无线网络 发展状况的论文

PAGEPAGE1无线网络发展状况的论文hanhan0124无线网络发展状态计算机通信分两种:有线通信和无线通信无线通信包含卫星,微波,红外等等无线局域网〔WirelessLAN〕技术能够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。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，论述了无线局域网的体系构造，讨论了无线局域网的研究方向。本文关键词语以太网无线局域网扩频安全性移动IP一、引言随着无线通信技术的广泛应用，传统局域网络已经越来越不能知足人们的需求，于是无线局域网〔WirelessLocalAreaNetwork，WLAN〕应运而生，且发展迅速。虽然当前无线局域网还不能完全于有线网络，但近年来无线局域网的产品逐步走向成熟，正以它优越的灵敏性和便捷性在网络应用中发挥日益主要的作用。无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产品。从专业角度讲，无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信，并实现通信的移动化、个性化和宽带化。通俗地讲，无线局域网就是在不采取网线的情况下，以太网互联功能。广阔的应用前景、广泛的市场需求以及技术上的可实现性，促进了无线局域网技术的完善和产业化，已做生意用化的802.11b网络也正在证明这一点。随着802.11a网络的商用和其他无线局域网技术的不断发展，无线局域网将迎来发展的黄金时期。二、无线局域网概述无线网络的历史起源能够追溯到50年前第二次世界大战期间。当时，美国陆研发出了一套无线电传输技术，采取无线电信号进行的传输。这项技术令很多学者产生了灵感。1971年，夏威夷的研究员开创建立了第一个无线电通讯网络，称作ALOHNET。这个网络包括7台计算机，采取双向星型拓扑连接，横跨夏威夷的四座岛屿，中心计算机放置在瓦胡岛上。从此，无线网络正式诞生。1．无线局域网的优点〔1〕灵敏性和移动性。在有线网络中，网络设备的安顿位置受网络位置的，而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都能够接入网络。无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户能够移动且能同时与网络坚持连接。〔2〕安装便捷。无线局域网能够免去或最大水平地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。〔3〕易于进行网络规划和调整。对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味侧重新建网。从新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的经过，无线局域网能够避免或减少以上情况的发生。〔4〕故障容易。有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中止，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。无线网络则很容易故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。〔5〕易于扩展。无线局域网有多种配置方式，能够很快从只要几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络，而且能够节点间"遨游"等有线网络无法实现的特性。由于无线局域网有以上众多优点，因而其发展特别迅速。近期几年，无线局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场所得到了广泛的应用。2．无线局域网的理论基础当前，无线局域网采取的传输媒体重要有两种，即红外线和无线电波。根据不同的调制方式，采取无线电波作为传输媒体的无线局域网又可分为扩频方式与窄带调制方式。〔1〕红外线〔InfraredRays，IR〕局域网采取红外线通信方式与无线电波方式相比，能够极高的速率，有较高的安全性，且设备相对便宜而且简单。但由于红外线对障碍物的透射和绕射能力很差，使得传输间隔和覆盖范围都遭到很大，通常IR局域网的覆盖范围只在一间房屋内。〔2〕扩频〔SpreadSpectrum，SS〕局域网假如使用扩频技术，网络能够在ISM〔、科学和医疗〕频段内运行。其理论根据是，通过扩频方式以宽带传输信息来换取信噪比的提升。扩频通信具有抗干扰能力和隐蔽性强、保密性好、多址通信能力强的特点。扩频技术重要分为跳频技术〔FHSS〕和直接序列扩频〔DSSS〕两种方式。所谓直接序列扩频，就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用一样的扩频序列进行解扩，把展开的扩频信号复原成原来的信号。而跳频技术与直序扩频技术不同，跳频的载频受一个伪随机的控制，其频率按随机规律不断改变。接收端的频率也按随机规律变化，并坚持与发射端的变化规律一致。跳频的高低直接反映跳频系统的性能，跳频越高，抗干扰性能越好，用的跳频系统可到达每秒上万跳。〔3〕窄带微波局域网这种局域网使用微波无线电频带来传输，其带宽恰好能包容信号。但这种网络产品通常需要申请无线电频谱执照，其它方式则可使用无需执照的ISM频带。3．