无线局域网现状研究

无线局域网现状研究

摘要：近年来，人们对网络的需求越来越多，而网络是信息化的基础，离不开网络设施的完善和网络技术的进步。想要信息化网络，则必须发展网络。而通常,计算机网络的传输介质主要依赖铜缆或光缆，由此构成有线局域网(LAN)，这一组网模式一直沿用至今。随着Internet应用的迅猛发展，以及笔记本电脑、个人数据助理(PDA)等移动智能终端的日益增长,人们对无线局域网(WLAN)的需求也急剧增加。WLAN利用电磁波在空气中发送和接受数据,而无需线缆介质,其数据传输率通常能达到11Mbps。WLAN在很多应用领域具有独特的优势，可提供随时随地、自由高速接入Internet，让广大用户享受到更多便利、安全的网络服务。近年来,全球范围内无线局域网的数量急剧增加,成为网络发展的必然趋势。

本文主要以无线局域网的现状为研究对象。首先把无线局域网的发展历程分为四个时代进行了了简要介绍，之后涉及了WLAN的各项技术标准，物理组成和拓扑结构，WLAN的安全技术，当今的市场状况，应用特色和未来发展。其中WLAN的物理组成和拓扑结构是WLAN 的核心问题，它决定着WLAN的性能和发展。最后结合对市场调查资料的分析和当前应用的技术和状况，对WLAN的未来发展做了简单的预测和展望。

关键字wlan 无限局域网

1概述

无线局域网络(Wireless Local Area Networks，WLAN)在局域网区域内以无线媒体或介质、利用射频(Radio Frequency，RF)的技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。

自从1977年第1个民用局域网系统ARCnet投入运行以来，局域网以其广泛的适用性和技术价格方面的优势，获得了成功和迅速的发展，已成为数据网络领域中基于宿主机的最流行的网络连接形式。进入90年代以来，随着个人数据通信的发展，功能强大的便携式数据终端以及多媒体终端的广泛应用，为了实现任何人在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标，要求传统的计算机网络由有线向无线，由固定向移动，由单一业务向多媒体发展，更进一步推动了WLAN的发无线局域网主要是无线计算机通信网络。无线局域网的历史，

也就是无线计算机网络通信的历史。无线通信的历史非常悠久，但无限计算机通信的历史并不长，其优越性是近十几年才发挥出来。

2．1无线局域网的产生

最早出现的无线局域网可认为是夏威夷大学于1971年开发出的、基于封包式技术的AlohaNet，它采用无线电台替代电缆线的原因是为了克服由于地理环境因素而造成的布线困难。

夏威夷群岛由包括Oahu，Maui，Hawaii等在内的几个岛屿组成。夏威夷大学共有10个校地，主校地位于Oahu岛，其他校地分别散布在不同的岛屿。为了使其他岛屿的计算机和用户终端能够共享主校地的大型计算机，需要构筑一个通信网络把各校地的用户终端与计算机联入主校地的大型计算机。从网络的业务需求和实现费用角度考虑，采用无线电作为传输媒体在当时的情况下无疑是最佳地选择。AlohaNet由7台计算机组成，横跨四座夏威夷岛屿。AlohaNet属于中心网络拓扑，设置有上行和下行来两个广播信道。主机的数据经下行信道发往各个用户终端。当计算机用户终端欲发送数据至主机时，终端的无线收发器（或集线器）使用被称为Aloha的信道接入协议，把数据经上行信道发往AlohaNet中心站，再由该中心站送到主机。上行与下行信道分别使用407.35MHz与413.475MHz频段，数据传输速率为9.6kb/s。

1979年，瑞士IBM Rueschlikon实验室的Gfeller，首先提出了无线局域网的概念，他采用红外线作为传输媒体，用以解决生产车间里的布线困难，避免大型机器的电磁干扰，但是由于传输速率小于1Mb/s而没有投入使用。

