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1、n n2.3 2.3 有线传输介质有线传输介质- -光纤光纤n n2.4 2.4 无线传输无线传输2.3 2.3 有线传输介质有线传输介质- -光纤光纤n2.3.1 2.3.1 光纤光纤n1 1光纤的物理结构光纤的物理结构n 光导纤维是一种传输光束的细而柔光导纤维是一种传输光束的细而柔韧的媒质。光缆是数据传输中最高效的韧的媒质。光缆是数据传输中最高效的一种传输介质。一种传输介质。n 计算机网络中的光纤主要是采用石英计算机网络中的光纤主要是采用石英玻璃制成的，横截面积较小的双层同心玻璃制成的，横截面积较小的双层同心圆柱体。圆柱体。n 裸光纤由纤芯和包层组成，折射率高裸光纤由纤芯和包层组成，折射率
2、高的中心部分叫光纤芯，折射率低的外围的中心部分叫光纤芯，折射率低的外围部分叫包层。光纤的外围再附加保护层，部分叫包层。光纤的外围再附加保护层，即光缆外套。即光缆外套。n 光纤有以下几个优点：光纤有以下几个优点：n 具有较宽的频带，可达到几百兆到具有较宽的频带，可达到几百兆到上千兆。上千兆。n 电磁绝缘性能好。光纤电缆中传电磁绝缘性能好。光纤电缆中传输的是光束，而光束是不受外界电磁干输的是光束，而光束是不受外界电磁干扰影响的，并且本身也不向外辐射信号，扰影响的，并且本身也不向外辐射信号，因此它适用于长距离的信息传输以及要因此它适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合。割开光缆需要再生求高度安
3、全的场合。割开光缆需要再生和重发信号。和重发信号。n 衰减较小，在较大的传输速率范围衰减较小，在较大的传输速率范围内基本上是常数值。内基本上是常数值。n 增设光中继器的间隔距离大，通道增设光中继器的间隔距离大，通道中继器的数目可大大减少。中继器的数目可大大减少。n2 2光纤的分类光纤的分类n 在对光纤进行分类时，严格地来讲在对光纤进行分类时，严格地来讲应该从构成光纤的材料成分、光纤的制应该从构成光纤的材料成分、光纤的制造方法、光纤的传输点模数、光纤横截造方法、光纤的传输点模数、光纤横截面上的折射率分布和工作波长等几方面面上的折射率分布和工作波长等几方面来分类。来分类。n 但从用户在设计网络工程
4、下，主要但从用户在设计网络工程下，主要考虑的是目前光纤的两大类，即单模考虑的是目前光纤的两大类，即单模/ /多多模类和折射率分布类。模类和折射率分布类。n（1 1）单模）单模/ /多模类多模类n 根据传输点模数的不同，光纤分为根据传输点模数的不同，光纤分为单模光纤（单模光纤（SMF Single Mode SMF Single Mode FibreFibre）和）和多模光纤多模光纤(MMF Multi Mode (MMF Multi Mode FibreFibre) )。n “模模”是指以一定角速度进入光纤是指以一定角速度进入光纤的一束光。单模光纤采用固体激光器做的一束光。单模光纤采用固体激光
5、器做光源，多模光纤则采用发光二极管做光光源，多模光纤则采用发光二极管做光源。源。n 单模光纤的纤芯直径很小，在给定单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。输频带宽，传输容量大。n 单模光纤只允许一束光传播，没有单模光纤只允许一束光传播，没有模分散的特性，光信号损耗很低，离散模分散的特性，光信号损耗很低，离散也很小，传播距离远，通常在建筑物之也很小，传播距离远，通常在建筑物之间或地域分散时使用。间或地域分散时使用。n 单模光纤单模光纤PMDPMD规范建议芯径为规范建议芯径为8 10 8 10 m ,m ,包括外包层，
