无线网络的结构

2019-11-03 19:13:54

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供稿：网友

　　凡是采用无线传输媒体的网络都可称为无线网络，这里的无线媒体可以是无线电波、红外线或激光。无线网络包括无线局域网和无线广域网，在这里我们总结一下各种常见的无线网络。

一、无线局域网

　　无线局域网的组成包括无线网络接口卡（NIC）和无线接点（access Point，AP）。无线网络接口卡把PC机或其它设备与无线网络连接起来；接入点就像是无线网络的一个无线基站，将多个无线的接入站聚合到有线的网络上。

　　无线局域网的传输方式涉及到采用的传输媒体、选择的频段及调制方式。目前无线局域网采用的传输媒体主要有两种，即无线电波与红外线。在采用无线电波为传输媒体的无线局域网移调制方式不同，又可分为扩展频谱方式与窄带调制方式。

二、蓝芽技术

　　Bluetooth（蓝芽）取自十世纪统一了丹麦的国王（哈拉德二世）的名字。用他的名字来命名这种新的技术标准，其目的是不言而喻的，那就是期望统一。所谓蓝芽（Bluetooth）技术，实际上是一种短距离无线通信技术，它是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范。蓝芽以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。利用“蓝芽“技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化以上这些设备与Internet之间的通信，从而使这些现代通信设备与internet之间的数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。

　　1998年5月，瑞典EriCSSon、芬兰Nokia、日本Toshiba、美国IBM和Intel公司等五家著名厂商，在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了“蓝芽”技术，其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术，有效传输距离大约为10m，在配备功率放大器时，传输距离可扩大。这五家厂商还成立了蓝芽特殊利益集团（BluetoothSIG），尽力使“蓝芽”技术能够成为未来的无线通信标准。

　　蓝芽系统一般由无线单元、链路控制（固件）单元、链路管理（软件）单元和蓝芽软件（协议栈）单元四个功能单元组成。

　　无线单元射频部分通过2.4GHzISM频段的微波来实现数据位流的过滤和传输。蓝芽要求其天线部分体积十分小巧、重量轻，因此，蓝芽天线属于微带天线。

　　链路控制单元负责处理基带协议和其它一些低层常规协议。它有３种纠错方案：

■１/３比例前向纠错（FEC）码

■２／３比例前向纠错码

■数据的自动请求重发方案。

　　链路管理（LM）软件模块携带了链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其它一些协议。LM能够发现其它远端LM并通过LMP（键路管理协议）与之通信。

　　蓝芽软件（协议栈）单元是一个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑。它必须符合已经制定好的蓝芽规范。蓝芽规范是为个人区域内的无线通信制定的协议，它包括两部分：第一部分为核心（Core）部分，用以规定诸如射频、基带、连接管理、业务搜寻（service discovery）、传输层以及与不同通信协议间的互用、互操作性等组件；第二部分为协议子集（PRofile）部分，用以规定不同蓝芽应用（也称使用模式）所需的协议和过程。

三、HiperLAN技术

　　HiperLAN（高性能无线局域网）是为集团消费者、公共和家庭环境提供无线接入到因特网和未来多媒体，即实时视频服务。由欧洲电信标准化协会(ETSI)的宽带无线电接入网络(BRAN)小组制定的，到目前为止，已推出HiperLAN1和HiperLAN2两种标准。该标准与IEEE 802.11标准类似，制定了网络结构中的物理层和数据链路层。

　　ETSI所制定的标准有4个：HiperLAN1、HiperLAN2、HiperLink和HiperAccess；其中HiperLAN1和2用于高速无线LAN接入，HiperLink用于室内无线主干系统，HiperAccess用于室外对有线通信设施提供固定接入。

　　HiperLAN中的两个站点不通过有线网络也能直接交换数据，这与IEEE802.11的Ad Hoc工作模式相似。最简单的HiperLAN包含两个站点，但是如果两个HiperLAN站点彼此处在覆盖范围之外，那么就利用其他站点中转信息。工作频带为5.15~5.3GHz和17.1~17.3GHz。

　　HiperLAN1对应1EEE802.11b，HiperLAN2与1EEE802.11a具有相同的物理层。HiperLAN1采用高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制，其速率最大23.5Mbps，工作在5.15~5.3GHZ。HiperLAN1具有如下特点：

■覆盖范围小，约为50m。

■支持同步和异步话音传输。

■支持2Mbit/s视频传输。

■支持10Mbit/s数据传输。

　　HiperLAN2的协议栈由两大部分组成：控制部分和用户部分。用户部分主要负责通过已建立的连接信道进行通信，而控制部分主要负责对连接建立、释放和监督等进行控制和管理。 HiperLAN2的协议结构可以分为三个基本层：物理层（PHY）、数据链路控制层（DLC）和聚合层（CL）。

