WLAN技术白皮书

长篇：无线局域网技术白皮书合集

1-1 WLAN的优点

＞＞机动性

驱策无线通讯与行动运算最根本的创意原动力，可以说是机动性。过去几年来手机与家用手提式无绳电话的普及，就是个最好的说明。轻薄短小而携带方便的笔记本电脑，也已经渐渐开始取代笨重的桌上型计算机。

然而，光是只有笔记本电脑、甚至个人数字助理PDA是不够的，走到哪、用到哪，仅只为基本的需求，保持信息的传递与无时无刻的网络连结，让个人计算机不再只是个能够移动的孤儿，但是网络线所带来的不便与限制难以克服，这就是非得靠无线通讯不可了。因此，无线局域网络WLAN为计算机带来了相当的机动性，已彻底颠覆传统的生活与工作状态。

许多读者应该还有印象，几年前在公司开会时，一定是人手一条RJ45网络线，大家抢着去连接墙上或桌上的网络线插孔，整个会议桌上可谓凌乱不堪，还有人不小心就会被网络线绊倒呢！现在时代不同了，有了WLAN人们可以携带着个人的笔记本电脑，从一地点漫游到另一个区域，不再受到线缆的拘束与羁绊，无论室内还是户外都能够让人撷取网络信息，在无线局域网络涵盖范围内，皆可随处上网。对于一些机动性需求较高的工作，WLAN无啻是项打破传统藩篱的伟大福音！

＞＞方便性

无线局域网WLAN的好处之一，还包括其弹性与便利性。由于不需要大量布线，架设上较传统网络方便，也极少需要管路来架设网络线缆，对网管人员而言，不仅可以大幅度缩减建构网络的时间，将来若网络拓扑需要更动时，也不用太过大费周章的进行重新拉线。譬如说传统的以太网络应用在办公室的环境下，也许遇到部门间偶尔人事上的调动、组织的重编，那么网络的架构很可能就得需要修改，即使只是增添一两个员工，都有可能让额外的网络线铺设大费周章。在这种情况下，WLAN由于以无线电波连接取代铜线或光纤电缆，调整上就方便多了！就算办公桌挪来挪去，也不需要为了网络线插孔的移动而伤脑筋，信息就有如空气一般随手可得，适合网管人员弹性规划运用，对商业上的应用极具吸引力。

＞＞扩充性

无线局域网WLAN还有另一个优点，那就是良好的扩充性。传统有线网络的铺设下，一般网管往往为了预防以后额外的架设需要，造成初次架设时非必要的浪费。以一个2.4GHZ 下的WLAN而言，若当有更多使用者加入该网络时，可以在同个定点扩充至三个互不干扰的无线网络，显着扩充了其带宽负荷量。因此，WLAN可大可小，扩充与升级都较传统有线网络来得方便。只要增加无线接入点AP就可以拓展整个网络的涵盖范围与容量，也因此对SOHO族或中小企业而言，安装WLAN对网管人员而言，绝对是项明智之举。

＞＞投资报酬

在商业上无线局域网WLAN广受重用的最大因素，莫过于其投资报酬ROI，否则投资若

不能回收，岂不是亏钱的蠢事吗？在千禧年网络业达康泡沫之后，许多企业对网络设备的投资都开始紧缩，少数在开支上还有显着增长的，非WLAN莫属。我们甚至可以说唯有无线网络在科技业不景气的寒冬里绽放。

或许一开始的网络设备较为昂贵，然而安装成本低廉，加上无线网络的检修较为方便，不怕虫蛀鼠咬，可靠度高，长期维护成本亦相对下降。重点是WLAN提升了效率与机动性，甚至无形中助长了生产力，使得投资报酬率升高，也让企业对WLAN的应用与发展寄予厚望。美国波音公司就是个很好的例子，他们善用WLAN于制造飞机的厂房，不仅网络铺设上更具弹性，更增加了工作生产力，可谓一举数得。

此外，传统网络的铺设往往需要开挖，耗费许多时间与金钱，何况有些地方根本就非常不易布线，线缆的绕路与特别的架设也隐藏了不少成本。因此无线网络也常被应用于远距离建筑物彼此的信息骨干，或者是无线ISP服务。以一般仅1.5MBPS的T1网络而言，每月的租金大约是4千至8千元不等，租凭同等宽带无线网络服务至少可省50%月费。

倘若自已架设WLAN桥接器来连接散居附近各地的建筑物，不仅无需负担巨额的月租费，更可完全掌握网络的维护与管理，不必受制于专线电话或网络公司的服务，绝对是经济实惠的IT方案。随着网络语音VOIP在商业上应用的进展，WLAN可与之建构于办公室的信息语音网络，特别用在大区域、低密度的连网，都可以协助企业大幅降低电话联机等营运开销。WLAN在商业上的用途，凭借着随之而来的高度投资报酬率，前景一片光明。

1-2WLAN的应用范围

还在为家里纠缠不清的网络缆线烦恼吗？家用WLAN安装简易，无须在墙上破坏与屋顶钻孔拉线导致有碍观瞻，不仅让美观的装潢与崭新科技应用完美的融合，更能让您随时随地在家高速飙网。想象一下您的孩子用无线网络与朋友玩着电视游乐器或计算机游戏，您可以躺在床上舒服地浏览网页、回复电子邮件，或者躺在您的摇椅轻松实时财经股市信息，上网购物买菜，全家在无线网络上分享着电影档案、数字照片以及打印机等，汲取信息就有如呼吸般轻松自然。无线网络的便捷彻底改变了我们的生活形态，数字家庭的崭新概念也为我们带来许多的乐趣！

如何有效增进企业网络的效率与安全性，并且以新型态IT信息科技提助生产力已是二下一世纪企业经营最重要的课题。随着无线通讯的普及化，行动通讯让办公环境不再受到网络线缆的束缚。WLAN不仅能减少布线、使得网络架构变得更容易，并且大幅增加可靠性伸布建一般办公室网络外，在某些临时搭建的办公室、工地、随时准备迁徙作战的军营与基地、以及布线困难的仓库与厂房，更能发挥其机动上网的特色。这其中又以无线条形码扫描器与

WLAN的结合，最为重要。由于仓储工作人员需要在仓库与各部门间经常走动，随身携带的条形码扫描器必须实时将数据传回服务器，并且从数据库撷取货品信息，在此情况下唯有无线网络可以解决这样的需求。零售商也可以运用这样的技术，用轻便的平板计算机与条形码扫描器取代易出错的纸笔记账，让商品的管理更有效率，亦更为精准。商业界巧妙运用WLAN整合管销系统与货运系统，已是股不可抵挡的趋势。

善用WLANA的医疗网络，效果更是如虎添翼。现在不少大医院和小诊所都开始布建无线网络，在综合医院里用WLAN往往架设在护理站以及附近的走道，架设的过程对住院病患的干扰最小，而医生和护士可以拿着笔记型计算机或个人数字助理PDA看病或巡房，不仅可以实时同步更新病理数据库中的病例表，提升医疗记录的效率和可靠性，更可简化医院的行政效率和管理的复杂度。在小诊所内医师可以携带着一台笔记型计算机或平板计算机，游走于不同的看诊室，从此看诊室不需要处处设置计算机及网络，对于成本控制与操作效率上都有正面的帮助。

此外，ISP亦可始运用成本较为低廉的WLAN技术提供互联网服务，尤其对于某些布线较为困难的偏远地带、或低密度的住宅，有些ISP有鉴于XDSL或有线电视网络架设成本偏高与往后营收不易，开始提供所谓的末段宽带服务。

无线上网已是全世界运动！尤其来在科技厂的推广下，配备无线网络卡的笔记本电脑与个人数字助理PDA愈来愈普及，信息变得有如空气一般随手可得，这俨然对分秒必争的商务人士是项振奋的消息，对日渐依赖网络通讯的大众也是项方便的利多。因此，公众无线网络的撷取与架设亦日形重要，今日美国已有超过一万个，提供WI-FI无线上网服务，往后预计每年都将以倍数成长。许多机场与饭店，甚至快餐连锁餐厅都开始提供无线上网服务，著名的星巴克咖啡即是最好的案例，吸引了不少商务人士以及年经学子的驻留与消费。

想象一个随处皆可收发电子邮件、浏览网站、交换讯息的地方，却无网络线的羁绊与束缚，是多么新潮而令人向往啊！无论从自营的咖啡厅、茶馆、餐厅、宿舍公寓或高尔夫球场，到连锁旅馆、公园广场、度假中心，皆开始提供无线上网服务。WLAN不仅胁助业者吸引更多消费者慕名光顾，更能协助业者回收宽频网络之投资成本，甚至进而获得更大利润，亦能让消费者无时不刻享受无线飙网的便利与乐趣，达到经营者与消费者之间互惠双赢的终极目标。例如目前我国许多国际机场、宾馆酒店等，都开始设置无线上网服务，嘉惠民众。对于临时搭建的贸易展会、信息展或研讨会，WLAN更是提供信息上网服务的最佳选择。

