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1、山西职业技术学院 08 届毕业设计论文 计算机网络计算机网络课程论文课程论文 无线局域网无线局域网 专业班级专业班级: 09 通技通技班班 学生姓名：学生姓名： 方远方远 学学 号：号： 0932002204 授课教师：授课教师： 叶承琼叶承琼 安徽新华学院 09 通技班 目录目录 一、无线局域网一、无线局域网.2 二、无线局域网概述二、无线局域网概述.2 1、无线局域网的优点2 2、无线局域网的应用2 3无线局域网的理论基础3 4无线局域网的不足之处3 三、无线局域网协议标准三、无线局域网协议标准.3 1IEEE802.11系列协议.3 3HomeRF标准4 4HyperLAN/2标准4 5

2、无线局域网标准的比较5 四、无线局域网的体系架构四、无线局域网的体系架构.5 1无线局域网的主要组件5 2、无线局域网的结构5 3无线局域网的配置方式5 五、未来的研究方向五、未来的研究方向.6 1安全性问题6 2漫游切换问题6 3无线网络管理问题6 4无线局域网与3G7 参考文献：参考文献：.8 安徽新华学院 09 通技班 一、无线局域网 随着无线通信技术的广泛应用，传统局域网络已经越来越不能满足人们的需求，于是无线 局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）应运而生，且发展迅速。无线局域网是无线 通信技术与网络技术相结合的产物。从专业角度讲，无线局域网就是通

3、过无线信道来实现网络 设备之间的通信，并实现通信的移动化、个性化和宽带化。通俗地讲，无线局域网就是在不采 用网线的情况下，提供以太网互联功能。无线局域网(Wireless LAN,WLAN)是使用无线连接的 局域网。它使用无线电波作为数据传送的媒介。传送距离一般为几十米。无线局域网的主干网 路通常使用电缆（CABLE） ，无线局域网用户通过一个或更多无线接取器(wireless access points,WAP）接入无线局域网。线局域网络(Wireless Local Area Networks； WLAN)是相当 便利的数据传输系统，它利用射频(Radio Frequency； RF)的技

4、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。 二、无线局域网概述 无线网络的历史起源可以追溯到 50 年前第二次世界大战期间。当时，美国陆军研发出了 一套无线电传输技术，采用无线电信号进行资料的传输。这项技术令许多学者产生了灵感。 1971 年，夏威夷大学的研究员创建了第一个无线电通讯网络，称作 ALOHNET。这个网络包含 7 台计算机，采用双向星型拓扑连接，横跨夏威夷的四座岛屿，中心计算机放置在瓦胡岛上。从 此，无线网络正式诞生。 1、无线局域网的优点 （1）灵活性和移动性。在

5、有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置的限制，而无线局域 网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。无线局域网另一个最大的优点在于 其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。 （2）安装便捷。无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一 个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。 （3）易于进行网络规划和调整。对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着 重新建网。重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上 情况的发生。 （4）故障定位容易。有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而

6、造成的网络中 断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。无线网络则很容易定位故障，只需更 换故障设备即可恢复网络连接。 （5）易于扩展。无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到 上千用户的大型网络，并且能够提供节点间“漫游“等有线网络无法实现的特性。 由于无线局域网有以上诸多优点，因此其发展十分迅速。最近几年，无线局域网已经在企业、 医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。 （6）经济节约 。由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需 要，这就往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划，又要花 费较多费用进

7、行网络改造,而无线局域网可以避免或减少以上情况的发生 2、无线局域网的应用 基于无线局域网的优点，它可广泛应用于下列领域： （1）接入网络信息系统：电子邮件、文件传输和终端仿真。 （2）难以布线的环境：老建筑、布线困难或昂贵的露天区域、城市建筑群、校园和工厂。 （3）频繁变化的环境：频繁更换工作地点和改变位置的零售商、生产商，以及野外勘测、试 验、军事、公安和银行等。 （4）使用便携式计算机等可移动设备进行快速网络连接。 安徽新华学院 09 通技班 （5）用于远距离信息的传输：如在林区进行火灾、病虫害等信息的传输；公安交通管理部门 进行交通管理等。 （6）专门工程或高峰时间所需的暂时局域网：学