2．2无线局域网的发展

无线局域网发展至今，其标准化基本可分为四个阶段，每一个时代都有

第一代无线局域网——1985年，FCC颁布的电波法规为无线局域网的发展扫清了道路。它为无线局域网系统分配了两种频段：一种是专用频段，这个频段避开了比较拥挤的用于蜂窝电话和个人通信服务的1~2GHz频段，而采用更高的频率；另一种是免许可证的频段，主要是ISM频段，它在无线局域网的发展历史上发挥了重要作用。美国早期的ISM频段主要

是902~928MHz和2.400~2.4835GHz，颁布规则限制发送功率不超过100mW。此后几年，许多无线局域网产品陆续上市，如RangeLAN的900MHz产品、NCR的2.4GHz产品、摩托罗拉的Altair产品（工作于18~19GHz）以及其他的IR技术产品等。这些产品可以认为是第一代无线局域网产品，它们大都采用了扩频技术。

第二代无线局域网——20世纪80年代末期，IEEE 802委员会在IEEE 802.4L任务组考试了无线局域网的标准化工作，并于1990年7月在接受了NCR公司的“CSMA/CD无线媒体标准扩充”的提案，成立了独立的IEEE 802.11任务组，负责制定无线局域网物理层及媒体访问控制(MAC)协议的标准.1991年5月，IEEE发起成立了无线局域网的专题研究小组，并在马基诺赛的伍斯特举行了第一次关于IEEE 802.11的专题会议。1997年6月26日，IEEE 802.11标准制定完成，并于1997年11月26日发布。由AMD、Harris、3Com、Aironet、Lucent、Netwave、Proxim等公司发起，于当年成立了无线局域网联盟WLANA（Wireless Local Area Network Alliance），并且有越来越多的通信公司加盟。生产厂家在IEEE 802.11标准和联盟协议的基础上，实现产品的标准化。从1998年开始，许多厂商相继推出了基于IEEE 802.11标准的无线局域网产品，它们属于第二代无线局域网设备。第二代无线局域网设备大都工作在2.400~2.4835GHz频段，传输速率为1~2Mb/s。

第三、四代无线局域网——IEEE 802.11任务组的研究进展比计划的要慢，而在1992年，由苹果公司领导成立了一个叫WINForum的工业联盟组织，并最终从FCC处获得了用于个人通信系统的1.890~1.930GHz频段的20MHz带宽，进行语音的同步传输和数据异步传输。同时，欧洲也成立了关于高速无线局域网（HiperLAN）的标准化组织，它获得了5.15~5.35GHz 和17.1~17.3GHz两个200MHz频段。1997年完成了HiperLAN 1标准的制定，这促使FCC 发放了包括5.15~5.35GHz和5.725~5.825GHz的U—NII频段。其中，5.15~5.25GHz用于室内，配合天线后最大输出功率为200mW；5.25~5.35GHz用于校园网，最大输出功率为250mW，配备天线时可达1W；而5.725~5.825GHz主要用于社区网络，最大输出功率为1W，配备天线时可达4W。

由于IEEE 802.11速率最高只能达到2Mb/s，在传输速率上不能满足人们的需要，因此在不断研究后与1999年9月又提出了IEEE 802.11a和IEEE 802.11b标准，传输速率分别可达54Mb/s和11Mb/s。2002年通过了IEEE802.11g标准，它允许通过的最大传输速率为54Mb/s，但仍工作于2.4GHz频段，与IEEE 802.11b标准兼容。同时，HiperLAN—2标准也已制定完成，与IEEE 802.11a类似，工作于5GHz频段，最大传输速率为54Mb/s。其中，符合IEEE 802.11b标准产品已经较为普及，可以将它归为第三代无线局域网产品；而将符