以上都是无线局域网络在现实生活中应用的例子，无线网络摆脱了网络线缆的束缚，随着计算机低耗电设计的改进，甚至未来燃料电池的推出，人类的数字生活正在一步步朝着完全无线的梦想前进。

1-3WLAN的发展历史

广义而言，无线局域网络可归类为光束，高频无线电波两大种。经光作为传输媒介的无线网络时，两个端点必须在可以互相看得到的一直线，也就是所谓的LOS，中间若有阻隔则通讯就会停摆，相信拥有笔记本电脑的读者大多都能了解，毕竟IRDA红外线传输已大量内建于商用笔记本电脑及PDA等，有鉴于光束难以穿透大多障碍物，无线网络的应用开始朝着高频无线电波的方向走，包括窄带微波。由于源自军事应用的展频通讯具备高可靠性，高保密性而且不易受到干扰的特性。现在已蔚为主流。而展频技术主要又分为直接序列展频DSSS，跳频展频两类。关于这两种展频技术的原理与应用，我们会在往后的章节作番简介与比较。

在本书中我们仅将焦点放在目前最广泛使用的WLAN，俗称WI-FI的的IEEE802.11技术。话说二次世界大战以来，无线通讯即蓬勃发展，然而大多应用在军事、学术研究和政俯机关，欠缺广泛的通讯标准。继广为采纳的IEEE802.3以太网络标准制订，在公元1997年，国际电子电机协会IEEE制订了所谓的IEEE802.11无线局域网络协定。在最早的IEEE802.11标准中,无线传输的方式包括了上述DSSS和FHSSS两种展频,以及经外线传输等共三种无线传输技术,数据传输速率高达1MBPS或2MBPS.

早期这些IEEE802.11产品非常昂贵,其中以AT&T WAVELAN最具代表性,由于1MBPS至2MBPS的通讯速率已不符合现今高速网络的需求,因此基本的IEEE802.11网络设备已不再生产.笔者不推荐各位去购买现在可能相当便宜的老旧802.11产品,还是可以运用在建筑物间点对点PTP无线传输,起码好处是不易受现今广为采用的DSSS无线网络所干扰.

为推广IEEE802.11应用、解决各家产品兼容性的问题，无线以太网络兼容性联盟WECA 在这样的需求下被成立。大家耳熟能详的WI-FI认证标准，就是这个组织负责测试和颁发，若要确保兼容性无虑，建议还是采用获得WI-FI认证的WLAN产品。

1-4 802.11协议标准

与其谈起国际标准OSI，七层网络模型不切实际的陈腔滥调，不如以现在常用的TCP/IP通讯协议模型来看IEEE802.11无线网络协议。从最接近使用者的应用层，到时中间由网络操作系统负责的传输层、网络层、以至于底部接近硬件的数据链路层、物理层都是环环相扣、缺一不可。IEEE802.11及其相关衍生协议,则是坐落于底部的第一与第二层,这样的好处是可以和其它原有的上层网络协议与应用程序兼容,简单地说,就是使用者本来在以太网络上执行的程序,不须为了更换为无线网络设备而重写,只要安装适当的驱动程序,就可以使用WLAN,享受无线上网的便利.

详细一点来解释,我们常用的网络应用例如:WWW、FTP、TELNET与电子邮件等，都是靠其底下的TCP/IP因特网通讯协议支撑。在传输层主要分TCP与UDP两种，前者是确保点对点间数据传输的可靠无误，最为广泛运用；而后者因为没有流量控制、也不在乎数据包的顺序，适合实时语音传输或视频通讯。在TCP或UDP底端的则是以IP为主的网络层，主要用来做寻址与数据包的传递旅行。再往底层探讨，我们会遇到控制最底部硬件的数据链路层，而这一层主要的任务就是用实体传输设备将数据帧传送出去，并将结果尽量无误的送回上面的网络层。因此数据链路层包含了以IEEE802。2标准为主的逻辑链路控制协议与控制共享媒体存取的协议，处理在无线广播网络中的秩序，排除传输媒介存取冲突的问题。事实上在一个无线广播网络中的秩序，排除传输媒介存取冲突的问题。事实上在一个无线局域网络中，每个网络实体的商务辨别是靠每张每张网络卡独一无二的MAC地址。除了本书探讨的IEEE802.11无线局域网络协议，常用IEEE802.14缆线调制解调器网络、以及俗称蓝牙的IEEE802.15无线个人网络WPAN都属于这个层级的网络通讯协议.

以IEEE802.11为主的通讯协议,在数据链路层与物理层还有不少衍化出来的徒子徒孙,这些都是学术界与工业界为改善无线通讯品质、针对不同目标所制订出来的标准。每个802。11后面跟的字母代表一个研究对象，IEEE对不同的研究主题成了个别的小团体，这其中又以802。11在通讯速度上已不敷使用，为了提升通讯速度以将妥善运用，IEEE于1999年进一步延伸了2.4GHZ频段的802.11b与5GHZ频段的802.11a,速度分别为11MBPS与54MBPS.由于2.4GAZ使用较为频繁,2003年夏天IEEE又为该频段制订了高达54MBPS的802.11g 标准.

论述至此,在进一步了解802.11A,802.11B或802.11G前,我们必须先从无线电波操作频率的观点来看其划分,联邦通讯总署FCC乃美国管理通讯频段与法规的机关,他们限制了无线通

讯的操作频率,尤其以应用于工业,科学与医疗的所谓的频段最广为WLAN使用.由于不需要特殊的执照才能操作,ISM频段包含了以900MHZ,2.4GHZ与5.8GHZ三个为主频率划分,广泛用于家用及商用无线系统,想必家里有安装无线电话的读者必然不陌生.

900MHZ的ISM频段几乎没有受到WLAN的重视,一般的IEEE 802.11,802.11B或802.11G 都是操作在2.4GHZ的ISM频段,注意高速IEEE802.11A虽然是操作在5GHZ的频段,但更精确地说,它并不是全然在5.8GHZ的ISM频段,而是用所谓的5GHZ UNI频段,该频段与ISM的5.8GHZ频段有部分重迭,5GAH的WLAN在室内仅能使用其UNII的低频与中频,而室外应用则被限制相对中频及高频.

ISM固然方便,然而因为不需要使用执照猫画虎而被广泛运用,所以彼此的干扰就比较严重.邻居的WLAN就很可能跟您的无线网络抢频段而发生冲突,更糟糕的是目前的商用无线电话和厨房的微波炉,都与使用UNII的网络设备相冲突. 不少人家里若有人的电话接通,则网络就有可能发生断讯或不稳的情况,在那种情况下使用干扰较低的UNII频段多少避免这类的困扰.

>>IEEE 802.11b

当今使用最广泛的莫过于操作于IEEE802.B,这个协定于1999年被定案,以CCK通讯调变及IEEE802.11相容.其中DBPSK被用于1MBS的组态,而效率加倍的则用于2MPS.此外,有种当初为了与IEEE 802.11FHSS产品兼容所开发的PBCC,某些号称可达到的802.11B产品,即由此而来.

各国对于2.4GHZ频段开放程度的不同,也因此为何在美国的WLAN信道选择的是从1到11,而欧洲大多地区的信道选择可以人1到13.由于同一地区内使用的信道最好不要重叠,以相隔25MHZ以上避干扰,一般两个信道的数字差别在5以上,都可以视为没有互相干扰的频道.我们可以清楚地看到第1,6,11共三个不重叠的信道可同时同地使用.这就是为何最大带宽容量是用三去乘以11MBPS来计算.这对布建网络而言,是个非常重要的观念与技巧.

由于802.11b技术已相当成熟,在芯片设计业者与无线网络设备制造厂竞争下,价钱已经相当低廉,尽管数据实际吞吐量仅达3-5MBPS,但已足够一般人无线上网的基本需求,加上CPU 大厂极力推展及迅驰的助益下,802.11b网卡已成大多新出厂的笔记本电脑或PDA内建选购的配备.

>>IEEE 802.11A

其实IEEE 802.11A是与802.11B于1999年九月十六日同时推出的标准,该标准使用正交频分复用OFDM调变技术,理论上可达54MBPS高速设备传输.在实测上对数据的真正吐吞量可达到27MBPS上下,某些无线通讯芯片厂商运用其独家技术.可以将理论传输速率推至72MBPS,甚至用合并信道的方式,达到108MBPS.但在标准中,802.11A支持以下速率模式:6\9\12\18\24\36\48\54MBPS.