8、校、商业展览、建设地点等人员流动较强的 地方；利用无线局域网进行信息的交流；零售商、空运和航运公司高峰时间所需的额外工作站 等。 （7）流动工作者可得到信息的区域：需要在医院、零售商店或办公室区域流动时得到信息的 医生、护士、零售商、白领工作者。 （8）办公室和家庭办公室（SOHO）用户，以及需要方便快捷地安装小型网络的用户。 3无线局域网的理论基础 目前，无线局域网采用的传输媒体主要有两种，即红外线和无线电波。按照不同的调制方 式，采用无线电波作为传输媒体的无线局域网又可分为扩频方式与窄带调制方式。 （1）红外线（Infrared Rays，IR）局域网 采用红外线通信方式与无线电波方式相比

9、，可以提供极高的数据速率，有较高的安全性， 且设备相对便宜而且简单。但由于红外线对障碍物的透射和绕射能力很差，使得传输距离和覆 盖范围都受到很大限制，通常 IR 局域网的覆盖范围只限制在一间房屋内。 （2）扩频（Spread Spectrum，SS）局域网 如果使用扩频技术，网络可以在 ISM（工业、科学和医疗）频段内运行。其理论依据是， 通过扩频方式以宽带传输信息来换取信噪比的提高。扩频通信具有抗干扰能力和隐蔽性强、保 密性好、多址通信能力强的特点。扩频技术主要分为跳频技术（FHSS）和直接序列扩频 （DSSS）两种方式。 所谓直接序列扩频，就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在

10、接收端用相 同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。而跳频技术与直序扩频技术 不同，跳频的载频受一个伪随机码的控制，其频率按随机规律不断改变。接收端的频率也按随 机规律变化，并保持与发射端的变化规律一致。跳频的高低直接反映跳频系统的性能，跳频越 高，抗干扰性能越好，军用的跳频系统可达到每秒上万跳。 （3）窄带微波局域网 这种局域网使用微波无线电频带来传输数据，其带宽刚好能容纳信号。但这种网络产品通 常需要申请无线电频谱执照，其它方式则可使用无需执照的 ISM 频带。 4无线局域网的不足之处 无线局域网在能够给网络用户带来便捷和实用的同时，也存在着一些缺陷。无线局域网的 不足之

11、处体现在以下几个方面： （1）性能。无线局域网是依靠无线电波进行传输的。这些电波通过无线发射装置进行发射， 而建筑物、车辆、树木和其它障碍物都可能阻碍电磁波的传输，所以会影响网络的性能。 （2）速率。无线信道的传输速率与有线信道相比要低得多。目前，无线局域网的最大传输速 率为 54Mbit/s，只适合于个人终端和小规模网络应用。 （3）安全性。本质上无线电波不要求建立物理的连接通道，无线信号是发散的。从理论上讲， 很容易监听到无线电波广播范围内的任何信号，造成通信信息泄漏。 三、无线局域网协议标准 无线局域网技术（包括 IEEE802.11、蓝牙技术和 HomeRF 等）将是新世纪无线通信领域

12、最 有发展前景的重大技术之一。以 IEEE（电气和电子工程师协会）为代表的多个研究机构针对不 同的应用场合，制定了一系列协议标准，推动了无线局域网的实用化。 1IEEE802.11 系列协议 作为全球公认的局域网权威，IEEE 802 工作组建立的标准在局域网领域内得到了广泛应用。 这些协议包括 802.3 以太网协议、802.5 令牌环协议和 802.3z100BASE-T 快速以太网协议等。 IEEE 于 1997 年发布了无线局域网领域第一个在国际上被认可的协议802.11 协议。1999 安徽新华学院 09 通技班 年 9 月，IEEE 提出 802.11b 协议，用于对 802.11

13、 协议进行补充，之后又推出了 802.11a、802.11g 等一系列协议，从而进一步完善了无线局域网规范。IEEE802.11 工作组制 订的具体协议如下： （1）802.11a 802.11a 采用正交频分（OFDM）技术调制数据，使用 5GHz 的频带。OFDM 技术将无线信道 分成以低数据速率并行传输的分频率，然后再将这些频率一起放回接收端，可提供 25Mbit/s 的无线 ATM 接口和 10Mbit/s 的以太网无线帧结构接口，以及 TDD/TDMA 的空中接口。在很大程 度上可提高传输速度，改进信号质量，克服干扰。物理层速率可达 54Mbit/s，传输层可达 25Mbit/s，能