6、其直径为包括外包层，其直径为125 125 m m 。n 多模光纤是在给定的工作波长上，多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤，从而形能以多个模式同时传输的光纤，从而形成模分散，限制了带宽和距离，因此，成模分散，限制了带宽和距离，因此，多模光纤的芯线粗，传输速度低、距离多模光纤的芯线粗，传输速度低、距离短，成本低，一般用于建筑物内或地理短，成本低，一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境下。位置相邻的环境下。n 多模光纤的纤芯直径一般为多模光纤的纤芯直径一般为5050至至200 200 m m ，而包层直径的变化范围为，而包层直径的变化范围为125230 125230 m m ，
7、国内计算机网络常用的光纤芯直径，国内计算机网络常用的光纤芯直径为为62.5 62.5 m m ，包层为，包层为125 125 m m ，也就是通，也就是通常所说的常所说的62.5/125 62.5/125 m m规格。规格。n 导入波长上分为单模导入波长上分为单模1310nm1310nm、1550 1550 nmnm，多模，多模850nm850nm、1300nm1300nm。图。图2-10 2-10 表示表示了单模光纤和多模光纤的示意图。了单模光纤和多模光纤的示意图。单模光纤单模光纤多模光纤多模光纤图图2-10 2-10 单模光纤和多模光纤的示意图单模光纤和多模光纤的示意图n 单模光纤和多模光
8、纤的特性比较如下：单模光纤和多模光纤的特性比较如下：n单模：用于高速、长距，成本较高，窄单模：用于高速、长距，成本较高，窄n 芯线，需要激光源宽芯线，聚光好。芯线，需要激光源宽芯线，聚光好。n多模：用于低速、短距，成本较低，耗散极多模：用于低速、短距，成本较低，耗散极 n 小，高效耗散大，传输效率低。小，高效耗散大，传输效率低。n 在使用光缆互联多个节点的应用中，在使用光缆互联多个节点的应用中， 必须考虑光纤的单向特性，如果要进行必须考虑光纤的单向特性，如果要进行双向通信，就要使用双根光纤。光缆必双向通信，就要使用双根光纤。光缆必须成对出现，用于输入和输出。须成对出现，用于输入和输出。n 光纤
9、的类型是由模材料（玻璃或塑料光纤的类型是由模材料（玻璃或塑料纤维）制成的芯和外层尺寸决定，芯的纤维）制成的芯和外层尺寸决定，芯的尺寸大小决定光的传输质量。常用的光尺寸大小决定光的传输质量。常用的光纤制成的光缆。纤制成的光缆。n 8.3 8.3 m m 芯芯/ 125 / 125 m m 外层单模外层单模n 62.5 62.5 m m 芯芯/ 125 / 125 m m 外层多模外层多模n 50 50 m m 芯芯/ 125 / 125 m m 外层多模外层多模n 100 100 m m 芯芯/ 140 / 140 m m 外层多模外层多模n（2 2）折射率分布类）折射率分布类n 折射率分布类光
10、纤可分为跳变式光折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤两种。纤和渐变式光纤两种。n 跳变式光纤纤芯的折射率和保护层跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是常数。在纤芯和保护层的的折射率都是常数。在纤芯和保护层的交界面折射率呈阶梯型变化。交界面折射率呈阶梯型变化。n 渐变式光纤纤芯的折射率随着光纤渐变式光纤纤芯的折射率随着光纤半径的增加而按一定规律减小，到纤芯半径的增加而按一定规律减小，到纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。与保护层交界处减小为保护层的折射率。纤芯的折射率的变化是近似抛物线型的。纤芯的折射率的变化是近似抛物线型的。传输示意图如图传输示意图如图2-11 2-11 所示。
11、所示。图图2-11 2-11 光在折射率分布类光纤中的传输过程光在折射率分布类光纤中的传输过程n2.3.2 2.3.2 光纤通信系统光纤通信系统n1 1光纤通信系统光纤通信系统n 光纤通信系统是以光波为载体、光光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通信方式。通信方导纤维为传输介质的通信方式。通信方式起主导作用的是光源、光纤、光发送式起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机。机和光接收机。n 光源光源- -光源是光波产生的根源。光源是光波产生的根源。n 光纤光纤- -光纤是传输光波的导体。光纤是传输光波的导体。n 光发送机光发送机- -光发送机负责产生光束，光发送机负责产生光束，n
