

4-1BSSESS的示例

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2、关于公众局域网组网

随着数据终端(包括固定的和移动的)的发展与普及,人们通过WLAN提供接入服务的需求日益剧增,为此我国已组建了公众局域网网络。其公众局域网络的总体架构如下图4-2所示,WLAN是通过宽带接入服务器(BAS)构成无线接入网(AN)接入互联网的。

4-2:公众局域网组网的总体架构

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无线局域网(WLAN)技术目前应用较为普及,成为人们高质量工作和生活的必要保障。实际上现在人们无时无刻的在使用着WLAN,不论是在办公室、在家,还是在公共场所等场景。

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