合IEEE 802.11a、HiperLAN 2和IEEE 802.11g标准的产品称为第四代无线局域网产品。

在中国，西安电子科技大学综合业务网(ISN)国家重点实验室从1992年开始对WLAN 进行研究与开发，于1994年推出了我国第一套WLAN样机，并通过国家电子工业部组织的技术鉴定。1994—1995年完成了“无线局域网中的基带处理芯片研制”的中外合作项目。1995—1996年完成了“游牧计算网络体系结构与关键技术”的国家自然科学基金项目。1997年完成了“无线局域网（LAN）技术与设备”的国家高科技发展计划（863计划）项目，并出版了国内首部“无线局域网”的著作。1997—1998年完成了“移动计算网络中的移动管理” 的国家自然科学基金项目。1999—2000年完成了“宽带无线IP技术”的国家863重大项目，并开发出了基于“IEEE 802.11b的WLAN产品和移动IP软件。

目前，正在使用的无线技术有IEEE 802.11标准系列、HomeRF、HyperLAN2以及蓝牙技术等，其中，IEEE 802.11家族使用最广，尤其是IEEE 802.11b标准，仍在不断的发展完善中。HyperLAN2由欧洲电信标准化协会(ETSI)的宽带无线电接入网络(BRAN)小组着手制定，速率可达54Mbp，作为一种标准，在欧洲它得到了业界的广泛支持。HomeRF由于争议不断，发展一直较为缓慢，只在家庭和小型办公室中使用。蓝牙众所周知，但是其传输距离、接入用户有限，只适合于近距离传输。

3．1WLAN的物理组成

无线局域网的物理设备并不是很复杂，由站（Station，STA）、无线介质（Wireless Medium，WM）、基站（Base Station，BS）或接入点（Access Point，AP）和分布式系统（Distribution System，DS）等几部分组成。

1）站又称点、主机（Host）或终端（Terminal），是无线局域网的最基本组成单元，实际上可以说无线局域网的通信就是站间的数据传输。站在无线局域网中通常用作客户端，它是具有无线网络接口的计算设备，包括：终端用户设备、无线网络接口和网络软件三部分。

无线局域网中的站是可以移动的，因此又可称为移动主机或移动终端。根据移动性又可分为固定站、半移动站和移动站。因此无线局域网具有很好灵活性。

2）无线介质。它是无线局域网中站与站之间、站与接入点之间通信的传输介质。在这里指的是空气，它是无线电波和红外线传播的良好介质。

3）无线接入点AP（Access Point）

无线接入点类似蜂窝结构中的基站，是无线局域网的重要组成单元。无线接入点是一种特殊的站，它通常处于基本服务区（BSA）的中心，固定不动。其基本功能有：（１）作为接入点，完成其他非ＡＰ的站对分布式系统的接入访问和同一BSS中的不同站间的通信连接。

（2）作为无线网络和分布式系统的桥接点完成无线局域网与分布式系统间的桥接功能。

（3）作为BSS的控制中心完成对其他非ＡＰ的站的控制和管理。

无线接入点是具有无线网络接口的网络设备，它主要包括以下几部分：

（１）与分布式系统的接口（至少一个）

（２）无线网络接口（至少一个）和相关软件。

（３）桥接软件、接入控制软件、管理软件等AP软件和网络软件。

无线接入点也可以作为普通站使用，成为AP Client。WLAN中的接入点也可以是各种类型的，如IP型的和无线ATM型的。无线ATM型接入点与ATM交换机的接口为移动网络与网络接口（MNNI）。

4）分布式系统DS（Distribution System）

为了覆盖更大的区域，需要把多个BSA通过分布式系统连接起来，形成一个扩展业务区（Extended Service Area，ESA），而通过DS互相连接起来的属于用一个ESA的所有主机组成一个扩展业务组（Extended Service Set，ESS）。

分布式系统是用来连接不同BSA的通信信道，成为分布式系统信道（DSM）。DSM可以是有线信道，也可以是频段多变的无线信道。这样在组织无线局域网时就有了足够的灵活性。在多数情况下，有线DS系统与骨干网都采用有线局域网。而无线分布式系统（Wireless Distribution System，WDS）可通过AP间的无线通信（通常为无线网桥）取代有线电缆来实现不同BSS连接。