12、 将电信号转变成光信号，再把光信号将电信号转变成光信号，再把光信号 n 导入光纤。导入光纤。 n 光接收机光接收机- -光接收机负责接收从光纤光接收机负责接收从光纤上传输过来的光信号，并将它转变成电上传输过来的光信号，并将它转变成电信号。信号。n 经解码后再作相应的处理。光纤通经解码后再作相应的处理。光纤通信系统的基本构成如图信系统的基本构成如图2-122-12所示。所示。图图2-12 2-12 光纤通信系统构成光纤通信系统构成n 传输频带宽、通信容量大，短距离时传输频带宽、通信容量大，短距离时可达到几千兆的传输速率；可达到几千兆的传输速率；n 线路损耗低、传输距离远；线路损耗低、传输距离远；
13、n 抗干扰能力强，应用范围广；抗干扰能力强，应用范围广；n 线径细、质量小；线径细、质量小；n 抗化学腐蚀能力强；抗化学腐蚀能力强；n 光纤制造资源丰富。光纤制造资源丰富。n3 3计算机通信网常用光缆计算机通信网常用光缆n 在计算机通信网络工程中，一般采在计算机通信网络工程中，一般采用的是用的是62.5 62.5 m / 125 m / 125 m m 规格的多模光规格的多模光纤（缆），有时也用纤（缆），有时也用50 50 m / 125 m / 125 m m 和和100 100 m / 140 m / 140 m m 规格的多模光纤（缆）规格的多模光纤（缆）。户外布线大于。户外布线大于2
14、k m2 k m时可选用单模光纤时可选用单模光纤（缆）。（缆）。表表2-9 2-9 光纤特性说明光纤特性说明表表2-10 光纤使用温度范围光纤使用温度范围n 对直径、质量、拉力和弯曲半径解释如对直径、质量、拉力和弯曲半径解释如下：下：n 直径：单位用直径：单位用m m ;m m ;n 质量：单位用质量：单位用k g / k m ;k g / k m ;n拉力：单位用拉力：单位用N N（牛顿），对拉力分两种（牛顿），对拉力分两种n 情况说明，安装时最大为情况说明，安装时最大为2700N2700N，n 约合约合609l bf609l bf。n弯曲半径：指光缆安装由直线方向转为弯曲半径：指光缆安装由
15、直线方向转为 n 弯曲时的弯曲半径。弯曲时的弯曲半径。n4 4光缆的种类和机械性能光缆的种类和机械性能n（1 1）单芯互联光缆）单芯互联光缆n 主要应用范围包括：主要应用范围包括：n 跳线；跳线；n 内部设备连接；内部设备连接；n 通信柜配线面板；通信柜配线面板；n 墙上信息点出口到计算机网络工作墙上信息点出口到计算机网络工作站的连接；站的连接；n 水平拉线，直接方式端接；水平拉线，直接方式端接；n 适于使用环氧树脂或适于使用环氧树脂或LIGHT CRIMPLIGHT CRIMP连连接头的端接。接头的端接。n 主要性能及特点如下：主要性能及特点如下：n 高性能的单模和多模光纤符合所有高性能的单
16、模和多模光纤符合所有的工业标准；的工业标准；n n 900900 m m 紧密缓冲外衣易于连接与剥紧密缓冲外衣易于连接与剥除；除；n AramidAramid抗拉线增强组织提高对光纤抗拉线增强组织提高对光纤的保护。的保护。n UL/CASUL/CAS验证符合验证符合OFNROFNR和和OFNPOFNP性能要性能要求；求；n 设计和测试均根据设计和测试均根据BellcoreBellcore GR- GR-409-CORE409-CORE及及IEC 793 - 1 / 794 - 1IEC 793 - 1 / 794 - 1标准；标准；扩展级别扩展级别62.5 / 125 62.5 / 125 m
