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WiFi:结构复杂的无线网络

在日常生活中,WiFi是我们最熟悉的东西,出门在外,上网设备不方便携带,连接WiFi就是实现免费上网的惟一方法。WiFi是美国电气和电子工程师协会(IEEE)定义的一种无线网络通信标准,又称为802.11b,它使用直接序列扩频调制技术,最高传输速度可达到54Mbps,也就是说,WiFi一秒钟可以传输的数据量为:54Mbps/8=6.7MB/S。

WiFi由无线访问节点(AP)和无线网卡组成,无限访问节点是无限局域网和有线局域网之间的枢纽或桥梁,可以看作一个内置无限发射器的路由或集线器。而无线网卡则是负责接收无线访问节点发射信号的客户端设备,所以任何一台装有无线网卡的设备,如手机、PC或者联网主机,都可以通过无线访问节点获取广域网的各种资源。WiFi实现了设备与设备之间的无线互联,是物联网系统的核心技术之一。

WiFi相对于其他网络技术有其突出的优势:一是覆盖范围广,WiFi可对周围100迷左右的区域全方位覆盖,而同样可以全方位覆盖的蓝牙信号范围却不足10米;二是传输速度快,可以达到6.7MB/S,用WiFi传输一部1G容量的高清电影的速度理论上只需用2.5分钟;三是无需布线,方便人们随时随地地办公和娱乐,而且在餐厅、图书馆、地铁站、公交车等人员密集的地点设置“热点”,用户只需把支持无线网络的手机或笔记本电脑拿到该区域,就可以被告诉接入互联网;四是对身体无害,众所周知,具有太大发射功率的网络设备会对人体产生一定的危害,如发射功率为5W的手持对讲机或1W的手机,而WiFi的发射功率不会超过100mW。

WiFi的IEEE802.11标准定义了访问控制层和物理层,物理层工作在2.5GHz的ISM频段上,下表是802.11标准的各种分层:

表2-5-1 WiFi802.11标准的各种分层

在802.11的物理层,定义了在2.4~2.485GHz的无线电波,其中2.485GHz频段采用了两种扩频技术:FHSS和DSSS。FHSS是工作在2.4GHz的跳频模式,使用了70个工作节点,用频移键控(利用载波的频率变化来传递数字信息)调制,通信速率为4M/s。而基于IEEE802.11b标准的WiFi则采用了加强版的DSSS扩频技术,可以根据外部环境的变化,在1Mbps、2Mbps、5Mbps和11Mbps之间自由切换。

由WiFi技术组建的无线局域网由五部分组成,分别为端站、接入控制器、接入点、网元管理单元以及AAA服务器。其中,AAA服务器是提供服务的实体硬件,该服务器支持RADIUS协议,而Portal服务器是门户网站的推送硬件,辅助完成Web认证功能。其结构图如下:

图2-5-1 无线局域网的结构图

无线局域网的拓扑结构可以归纳为两类,一种是有中心网络,一种无中心网络。无中心网络的架构最为简单,又称为“无AP网络”或“对等网络”,它由一组配有无线网卡的计算机组成了一个独立的工作集合,这些位于客户端的计算机有相同的工作组名称、密码,网络中的任意终端可以互相通信。

有中心网络也叫结构化网络,它由多个无限AP以及若干个无线客户端组成。在该网络中,一个无线AP加上与其相关联的客户端就成为一个基本服务集,多个基本服务集则可以构成一个扩展服务集。有中心网络使用无限AP作为中心节点,所以,在网络工作量增加时,网络的延迟和吞吐性能不会受到明显的影响,其网络布局受环境的限制也不大。但该网络结构的缺点也很明显,就是抗毁性差,只要中心节点出现问题,整个网络就会陷入瘫痪。

由于WiFi的频段在全球内无需任何网络运行商的免费频段,为人们提供了一个费用低廉、数据传输快的无线接口,用户可以在WiFi覆盖范围内进行快速网上冲浪,随时随地进行语音视频聊天,而其他基于该技术的如游戏、流媒体等功能,更是值得期待。

随着4G时代的来临,越来越多的网络运营商开始把目光投向WiFi技术,其带宽高、覆盖小的特点正好和4G覆盖高、带宽低的特点互补。 d1Pr5GVdJlc4sY969v4hi8aAA1TDSVg8BF0DjzH3PbJFvadd7tOiDsDPe+CyQIQs

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