14、满足室内及室外的应用。 （2）802.11b 802.11b 也被称为 Wi-Fi 技术，采用补码键控（CCK）调制方式，使用 2.4GHz 频带，其对 无线局域网通信的最大贡献是可以支持两种速率-5.5Mbit/s 和 11Mbit/s。多速率机制的介质 访问控制可确保当工作站之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限值时，传输速率能够 从 11Mbit/s 自动降到 5.5Mbit/s，或根据直序扩频技术调整到 2Mbit/s 和 1Mbit/s。在不违反 FCC 规定的前提下，采用跳频技术无法支持更高的速率，因此需要选择 DSSS 作为该标准的惟一 物理层技术。 （3）802.11g 2

15、001 年 11 月，在 802.11 IEEE 会议上形成了 802.11g 标准草案，目的是在 2.4GHz 频段实 现 802.11a 的速率要求。该标准将于 2003 年初获得批准。802.11g 采用 PBCC 或 CCK/OFDM 调制 方式，使用 2.4GHz 频段，对现有的 802.11b 系统向下兼容。它既能适应传统的 802.11b 标准 (在 2.4GHz 频率下提供的数据传输率为 11Mbit/s)，也符合 802.11a 标准(在 5GHz 频率下提供 的数据传输率 56Mbit/s)，从而解决了对已有的 802.11b 设备的兼容。用户还可以配置与 802.11a、

16、802.11b 以及 802.11g 均相互兼容的多方式无线局域网，有利于促进无线网络市场的 发展。 （4）其他相关协议 IEEE802 工作组今后将继续对 802.11 系列协议进行探讨，并计划推出一系列用于完善无线 局域网应用的协议，其中主要包括 802.11e（定义服务质量和服务类型） 、802.11f（AP 间协议） 、802.11h（欧洲 5GHz 规范） 、802.11i（增强的安全性&认证） 、802.11j（日本的 4.9GHz 规范） 、802.11k（高层无线/网络测量规范）以及高吞吐量研究工作组的相关协议。 2蓝牙规范（Bluetooth） 蓝牙规范是由 SIG（特别兴趣

17、小组）制定的一个公共的、无需许可证的规范，其目的是实 现短距离无线语音和数据通信。蓝牙技术工作于 2.4GHz 的 ISM 频段，基带部分的数据速率为 1Mbit/s，有效无线通信距离为 10100m，采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙技术采 用自动寻道技术和快速跳频技术保证传输的可靠性，具有全向传输能力，但不需对连接设备进 行定向。其是一种改进的无线局域网技术，但其设备尺寸更小，成本更低。在任意时间，只要 蓝牙技术产品进入彼此有效范围之内，它们就会立即传输地址信息并组建成网，这一切工作都 是设备自动完成的，无需用户参与。 3HomeRF 标准 在美国联邦通信委员会（FCC）正式批准 H

18、omeRF 标准之前，HomeRF 工作组于 1998 年为在 家庭范围内实现语音和数据的无线通信制订出一个规范，即共享无线访问协议（SWAP） 。该协 议主要针对家庭无线局域网，其数据通信采用简化的 IEEE802.11 协议标准。之后，HomeRF 工 作组又制定了 HomeRF 标准，用于实现 PC 机和用户电子设备之间的无线数字通信，是 IEEE802.11 与泛欧数字无绳电话标准（DECT）相结合的一种开放标准。HomeRF 标准采用扩频 技术，工作在 2.4GHz 频带，可同步支持 4 条高质量语音信道并且具有低功耗的优点，适合用 于笔记本电脑。 安徽新华学院 09 通技班 4Hy

19、perLAN/2 标准 2002 年 2 月，ETI 的宽带无线接入网络（Broadband Radio Access Networks，BRAN）小 组公布了 HiperLAN/2 标准。HiperLAN/2 标准由全球论坛（H2GF）开发并制定，在 5GHz 的频段 上运行，并采用 OFDM 调制方式，物理层最高速率可达 54Mbit/s，是一种高性能的局域网标准。 HyperLAN/2 标准定义了动态频率选择、无线小区切换、链路适配、多波束天线和功率控制等多 种信令和测量方法，用来支持无线网络的功能。基于 HyperRF 标准的网络有其特定的应用，可 以用于企业局域网的最后一部分网段，支

20、持用户在子网之间的 IP 移动性。在热点地区，为商 业人士提供远端高速接入因特网的服务，以及作为 W-CDMA 系统的补充，用于 3G 的接入技术， 使用户可以在两种网络之间移动或进行业务的自动切换，而不影响通信。 5无线局域网标准的比较 802.11 系列协议是由 IEEE 制定的，目前居于主导地位的无线局域网标准。HomeRF 主要是 为家庭网络设计的，是 802.11 与 DECT 的结合。HomeRF 和蓝牙都工作在 2.4GHz ISM 频段，并 且都采用跳频扩频（FHSS）技术。因此，HomeRF 产品和蓝牙产品之间几乎没有相互干扰。蓝牙 技术适用于松散型的网络，可以让设备为一个单