此外,802.11在UNII频段上通讯受到其它装置的干扰较小,加上非重叠信道的数量较多,每一阶段的UNII频段都可有各别四个非重叠信道可供增加带宽容量,困此802.11A不仅传输速率高而且稳定,对高密度负荷的使用环境,也是较为适当的.同一定点可建立高达八个非重叠信道的通讯,最大载容量高达432MBPS,相当适合企业内部办公室WLAN应用.

可惜的是802.11A的成本较为高昂,与使用2.4GHZ频段的802.11B互不兼容,且802.11A 的PCMCIA网卡只能接受32BIT的数据接口带宽,支持5GHZ外接可拆换天线机种也较少见,在业界缺乏关爱的眼神下,单纯802.11A产品已多销声匿迹.现在市面上几乎只有2.4和5GHZ 的双频机.当然,5GHZ产品最让人诟病的无非还是其较短通讯距离,与一般802.11B室内100至150英尺的通讯距离比起来,802.11A可能只有25至75英尺的通讯距离,而且5GHZ的无线电波对障碍物的穿透性较差,比起2.4GHZ的无线电波衰减来得快,只适合小区域的高速无线通讯,然而,对于想要局限无线电波涵盖范围的办公室应用而言,有些人认为802.11A的特点还

有助于网络安全,不易受到建筑物外黑客的监听与侵入,至于这点看法就见仁见智了.

>>IEEE 802.11G

由于使用802.11B的群众不在少数,但是其通讯速度实有更上一层楼的空间,因此融合了802.11特有的OFDM调变技术,与802.11B向下兼容性与2.4GHZ频率通讯距离的高速IEEE802.11G标准于公元2003的夏天被定案.虽然说802.11G理论最大速率是54MBPS,一般实测结果大约介于20MBPS至25MBPS之间,较802.11A略低,但已比老旧的802.11B快了许多倍.比起讯号衰减剧烈的802.11A,802.11G可以在相同速率下达到更远的通讯距离.

事实上，IEEE 802.11A 与IEEE 802.11G相较之下也非是一无是处,例如802.11G的最大带宽容量受限于2.4GHZ仅有同时至多三个非重迭信道,也只能有54MBPS*3=162MBPS.在自由市场竞争下,802.11G会逐步成为主流,而已相当成熟的802.11B则能以廉价攻势抢攻低阶家庭市场,至于802.11A则会与802.11G结合成为高阶的产品,互补共荣.例如在办公室内,用802.11A的5GHZ频段串连各别的WLAN,同时以802.11B/G的2.4GHZ频段提供无线上网.在数字家庭的应用上,更可以利用受干扰较小的802.11A传输随选视讯VOD或作为其它多媒体影音传输之用,而802.11B/G亦可同时提供上网,两者相辅相成,应用方面充分发挥其组合的力量.

除了802.11与物理层的802.11A,802.11B,802.11G外,还有一些制订中的协议标准,比较重要的包括用以改善无线传输安全性的802.11i;针对实时影音传输应用QOS设计的802.11E,另外还有再度向100MBPS以上传输速度挑战的802.11N等,都是最近业界瞩目的发展焦点.目前802.11I已有部分草拟为WPA;而部分会放在802.11E的技术也形成了WME,这两个重要的技术标准预计在2004年的六月份定稿,以上这些草拟中的标准我们会在之后的章节逐步探讨.

1-5 其它同类WLAN技术

当然，这世界上还是有好几种IEEE 802.11之外的无线局域网络技术,除了我们之前略微论及的红外线与镭射光通讯,无线电讯方面还有欧洲的HIPERLAN.家用的HOMERF标准,以及不少人都听过的蓝牙,以下就这几种WLAN技术简短做些介绍.

HIPERLAN技术标准由欧洲电信标准协会制订,运用在5GHZ及17GHZ高频.ETSI之于欧洲正如FCC之于美国一样,所以事实上HIPERLAN/I支持高达24MBPS的传输,使用UNII的中低频段,而其通讯距离亦达到45.7公尺.新推出的HIPERLAN/2标准更拓展至三个UNII频段,支持至54MBPS高速传输,不仅和802.11A比起来丝毫不逊色,若以技术层面来说,HIPERLAN/2可以说更为优秀.不仅利用无线异步传送模式相关技术,支持802.LP,RSVP等QOS技术,保密编码上更使用虚拟专用网VPN惯用的DES与3DES确保通讯安全,然而IEEE在工业界毕竟还是声势浩大,因此802.11大体上还是方为使用,且802.11也是为了因应欧洲规格无线局域网络酝酿而生.

另一种广为人知的WLAN,即以跳频技术运用于2.4GHZ的HOMERF,主要用来连接家里的电话,视听娱乐与其它信息设备,最新的HOMERF2.0可达10MBPS,并向下支持5MBPS,1.6MBPS 及0.8传输速度.

不少人认为蓝牙技术也是IEEE 802.11的手下败将,事实上蓝牙是应用于相当低的耗电等级,例如LMW,,2.5MW,因此它的微型通讯网路距离也是相当短,传输速率也不高.但是对于无线连接手机,无线耳机,甚至打印机或数字个人助理PDA而言,都是相当轻巧方便的无线网络方案.不过,蓝牙最大的缺点是它依然操作于2.4GHZ频段,而且使用高达每秒1600次的FHSS 跳频技术,与我们的IEEE 802.11B/G网络的操作频段有所冲突,然而在本书截稿前,已有芯片设计厂商宣称将这两种技术和平共存于同一组芯片中,这无非振奋人心的消息.

1-6 我国WLAN的展望

根据工研究院的统计资料，我国台湾于公元2003年已掌握全球高达80%的无线局域网设备的生产占有率。是台湾继个人计算机后另一个世界第一的傲人成就！目前我国台湾厂商WLAN量产技术颇受肯定，业界已呈百家争鸣，一片欣欣向荣。就世界上现今最大的WLAN 市场一北美洲而言，在公元2003年已以四百多万的无线局域网络使用者，预计在2007年前更能暴增至三千一百多万人口。

尽管无线局域网络产口的荣景是可以预期的，但我们从统计与预测中可以看出些有趣端倪。首先是2004年后，堪称经典的802.11B标准将逐步功成身退,仅能操作于5GHz频段的纯802.11A产品也跟着淘汰.随着高速802.11G的推广,自2003年后该技术将使得802.11G无线网络产品成为主流,而且又频802.11A/B/G产品亦将因为无线网络安全性的改进,大肆进攻办公室等其它商业用途,并且预计在2005年达到倍数的高成长.

另外值得注意的是,无线局域网络产品核心一无线网络卡亦有出货方面的消长.原本占最大比例的接口网络卡开始大量消退,取而代之的是迷你PCI接口无线网络卡或模块的崛起.

由于许多WLAN网络设备都以迷你PCI通讯模块取代以往的内建PCMCIA适配卡,因此迷你PCI接口的占有率节节上升.不过最新的趋势是系统芯片SOC将微处理与无线网络卡基频芯片整合,可大幅省成本,是各厂争相开发的新技术.

尽管我国台湾在WLAN产量全球市场占有率达80%,属于世界第一,然而根据研院发布的数据展示,我国台湾无线通讯的产值仅达全球30%,在产量与产值的不对称情况下,随着全球无线产品通路竞争的白热化,生产代工WLAN可以说是赚辛苦钱.我国台湾业者除了进一步挑战高价值的无线芯片设计,自立研发无线通讯芯片及其相关网络技术,促进其零组件进一步国产,更应该着眼于高获利的系统整合与智能加值服务,而非仅将气力摆在压低制造成本,以高品质的产品规划出完整解决方案与服务,走出削价竞争的循环,如此WLAN霸业才有前途.

以加值服务而言,最有商机的莫守于应用WLAN的公众无线上网服务,我国于公元2003年已有超过百处的公众无线上网热点,各大电信运营商于未来更将设置许多公众无线网络,无线宽带上网计划等,看准全球科技趋势,不遗余力地推广宣导,以促进全民无线上网,提升我国无线局域网产业的竞争力.

2-1 IEEE 802.11网络架构

大体来说,IEEE 802.11所定义的基本构成原件,包括移动端STA端和无线接入点AP,而整个架构是建立在基本服务集BBS,亦即可以互相通讯的无线移动端STA所形成的基本集合.