无线局域网的不足之处无线局域网在能够给网络用户带来便捷和实用的同时，也存在着一些缺陷。无线局域网的不足之处具体表现出在下面几个方面：〔1〕性能。无线局域网是依靠无线电波进行传输的。这些电波通过无线发射装配进行发射，而建筑物、车辆、树木和其它障碍物都可能阻碍电磁波的传输，所以会影响网络的性能。〔2〕速率。无线信道的传输速率与有线信道相比要低得多。当前，无线局域网的最大传输速率为54Mbit/s，只合适于个人终端和小规模网络应用。〔3〕安全性。实质上无线电波不要求建立物理的连接通道，无线信号是发散的。从理论上讲，很容易到无线电波广播范围内的任何信号，造成通信信息泄漏。三、无线局域网协议标准无线局域网技术〔包含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〔电气和工程师协会〕为代表的多个研究机构针对不同的应用场所，制订了一系列协议标准，推动了无线局域网的实用化。1．IEEE802.11系列协议作为全球公认的局域网权威，IEEE802工作组建立的标准在局域网领域内得到了广泛应用。这些协议包含802.3以太网协议、802.5令牌环协议和802.3z100BASE-T快速以太网协议等。IEEE于1997年发布了无线局域网领域第一个在国际上被认可的协议——802.11协议。1999年9月，IEEE提出802.11b协议，用于对802.11协议进行补充，之后又推出了802.11a、802.11g等一系列协议，进而进一步完善了无线局域网规范。IEEE802.11工作组制定的详细协议如下：〔1〕802.11a802.11a采取正交频分〔OFDM〕技术调制，使用5GHz的频带。OFDM技术将无线信道分成以低速率并行传输的分频率，然后再将这些频率一起放回接收端，可25Mbit/s的无线ATM接口和10Mbit/s的以太网无线帧构造接口，以及TDD/TDMA的空中接口。在很大水平上可提升传输速度，改良信号质量，克制干扰。物理层速率可达54Mbit/s，传输层可达25Mbit/s，能知足室内及室外的应用。〔2〕802.11b802.11b也被称为Wi-Fi技术，采取补键控〔CCK〕调制方式，使用2.4GHz频带，其对无线局域网通信的最大奉献是能够支持两种速率--5.5Mbit/s和11Mbit/s。多速率机制的介质访问控制可确保当工作站之间间隔过长或干扰太大、信噪比低于某个门限值时，传输速率能够从11Mbit/s自动降到5.5Mbit/s，或根据直序扩频技术调整到2Mbit/s和1Mbit/s。在不违背FCC规定的前提下，采取跳频技术无法支持更高层次的速率，因而需要选择DSSS作为该标准的唯一物理层技术。〔3〕802.11g2001年11月，在802.11IEEE会议上构成了802.11g标准草案，目的是在2.4GHz频段实现802.11a的速率要求。该标准将于2003年初获得批准。802.11g采取PBCC或CCK/OFDM调制方式，使用2.4GHz频段，对现有的802.11b系统向下兼容。它既能适应传统的802.11b标准(在2.4GHz频率下的传输率为11Mbit/s)，也符合802.11a标准(在5GHz频率下的传输率56Mbit/s)，进而解决了对已有的802.11b设备的兼容。用户还能够配置与802.11a、802.11b以及802.11g均互相兼容的多方式无线局域网，有利于促进无线网络市场的发展。〔4〕其他相关协议IEEE802工作组今后将继续对802.11系列协议进行讨论，并计划推出一系列用于完善无线局域网应用的协议，其中重要包含802.11e〔定义效劳质量和效劳类型〕、802.11f〔AP间协议〕、802.11h〔欧洲5GHz规范〕、802.11i〔加强的安全性&认证〕、802.11j〔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〔十分兴趣小组〕制订的一个公共的、无需答应证的规范，其目的是实现短间隔无线语音和通信。蓝牙技术工作于2.4GHz的ISM频段，基带部分的速率为1Mbit/s，有效无线通信间隔为10~100m，采取时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙技术采取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。其是一种改良的无线局域网技术，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相互有效范围之内，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的无线通信制定出一个规范，即分享无线访问协议〔SWAP〕。该协议重要针对家庭无线局域网，其通信采取简化的IEEE802.11协议标准。之后，HomeRF工作组又制订了HomeRF标准，用于实现PC机和用户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标准采取扩频技术，工作在2.4GHz频带，可同步支持4条高质量语音信道而且具有低功耗的优点，合适用于笔记本电脑。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〕开发并制订，在5GHz的频段上运行，并采取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，能够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。