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1、Page 1ALTRATEK Systems无线局域网基本原理及技术ALTRATEK Systems, Inc. May. 2005ALTRATEK SystemsPage 2议程1. 无线局域网的概念2. 无线局域网的标准3. 无线局域网的技术4. 无线局域网的应用ALTRATEK SystemsPage 3传统有线网络传统有线网络数据传输的介质：双绞线，同轴电缆，光纤，或是数据传输的介质：双绞线，同轴电缆，光纤，或是别的有线介质别的有线介质。无线网络无线网络数据传输的介质：红外线，无线电微波，或是其它数据传输的介质：红外线，无线电微波，或是其它无线介质无线介质。信号在空气中传播，可以被任何
2、人接收信号在空气中传播，可以被任何人接收。1. 无线网络的概念ALTRATEK SystemsPage 4无线数据网分类无线数据网的种类无线个人网（WPAN）、无线局域网（WLAN）、无线网桥、无线城域网（WMAN）和无线广域网（WWAN）。*无线个人网主要用于个人用户工作空间，典型距离覆盖几米，可以与计算机同步传输文件，访问本地外围设备，如打印机等。目前主要技术包括蓝牙（Bluetooth）和红外（IrDA）。*无线局域网主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部，典型距离覆盖几十米至上百米。目前主要技术为802.11系列。*无线网桥主要用于大楼之间的联网通讯，典型距离几公里。*无线城域网和广域
3、网覆盖城域和广域环境，主要用于Internet/email访问，但提供的带宽比无线局域网技术要低很多。目前典型的技术是GRPS和CDMA。ALTRATEK SystemsPage 5HUBAccess Point有线局域网无线局域网HUBServer无线局域网和有线局域网的对比ALTRATEK SystemsPage 6无线网络优点 机动性: 不受工作区域之限制 便利性: 兼容性高,安装方便 扩充性: 可随时增加使用数量 节省成本: 不须考虑重新装潢,布线 之费用ALTRATEK SystemsPage 7什么是ISM该频段是依据全球性国际组织美国联邦通讯委员会(FCC) 所定义出来，适用于全
4、球各地来使用，无需授权使用。ISM工业（Industrial）、科学（Scientific）与医疗（Medical ） ISM频段 欧美日ALTRATEK SystemsPage 8ISM 2.4G 频谱范围按照无线电频率管理委员会对2.4G频段扩频设备的使用规定。该频段的工 作频率带宽为83.5MHz，最多有13个信道可用，13个信道的标号及所用中心频率的情况见下表：在多个频道同时工作的情况下，为保证频道之间不相互干扰，要求两个频 道的中心频率间隔不能低于25MHz,在实际使用中一般选择1，6，11三个频道进行频率规划，同频道间必须两两隔离。 信道标号中心频率信道低端/高端频率 12412M
5、Hz2401/2423MHz22417MHz2406/2428MHz32422MHz2411/2433MHz42427MHz2416/2438MHz52432MHz2421/2443MHz62437MHz2426/2448MHz72442MHz2431/2453MHz82447MHz2436/2458MHz92452MHz2441/2463MHz102457MHz2446/2468MHz112462MHz2451/2473MHz122467MHz2456/2478MHz132472MHz2461/2483MHzALTRATEK SystemsPage 9信道分配1234567891011123
6、4567891011信道频率24002472243724122462121324831213ALTRATEK SystemsPage 102. 无线局域网标准Bluetooth802.11b 802.11g 802.11aHomeRF 2.0HiperLAN2Infrared频率2.4GHz2.4GHz2.4GHz5GHz2.4GHz5GHzIr Band传输速度1Mbps 11Mbps 54Mbps54Mbps 10Mbps54Mbps 4Mbps网络层最大速 度721Kbps5Mbps32Mbps5Mbps32MbpsN/A距离10mUp to 100m Up to 100m100m50m
7、TBD*Up to 5m标准IEEE-802.15IEEE- 802.11bIEEE- 802.11gIEEE- 802.11aSWAPHiperLAN2HiperLAN2IrDA通信技术FHSSDSSSOFDM/ PBCCOFDM1MHz and 5MHz wide FHSSOFDM(NA)使用模式Point to PointHigh-Speed Network AccessHigh-Speed Network AccessHigh-Speed Network Access Home Networking and DECT phoneHigh-Speed Network AccessPoin
8、t-to-Point Data TransmissionTiming1999 December (1.0B)1998 July20012001?2000/2003Key PlayersSIG members, IBM, Intel, Nokia, Ericsson, ToshibaWi-Fi members, Lucent, Intersil, AtmelIntersil, TI(Alantro)Wi-Fi, Atheros, Intel Radiata, Philips,CiscoCompaq, Motorola, and ProximEricsson is promising HiperL