17、 m 符合符合ISO/IEC ISO/IEC 11801180标准。标准。n（2 2） 双芯互联光缆双芯互联光缆n主要应用范围包括：主要应用范围包括：n 交连跳线；交连跳线；n 水平走线，直接端接；水平走线，直接端接；n 光纤到桌面；光纤到桌面；n 通信柜配线面板；通信柜配线面板；n 墙上信息点出口到计算机网络工作墙上信息点出口到计算机网络工作站的连接；站的连接；n 适于使用环氧树脂或适于使用环氧树脂或L I G H T C R L I G H T C R I M PI M P连接头的端接。连接头的端接。n 双芯互联光缆除具备单芯互联光缆双芯互联光缆除具备单芯互联光缆所有的性能优点之外，还具有
18、光纤之间所有的性能优点之外，还具有光纤之间易于区分的优点。物理结构如图易于区分的优点。物理结构如图2 - 1 32 - 1 3所示。所示。图图2- 13 2- 13 双芯光缆双芯光缆n 对于互联光缆的机械性能用表对于互联光缆的机械性能用表2-112-11说说明。明。表表2-11 2-11 互联光缆的机械性能互联光缆的机械性能n（3 3） 分布式光缆分布式光缆n主要应用范围：主要应用范围：n 多点信息口水平布线；多点信息口水平布线；n 垂直布线；垂直布线；n大楼内主干布线；大楼内主干布线；n 从设备间到无源跳线间的连接；从设备间到无源跳线间的连接；n 从主干线分支到各楼层应用；从主干线分支到各楼
19、层应用；n 适于胶水型光纤连接头以及适于胶水型光纤连接头以及LIGHTCRIMP LIGHTCRIMP 光纤头端接。光纤头端接。 n 主要性能优点：主要性能优点：n 高性能的单模和多模光纤符合所有高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。的工业标准。n 900900 m m 紧密缓冲外衣易于连接与剥除。紧密缓冲外衣易于连接与剥除。n 按照按照EZAEZA标准色码标识。标准色码标识。n UL/CSAUL/CSA验证符合验证符合OFNROFNR和和OFNPOFNP性能要求。性能要求。n 设计和测试均根据设计和测试均根据BellcoreBellcore GR-409- GR-409-n CORE C
20、ORE及及IEC 7 9 3 - 1 / 7 9 4 - 1IEC 7 9 3 - 1 / 7 9 4 - 1标标 n 准。准。n 扩展级别扩展级别6 2 . 5 / 1 2 5 6 2 . 5 / 1 2 5 m m 符合符合n ISO / IEC 11 8 0ISO / IEC 11 8 0（19951995标准）。标准）。n防护网可抵挡尖锐物损伤。防护网可抵挡尖锐物损伤。n 分布式光缆分为多单元分散型光缆和分布式光缆分为多单元分散型光缆和多单元分散式光缆两种。其物理结构如多单元分散式光缆两种。其物理结构如图图2- 142- 14所示。所示。图图2-14 2-14 分布式光缆物理结构分布式
21、光缆物理结构n 对于分布式光缆的机械性能用表对于分布式光缆的机械性能用表2-2-1212说明。说明。表表2-12 2-12 分布式光缆的机械性能分布式光缆的机械性能n（4 4）分散式光缆）分散式光缆n 主要应用范围：主要应用范围：n 高性能的单模和多模光纤符合所有高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。的工业标准。n 900900 m m 紧密缓冲外衣易于连接与剥除。紧密缓冲外衣易于连接与剥除。n 4mm4mm独立光纤辅单元，允许带套连接头独立光纤辅单元，允许带套连接头n 端接。端接。n UL/CSA UL/CSA 验证符合验证符合OFNROFNR和和OFN POFN P性能要性能要n 求。
22、求。n 设计和测试均根据设计和测试均根据BellcoreBellcore GR-409- GR-409- n CORE CORE及及IEC793 - 1 / 794 - 1IEC793 - 1 / 794 - 1标准标准n扩展级别扩展级别6 2 . 5 / 1256 2 . 5 / 125符合符合ISO/IEC ISO/IEC n 11 8 0 1 11 8 0 1（19951995标准）标准）n 走线方式灵活走线方式灵活n AramidAramid抗拉线增强组织对光纤的保护抗拉线增强组织对光纤的保护n 分散式光缆有分散式光缆有4 4芯、芯、6 6芯、芯、8 8芯、芯、1 21 2n 芯。芯。
