浅述无线局域网

　　计算机网络涉及计算机和通信两个领域。在传统的有线局域网(LAN)中，计算机等设备被网络连线紧紧牵制着而无法实现可移动的通信，更无法发挥便携式计算机的通信功能。近些年来，随着局域网的应用领域不断拓宽和现代通信方式的不断变化，尤其是移动和便携式通信的发展，无线局域网(WLAN)便应运而生。本文作为一篇介绍性的文章，将比较全面的概述无线局域网的标准、工作原理和常见的网络拓朴结构形式等方面的内容。希望对大家了解无线局域网方面的知识能有所帮助。

一、无线局域网的标准
　　局域网只涉及到ISO/RM七层网络模型中的最低两层：物理层和数据链路层，所以网络结构相对较简单。根据局域网的特点，IEEE（国际电气电子工程师协会）早在90年代初就开始研究并制定无线局域网的标准。近来称为IEEE802.11的这一标准被正式确立。
在IEEE802.11标准中，具体将局域网结构划分为“点到点(Peer-To-Peer)”和“主从(Master-Slave)”两种标准形式。“点到点”结构用于连接PC机或便携式计算机，允许各台计算机在无线网络所覆盖的范围内移动并自动建立点到点的连接，使不同计算机之间直接进行信息交换。而“主从”结构中所有工作站都直接与中心天线或访问节点　　（AP：Access  
      Point）连接，由AP承担无线通信的管理及与有线网络连接的工作。无线用户在AP所覆盖的范围内工作时，无需为寻找其它站点而耗费大量的资源，是理想的低功耗工作方式。同时IEEE802.11对无线局域网的物理层、应用环境和功能等方面也作了如下规定。
　　由无线媒体提供含分组语音在内的1M  
      ～20Mbps无连接MAC业务；
　　WLAN中的站为局部区域内固定或可移动的站；
　　应用环境为办公室、建筑群、工厂、机场等；
　　两站可自由通信；
　　满足802.1及802.2的功能条件；
　　分级丢失率<4×10-5。

二、无线局域网的工作原理

　　无线局域网的基础还是传统的有线局域网，是有线局域网的扩展和替换。它只是在有线局域网的基础上通过无线HUB、无线访问节点（AP）、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现。下面以最广泛使用的无线网卡为例介绍无线局域网的工作原理。
如图1所示，一个无线网卡主要包括NIC（网卡）单元、扩频通信机和天线三个组成功能块。NIC单元属于数据链路层，由它负责建立主机与物理层之间的连接。扩频通信机与物理层建立了对应关系，实现无线电信号的接收与发射。当计算机要接收信息时，扩频通信机通过网络天线接收信息，并对该信息进行处理，判断是否要发给NIC单元，如是则将信息帧上交给NIC单元，否则丢弃掉。如果扩频通信机发现接收到的信号有错，则通过天线发送给对方一个出错信息，通知发送端重新发送此信息帧。当计算机要发送信息时，主机先将待发送的信息传给NIC单元，由NIC单元首先监测信道是否空闲，若空便立即发送，否则暂不发送，并继续监测。由此看出，无线局域网的工作方式与由IEEE802.3定义的有线网的CSMA/CD（载体监听多路访问/冲突检测）工作方式很相似。

三、无线局域网中常用的传输媒体

　　目前无线局域网采用的传输媒体有两种：无线电波和红外线。采用无线电波作媒体时又有两种调制方式：扩频方式和窄带调制方式。
　　红外线局域网使用波长小于1微米的红外线，基本速率为1Mbps，仅适用于近距离的无线传输，且具有很强的方向性；而无线电波的覆盖范围较广，应用较广泛，是常用的无线传输媒体。其中，使用扩频方式通信时其发射功率低于自然的背景噪声，这一方面使扩频通信非常安全，基本避免了通信信号的偷听和窃取，另一方面不会对人体健康造成伤害。所以在使用无线电波作为通信媒体时，目前主要使用扩频方式。

四、无线局域网的常见拓扑形式

　　根据不同的应用环境，目前无线局域网采用的拓扑结构主要有网桥连接型、访问节点连接型、HUB接入型和无中心型四种。
　　1、网桥连接型。该结构主要用于无线或有线局域网之间的互连。当两个局域网无法实现有线连接或使用有线连接存在困难时，可使用网桥连接型实现点对点的连接。在这种结构中局域网之间的通信是通过各自的无线网桥来实现的，无线网桥起到了网络路由选择和协议转换的作用。网络拓扑结构如图2。
　　2、访问节点连接型。这种结构采用移动蜂窝通信网接入方式，各移动站点间的通信是先通过就近的无线接收站（访问节点：AP）将信息接收下来，然后将收到的信息通过有线网传入到“移动交换中心”，再由移动交换中心传送到所有无线接收站上。这时在网络覆盖范围内的任何地方都可以接收到该信号，并可实现漫游通信。网络拓朴结构如图3。
　　３、HUB接入型。在有线局域网中利用HUB可组建星型网络结构。同样也可利用无线HUB组建星型结构的无线局域网，其工作方式和有线星型结构很相似。但在无线局域网中一般要求无线HUB应具有简单的网内交换功能。网络拓扑结构如图4。
      

　　4、无中心型结构。该结构的工作原理类似于有线对等网的工作方式。它要求网中任意两个站点间均能直接进行信息交换。每个站点既是工作站，也是服务器。网络拓扑结构如图5。

五、无线局域网的应用特点

　　与有线局域网相比较，无线局域网具有开发运营成本低、时间短，投资回报快，易扩展，受自然环境、地形及灾害影响小，组网灵活快捷等优点。可实现“任何人在任何时间，任何地点以任何方式与任何人通信”，弥补了传统有线局域网的不足。随着IEEE802.11标准的制定和推行，无线局域网的产品将更加丰富，不同产品的兼容性将得到加强。现在无线网络的传输率已达到和超过了10Mbps，并且还在不断变快。目前无线局域网除能传输语音信息外，还能顺利地进行图形、图像及数字影像等多种媒体的传输。而且随着ATM无线局域网的投入使用，其数据传输率将达到20M～25Mbps，可更好地满足用户的需求。但是无线局域网目前还存在着一些不足，主要是传输速度低，无法实现有线局域网的高带宽。另一方面无线局域网虽然以空气为介质，传输的信号可跨越很宽的频段，数据不容易被窃取，保证了网络传输的安全性，但正由于信号在空气中传输，难免要受到外部其他电信号的干扰，给无线局域网通信的稳定性造成了很大的影响。无线局域网中存在的许多问题，还有待于技术上进一步解决和完善。
　　那么局域网的未来又将怎样来定位呢？可能有人会认为，随着无线接入技术的发展，无线局域网将完全取代有线局域网；也有人会认为，因高速局域网（100M位以太网、1000M位以太网、ATM和ISDN等）技术的普及，无线局域网这株幼苗将被无情地摧残掉。其实这些看法都是极不现实的，也是不可能的。因为无线和有线不论在技术上，还是应用上都各有自己的优点，在许多地方不但不能相互替换，而且将形成优势互补。所以将来的局域网应是无线和有线的有机结合。