Wireless Local Area Networks

無線局域網絡(Wireless Local Area Networks; WLAN)是相當便利的數據傳輸系統,它利用射頻(Radio Frequency; RF)的技術,取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線(Coaxial)所構成的局域網絡,使得無線局域網絡能利用簡單的存取架構讓用戶透過它,達到「信息隨身化、便利走天下」的理想境界

結構

  無線局域網拓撲結構概述:基於IEEE802.11標準的無線局域網允許在局域網絡環境中使用未授權的2.4或5.3GHz射頻波段進行無線連接。它們應用廣泛,從家庭到企業再到Internet接入熱點。

 

  

無線局域網簡單的家庭無線LAN

簡單的家庭無線LAN:在家庭無線局域網最通用和最便宜的例子,如圖1所示,一臺設備作爲防火牆路由器交換機和無線接入點。這些無線路由器可以提供廣泛的功能,例如:保護家庭網絡遠離外界的***。允許共享一個ISP(Internet服務提供商)的單一IP地址。可爲4臺計算機提供有線以太網服務,但是也可以和另一個以太網交換機或集線器進行擴展。爲多個無線計算機作一個無線接入點。通常基本模塊提供2.4GHz802.11b/g操作的Wi-Fi,而更高端模塊將提供雙波段Wi-Fi或高速MIMO性能。雙波段接入點提供2.4GHz802.11b/g和5.3GHz802.11a性能,而MIMO接入點在2.4GHz範圍中可使用多個射頻以提高性能。雙波段接入點本質上是兩個接入點爲一體並可以同時提供兩個非干擾頻率,而更新的MIMO設備在2.4GHz範圍或更高的範圍提高了速度。2.4GHz範圍經常擁擠不堪而且由於成本問題,廠商避開了雙波段MIMO設備。雙波段設備不具有最高性能或範圍,但是允許你在相對不那麼擁擠的5.3GHz範圍操作,並且如果兩個設備在不同的波段,允許它們同時全速操作。家庭網絡中的例子並不常見。該拓撲費用更高但是提供了更強的靈活性。路由器和無線設備可能不提供高級用戶希望的所有特性。在這個配置中,此類接入點的費用可能會超過一個相當的路由器和AP一體機的價格,歸因於市場中這種產品較少,因爲多數人喜歡組合功能。一些人需要更高的終端路由器和交換機,因爲這些設備具有諸如帶寬控制千兆以太網這樣的特性,以及具有允許他們擁有需要的靈活性的標準設計。

 

  

無線局域網

無線橋接:當有線連接太昂貴或者需要爲有線連接建立第二條冗餘連接以作備份時,無線橋接允許在建築物之間進行無線連接。802.11設備通常用來進行這項應用以及無線光纖橋。802.11基本解決方案一般更便宜並且不需要在天線之間有直視性,但是比光纖解決方案要慢很多。802.11解決方案通常在5至30mbps範圍內操作,而光纖解決方案在100至1000mbps範圍內操作。這兩種橋操作距離可以超過10英里,基於802.11的解決方案可達到這個距離,而且它不需要線纜連接。但基於802.11的解決方案的缺點是速度慢和存在干擾,而光纖解決方案不會。光纖解決方案的缺點是價格高以及兩個地點間不具有直視性。

 

  

無線局域網

中型無線局域網:中等規模的企業傳統上使用一個簡單的設計,他們簡單地向所有需要無線覆蓋的設施提供多個接入點。這個特殊的方法可能是最通用的,因爲它入口成本低,儘管一旦接入點的數量超過一定限度它就變得難以管理。大多數這類無線局域網允許你在接入點之間漫遊,因爲它們配置在相同的以太子網和SSID中。從管理的角度看,每個接入點以及連接到它的接口都被分開管理。在更高級的支持多個虛擬SSID的操作中,VLAN通道被用來連接訪問點到多個子網,但需要以太網連接具有可管理的交換端口。這種情況中的交換機需要進行配置,以在單一端口上支持多個VLAN。儘管使用一個模板配置多個接入點是可能的,但是當固件和配置需要進行升級時,管理大量的接入點仍會變得困難。從安全的角度來看,每個接入點必須被配置爲能夠處理其自己的接入控制和認證。RADIUS服務器將這項任務變得更輕鬆,因爲接入點可以將訪問控制和認證委派給中心化的RADIUS服務器,這些服務器可以輪流和諸如Windows活動目錄這樣的中央用戶數據庫進行連接。但是即使如此,仍需要在每個接入點和每個RADIUS服務器之間建立一個RADIUS關聯,如果接入點的數量很多會變得很複雜。