　　HiperLAN2物理层的传输方式为猝发，它由前导部分和数据部分组成，而数据内容主要来源于DLC中的每条传输信道。HiperLAN2使用正交频分多路复用（OFDM）技术，这主要是因为它被用于高度分散的信道时具有优异的性能。协议规定信道间距为20MHz，这样，每个信道不但可以具有高比特率，而且在分配的频谱内可以提供的信道数量也比较合适（如欧洲为19条信道）。每条信道使用52个子载波，其中48个子载波携带实际数据，其余4个子载波携带导频信息。保护间隔的时长是800ns，这个时间足以使得延迟扩散高达250ns的信道具有良好的性能。在较小的室内环境中，可以选用更短的时长为400ns的保护间隔。

　　物理层的一个重要作用是提供调制和编码功能。它不仅非常适合于当前的无线链路质量，而且能够满足不同的物理层特性。HiperLAN2还支持BPSK、QPSK和16QAM、64QAM等子载波调制方案。

　　数据链路层（DLC）由AP和MT之间的逻辑链路组成。 DLC包括媒体访问和传输（用户部分）功能，以及用于终端/用户的连接处理（控制部分）功能。因此，DLC层由以下几个部分组成：媒体访问控制（MAC）协议、差错控制（EC）协议以及各种信令和控制协议等。

四、HomeRF技术

　　1998年3月，由Intel、IBM、compaq、3com、Philps、Microsoft、Motorola等成立家用射频工作组HRFWG(Home RF Working Group)。HomeRF工作组于1998年制定了共享无线访问协议SWAP（Shared Wireless Access Protocol）。该协议主要针对家庭无线局域网，支持语音和数据。

　　HomeRF是IEEE802.11与DECT的结合，使用开放的2.4GHz频段。采用跳频扩频（FHSS）技术，跳频速率为50跳/秒，共有75个带宽为1MHz的跳频信道。调制方式为恒定包络的FSK调制，分为2FSK与4FSK两种。2FSK方式下，最大数据的传输速率为1Mbps；4FSK方式下，速率可达2Mbps。在新的HomeRF 2.x标准中，采用了WBFH（Wide Band Frequency Hopping，宽带跳频）技术来增加跳频带宽，由原来的1MHz跳频信道增加到3MHz、5MHz，跳频的速率也增加到75跳/秒，数据峰值达到10Mbps。

　　Home RF的传输速率原来为2Mb/s。2000年8月31日美国联邦通信委会(FCC)批准了Microsoft、Intel、Motorola等Home RF工作组成员的要求，允许Home RF的传输速率由2Mb/s提高到8—11Mb/s，而且，Home RF工作组的成员提出将发射带宽由原来的1MHz提高到5MHz，如果此付诸实施，数据数率会进一步提高。

五、无线广域网

　　当我们在外旅行时，有时需要发送电子邮件或查阅其他的资料，传统的解决方法是通过电话系统给一个人装备带有有线调制解调器的移动计算机，用户将自己计算机的调制解调器与电话线连接，然后拨号到服务器来访问Internet。虽然大部分旅馆和办公室能够提供电话接口，但是有的地方却没有电话接口，如飞机场或者野外等。在这种情况下，使用无线广域网（WAN）不失为一种有效方法。

　　无线广域网的一种实现方法是无线分组通信。无线分组通信使用分组交换技术把数据从一个场所传送到另一个场所。分组交换可以为需要与许多不同场点连接、传输不同数量数据的公司和个人提供最灵活的服务，分组交换网络可提供到多个节点的同时连接和按需的带宽。用户要想使用无线分组通信网，首先需要购买一个无线调制解调器安装到移动计算机上，然后从Internet服务提供商（ISP）处租用通路到基于信息包的无线网络。无线分组通信的主要优点是用于经济、高效地传输简短的突发数据，如短信息和远程监控等。

　　无线分组通信网涉及到OSI参考模型的物理层、数据链路层和网络层。因此，除了无线局域网的物理层和数据链路层的功能外，这类网络同时还能够提供第三层的路由选择功能。如果数据信息的发送地址和接收地址不在一个中继段，那么无线分组通信就需要具有传统的有线广域网中的路由器功能。

　　为了利用无线分组通信网络，用户必须为他的笔记本或掌上型计算机配置一个无线调制解调器和应用软件，并且从服务提供商中租用一个无线分组通信网络设备。

　　无线分组通信调制解调器一般用全向无线电波发送信息，传输的数据速率为20kbit/s。建立了连接以后，一对无线调制解调器就能在两个场所间为数据传输建立一个信道。发射功率越高，信噪比也越高，传输错误越少，链路的连接性能就越好。某些类型的地形，如山区和建筑物会削弱无线电波或者完全阻碍无线电波，会影响连接的稳定性和可靠性。

　　无线电中继节点，执行一个路由选择协议，该协议为路由选择表保留最适宜的路径，发送信息包最近的目的地址。路由选择表包含每个可能存在的目的中继节点入口。中继节点利用路由选择表将信息包发送到更加接近目的地的下一个节点。

　　为了把信息包从源地址传送到目的地址，无线分组通信网络必须进行下面两项操作：

■传输数据信息包

■在中继节点修正路由表

摘自《赛迪网》

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