23、n（5 5）室外光缆）室外光缆n主要应用范围：主要应用范围：n 园区中楼宇之间的连接园区中楼宇之间的连接n 长距离网络长距离网络n 主干线系统主干线系统n 本地环路和支路网络本地环路和支路网络n 严重潮湿、温度变化大的环境严重潮湿、温度变化大的环境n 架空连接（和悬缆线一起使用）、地架空连接（和悬缆线一起使用）、地n 下管道或直埋、悬吊缆下管道或直埋、悬吊缆/ /服务缆服务缆n 主要性能优点：主要性能优点：n 高性能的单模和多模光纤符合所有的高性能的单模和多模光纤符合所有的n 工业标准工业标准n 900900 m m 紧密缓冲外衣易于连接与剥除紧密缓冲外衣易于连接与剥除n 套管内具有独立套管内
24、具有独立T L AT L A彩色编码的光彩色编码的光纤纤n 轻质单通道结构节省管内空间，管内轻质单通道结构节省管内空间，管内 n 灌注防水凝胶，以防止水渗入灌注防水凝胶，以防止水渗入n 设计和测试均根据设计和测试均根据BellcoreBellcore GR-20- GR-20-n CORE CORE标准标准n 扩展级别扩展级别62.5/12562.5/125符合符合ISO/IEC11801ISO/IEC11801n （19951995标准）标准）n AramidAramid抗拉线增强组织提高对光纤的抗拉线增强组织提高对光纤的n 保护保护n 聚乙烯外衣在紫外线或恶劣的室外环聚乙烯外衣在紫外线或恶
25、劣的室外环n 境有保护作用境有保护作用n 低磨擦外皮使之轻松穿过管道，完全低磨擦外皮使之轻松穿过管道，完全n 绝缘或铠装结构，撕剥线使剥离外表绝缘或铠装结构，撕剥线使剥离外表n 方便方便n 室外光缆有室外光缆有4 4芯、芯、6 6芯、芯、8 8芯、芯、1 21 2芯，芯，分铠装型和全绝缘型，其物理结构如图分铠装型和全绝缘型，其物理结构如图2-152-15所示。所示。图图2-15 2-15 室外铠装型光缆物理结构（右）、室外铠装型光缆物理结构（右）、 全绝缘型（左）全绝缘型（左）n 对于室外光缆的机械性能如表对于室外光缆的机械性能如表2-132-13所示。所示。表表2-13 2-13 室外光缆的
26、机械性能室外光缆的机械性能n6.6.室内室内/ /室外两用光缆室外两用光缆n 室内室内/ /室外两用光缆，产品设计为单室外两用光缆，产品设计为单管全绝缘型。其主要应用范围包括。管全绝缘型。其主要应用范围包括。n 不需任何互联下，由户外延伸入户不需任何互联下，由户外延伸入户 内，内，线缆具有阻烯特性线缆具有阻烯特性n 园区中楼宇之间的连接园区中楼宇之间的连接n本本 地线路和支路网络地线路和支路网络n 严重潮湿、温度变化大的环境严重潮湿、温度变化大的环境n 架空连接（和悬吊缆线一起使用）架空连接（和悬吊缆线一起使用）n 地下管道或直埋地下管道或直埋n 悬吊缆悬吊缆/ /服务缆服务缆n 主要性能优点
27、：主要性能优点：n 高性能的单模和多模光纤符合所有的高性能的单模和多模光纤符合所有的n 工业标准工业标准n LSZHLSZH的设计符合低毒、无烟要求的设计符合低毒、无烟要求n 套管内具有独立套管内具有独立T L AT L A彩色编码的光彩色编码的光纤纤n 灌注防水凝胶，注胶芯完全由聚酯带灌注防水凝胶，注胶芯完全由聚酯带n 包裹包裹n 设计和测试均根据设计和测试均根据BellcoreBellcore GR-20- GR-20-n CORE CORE标准标准n 扩展级别扩展级别62.5/12562.5/125符合符合ISO/IEC11801ISO/IEC11801n （19951995标准）标准）