21、独的数据建立一个连接，而 HomeRF 技术则不 像蓝牙技术那样随意。组建 HomeRF 网络前，必须为各网络成员事先确定一个惟一的识别代码， 因而比蓝牙技术更安全。802.11 使用的是 TCP/IP 协议，适用于功率更大的网络，有效工作距 离比蓝牙技术和 HomeRF 要长得多。 四、无线局域网的体系架构 1无线局域网的主要组件 （1）无线网卡。提供与有线网卡一样丰富的系统接口，包括 PCMCIA、Cardbus、PCI 和 USB 等。 在有线局域网中，网卡是网络操作系统与网线之间的接口。在无线局域网中，它们是操作系统 与天线之间的接口，用来创建透明的网络连接。 （2）接入点。接入点的作

22、用相当于局域网集线器。它在无线局域网和有线网络之间接收、缓 冲存储和传输数据，以支持一组无线用户设备。接入点通常是通过标准以太网线连接到有线网 络上，并通过天线与无线设备进行通信。在有多个接入点时，用户可以在接入点之间漫游切换。 接入点的有效范围是 20500m。根据技术、配置和使用情况，一个接入点可以支持 15250 个用 户，通过添加更多的接入点，可以比较轻松地扩充无线局域网，从而减少网络拥塞并扩大网络 的覆盖范围。 2、无线局域网的结构 根据不同局域网的应用环境与需求的不同，无线局域网可采取不同的网络结构来实现互联。 常用的具体有如下几种： （1）网桥连接型：不同的局域网之间互联时，由于

23、物理上的原因，若采取有线方式不方便， 则可利用无线网桥的方式实现二者的点对点连接，无线网桥不仅提供二者之间的物理与数据链 路层的连接，还为两个网的用户提供较高层的路由与协议转换。 （2）基站接入型：当采用移动蜂窝通信网接入方式组建无线局域网时，各站点之间的通信是 通过基站接入、数据交换方式来实现互联的。各移动站不仅可以通过交换中心自行组网，还可 以通过广域网与远地站点组建自己的工作网络。 （3）HUB 接入型：利用无线 Hub 可以组建星型结构的无线局域网，具有与有线 Hub 组网方式相 类似的优点。在该结构基础上的 WLAN，可采用类似于交换型以太网的工作方式，要求 Hub 具有 简单的网内

24、交换功能。 （4）无中心结构：要求网中任意两个站点均可直接通信。此结构的无线局域网一般使用公用 广播信道，MAC 层采用 CSMA 类型的多址接入协议。 无线局域网可以在普通局域网基础上通过无线 Hub、无线接入站（AP） 、无线网桥、无线 Modem 及无线网卡等来实现，其中以无线网卡最为普遍，使用最多。无线局域网的关键技术， 除了红外传输技术、扩频技术、网同步技术外还有一些其他技术，如：调制技术、加解扰技术、 安徽新华学院 09 通技班 无线分集接收技术、功率控制技术和节能技术。 3无线局域网的配置方式 （1）对等模式。Ad-hoc 模式。这种应用包含多个无线终端和一个服务器，均配有无线网

25、卡， 但不连接到接入点和有线网络，而是通过无线网卡进行相互通信。它主要用来在没有基础设施 的地方快速而轻松地建无线局域网。 （2）基础结构模式。Infrastructure 模式。该模式是目前最常见的一种架构，这种架构包含 一个接入点和多个无线终端，接入点通过电缆连线与有线网络连接，通过无线电波与无线终端 连接，可以实现无线终端之间的通信，以及无线终端与有线网络之间的通信。通过对这种模式 进行复制，可以实现多个接入点相互连接的更大的无线网络。 五、未来的研究方向 如上所述，无线局域网技术的研究和应用方兴未艾，是目前无线通信领域乃至整个通信行 业的研究热点。从无线局域网的进一步推广应用来看，未来

