1.1　什么是无线网络

无线网络（wireless network）是采用无线通信技术实现的网络，与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，一般来说，无线网络可以分为狭义无线网络和广义无线网络两种。

1.1.1　狭义无线网络

狭义无线网络就是我们常说的无线局域网，是基于802.11b/g/n标准的WLAN无线局域网，具有可移动性、安装简单、高灵活性和高扩展能力等特点。作为对传统有线网络的延伸，这种无线网络在许多特殊环境中得到了广泛的应用，如企业、学校、家庭等。这种网络的缺点是覆盖范围小，使用距离在5m～30m范围内。如图1-1所示为一个简单的无线网络示意图。

随着无线数据网络解决方案的不断推出，全球Wi-Fi设备迅猛增长，相信在不久的将来，“不论在任何时间、任何地点都可以轻松上网”这一目标就会被实现。下面介绍一些有关无线网络的概念。

1．无线网络的起源

无线网络的起源，可以追溯到第二次世界大战期间，当时的美军采用无线电信号进行资料传输，他们研发出了一套无线电传输科技，并且采用相当高强度的加密技术。当初美军乃至盟军都广泛使用这项技术。

这项技术让许多学者得到了灵感，1971年，夏威夷大学（University of Hawaii）的研究员创造了第一个基于封包式技术的无线电通信网络。这个被称作ALOHNET的网络，可以算是相当早期的无线局域网络（WLAN）了。这最早的WLAN包括了7台计算机，它们采用双向星型拓扑（bi-directional star topology），横跨四座夏威夷的岛屿，中心计算机放置在瓦胡岛（Oahu Island）上。从这时开始。无线网络可说是正式诞生了。如图1-2所示为一个星型拓扑结构示意图。

2．802.11标准

802.11标准第一个版本发表于1997年，其中定义了介质访问接入控制层（MAC层）和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式，总数据传输速率设计为2Mb/s。两个设备之间的通信可以以自由直接（ad hoc）的方式进行，也可以在基站（Base Station，BS）或者访问点（Access Point，AP）的协调下进行。

作为无线网络重要发展标准，用户还是有必要了解一下802.11标准的发展的，具体内容如表1-1所示。

目前，无线网络及设备主要使用的是802.11b/g/n标准，尤其以802.11g最为普及，不过802.11n正在以飞快的速度赶超。

除了上面的IEEE标准，另外有一个被称为IEEE 802.11b+的技术，通过PBCC技术（Packet Binary Convolutional Code）在IEEE 802.11b（2.4GHz频段）基础上提供22Mb/s的数据传输速率。但这事实上并不是一个IEEE的公开标准，而是一项产权私有的技术。

3．Wi-Fi联盟

Wi-Fi联盟成立于1999年，是一家全球性的非盈利的商业联盟，拥有几百家企业会员，致力解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题，从而推动无线局域网产业的发展，以增强移动无线、便携、移动和家用设备的用户体验为目标。自2003年3月Wi-Fi联盟开展此项认证以来，已经有超过4000多种产品获得了Wi-Fi GERTIFIED指定认证标志，有力地推动了Wi-Fi产品和服务在消费者市场和企业市场两方面的全面开展。

如图1-3所示为Wi-Fi联盟认证标志，该标志就是无线技术支持的象征，被广泛应用在智能手机、平板电脑、笔记本电脑和各种便携式设备上。

4．无线网络的组成

无线网络有以下几个部分组成。

（1）站点（Station）：网络最基本的组成部分，通常指的是无线客户端。

（2）基本服务单元（Basic Service Set，BSS）：网络最基本的服务单元。最简单的服务单元可以只由两个无线客户端组成，客户端可以动态地连接（Associate）到基本服务单元中。

（3）分配系统（Distribution System，DS）：用于连接不同的基本服务单元。分配系统使用的媒介在逻辑上和基本服务单元使用的媒介是截然分开的，尽管它们物理上可能会是同一个媒介，例如同一个无线频道。

（4）接入点（Access Point，AP）：无线接入点既有普通有线接入点的能力，又有接入到上一层网络的能力。其实AP和无线路由器是有区别的，相比来说，无线路由器的功能更多，不过在基本功能上，两者并无实质性的区别，所以在实际应用中，都会将无线路由器称之为AP。

（5）扩展服务单元（Extended Service Set，ESS）：由分配系统和基本服务单元组合而成。这种组合是逻辑上的，并非物理上的，不同的基本服务单元有可能在地理位置上相差甚远。分配系统也可以使用各种各样的技术。