当所有的行动通讯移动端STA都是以无线进行连结,而且在该基本服务集BSS中并无网络线连结的情况下,我们称之为独立工基本的服务集IBSS,这样的小型网络一般用作计算机之间的信息交流,简单的说,就是种同侪间点对点的传输模式,我们常称之为AD-DOC模式,如果说您想用您的笔记本电脑与附近的另一台笔记本电脑传递数据,那么这种通讯模式就够了.注意在这种模式下,IBSS内的无线移动端并不能作为传递中枢,意思是说一台移动端要与另一台通讯时,必须在其通讯距离内直接无线连接,而且不能经过其它移动端转接.这种模式跟一般笔记本电脑与数字个人助于是PDA所使用的红外线无线传输模式,在概念上相当类似,可以说是最基本的通讯模式.

另一种架构则是用一台无线接入点AP当作彼此之间的通讯协调的枢纽,又称为基础架构式基本服务集,大家不妨把这样的通讯方式想象成家时有台无线电话机,手机,与手机之间的对讲,都必须靠那部电话母机作为通讯中枢,这样应该就比较有概念了!在这样的网络架构下,任何一台移动端STA要与其它移动端STA传递讯息,都必须经由无线接入点AP,因此比起IBSS通讯架构,在带宽上的利用效能只有其一半而已,然而由于无线接入点AP可以扮演数据缓冲区的角色.亦作为无线网络的空中交通协调者,亦即担任基地台的无线接入点AP负责了整个无线网络讯息的交换,因此可以架构较大的无线局域网络,而且在移动端STA端的无线网络卡可以操作在耗电较低的省电模式,所以利还是远多于弊.

最常用的一种架构,应该算是扩展式服务集ESS,我们可以说扩展式服务集ESS是一群基础架构式基本服务集,不过无线接入点AP之间是用无线网络加以衔接的.这种架构的好处是可以有线网络扩充或延伸无线局域网,一般我们会用以太网络交换机连接各个无线局域网络,以构成一个较具规模的扩展的服务集ESS,对使用者而言,每个扩展式服务集ESS都有一个名称以作识别,也就是以后我们常会提及的SSID或ESSID.当移动端STA的无线局域网络卡与无线接入点AP同个无线网域,数据传输才会被许可,同个扩展式服务集ESS下ESSID要保持一致,如此移动端STA从一个通讯细胞移动到另一个通讯细胞或BSS下,还能够漫游到该网络.

上述扩展式服务集ESS,使用所谓的分布式系统DS,作通讯骨干来连接所有的无线接入点AP.这DS事实上是抽象地存在于每个无线存取点AP的通讯协议中,无线接入AP会决定是否要将移动端STA的通帧架在该基础架构式基本服务集内传输,还是往其它BSS的AP传输,或者是传出整个ESS外的网络.目前AP与AP之间的沟通还没有个固定的标准,不过AP之间的通讯协议IAPP正在被研拟中,可望日后成为IEEE802.11F标准.

事实上,DS在IEEE 802.11协议中并没有强制性地去规定如何实现,所以只要是把移动端STA在数据链路层的数据框架传递出去,或与其它其本服务集BSS交换信息,都算是分布式系统DS运作范围.总之IEEE 802.11无线局域网络协议其实是相当复杂的,在这里我们仅介绍其基本的网络架构与核心协议,较为艰深的部分我们留作第七章再探讨.接着我们来探讨802.11协议中DS的通讯服务机制.

2-2 无线上网认证与关联步骤

在计算机网络协议的运作本身，就好比职管联系通讯员一样，任劳任怨地处理上面派来的指令，收发并传递信息，并且接照协议过程中的状态，根据规定的程序来作处理，也因此我们必须对协议本身定义出服务机制，以界定其职权，在IEEE 802.11协议中,我们总共有九种服务机制,而它们又可以分为两大类,移动端服务和分布式服务.

基本上,移动端服务必须实现于无线网络中,该项服务提供了身份认证,解除认证,隐私保护,数据传递等四种服务.认证的过程主要是用来识别每台在无线局域网络中的机器,若没有通过认证,则此移动端STA无法被加入该无线局域网络中的机器,所以认证的机制是IEEE 802.11中最基本的一项,有了认证服务,当然也有解除认证服务的机制,用以消除之前认证通过后的使用权限.就好像员工要来上班,都先要获得老板的许可,拿到了识别证才能进来,若要离开那个岗位,亦即原有的权力消失,一般来说都必须缴回识别证.这样类似的机制也就被IEEE 802.11拿来管理无线局域网络的存取.

第三种服务，乃用以保护使用者数据的安全与隐私，IEEE 802.11希望能提供与有线网络同等的稳私保障,也就是的谓的WEP,这部分我们在第八章也会深八讨无线网络的安全,读者在此只要知道WEP是项用数据加密的方式来保护空中传递的信息即可.至于最后一项数据服务,顾名思义就是像其它IEEE 802网络协议一样,稳定地从一个媒体访问控制MAC位置传递数据至另一个MAC,也就是在最小数据重复与数据顺序错乱的情况下,把数据从一台机器传送到无线局域网上的另一台机器,就是那么简单.

在一个独立式基本服务集IBSS架构下的无线局域网络,上述的通讯协议服务机制已经足够,但在扩展服务集ESS架构下,就需要额外的分布式服务,包括了建立关连性服务,解除关连性服务,重建关连性服务,传播服务,以及整合服务.这些服务机制,如果各位读者对上章IEEE 802.11架构还有印象,这一层薄到不能再薄,却又角色相当重要的通讯协议服务,是介于逻辑路控制LLC以及媒体方问控制MAC这两层之间.换句话说,DS是高于MAC,低于LLC的,用来决定在ESS网络架构下如何传送OSI第二层数据帧.关于OSI与TCP/IP的基本概念.

由于是无线通讯,移动端STA与无线接入点AP之间是没有实体联机的,因此为了用来建立移动端STA与无线接入点AP之间的逻辑联机,我们需要一个服务机制将它们建立关连,这就是建立关连性服务的立意.有了这个服务机制,无线接入点AP方能支持移动端STA去占据网络资源,并且得知要怎么把数据帧往何处传递.这样的服务只发生在移动端STA进入该无线局域网络时,通常我们在使用无线局域网络卡时,在选定搜寻到无线接入点AP后按下连接的按键,里面的动作就包含了建立通讯关连.如此,计算机才知道要跟哪一台AP打交道.AP端也才知道要跟哪些周遭的局域网卡进行通讯.

重建关连性服务跟上述的建立送连性服务,很相像,唯一差别就是重建关连性服务保有先前无线接入点AP与哪一台移动端STA间关连信息,移动端STA的无线网络卡会一直胜这样的服务以取得AP间的联系,尤其是移动端STA在整个扩展式服务集ESS内漫游时.关于这点,我们第一下会用个实例来说明,读者自然会明白.

有了这些关连性建立,当然也有解除关连性服务,就好像人世缘灭一样,凡事有始有终.所以当移动端STA不再需要无线接入点AP的服务时,或者当移动端STA打算离开整个无线局域网时,逻辑上就必须去切断它们之间的通讯联机.如果今天一台AP要关机时,它会通知已建立关连的STA解除其关连.同理,倘若STA的计算机要关机,或者使用者把无线网络卡退出机器,则AP也会释放出原来被占据的网络资源,以供其它人使用.

至于传播服务,就是无线接入点AP用来传递其接收的数据帧,当一台AP接受到移动端STA的数据,AP上会传播服务会决定到底是该把数据送到该基本服务集BSS内的其它移动端,还是藉由整个分布式系统DS传送到网络上其它的AP,使得数据最终可以送到目的地.最后,整合服务是用来连结IEEE 802.11无线局域网络及其它局域网络,不管对象是无线还是有线网络.例如IEEE802.3以太网络与IEEE 802.11无线局域网络的帧数据结构有些差异,因此整合服务主要是用来对同一层数据帧作协议上翻译的动作,以确保数据在不同网络间可以顺利传递无误.

实际上在IEEE 802.11中,每台机器都要去维护两个状态值,也就是认证状态,关连状态,随着状态的不同,限制着不同层级间的通讯数据帧类别.至于这些类别,详细的部分我们在进阶的第七章会有所描述.到这里读者可能会觉得雾里看花,不过没关系,我们紧接着用个实际的例子来解释.相信聪明的读者必然会豁然开朗,假设我们有一台配备着无线网络卡的笔记本电脑,也就是通讯协议概念上的移动端STA,起初它必须经由认证,与关连的程序,取得与第一台无线接入点APL的通讯.