 

  大型可交換無線局域網:交換無線局域網是無線連網最新的進展,簡化的接入點通過幾箇中心化的無線控制器進行控制。數據通過Cisco,ArubaNetworks,Symbol和TrapezeNetworks這樣的製造商的中心化無線控制器進行傳輸和管理。這種情況下的接入點具有更簡單的設計,用來簡化複雜操作系統,而且更復雜的邏輯被嵌入在無線控制器中。接入點通常沒有物理連接到無線控制器,但是它們邏輯上通過無線控制器交換和路由。要支持多個VLAN,數據以某種形式被封裝隧道中,所以即使設備處在不同的子網中,但從接入點到無線控制器有一個直接的邏輯連接。

無線局域網

從管理的角度來看,管理員只需要管理可以輪流控制數百接入點的無線局域網控制器。這些接入點可以使用某些自定義的DHCP屬性以判斷無線控制器在哪裏,並且自動連結到它成爲控制器的一個擴充。這極大地改善了交換無線局域網的可伸縮性,因爲額外接入點本質上是即插即用的。要支持多個VLAN,接入點不再在它連接的交換機上需要一個特殊的VLAN隧道端口,並且可以使用任何交換機甚至易於管理的集線器上的任何老式接入端口。VLAN數據被封裝併發送到中央無線控制器,它處理到核心網絡交換機的單一高速多VLAN連接。安全管理也被加固了,因爲所有訪問控制和認證在中心化控制器進行處理,而不是在每個接入點。只有中心化無線控制器需要連接到RADIUS服務器,這些服務器在圖6顯示的例子中輪流連接到活動目錄

 

  交換無線局域網的另一個好處是低延遲漫遊。這允許VoIP和Citrix這樣的對延遲敏感的應用。切換時間會發生在通常不明顯的大約50毫秒內。傳統的每個接入點被獨立配置的無線局域網有1000毫秒範圍內的切換時間,這會破壞電話呼叫並丟棄無線設備上的應用會話。交換無線局域網的主要缺點是由於無線控制器的附加費用而導致的額外成本。但是在大型無線局域網配置中,這些附加成本很容易被易管理性所抵消

 

  無線局域網絡應用:大樓之間:大樓之間建構網絡的連結,取代專線,簡單又便宜。餐飲及零售:餐飲服務業可使用無線局域網絡產品,直接從餐桌即可輸入並傳送客人點菜內容至廚房櫃檯。零售商促銷時,可使用無線局域網絡產品設置臨時收銀櫃臺。醫療:使用附無線局域網絡產品的手提式計算機取得實時信息,醫護人員可藉此避免對傷患救治的遲延、不必要的紙上作業、單據循環的遲延及誤診等,而提升對傷患照顧的品質。企業:當企業內的員工使用無線局域網絡產品時,不管他們在辦公室的任何一個角落,有無線局域網絡產品,就能隨意地發電子郵件、分享檔案及上網絡瀏覽。倉儲管理:一般倉儲人員的盤點事宜,透過無線網絡的應用,能立即將最新的資料輸入計算機倉儲系統。貨櫃集散場:一般貨櫃集散場的橋式起重車,可於調動貨櫃時,將實時信息傳回office,以利相關作業之逐行。監視系統:一般位於遠方且需受監控現場之場所,由於佈線之困難,可藉由無線網絡將遠方之影像傳回主控站。展示會場:諸如一般的電子展,計算機展,由於網絡需求極高,而且佈線又會讓會場顯得凌亂,因此若能使用無線網絡,則是再好不過的選擇。