（6）关口（Portal）：用于将无线局域网和有线局域网或其他网络联系起来，是一个逻辑成分。

以上组成部分使用了3种媒介——站点使用的无线媒介，分配系统使用的媒介，以及和无线局域网集成一起的其他局域网使用的媒介，物理上它们可能相互重叠。IEEE 802.11只负责在站点使用的无线媒介上寻找地址，分配系统和其他局域网的寻址不属于无线局域网的范围。

5．无线网络的运行原理

要想建立一个有效运行的无线网络，首先需要至少一个接入点，即AP，如无线路由器，然后是至少一个无线客户端，即装有无线网卡的便携式设备，如笔记本电脑、手机、平板电脑等。硬件准备完成后，AP每100ms将SSID信号封包广播一次，无线客户端可以借此决定是否要和这一个SSID的AP连接，使用者还可以设定要连接到哪一个SSID。这就好比用户使用智能手机连接周边的Wi-Fi一样，可以有选择地进行连接，如图1-4所示。同时，Wi-Fi系统开放对客户端的连接并支持漫游，这是Wi-Fi的优点。

1.1.2　广义无线网络

广义无线网络主要包含3个方面，分别是无线个域网（WPAN）、无线局域网（WLAN）和无线广域网（WWAN），下面分别进行介绍。

1．无线个域网

WPAN是Wireless Personal Area Network的缩写，指无线个人局域网通信技术，即常说的无线个（人）域网。无线个（人）域网是一种采用无线连接的个人局域网。它通常被用在诸如电话、计算机、附属设备以及小范围（个人局域网的工作范围一般是在10米以内）内的数字助理设备之间的通信。

无线个（人）域网是一种与无线广域网、无线局域网并列但覆盖范围相对较小的无线网络。在网络构成上，无线个域网位于整个网络链的末端，用于实现同一地点终端与终端间的连接，如连接手机和蓝牙耳机等，其设备通常具有价格便宜、体积小、易操作和功耗低等优点。如图1-5所示为一个蓝牙耳机的外观。

支持无线个（人）域网的技术包括：蓝牙、ZigBee、超宽带（UWB）、红外技术（IrDA）、家庭射频（HomeRF）等，其中蓝牙技术在无线个（人）域网中使用最广泛。下面就来介绍几种主要的技术。

（1）蓝牙（Bluetooth）：蓝牙是一种短距离无线通信技术，它可以用于在较小的范围内通过无线连接的方式实现固定设备或移动设备之间的网络互联，从而在各种数字设备之间实现灵活、安全、低动耗、低成本的语音和数据通信。

蓝牙技术的一般有效通信范围为10m，强的可以达到100m左右，其最高速率可达1Mb/s。其传输使用的功耗很低，广泛应用于无线设备，如PDA、手机、智能电话等领域。如图1-6所示为一个智能手机的蓝牙设置界面，在其中可以开启与关闭蓝牙。

（2）红外技术（IrDA）：IrDA是红外数据组织（Infrared Data Association）的简称，目前广泛采用的IrDA红外连接技术就是由该组织提出的。到目前为止，全球采用红外技术的设备超过了5000万部。

红外技术的主要特点有：利用红外传输数据，无须专门申请特定频段的使用执照；设备体积小、功率低；由于采用点到点的连接，数据传输所受到的干扰较小，数据传输速率高，可达lGb/s。但存在一定的技术缺陷，如传输距离短、要求通信设备的位置固定、其点对点的传输连接无法灵活地组成网络等。如图1-7所示为计算机的红外线接口。

2．无线局域网

WLAN即Wireless Local Area Networks的缩写，指的就是无线局域网，也就是上面所说的“狭义无线网络”，具体请参考上面狭义无线网络的内容。

3．无线广域网

WWAN是Wireless Wide Area Network的缩写，指无线广域网通信技术，即常说的无线广域网。无线广域网技术是使得笔记本电脑或者其他的设备装置在蜂窝网络覆盖范围内可以在任何地方连接到互联网。目前全球的无线广域网络主要采用GSM及CDMA技术，其他还有4G或者5G等技术。

简单来说，无线广域网指的就是通过通信设备和通信网络来上网，不管是以前的GSM、EDGE和CDMA，还是现在的4G、5G网络，只要用电脑中的PC卡装SIM卡，或者把手机连在笔记本电脑上当做Modem（“猫”）联网，都叫WWAN。如图1-8所示为手机SIM卡，通过SIM卡，用户可以实现手机上网。