当移动端STA由左到右往中间AP2前进时,它可以预先开始跟AP2打交道,并且进行认证的工作,但注意此时STA还是经由AP1进行通讯,它只是开始试图脚踏两条船而已,等到移动端STA更接近AP2时,为了确保更佳的通讯效果,它也许会决定喜新厌旧.于是乎跟AP2以重建关连的方式取得通讯连接,这时通讯新欢AP2会通知移动端的旧爱AP1,终结其关连状态,告诉它不用再管那台计算机了,现在通讯管辖已经转移,请原来的AP1稍安勿躁,继续等候下个春天.万一AP2要挂了,那么AP2会主动知会移动端STA解除关连,就好像铁达尼号电影里的剧情,男主角快要溺死时跟罗丝小姐说你不要管我,你快走吧.可怜的移动端STA只好继续它漫游的旅程,向最近的AP3要求认证与送连,以确保其通讯的畅通.这样宛如八点档连续剧的画面,在无线局域网络中不断地上演.这绝对不是开玩笑,其实通讯协议都是人制订出来的,多少有点人性的味道在,读者若能心神领会,必可掌握无线通讯协议的奥秒.

2-3 常见无线局域网络装置

在上面的章节，我们把IEEE802.11无线局域网络的通讯协议作了基本的介绍,希望枝节繁琐的协议和它们的专用词汇没有把读者吓晕.接着我们以实务的角度接触无线局域网络.在我们进一步探讨IEEE802.11无线局域网络协议前,从一个比较生活化的立场,带领大家认识市面上常见的无线局域网络装置,包括各式接口无线网络卡,无线接入点,以及各类网络应用,例如,无线桥接器,无线中继器,与现今家庭与小型办公室最热门的无线家用路由器等,让读者了解IEEE 802.11无线局域网络产品的应用方式,并提供简单的选购建议.

>>PCMCIA接口无线网卡

笔记本电脑是无线局域网络最常见的移动端STA,也因此在无线局域网络市场上最热门的产品无非是PCMCIA接口为大宗的无线网卡.常见的PCMCIA接口有TYPE I ,TYPE II ,TYPE III 三种规格.现在16位的网络卡已经少见,市场上的主流是TYPE II 的32位数据带宽的CARDBUS 适配卡,或者称之为PC卡,一般这种PCMCIA接口无线网卡的天线,在插入计算机后都露在外面,以得到比较强的收讯,前端通常都有LED指示电源与数据无线传输的状况.唯有相当少的PCMCIA无线网卡可以更换或增添外接天线,以增强收讯.

>>PCI接口无线网卡

常见的无线网卡除了PCMCIA接口,还有32位数据带宽的PCI接口无线网卡,主要用于桌上型计算机或者其它组件的干扰,通常无线网卡的核心会用金属包起来,尤其是其高频RF电路部分.有些老式的PCI接口无线网卡,其实是用张PCMCIA无线网卡构成的,有的甚至可以将PC卡抽拔出来使用在笔记本电脑,然而这种设计由于成本的缘故已经较为少见了,此外,如同我们在第一章尾声时提到的,迷你PCI适配卡已经蔚为风尚,广泛内建于新型的笔记本电脑及其它WLAN设备中,但使用者在DIY升级本身的迷你PCI卡须特别谨慎,尤其不能伤及RF天线的金属连接器,不过目前市面上很难买到迷你PCI卡,主要流通于计算机周边OEM代工产业中.

>>USB接口无线网卡

另一种近来崛起的无线网卡,则是属于方便的万用序列总线USB接口.好处是一卡在手,不公可用于桌上型计算机,也可以随着笔记本电脑带着走.当使用在桌上型计算机时,优点是不需要把计算机机壳打开来安装,减低了安装上的困难度,而且利用了USB接口随插随用的特性,对于系统冲突的发生机率也比较小.此外,由于天线设计的缘故,效果可能比一般PCMCIA无线网络卡来得好一点.但缺点是会占据一个USB插槽,所以假如您有许多USB接口的装置需要同时使用,那么USB接口的无线局域网络卡就比较不被推荐,除非您另外买一台USB集线器来扩充管理.无论如何,USB无线网卡还是便利性取胜.

值得注意的是一般常见的USB1.1带宽有限,尽管IEEE802.11B的11MBPS还可以支持,但针对高速54MBPS传输的IEEE 802.11G的USB接口无线网卡必须使用USB2.0达480MBPS的高速接口,选购上要特别留意这个系统需求,此外,随着USB随身碟的流行,做成拇指左右大小的USB接口无线网卡,甚至还有厂商将内存作在里面,既可以当USB无线网卡,又可以作为USB

随身碟储存资料一机两用,非常方便.

>>CF接口无线网卡

最后一种常见的无线网卡,则属于CF界面.这种CF接口的无线网卡,主要用于个人数字助理PDA等小型手持装置上,具有体积小,低耗电的优质特性.不过目前个人数字助理PDA的趋势是将无线通讯模块内建于装置之中,也因此CF接口无线网卡的发展了也就暂缓下来.

>>无线接入点

在整个IEEE 802.11网络协议架构下,除了在移动端STA的网络卡,另一个扮演无线网络的关键角色的,莫过于无线接入点,或简称AP.其作用就好比以太网络中的集线器,作为WLAN的空中交通枢纽.

我们曾在第一节提及的IEEE 802.11架构,配备无线网卡的移动端STA又称为无线客户端,而标准架构下的无线接入点AP运作模式,有人又称之为根模式,意思是无线客户端都必须跟AP通讯,以取得网络上其它的信息并且保持整个网络的通讯.AP这时就像一个基地发射台一样,提供我们之前提及的DS分布式服务,这样的运作模式对AP而言是最基本的.左右两台AP 是独立的涵盖范围,可以用同样或不一样的SSID来识别,不过架构上它们都连接上共同的有线网络,这是典型的ESS,通常基本的办公室无线局域网络都是用这样的结构架设出来的.

第二种常见的AP操作模式,叫做无线中继器,顾名思议,就是通讯上的中继站.左边的无线接入点AP由于涵盖范围有限,只能跟较近的无线网络移动端STA通讯,右边的那台机器在不移动的前提下便无法藉由该无线网络上网.所以,为了要延伸整个无线局域网络的范围或通讯距离,我们便在设定为根模式的AP通讯范围内,放置一台设定成无线中继器的AP.如此,每当中继器接收到无线讯号,它便因此而延展了.此外,如果一台移动端STA仍在AP的通讯范围内,只是讯号很弱的话,那么在之中适当的位置设置中继器,也可以让通讯范围边缘的移动端STA得到较强的讯号及较好的通讯品质,中继器本身不需以线缆接上网络,它本身担任的就是个传声筒或者中间人,不过,要小心由于中继器本身需要重复传达信息,因此整体的传输效率立刻打了五折,所以移动端的STA所收到的数据实际吞吐量会比起直接连上原来的AP效能低了50%以上.而且中继器本身并不是一个标准,因此在延伸原有的无线局域网络时,不保证可以重复每家厂商的AP产品无线讯号.所以除非必要,尽量不要使用这样的功能.

第三种AP的通讯模式,称之为无线客户端模式,作用其实就跟张无线网卡一样,直接把那台作为无线客户端的接到计算机的以太网络端口,就可以把一台本身没有无线网卡的机器摇身一变成无线局域网络工作站STA.某些厂商设计制造的AP,在当作无线客户端时可以负责将其连接的集线器或交换器上所有的机器都带上该无线网络.这又称为工作群组桥接器，是个很实用的功能，但有些厂商的产品后面只能接一台机器，相关应用我们留待后面会进一步解释。

我们方才提及了作用有点类似桥接器的客户端模式，然而市面上确实有些比较高档的无线接入点可以作得到无线桥接器的功能。所谓桥接器的定议就是连接二个别局域网络的桥梁，与路由器不同的是，逻辑它本身是个第二层的数据传送设备，而不是靠第三层的IP地址来通讯。所以应用桥接器连接网络时，务必小心网络本身的规模，否则不良的设计会导致

大量的数据帧在结合起来的网络中碰撞，非常影响网络的效率。而且无线桥接器本身是半双工的，通讯上的效率本来就会比较差，然而用来连接有线或无线局域网络还是相当便利。但要注意AP当桥接器的时候，本身就不再提供基本AP的联机服务，除非那台AP具有两张无线网卡在里面，并且同时提供两种不同的操作模式。

对于一个AP，就基本的点对点桥接器PTP模式而言，它必须知道欲连接网络的AP桥接器其MAC位置，才能搭起两个网络间沟通桥梁，那么如果还有其它网络要连接，怎么办呢？那就必须要靠点对多点桥接器PTMP模式，只要把欲连接的AP之MAC位置输入进去，就可以彼此相互通讯，可以同时连起数个网络。不过在把AP当作PTP或PTMP桥接器的情况下，最好都采用同品牌甚至同类型号的AP，因为无线桥接器的协议实作上在业界颇为混乱，百家争鸣的情况下还没有个标准所致。AP当无线桥接器的实作方面，请读者事先特别注意其互通性问题。