 

  

無線局域網

無線局域網的優點:(1)靈活性和移動性。在有線網絡中,網絡設備的安放位置受網絡位置的限制,而無線局域網在無線信號覆蓋區域內的任何一個位置都可以接入網絡。無線局域網另一個最大的優點在於其移動性,連接到無線局域網的用戶可以移動且能同時與網絡保持連接。(2)安裝便捷。無線局域網可以免去或最大程度地減少網絡佈線的工作量,一般只要安裝一個或多個接入點設備,就可建立覆蓋整個區域的局域網絡。(3)易於進行網絡規劃和調整。對於有線網絡來說,辦公地點或網絡拓撲的改變通常意味着重新建網。重新佈線是一個昂貴、費時、浪費和瑣碎的過程,無線局域網可以避免或減少以上情況的發生。(4)故障定位容易。有線網絡一旦出現物理故障,尤其是由於線路連接不良而造成的網絡中斷,往往很難查明,而且檢修線路需要付出很大的代價。無線網絡則很容易定位故障,只需更換故障設備即可恢復網絡連接。(5)易於擴展。無線局域網有多種配置方式,可以很快從只有幾個用戶的小型局域網擴展到上千用戶的大型網絡,並且能夠提供節點間“漫遊”等有線網絡無法實現的特性。由於無線局域網有以上諸多優點,因此其發展十分迅速。最近幾年,無線局域網已經在企業、醫院商店工廠學校等場合得到了廣泛的應用。

 

  

無線局域網

無線局域網的不足之處:無線局域網在能夠給網絡用戶帶來便捷和實用的同時,也存在着一些缺陷。無線局域網的不足之處體現在以下幾個方面:(1)性能。無線局域網是依靠無線電波進行傳輸的。這些電波通過無線發射裝置進行發射,而建築物、車輛、樹木和其它障礙物都可能阻礙電磁波的傳輸,所以會影響網絡的性能。(2)速率。無線信道的傳輸速率與有線信道相比要低得多。目前,無線局域網的最大傳輸速率爲150Mbit/s,只適合於個人終端和小規模網絡應用。(3)安全性。本質上無線電波不要求建立物理的連接通道,無線信號是發散的。從理論上講,很容易監聽到無線電波廣播範圍內的任何信號,造成通信信息泄漏。

 

技術要求

  由於無線局域網需要支持高速、突發的數據業務,在室內使用還需要解決多徑衰落以及各子網間串擾等問題。具體來說,無線局域網必須實現以下技術要求:

無線局域網

1.可靠性:無線局域網的系統分組丟失率應該低於10-5,誤碼率應該低於10-8。

 

  2.兼容性:對於室內使用的無線局域網,應儘可能使其跟現有的有線局域網在網絡操作系統和網絡軟件上相互兼容。

 

  3.數據速率:爲了滿足局域網業務量的需要,無線局域網的數據傳輸速率應該在1Mbps以上。

 

  4.通信保密:由於數據通過無線介質在空中傳播,無線局域網必須在不同層次採取有效的措施以提高通信保密和數據安全性能。

 

  5.移動性:支持全移動網絡或半移動網絡。

 

  6.節能管理:當無數據收發時使站點機處於休眠狀態,當有數據收發時再激活,從而達到節省電力消耗的目的。

 

  7.小型化、低價格:這是無線局域網得以普及的關鍵。

 

  8.電磁環境:無線局域網應考慮電磁對人體和周邊環境的影響問題。

硬件設備

  1.無線網卡。無線網卡的作用和以太網中的網卡的作用基本相同,它作爲無線局域網的接口,能夠實現無線局域網各客戶機間的連接與通信。

無線局域網

2.無線AP。AP是Access Point的簡稱,無線AP就是無線局域網的接入點、無線網關,它的作用類似於有線網絡中的集線器。

 

  3.無線天線。當無線網絡中各網絡設備相距較遠時,隨着信號的減弱,傳輸速率會明顯下降以致無法實現無線網絡的正常通信,此時就要藉助於無線天線對所接收或發送的信號進行增強。

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