28、n AramidAramid抗拉线增强组织提高对光纤的抗拉线增强组织提高对光纤的n 保护保护n 聚乙烯外衣在紫外线或恶劣的室外环聚乙烯外衣在紫外线或恶劣的室外环n 境有保护作用境有保护作用n 低磨擦的外皮与完全绝缘或铠装结构低磨擦的外皮与完全绝缘或铠装结构n 室内室内/ /室外两用光缆有室外两用光缆有4/6/8/12/24/324/6/8/12/24/32芯。其物理结构如图芯。其物理结构如图2-2-1616所示。所示。图图 2-16 2-16 室内室内/ /室外光缆室外光缆n光缆的机械性能如表光缆的机械性能如表2-142-14所示。所示。表表2-14 2-14 室内室内/ /室外光缆的机械性能
29、室外光缆的机械性能2.4 2.4 无线传输无线传输n2.4.1 2.4.1 无线计算机网络无线计算机网络n1 1无线计算机网的诞生无线计算机网的诞生n 无线网络是指采用无线电技术传输无线网络是指采用无线电技术传输数据，以无线信道作传输媒介的计算机数据，以无线信道作传输媒介的计算机网络。网络。n 这里所说无线联网是指将某个计算这里所说无线联网是指将某个计算机站点以无线方式联入一个计算机网络，机站点以无线方式联入一个计算机网络，作为网络中的一结点。作为网络中的一结点。 n 无线局域网已作为一般目的的网络无线局域网已作为一般目的的网络连接来使用。连接来使用。n 无线联网方式是有限联网方式的一无线联网
30、方式是有限联网方式的一种补充，它是在有限网的基础上发展起种补充，它是在有限网的基础上发展起来的，使计算机具有可移动性，能够快来的，使计算机具有可移动性，能够快速、方便的解决有线方式不易实现的网速、方便的解决有线方式不易实现的网络通信的连通问题。络通信的连通问题。n 无线联网两个功能：通信信道的实现无线联网两个功能：通信信道的实现与性能保证；达到与有线网络系统那样与性能保证；达到与有线网络系统那样的网络服务功能。的网络服务功能。n2 2无线局域网的拓扑结构无线局域网的拓扑结构n 一般只有星形和网状两种拓扑结构。一般只有星形和网状两种拓扑结构。星形拓扑是目前最常见的一种，这种架星形拓扑是目前最常见
31、的一种，这种架构包含一个通信用的中央计算机构包含一个通信用的中央计算机（Access PointAccess Point，APAP）。）。n 数据封包由源节点发出后，由中央数据封包由源节点发出后，由中央计算机接收，并且转发到确定的另一个计算机接收，并且转发到确定的另一个无线网络目标节点上。无线网络目标节点上。n 中央计算机，可用作与有线中央计算机，可用作与有线LANLAN的通的通信桥梁，用来存取其他有线客户端、互信桥梁，用来存取其他有线客户端、互联网或是其他网络设备等。联网或是其他网络设备等。n 应用软件桥接器（应用软件桥接器（BridgeBridge），使无），使无线用户不需要使用特殊的硬件
32、或线用户不需要使用特殊的硬件或APAP就可就可以和有线客户端与服务端通信。配备有以和有线客户端与服务端通信。配备有无线网卡的计算机都可以担任桥接器的无线网卡的计算机都可以担任桥接器的任务。任务。n 若使用网状拓扑，则不存在中央计若使用网状拓扑，则不存在中央计算机，每节点都可与同在一个网段的其算机，每节点都可与同在一个网段的其他计算机实现自由连通，如图他计算机实现自由连通，如图2-17 2-17 所示。所示。图图2-17 2-17 无线局域网的拓扑结构无线局域网的拓扑结构n3.3.无线局域网的主要要素及工作方式无线局域网的主要要素及工作方式n 无线局域网中有两种主要要素：无线无线局域网中有两种主
33、要要素：无线接入站（接入站（APAP）和无线网卡，实现接收和）和无线网卡，实现接收和转换数据。转换数据。n 无线网卡安装在无线网卡安装在PCPC中，在中，在2.4GHz2.4GHz的的无线电频率上工作，将接收到的无线电无线电频率上工作，将接收到的无线电信号转换为信号转换为PCPC能够理解和执行的数字信能够理解和执行的数字信息，无线网卡如同普通网卡一样，是以息，无线网卡如同普通网卡一样，是以无线的方式与无线的方式与APAP相连。相连。n APAP则同以太网连接，管理着以太网则同以太网连接，管理着以太网同无线局域网之间的数据传输，如同无同无线局域网之间的数据传输，如同无线集线器。线集线器。n 无线