>>无线桥接适配器

我们刚才已经在AP的疗分稍微介绍过无线桥接器，由于不是每个人都需要AP那么多功能，并且就家用网络而言我们要考虑到方便易用的特性，因此孕育出所谓的无线桥接适配器，说穿了原理其实就是我们刚才提到的AP客户端模式，这个无线小装置可以将原来配备以太网络接头的计算机装置转换成无线局域网络移动端STA。

可以后面接计算机，电视游乐器，或者是已有以太网络卡的打印机，好处是一旦经过简单的网络设定，就不需要任何的驱动程序，也跟后面连着的计算机操作系统无关。充分发挥随插随用PNP的魅力，有也这种不太昂贵的装置，几乎所有的以太网络装置都可以把它们连上无线局域网网络，所以对许多为支持LINUX，UNIX等操作系统驱动程序所苦的使用者，这种简易的桥接适配器是让您轻松使用无线局域网络的法宝。更有甚者，有些这样的适配器可以当作工作群组桥接器使用，意思是后面可以接一台网络交换器，并且把后面那群连上的计算机都带上该无线局域网络。

>>无线距离延伸器

所谓的无线距离延伸器主要分两种类型:第一种是我们刚才已经在AP部分简介过的无线中继器或称为电波增强器,用以增强讯号强度以拉长通讯距离.由于后者受限于各国法规,一般仅适合专业人士使用.比如说在美国联邦FCC的规定下,任何无线电波装置若要进行修改,必须重新将该系统送回FCC取得认证,否则使用者擅自拿电波增强器去延伸距离,很可能会遭受到严厉的处罚,例如没收无线网络设备甚至予以罚.因此无线中继器对一般大众而言,还是比较妥当的WLAN距离延伸方案.基本上无线中继器还是和欲延伸距离的AP占用相同的频道,但由于消耗带宽甚巨,有人提出同时使用另一非重迭的无线通讯信道来重复传输讯息,以减低其效能上的损失,并且直接作频率转换,而不去解析其传输的数据,如此也可避免中继器常见兼容性的问题.除了这些装置,用指向天线去取代原厂所附的全向性天线也可以多少增进通讯距离,这一点我们以后在第四章会有深入的探讨,无论如何,使用中继器作为无线距离延伸器,还是比较简单而广为接受的无线局域网络解决方案.

>>无线家用路由器

提到无线局域网络,在家庭有所谓的SOHO市场中,最抢手的还是无线家用路由器,有些厂家称之为无线宽频分享器,也算是个名副其实的描述,以无线路由器来称呼,技术上而言并不算合理,为什么呢?来格来讲,这样的装置大多不会作网络的路由,仅有少数产品勉强可以作静态路由,跟真正的路由器是完全不能相提并论的,就产品组成上来说,无线家用路由器充其量一般就是一个无线接入点AP与几个通讯端口的以太网络交换器,配合内部的网络位置转换器NAT软件,甚至加上一点基本的防火墙或DHCP服务器.我们会在下一个章节带领读者进行安装实作,并且进一步的加以介绍.

>>其它无线局域网络的装置

无线局域网络的应用,实在不胜枚举,越来越多的装置开始用IEEE802.11无线局域网取代原有的以太网络连接,例如网络实时安防监控摄影机,无线视讯影像电话,甚至工厂自动化网络等.其实,这些很酷的WLAN产品都还是遵照我们之前讨论的网络架构,并且大多担任着移动端STA或者所谓无线客户端的角色,唯一的差别就是开始跟一些不同的应用,例如多媒体技术的结合,不再只是单纯的网络设备.随着信息家电市场的爆炸性增长,业者无不拳擦掌,打算以无线局域网络技术融合消费性电子的应用,未来势必前景可期.

2-4 如何选购无线局域网络设备

介绍完常见的无线局域网络产品，在带领读者实作无线局域网络之前，我们来看看如何选项购适合选购适合您需要的无线局域网络设备，虽不敢煮酒论英雄，但也能提供各位读者一些基本的选购要领。

老旧的ISA接口无线网卡我们就不谈了，在选购无线局域网网络卡时，不管是PCMCIA 或PCI还是USB接口，都应该注意能够支持的操作系统OS，目前大多数厂商都支持微软操作系统MICROSOFT WINDOWS，包括WINDOWS 2000与XP，若您还停留在WINDOW 95或WINDOWS98，就必须注意驱动程序是否支持。同理，若您使用苹果牌麦金塔计算机，也必须注意其系统兼容性，而除了购买原厂的配件外，市面上还有一些价位比较低廉的他牌产品可供使用。比较麻烦的恐怕是LINUX操作系统，由于其支持的无线局域网络芯片组有限，所以我们买回来的无线局域网络卡不见得会被LINUX操作系统侦测出来。在这种情况下比较保险的方法，就是买一些元老级产品例如CISCO AIRONET。PROXIM ORINOCO系列，当然国产的品牌如友讯D-LINK AIRPLUS等也有少数提供了LINUX驱动程序。读者可至HTTP：https://www.360docs.net/doc/5c5960463.html,/personal/jean-tourrilhes/linux寻找相关的资源,或者直接上LINUX的新闻群组,或电子布告栏BBS询问,互联网上有非常多的技术指导文件与常见问题集FAQ可供您参考.我们在附录中也会以实作稍加简介.不过有经验的读者也许会发现从程序代码编译出LINUX 驱动程序,过程时常相当曲折艰辛,在这种情况下,我们建议读者不妨把您LINUX系统上的以太网络卡搞定就好,然后拿一台我们之前提到的无线桥接适配器接上您的以太网络卡,简单的设定后就可以享受无线飙网的方便和乐趣.

若考虑到各家产品彼此兼容性的问题,那么选购时就应注意是否已通过国际权威WI-FI

联盟认证.目前WI-FI联盟在全球共有四座测试实验室,包括我国台北,美国北加州硅谷,日本东京及英国,负责验证各家产品兼容性.一般通过认证的产品都有附上WI-FI认证是得付出不少金钱的,另外少数不肖厂商会为了通过WI-FI认证而不择手段,因此产品若有WI-FI这个认证固然好,但也仅能供参考,不能绝对保证日后与其它产品间的兼容性问题.笔者的经验是在单一环境下尽量使用同一家品牌的设备,最好还是使用同一种网络芯片的,读者选购时最好注意其硬件版本,以免制造厂商在降低成本之际,不小心因为不同的芯片组导致产品兼容性问题.此外,使用同一家产品的无线局域网络,日后在获得技术技持方面也比较不麻烦,避免了厂商之间互踢皮球的窘境.

一般而言802.11B对家用小型无线局域网络就已足够,毕竟我们说过家用宽带上网,其主要瓶颈还是卡在对外网络联机,而不一定是无线局域网本身的速度不足.802.11G对常无线局域网络内互传数据的使用者,会比较适当.中小企业则可以考虑使用802.11A/G双频的产品,以充分利用带宽效能,并利用不同的频段作应用.对2.4GHZ频段干扰严重的不境,唯有5GHZ频段的802.11进行通讯,以降低受影响的程度.

在规格上,除了标准的IEEE802.11B达11MBPS,802.11A与802.11G达54MBPS的理论最高传输速率,各家芯片厂为了市场竞争,也开发出一些独特的加速特点.例如TI使用所谓的PBCC编码技术,号称可以达22MBPS最大速率,或者两倍到四倍的传统IEEE 802.11B实际输出效能.无线通讯芯片元老INTERSIL在802.11A独占鳌头的ATHEROS大厂等都在IEEE 802.11G 产品线实现了宣称达100MBPS以上的最大通讯速率.这些不外乎是使用数据压缩,以及在底层通讯协议动了些手脚以降低不必要的等待时间,增进网络带宽使用效率,尽管这些高速的技术看似诱人,笔者以为这些技俩使用使用家庭或小型办公室固然不错,可是在大型办公室等的无线网络设计上,并不绝对适当.在那种混合环境下,还是乖乖地遵照IEEE 802.11B的最大11MBS或IEEE 8 02.11A/G的最大功告成4MBPS在那里都是那个通读速率,注意其通讯速率会随着距离的增加而骤减,由于通讯距离会影响可用的信号调变方式,所以在收讯较差或距离较远的情况下,原有11MBPS的速率有可能降为5.5MBPS或甚至2MBPS至1MBPS.

至于详细的规格,例如输出功率,一般都在15DBM左右,甚至还有23DBM的高功率网络设备,或许高输出功率可提升通讯距离或无线讯号覆盖范围,然而越高输出功率并不一定是好事,除了解耗电的问题,遵照当地通讯法规更为重要,关于功率的计算我们在日后的章节会进一步说明.不仅如此,接收灵敏度也是很重要的,就好比良好的沟通需要厉害的嘴巴,更要懂得聆听的耳朵,何况有时候听比说的更为重要.

