无线网络的建设.docx

活动6：无线网络的建设通常情况下，无线局域网也被称为Wi-Fi，或者IEEE 802.11系列协议。但严格说起来，这三者并不完全相同。无线局域网是对以无线方式进行通信的局域网络的统称，这类的技术标准有多个，例如IEEE 802.11系列协议、HiperLAN系列协议、HomeRF协议。IEEE 802.11系列协议是美国电气与电子工程师协会成立的局域网标准化委员会（802委员会）的其中一个系列的无线网络标准，被视为无线局域网的典型标准。该委员会还有一些其他的无线网标准，例如IEEE 802.15无线个人网标准、IEEE 802.16无线城域网标准。Wi-Fi（wireless fidelity，无线相容性认证）是由澳洲政府的研究机构CSIRO在90年代发明并于1996年在美国申请的无线网技术专利。1999年IEEE定义802.11标准时，选用该技术以改善基于IEEE 802.11标准的无线网络设备之间的互通性。注意，Wi-Fi仅仅是一个保证通信相容性的标准，并非无线通信协议的全部。只是人们常常将Wi-Fi等同于IEEE 802.11系列无线通信协议而已。IEEE 802.11系列的主要标准如表6-1(a)所示：表6-1(a)802.11802.11a802.11b802.11g802.11n标准发布时间1997年1999年1999年2000年2009年最大数据传输率2 Mbps54 Mbps11 Mbps54 Mbps600 Mbps扩频方式FHSS/DSSSOFDMHR-DSSSOFDMOFDM运行所在频段2.4GHz5GHz2.4GHz2.4GHz2.4GHz、5GHz无线局域网所使用的无线电波和微波频率由各个国家的无线电管理部门规定，一般分为两类：专用频段和自由频段。专用频段是需要经过批准并缴纳相关费用的独自占有的频段，而自由频段主要是指工业、科研和医疗所用的ISM（Industrial，Scientific，Medical）频段和其它不需经批准便可使用的频段。在中国，可用于无线局域网的频段主要有2.4002.4853GHz和5.7255.850GHz以及336344MHz等频段。由于2.4GHz是ISM频段，也就是可以自由使用无需批准的频段。因此IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n这些标准使用得比较广泛。IEEE 802.11标准定义了两种无线网络拓扑结构：一种是对等网络，另一种是结构化网络。对等网络也称无中心网络或Ad-hoc（拉丁语，可译为自组网）网络，各个无线站点之间采用点对点的方式连接，如图6-1（a）所示。结构化网络（Infrastructure）也称有中心网络，由无线AP、无线站点以及DSS（Distribution System Service，分布式系统服务）构成，站点之间的连接都通过无线AP（Access Point，接入点）进行转发，如图6-1（b）所示。（a）对等网络 （b）结构化网络图6-1(b)对等网络覆盖的服务区称IBSS（Integrated Business Support System，综合业务支撑系统）。网络中的所有站点处于对等的地位，它们之间是点到点的连接，不需要有线网络和接入点支持，通过无线网卡可以直接通信。结构化网络覆盖的服务区分BSS（Basic Service Set，基本服务集）和ESS（Extended Service Set，扩展服务集）。BSS由一个无线AP以及与其关联的无线站点构成，在任何时候，任何无线站点都与该无线访问点关联。多个基本服务集相互连接便形成分布式系统。分布式系统支持的所有服务便叫作ESS。ESS由多个BSS相连组成，这些BSS的AP必须设定相同的ESSID，这样就可以实现漫游功能。所有终端通过无线AP访问骨干网络或者相互访问。另外，AP还称为网络桥接器，顾名思义，即是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，负责在IEEE 802.11和IEEE 802.3 MAC协议之间进行转换，因此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。除此之外，AP本身又兼具有网管功能，可针对安装有无线网卡的计算机作必要的管理。从IEEE 802.11标准上来说，理想情况下无线局域网的传输标准距离可达100150米，但实际上，由于干扰、障碍物等因素，实际传输距离远远达不到这个数字。在布置无线AP的时候，需要使用支持Wi-Fi的无线网络设备（例如笔记本或者手机）测试信号质量，以确定无线AP的布设密度。不建议AP安装功率放大器以及大功率天线以扩大覆盖范围。因为无线网络是双向通信，虽然可以扩大AP的功率，却无法扩大其他无线终端的功率，因此还是不能提高传输的质量和范围。每个无线网标准都会说明自己的最大传输速率，实际通信时，受干扰、衰减、障碍物等影响，速率可能远低于最大传输速率。无线设备之间会根据信号质量从高到低调整传输速率，尝试在可接受误码率的范围内的最大传输速率。例如IEEE 802.11g标准中，有1/2/5.5/6/9/11/12/18/24/36/48/54Mbps几档速率。无线网络的各个设备共享频段，在一个BSS中的无线设备越多，平均速率越低。假如一个IEEE 802.11g的BSS可以使用最大传输能力（54Mbps）工作，在这个BSS中有两个设备通过AP相互通信，每个设备同时发送和接收，发送速率和接收速率相等，则每个设备的单向最大传输能力= 54 / 2 / 2 = 13.5 Mbps。在室外架设AP的时候，如果AP的覆盖区域不要求360全向，例如AP安装在某个建筑物的一面外墙上，覆盖范围仅仅是周围的操场或草地，就可以采用具备一定垂直角的定向板状天线，以提高信号质量。如果AP安装在较高的位置，则也可以安装定向板状天线，通过调整下倾角以提高信号质量。 图6-2如果室外AP不便安装电源，可使用PoE交换机通过网线向其供电。PoE（Power Over Ethernet）指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作做何改动的情况下，为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等）传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。POE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，