3．2无线局域网的拓扑结构

WLAN体系结构有由几个部件组成，它们之间相互作用而构成了WLAN，并使STA对上层而言具有移动透明性。

WLAN的拓扑结构可从几个方面来分类。从物理拓扑分类看，有单区网（Single Cell Network，SCN）和多区网（Multiple Cell Networks，MCN）之分；从逻辑上看，WLAN的

拓扑主要有对等式、基础结构式和线型、星型、环型等；

从控制方式方面来看，可分为无中心分布式和有中心集中控制式两种；从与外网的连接性来看，主要有独立WLAN和非独立WLAN。

BSS是WLAN的基本构造模块。它有两种基本拓扑结构或组网方式，分别是分布对等式拓扑和基础结构集中式拓扑。单个BSS称为单区网，多个BSS通过DS互联构成多区网。4无线网络安全

随着WLAN(无线局域网)技术的快速发展，WLAN市场、服务和应用的增长速度非常惊人，各级组织在选用WLAN产品时如何使用安全技术手段来保护WLAN中传输的数据——特别是敏感的、重要的数据的安全，是值得考虑的非常重要的问题，必须确保数据不外泄和数据的完整性。

通常网络的安全性主要体现在两个方面：一是访问控制，它用于保证敏感数据只能由授权用户进行访问；另一个是数据加密，它用于保证传送的数据只被所期望的用户所接收和理解。无线局域网相对于有线局域网所增加的安全问题主要是由于其采用了电磁波作为载体来传输数据信号，其他方面的安全问题两者是相同的。

5市场状况

自从1997年6月，全球第一个无线局域网标准1EEE802.11制定出来，掀开了无线局域网发展序幕。在无线局域网发展初期，虽然IEEE802.11技术很快成熟，成本也很快下降，但由于IEEE802.11产品与10/100M有线局域网相比存在传输速率慢的缺点，成了阻碍无线局域网进一步发展的瓶颈。其后国际标准协会及生产厂家致力于提高无线局域网的传输速率，相继推出了IEEE802.11b，IEEE802.11a，IEEE802.11g标准及其商用产品。速率由IEEE802.11的2M提高到IEEE802.11g的54M，甚至是Super G的108M，速率已经可以与10/100M有线局域网相当了。无线局域网技术得到了长足进步，在短短的几年时间内，随着传输速率的提高，无线局域网产品已深入人心。

6应用前景和未来发展

目前，越来越多的无线局域网产品投放市场，价格越来越低、覆盖范围也不断增大，而依据规范开发网络底层到应用层接口的中间件厂家也将有更多的应用产品投放市场。无线局域网已作为一种宽带网络解决方案得到了应用，可以预见，随着网上多媒体技术的日益应用发展，传输速率更高的无线网络设备将会涌现。未来的发展也会有多个方向。所以，对无线局域网设备和服务的投资前景将会非常乐观。

7结论

本文以当前无线局域网的现状为主线贯穿全文，首先对其历史发展背景做了详细介绍，以此对各种WLAN技术标准的说明做一个铺垫。然后对无线局域网进行进一步的分析，即物理组成和网络拓扑结构，这也是反映当前无线局域网状况的一个中心标志，因为物理设备和拓扑的发展最能决定无线局域网的网络性能。提到网络，安全问题必然使人们关心的一个问题，由此，对早期和当前的无线网络安全机制和技术进行了详述。根据Internet、报刊和杂志等资料最近几年的调查数据，对当前多内外无线局域网产品和设备的市场概况进行了分析，同时进一步了解了在现代生活中WLAN的应用特色和应用范围。最后，结合WLAN的发展历史和现状的分析，对其未来的发展方向进行了一个简单的预测。