通讯安全性的考量方面,有兴趣的读者可以稍后径自阅读第八章进阶的论述.就一身人而言,我们只要知道WEP是使用加密的技术,保护数据的无线传输不易被截听,WEP钥匙越长也就越难破解.有些芯片厂商甚至开发了152位及256位的WEP编码,但这都不是在标准制订范围的,除非整个无线局域网络使用同一家的产品,否则,特别长的WEP编码可能出现兼容性问题.有鉴于WEP安全性可能的不足,WI-FI联盟制订了所谓的WPA标准,可利用TKIP技术动态更新编码钥匙,以降低被拦截破解的可能,在IEEE 802.11I安全标准定案之前,WPA会是使用者最佳的选择.

此外,IEEE 802.1X可协助系统进行使用者验证,也能进一步保障无线局域网络安全,有关这些进阶课题,请参阅后面的章节.很多人不知道是太懒还是不懂得设定WEP或WPA,导致家中无线网络可轻易被除领居盗用,这样把家中宽频网络慷慨地与大家分享的人,还不在少数.

想必懂得用他无线网络的邻居一定在心中暗爽.不过,这种情况苦发生在办公室,那就糟糕了,有些商业间谍就是开着车到商业建筑物外搜寻无线局域网络,并且试图盗取公司数据,也因此防范无线网络黑客,成了不少专家积极研究的对象.

除了上述规格上的考量,读者选购的无线局域网络设备时,还要注意其保固范围,通常是一年至三年,有些大厂提供了二十四小时全年无休的售后服务与技术咨询专线,虽然产品规格或特征上面大同小异,然而在消费者至上的时代,价格战已越演越烈,品质与服务变得更为重要,读者不妨多打听,看看杂志专栏的评比与试用心得,精打细算选择适合您的无线局域网络产品.

3-1

还在为家里纠缠不清,容易把人绊倒的网络烦恼吗?家里刚升级成宽带上网,可是面对别致的装潢,又不想把有碍观瞻的网络线拉得全家都是,或者对美丽的墙壁打洞钻孔,怎么办呢?这个时候,您需要的是家用无线局域网络,一个新世纪住家不可或缺的生活帮手,您无需花大钱请专人施工,有了便利的无线局域网络产品,一切都能简易地自己动手作.

新一代数字家庭的概念已经如火如荼地开展,伴随无线通讯及影音科技的应用,建构一个梦幻数字家庭已非遥不可及的空谈.譬如说我们有栋别墅,若还在使用拨接网络或牵着牵着网络线到处走,岂不是太逊了吗?记得以前有人说过:''有梦最美,希望相随',是的,我们在建构家庭无线网络前,就应该事先作个白日梦,想想以后怎么应用,拿了平面图后才知道如何规划.

假设家里的DSL或者缆线宽带调制解调器设置于书房内,亦即家里的宽带上网接口是在书房的话,那么我们很自然的需要一个无线家用路由器,倘若家里已经有个非无线的家用路由器,那只要再加一台无线接入点AP,也可以达到相同的效果.比邻书房的儿童房内有一台给您孩子用的桌上型计算机,若孩子需要上网写报告或打印功课,不必到您的书房跟您抢计算机,争网络,您也不必学老鼠打墙壁而铺设以以太网线,一切都可以用无线局域网搞定,睡前您可以舒服地躺在床上,抱着您的笔记本电脑,藉由无线上网的精力,弹指之间搞定明天开会的简报,像电子情书,的梅格莱恩一样上网传讯,收发电子邮件.当然在浴室厕所也可以用啦,只是要小心防潮,更要小心您宝贝的笔记本电脑跌到马桶或浴缸去,无论是在庭院,还是游泳池畔,宽带网络就像空气一样随手可得,让您随时随地皆可上网遨游.

家里的牛奶豆浆喝光了?没问题,您也可以在厨房用笔记型计算机立刻上网购物,来个宅急便在线购物,送货到家服务,并且上网察看食谱,顺便上网计算一下当日的菜色大约有多少热量,替您的健康把关.菜篮族妈妈更可以在厨房做事,同时上网察看实时股票市场信息,决定到底是来个买进还是杀出,完全不会漏失任何情报.全家一起用餐时,还可以边吃边看网络上颇受争议的非常光盘或其它随选视讯VOD,孩子甚至可以在客厅上网打PS2或XBOX电视游乐器,您也可以用您心爱的HIGH-END立体声音响播放网络下载的MP3音乐,或用电视合家欣赏您数字相机下载的JPEG国片.您不必大费周章地老远从书房拉网络线到起居室,这一切都可以透过无线上网技术轻松解决.更酷的是,您在客厅不需设置计算机,只要有台电视跟无线网络视讯电话,就可以和远方的亲朋好友面对面寒暄,甚至对SOHO族而言,不出家门也能和客户或其它厂商来个视讯会议.天涯若比邻,这已经不是科幻小说中的情节,无线局域网络与影音科技正悄悄地改变我的生活,一场数字家庭应用革命,亦随着无线局域网络迅速传递.

到这里作完了白日梦，总得筑梦踏实一下，读者不妨拿张白纸开始构思规划您的家用无

线局域网络。本书我们使用了国产的名牌网络设备友讯一系列产品作为范例，主要是因为其价位平实而功能强大，且品质服务良好、市场占有率高。然而读者也可以用您所偏好的其它品牌产品，笔者希望尽量摆脱广告之嫌。毕竟许多无线局域网络产品本身是非常类似的，运作与设定方式皆非常雷同，以下范例说明仅供参考，读者若能掌握其精髓要领，必能以一贯之，纵横于各家无线网络产品之间。完全能够胸有成竹。

这里我们以建构IEEE 802.11B/G家用无线局域网络为主。首先，我们必须要有一条已经定好的宽带网络，不管是ADSL或者缆线调制解调器都可以。读者起码需要一台像D-LINK DI-624+A的无线家路由器，以及按照您接口需要选购的无线网卡。

我们第一台桌上型计算机由于就在家用路由器旁边，且因为打算用作LINUX服务器之用，就直接用CAT5网络线与家用路由器连接，并设定为固定IP地址。比较值得注意的是第二台与第三台计算机，由于位于其它房间、距离比较远，我们便使用如D-LINK DWL-650+A，或DWL-520+A，无线网卡，而随意接受无线家用路由器的IP地址指定。左下角还有一台配备INTEL CENTRINO内建WI-FI无线上网功能的IBM笔记本电脑，可在办公室与家庭等不同环境下携带使用。读者可能一看琳琅满目就昏了，事实上这些设定并不复杂，我们在接下来的小节中会按部就班的加以逐一道破，架设一个象样的无线网络就像堆积木般简单，读者可按个人需求及预算决定是否加以扩充或缩减。

有了上述的网络，就可以做到基本的档案等网络资源共享。可是，万一家里面只有一台打印机，那要怎么办呢？最简单的方法是可以买个古老的打印机转接器，可是那样还是得抱着计算机去接打印机，太麻烦了吧，干脆来接个无线打印服务器，一劳永逸，从此摆脱接线的烦恼，而且全家上下都可以如同办公室一样共享打印机资源，非常方便。家里下载的MP3数字音乐，VCD电影、数字相片等多媒体，也可以藉由DNS-312H这样的网络存储器进行共享。如果这样还不够酷，那就把您的视讯会议系统，电视游乐器等已有以太网络接口的高科技玩具，接上加D-LINK DWL-G810的无线桥接适配器，就可以摆脱大老远拉着网络线的窘态。

若担心家里的老人，小孩或宠物，甚至其它财产的安全，更可自行安装D-LINK DCS-3220G 无线摄像机，如此您在外面还可以随时藉由互联网观看家中的一举一动。当您不在家时，还可以启动其动态侦测器，与告警器连结，一有风吹草动便开始监控录像，透过无线网络传回您的计算机硬盘，彻底捍卫您的居家生活安全。这一切都需要无线局域网络的实现，而您很快就会对这些小玩意儿爱不释手。

在DI-624+A无线家用路由器等其它D-LINK无线网络产品,该SSID的默认值为DEFAULT,为了避免左邻右舍有人跟您使用相同的范例中,我们就管它VIRUS吧!这没有什么特别的意义,青菜豆腐每个人各有偏好,只要您欢喜就好.重点是您得记得牢,而且其它所有加入该无线局域网的设备,只要是跟同个AP进行连接的动作,都要使用同个SSID.