在热门地区，为商业人士远端高速接入因特网的效劳，以及作为W-CDMA系统的补充，用于3G的接入技术，使用户能够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。5．无线局域网标准的比较802.11系列协议是由IEEE制订的，当前居于主导地位的无线局域网标准。HomeRF重要是为家庭网络设计的，是802.11与DECT的结合。HomeRF和蓝牙都工作在2.4GHzISM频段，而且都采取跳频扩频〔FHSS〕技术。因而，HomeRF产品和蓝牙产品之间几乎没有互相干扰。蓝牙技术适用于松懈型的网络，能够让设备为一个单独的建立一个连接，而HomeRF技术则不像蓝牙技术那样随意。组建HomeRF网络前，必需为各网络成员事先确定一个唯一的辨别代，因此比蓝牙技术更安全。802.11使用的是TCP/IP协议，适用于功率更大的网络，有效工作间隔比蓝牙技术和HomeRF要长得多。四、无线局域网的体系架构1．无线局域网的重要组件〔1〕无线网卡。与有线网卡一样丰富的系统接口，包含PCMCIA、Cardbus、PCI和USB等。在有线局域网中，网卡是网络作系统与网线之间的接口。在无线局域网中，它们是作系统与天线之间的接口，用来开创建立透明的网络连接。〔2〕接入点。接入点的作用相当于局域网集线器。它在无线局域网和有线网络之间接收、缓冲存储和传输，以支持一组无线用户设备。接入点通常是通过标准以太网线连接到有线网络上，并通过天线与无线设备进行通信。在有多个接入点时，用户能够在接入点之间遨游切换。接入点的有效范围是20~500m。根据技术、配置和使用情况，一个接入点能够支持15~250个用户，通过更多的接入点，能够比较轻松地扩大无线局域网，进而减少网络拥塞并扩大网络的覆盖范围。2．无线局域网的配置方式〔1〕对等形式。Ad-hoc形式。这种应用包括多个无线终端和一个效劳器，均配有无线网卡，但不连接到接入点和有线网络，而是通过无线网卡进行互相通信。它重要用来在没有基础设备的地方快速而轻松地建无线局域网。〔2〕基础构造形式。Infrastructure形式。该形式是当前最常见的一种架构，这种架构包括一个接入点和多个无线终端，接入点通过电缆连线与有线网络连接，通过无线电波与无线终端连接，能够实现无线终端之间的通信，以及无线终端与有线网络之间的通信。通过对这种形式进行复制，能够实现多个接入点互相连接的更大的无线网络。五、将来的研究方向如上所述，无线局域网技术的研究和应用方兴未艾，是当前无线通信领域乃至整个通信行业的研究热门。从无线局域网的进一步推广应用来看，将来的研究方向重要集中在安全性、移动遨游、网络管理以及与3G等其他移动通信系统之间的关系上。1．安全性问题IEEE802.11协议标准建议使用两种安全解决方案。一种是IEEE802.11安全任务组〔TGi〕构建的安全框架--鲁棒型安全网络〔RSN〕。这种网络用IEEE802.1x基于端口的接入控制、鉴权和密钥管理。该标准用可扩展鉴权协议〔EAP〕实现对用户的鉴权。鉴权效劳器和用户之间使用远程鉴权拨入用户效劳协议〔RADIUS〕进行通信，RADIUS协议在网络接入的鉴权、受权和计费〔AAA〕中得到广泛采取。由于IEE802.1x重要是针对有线局域网设计的，在无线局域网中使用IEE802.1x不可避免地存在漏洞。所以，虽然它对无线局域网的安全性能有很大改善，802.1x和802.11的结合仍然不能足够的安全。另一种方式则是当前广泛应用于局域网络及远程接入等领域的虚拟专用网〔VPN〕安全技术。与802.11b标准所采取的安全技术不同，在IP网络中，VPN重要采取IPSec技术来保障传输的安全。对于安全性要求更高层次的用户，将现有的VPN安全技术与802.11b安全技术结合起来，是当前较为理想的无线局域网络的安全解决方案。2．遨游切换问题无线局域网的遨游问题是继安全问题之后的一个至关主要的问题。在无线网络中，假如一边使用无线局域网接入效劳，一边移动接入位置，那么一旦移动终端超出子网覆盖范围，IP包就无法到达移动终端，正在进行的通信将被中止。为此，IETF制订了扩展IP网络移动性的系列标准。所谓移动IP，就是指在IP网络上的多个子网内均可使用同一IP地址的技术。这种技术是通过使用被称为当地代理〔HomeAgent〕和外地代理〔ForeignAgent〕的特殊路由器对网络终端所处位置的网络进行管理来实现的。在移动IP系统中，可保证用户的移动终端始终使用固定的IP地址进行网络通信，不管在如何的移动经过中皆可建立TCP连接并不会发生中止。在无线局域网系统中，广泛的应用移动IP技术能够突络的地域范围，并可克制在跨网段时使用动态主机配置协议〔DHCP〕方式所造成的通信中止、权限变化等问题。3．无线网络管理问题相对于有线网络，无线局域网具有非常独特的特性，因而必需建立相应的无线网络管理系统。除了系统构造、用户需求和典型应用等模块之外，一个好的无线网络管理系统还必需考虑下面因素：〔1〕标准的网管通信方式。网管子系统通常与主机相连。网管子系统必需基于标准的管理协议(比方SNMP)，这样能力监视主机和子系统之间每条链路上的状况信息，并可根据状况信息快速分析和解决出现的问题。〔2〕网络监视和报告。主机必需能够监视无线网络系统中所有单元。考虑到无线网络的连接性不如有线网络那样稳定，无线网络管理系统必需监视和报告无线信号的变化以及接入点的业务类型和负载情况，还须能自动发现进入无线网络体系构造的新设备。〔3〕有效地利用带宽。虽然随着新技术的发展，无线网络的可用带宽逐步增大，但还是远远小于有线局域网的带宽。因而，在实际应用中