9、AN 2 products at 200222MbpsALTRATEK SystemsPage 11IEEE 802.11的无线局域网标准802.11a 802.11b 802.11g标准确立日期 19999 19999 仍在开发 工作频段 5.150-5.350 GHz 5.470-5.850 GHz 2.400-2.483GHz 2.400-2.483GHz 频宽 580MHz 83.5MHz 83.5MHz 互不重迭 频道数量 13（U.S） 19（Europe） 3 3 数据速率 6，9，12，18， 24，36，48， 54Mbps 1，2，5.5， 11Mbps6，9，12，18，
10、 24，36，48， 54Mbps UDP数据吞量 30.9Mbps7.1Mbps16.4Mbps ALTRATEK SystemsPage 12802.11标准组IEEE标准说 明状态802.11a制订5 GHz波段上的物理层规范。标准已经完成。802.11b制定2.4 GHz波段上更高速率的物理层规范。标准已经完成。802.11d当前802.11标准中规定的操作仅在几个国家中是合法的，而 制订该标准的目的是为了扩充802.11无线局域网在其他国家 的应用。标准已经完成802.11e该标准主要是为了改进和管理WLAN的服务质量，保证能在 802.11无线网络上进行话音、音频、视频的传输、可视
11、会议 、媒体流的传送、增强的安全应用及移动访问应用等。标准正在进行802.11f该标准是为了可以在多个厂商的无线局域网内实现访问互操 作，保证网络内访问点之间信息的互换标准正在进行802.11g该标准是802.11b的扩充，目的是制定更高速率的物理层规 范（物理层最大数据率至少是20 Mbit/s），通过提高数据率 ，来增强802.11b兼容网络的性能和应用。标准正在进行802.11h该标准主要是为了增强5GHz波段的802.11 MAC规范及 802.11a高速物理层规范；增强信道能源测度和报告机制， 以便改进频谱和传送功率管理。标准正在进行802.11i增强WLAN的安全和鉴别机制。标准正
12、在进行标准正在进行ALTRATEK SystemsPage 13无线局域网模型IEEE 802 LAN标准系列PHYMACOSI层2OSI层1IEEE 802.3 Ethernet 以太网IEEE 802.4 Token Bus 令牌总线IEEE 802.5 Token Ring 令牌环IEEE 802.15 WPAN 蓝牙IEEE 802.16 BWA 宽带无线IEEE 802.2 逻辑链路控制(LLC)IEEE 802.11 WLAN 无线局域网定义了介质访问控制(MAC)和物理层的操作，包括 MAC子层、MAC服务和协议以及三个物理层ALTRATEK SystemsPage 14802.
13、11物理层1.802.11最初定义的三个物理层包括了两个扩散频谱技术和一个红外传播规范，无线传输的频道定义在2.4GHz的ISM波段内，这个频段，在各个国际无线管理机构中，例如美国的USA，欧洲的ETSI和日本的MKK都是非注册使用频段。 2.802.11无线标准定义的传输速率是1Mbps和2Mbps，可以使用FHSS(frequency hopping spread spectrum)和DSSS(direct sequence spread spectrum)技术，需要指出的是，FHSS和DHSS技术在运行机制上是完全不同的，所以采用这两种技术的设备没有互操作性。 3. 802.11b在无线
14、局域网协议中最大的贡献就在于它在802.11协议的物理层增加了两个新的速度：5.5Mbps和11Mbps。为了实现这个目标，DSSS被选作该标准的唯一的物理层传输技术，这个决定使得802.11b可以和1Mbps和2Mbps的802.11DSSS系统互操作。 4. 802.11b采用了动态速率调节技术，来允许用户在不同的环境下自动使用不同的连接速度来补充环境的不利影响。在理想状态下，用户以11M的全速运行，然而，当用户移出理想的11M速率传送的位置或者距离时，或者潜在地受到了干扰的话，这把速度自动按序降低为5.5Mbps、2Mbps、1Mbps。同样，当用户回到理想环境的话，连接速度也会以反向增
15、加直至11Mbps。速率调节机制是在物理层自动实现而不会对用户和其它上层协议产生任何影响。 ALTRATEK SystemsPage 15802.11物理层示意图物理层红外技术 IR PHY跳频展频 FHSS PHY直序展频 DSSS PHY高速DS HR/DS正交频分多路技术OFDMFor 802.11aFor 802.11 bPHY层MAC层ALTRATEK SystemsPage 16调制技术IEEE802.11:DBPSK、DQPSK、FSK IEEE802.11b:DBPSK、DQPSK、CCK IEEE802.11a:QAM/OFDM IEEE802.11g:DBPSK、DQPSK
16、、QAM/OFDM、PBCC、CCKALTRATEK SystemsPage 17什么是展频展频技术的无线局域网络产品是依FCC(Federal Communications Committee；美国联邦通讯委员会)规 定的ISM(Industrial Scientific, and Medical)频段，频率 范围开放于902MHz928MHz及2.4G2.484GHz两个频 段，并没有所谓使用授权的限制。 扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带 宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通 过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实 现的，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进 行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据 展频技术主要又分为频率跳频技术（FHSS）及直接序列 展频技术（DSSS）两种方式。而此两种技术起源于第 二次世界大战中军队所使用的通讯技术，其目的是希望 在恶劣的战争环境中，依然能保持通信信号的稳定性