当然光是设定SSID也是可以,不过为了您的网络安全及隐私,建议您设定WEP密码保护,在这里我们有64位,128位,甚至256位的钥匙长度可供选择,而钥匙的组成可以是HEX 十六进制表示法,或者常见的ASCII表示法.若读者对计算机有些基本的概念,应该知道所谓的十六进制就是从0到9,以及A至F所构成.相较之下,ASCII的定义就广泛多了.由于今天仅带领大家入门,我们决定以64BIT的十六进制表示法来标明这组密码,意思一下就够了.常见的无线局

限网络产品都可以输入高达四组的不同WEP编码为例,这个钥匙可以是总共10个HEX十六位进制的字,或5个ASCII字符,聪明能干明的读者应该知道怎么去推128位的情况,那就是26个HEX十六位进位数字,或13个ASCII字符.

无论如何,一般的无线网络产品在WEP部分都有防呆的置,若使用者输入的WEP钥匙长度或范围不符合,使用者接口都会主动告知使用者进行更改.不过请读者注意,WEP钥匙可以被破解的,这点我们会在第八章详论.但实际上懂得破确这个WEP钥匙的人也并不多,所以其本上还是多少可以保障一些您的隐私,这个概念有点像越长的钥匙理论上势必越难被破解,可是若这密码设定得太长,万一忘掉了那就很麻烦了,很多时候只好强在后面的开关恢复出厂默认值,就好比忽然忘了家里的密码锁密码,都是相当麻烦的.老实说,对一般家庭用户而言,WEP 的编码可以象征性的保护您的无线局域网络,比起门户大开来得好些,除非您不介意邻居分享您的宽带网络或甚至侵入您的计算机系统.

理想的情况下,您无线家用路由器的AP部分已经开始运作了,换句话说,您家里的无线家用路由器DI-624+A已经像个基地台似的,开始提供无线上网服务,等候您的无线局域网卡连接.下个步骤当然就是安装无线网卡啰!遵照您硬件的快速安装向导,首先把光盘读入读取,并且执行其安装程序,按部就班地安装其驱动程序与附属控制程序于您的计算机中,就跟安装一般应用程序没啥太大的区别.程序安装完毕后选择关机,并于关机状态下插入您的无线网卡.最后再重新启动您的计算机,若您使用微软视窗操作系统,那么系统本身该会侦测到新的硬件,并且要求您继续安装其侦测到的驱动程序,以要读者跟着系统的提示使能安装完成,只要对计算机稍有概念的读者,这些都非常简单.

硬件侦测完毕后,眼尖的读者应该会发现您窗口的右下角多了一个很像是手机讯号强度指示格的小ICON,咦?怎么没有收讯呢?原因很简单,那是因为我们之前已经改了SSID,对无线网卡而言,它并没有自作聪明到去主动连接哪个AP.于是乎我们便双击那个小ICON或由桌面上的程序快捷方式进入那个无线网络应用程序,以D-LINK DWL-G650+A为例,在左边的选项中我们可在选项中我们可先按下SITE SURVEY进去搜索有那个无线局域网络可供连接,这有趣的工具程序也能告诉我们每个它看得到AP其个别的SSID,使用信道,讯号强度,以及是否使用WEP编码等信息.读者可以按旁边的REFDRESH钮,以随时更新其扫描到的空中信息.只要知道要连哪一个SSID甚至AP,就可以直接按CONNECT键去连接,之后会弹出一个窗口,读者只要依葫芦地把刚才设定的SSID,WEP编码钥匙等敲进去,其它的都可以保持默认值,如此便能加进一个所谓的设定档案,也就是您的联机偏好与设定.

紧接着我们到设定及编码两个页面中,确认设定无误.在WIRELESS MODE下有分AD-HOC 及INFRASTRUCTURE两种模式,此时我们的设定当然是属于后者.传输速率等效能设定,我们保持在系统默认值即可,这些我们会再第七章深入说明.读者仅需注意在电源模式那个选项.使用者可依照您无线网络卡省电耗能程度的多寡,决定要选项在最大省电模式,一般省电模式,与持续存取模式,这些说穿了,一切端赖于是否要让您的无线网卡没事就去休眼一下,越省电的情况传输效能就越差,但持续的存取模式会消耗不省电能,若您是使用桌上型计算机,那就没有必要去省电了,放在持续存取模式倒可以获得最佳传输效能.我们也检查了数据编码的设定.注意在认证模式,您可以选择开放或分享两种认证.

只要设定无误,应该都能够顺利上网.我们接着到连结信息的页面,在状态下应该可以看到您的无线局域网络卡正与之前安装的DI-624+A无线家用路由器或您设置的AP进行关连,

而该SSID即我们安装的DI-624+A无线网络接口之MAC位置.读者也可以清楚看到讯号强度与联机品质,更能实时监控到上传与下载两种不同方向的传输速率.

倘若您万一看不到任何讯号强度或联机传输,或者在状态一栏出现非我们预期的情况,那么建议您手动按下重新扫描,让您的无线网卡针对您设定的PROFILE与信道上进行重新搜寻.若一切无误,您应该可以从DI-624+A那里获得DHCP服务器的IP地址指定,无须特定TCP/IP 设定,也能上网.您不妨试着先PING192.168.0.1,即那台无线家用路由器的位置,确认从您的移动端STA至无线存取点AP端之通讯畅通,方能判断问题可能出在哪里.

同理,我们可以类似程序安装DWL-G520+A或DWL-G122于另一台桌上型计算机,第三台计算机,这样便能够降低拉线的机会,并且从另个房间享受无线上网的无限乐趣!读者可能会问:那么公司最新配给的迅驰笔记本电脑,要怎么在家无线上网呢?问得好,在公司可能有资管专业人员替您设定其无线上网或其它网络选项,回到家您就得试着自己搞定了,其实您只要到窗口桌面的右下角,所有窗口操作系统都会有网络联机状态的小ICON,或者您从控制台底下去找网络联机,找到您无线局域网络联机的图示,便可双击进入设定,然后按下属性.

之后在您网络联机的数个设定页面,选择无线网络,首先勾选让您的操作系统控制无线网络的设定,接着到它搜寻到的网络中点选您家中的无线接入点AP或无线家用路由器,抑或是您欲连接的无线网络的SSID,选定无线网络之后,按下设定,便会进入,键入您的无线网络名称,也就是SSID之后,选择网络认证的方式,一般在家中我们只要按窗口操作系统默认值去作就可以了,除非您之前在无线家用路由器或AP中设定认证方式为SHARED,不然这里用OPEN就可以了.选择数据编码方式为WEP,并且输入您的WEP钥匙密码.由于您家里没有特别的服务器主动地指定更新编码钥匙,所以最底下的那个字段请不要勾选.此外,由于我们是希望连接到AP,所以这也不是AD-HOC模式,至于在无线网络属性中,除了关连性选项,还有一个子页是关于IEEE802.1X等认证的,这对家用无线网络实在太复杂了,在此予以省略.

做完这些有的没的设定,当然不要忘了回到之前网络联机的设定,进去设定互联网协议,您可以让家用路由器的DHCP服务器主动指定IP,或者那样设定固定的IP地址,但要特别注意路由器的设定与网域名称服务器DNS设定,很多的情况下您的无线家用路由器可替您连接外面真正的DNS,不过要确定您路由器内的DNS设定无误,在这里的设定才能填入您的路由器内部IP地址,否则还是乖乖填入DNS,确保您可以轻松遨游互联网.

位进制的字,或5个ASCII字符,聪明能干明的读者应该知道怎么去推128位的情况,那就是26个HEX十六位进位数字,或13个ASCII字符.

只要设定无误,应该都能够顺利上网.我们接着到连结信息的页面,在状态下应该可以看到您的无线局域网络卡正与之前安装的DI-624+A无线家用路由器或您设置的AP进行关连,而该SSID即我们安装的DI-624+A无线网络接口之MAC位置.读者也可以清楚看到讯号强度与联机品质,更能实时监控到上传与下载两种不同方向的传输速率.

3-3 家庭无线网络距离延伸实作

到此一段落,相信大家都能够轻松设定家庭无线上网.不妨抱着您的笔记型计算机沿着家里走一圈,看看是否有无线通讯的死角,如果读者家中到处都可以上网,那非常恭喜,以下这个小节可以直接跳过.根据我们多年的安装经验,一般五十坪以下的住家建筑物通常都可以用仅只一台无线接入点AP或无线家用路由器涵盖,而一百坪左右的豪宅,通常需要额外摆一个以上的无线中继器,也就是我们第二章提过的无线距离延伸器.

假使您家中有许多道墙壁阻隔无线局域网络的收讯,那么您也可以用像D- LINK DWL-G710这样的无线中断器来增强可传输的无线讯号,最右侧的笔记本电脑因为离于两者之间摆上一个DWL-G710,如此对于那台笔记本电脑孤儿来说,它可以直接连上那台DWL-G710,然后藉由它传回远方的DI-624+A.