26、的研究方向主要集中在安全性、移 动漫游、网络管理以及与 3G 等其他移动通信系统之间的关系上。 1安全性问题 IEEE802.11 协议标准建议使用两种安全解决方案。一种是 IEEE 802.11 安全任务组 （TGi）构建的安全框架-鲁棒型安全网络（RSN） 。这种网络用 IEEE 802.1x 提供基于端口的 接入控制、鉴权和密钥管理。该标准用可扩展鉴权协议（EAP）实现对用户的鉴权。鉴权服务 器和用户之间使用远程鉴权拨入用户服务协议（RADIUS）进行通信，RADIUS 协议在网络接入的 鉴权、授权和计费（AAA）中得到广泛采用。由于 IEE802.1x 主要是针对有线局域网设计的， 在

27、无线局域网中使用 IEE802.1x 不可避免地存在漏洞。所以，尽管它对无线局域网的安全性能 有很大改善，802.1x 和 802.11 的结合仍然不能提供足够的安全。 另一种方式则是目前广泛应用于局域网络及远程接入等领域的虚拟专用网（VPN）安全技 术。与 802.11b 标准所采用的安全技术不同，在 IP 网络中，VPN 主要采用 IPSec 技术来保障数 据传输的安全。对于安全性要求更高的用户，将现有的 VPN 安全技术与 802.11b 安全技术结合 起来，是目前较为理想的无线局域网络的安全解决方案。 2漫游切换问题 无线局域网的漫游问题是继安全问题之后的一个至关重要的问题。在无线网络

28、中，如果一 边使用无线局域网接入服务，一边移动接入位置，那么一旦移动终端超越子网覆盖范围，IP 数 据包就无法到达移动终端，正在进行的通信将被中断。为此，IETF 制定了扩展 IP 网络移动性 的系列标准。所谓移动 IP，就是指在 IP 网络上的多个子网内均可使用同一 IP 地址的技术。这 种技术是通过使用被称为本地代理（Home Agent）和外地代理（Foreign Agent）的特殊路由 器对网络终端所处位置的网络进行管理来实现的。在移动 IP 系统中，可保证用户的移动终端 始终使用固定的 IP 地址进行网络通信，不管在怎样的移动过程中皆可建立 TCP 连接并不会发 生中断。在无线局域网

29、系统中，广泛的应用移动 IP 技术可以突破网络的地域范围限制，并可 克服在跨网段时使用动态主机配置协议（DHCP）方式所造成的通信中断、权限变化等问题。 3无线网络管理问题 相对于有线网络，无线局域网具有非常独特的特性，因此必须建立相应的无线网络管理系 统。除了系统结构、用户需求和典型应用等模块之外，一个好的无线网络管理系统还必须考虑 以下因素： （1）标准的网管通信方式。网管子系统通常与中央主机相连。网管子系统必须基于工业标准 的管理协议(比如 SNMP)，这样才能监视主机和子系统之间每条链路上的状态信息，并可根据状 态信息快速分析和解决出现的问题。 （2）网络监视和报告。主机必须能够监视无

30、线网络系统中所有单元。考虑到无线网络的连接 性不如有线网络那样稳定，无线网络管理系统必须监视和报告无线信号的变化以及接入点的业 务类型和负载情况，还须能自动发现进入无线网络体系结构的新设备。 安徽新华学院 09 通技班 （3）有效地利用带宽。尽管随着新技术的发展，无线网络的可用带宽逐步增大，但还是远远 小于有线局域网的带宽。因此，在实际应用中必须考虑带宽的合理使用。 4无线局域网与 3G 无线局域网不否会对第三代移动通信系统构成威胁是近年来业界关心的一个问题。实际上， 无线局域网与 3G 采用的是截然不同的两种技术，用于满足不同的需要。与 3G 不同的是，无线 局域网并不是一个完备的全网解决方

31、案，而只用于满足小型用户群的需求。无线局域网与 3G 可以互补，因此不会对 3G 运营商造成威胁，运营商还可以从无线局域网和 3G 的共存中获得好 处。NorthStream 的研究表明，无线局域网与 3G 和 GPRS 的结合可增加用户的满意程度和业务 量，从而增加移动运营商的利润。作为 3G 的一个重要补充，无线局域网可用于在诸如机场候 机厅、宾馆休息室和咖啡厅等地方建立无线 Internet 连接。 参考文献参考文献： 1、金纯,陈林星,杨吉云.IEEE802.11 无线局域网.电子工业出版社,2004. 2、赵红礼,吴昊,黄清.21 世纪高等院校教材 -无线局域网.科学出版社 2004. 3、刘元安,翟明岳,吴惠兰.宽带无线接入和无线局域网上海：北京邮电大学出版社,2000.