34、局域网的用户端有两种基本的无线局域网的用户端有两种基本的工作方式：对等模式（工作方式：对等模式（Peer to PeerPeer to Peer）和构架模式。和构架模式。n 对等模式计算机安装基于对等模式计算机安装基于802.11b802.11b标标准的无线产品，以协作工作或共享文件。准的无线产品，以协作工作或共享文件。构架模式用户通过构架模式用户通过APAP来发送或接收无线来发送或接收无线电信号。电信号。n APAP通过线缆（通过线缆（cablecable）连接在有线网）连接在有线网上，从客户端接收无线电信号，然后将上，从客户端接收无线电信号，然后将其转换为网络或服务器能够理解和执行其转换为
35、网络或服务器能够理解和执行的数字格式。的数字格式。n2.4.2 2.4.2 无线网络的传输技术无线网络的传输技术n n 使用无线技术发送和接收数据的技使用无线技术发送和接收数据的技术主要有三种：扩展频谱无线电技术、术主要有三种：扩展频谱无线电技术、红外线技术、窄带无线电技术。红外线技术、窄带无线电技术。n 它们根本区别是在各节点之间传输它们根本区别是在各节点之间传输信号时，使用的频率不同。信号时，使用的频率不同。n1 1扩展频谱无线电技术扩展频谱无线电技术 n 以微波频段为媒介，占用了三个微以微波频段为媒介，占用了三个微波频段：波频段：900900928MHz928MHz，2400240024
36、83.5GHz2483.5GHz，2483.52483.55725GHZ5725GHZ。n 扩展频谱技术主要有两种形式：直扩展频谱技术主要有两种形式：直接序列散布频谱（接序列散布频谱（Direct Sequence Direct Sequence Spread Spectrum ,DSSSSpread Spectrum ,DSSS）和频率跳跃）和频率跳跃( (（Frequency Hopping Spread Frequency Hopping Spread Spectrum ,FHSSSpectrum ,FHSS）方式。）方式。 n 直接序列散布频谱技术指的是不仅直接序列散布频谱技术指的是不
37、仅可以发送单一频率，而且能够发送包括可以发送单一频率，而且能够发送包括几个频谱频率段在内的一种调制信号。几个频谱频率段在内的一种调制信号。 n 其扩频编码位长为其扩频编码位长为216 216 ，射频带宽，射频带宽达达26MHz26MHz。它具有传输速率高，发射功率。它具有传输速率高，发射功率小，保密性号，抗干扰能力强的特点。小，保密性号，抗干扰能力强的特点。n 扩频技术采用码分方式，易于实现扩频技术采用码分方式，易于实现多点通信，多个用户可以使用相同的通多点通信，多个用户可以使用相同的通信频率，设置不同的表识码信频率，设置不同的表识码IDID，即可产，即可产生不同的伪随机码来控制扩频调制，互生
38、不同的伪随机码来控制扩频调制，互不干扰同时通信。不干扰同时通信。 n 这样配置的接收设备必须能识别出这样配置的接收设备必须能识别出发送设备所产生信号的精确模式，从而发送设备所产生信号的精确模式，从而提高安全性。提高安全性。n 频率跳跃技术是使调制信号从一个频率跳跃技术是使调制信号从一个频率跳到另一个频率。接收点必须与发频率跳到另一个频率。接收点必须与发送点保持同步，而且必须知道发送点使送点保持同步，而且必须知道发送点使用的频率序列。用的频率序列。n 微波扩频的通信距离和覆盖范围视微波扩频的通信距离和覆盖范围视所选用的天线不同而异所选用的天线不同而异, ,定向传输在定向传输在540km540km
39、。n 室外的全向天线可覆盖室外的全向天线可覆盖1.510km1.510km的的半径范围，室内全向天线可覆盖半径为半径范围，室内全向天线可覆盖半径为250500250500米范围。电波穿透能力为几层墙米范围。电波穿透能力为几层墙体或两层楼板混凝土。体或两层楼板混凝土。n2 2激光和红外线技术激光和红外线技术n 红外线（红外线（Infrared ,IRInfrared ,IR）频率要比）频率要比射频（射频（RFRF）高得多，最典型的红外频率）高得多，最典型的红外频率不低于不低于1000GHz1000GHz。n 红外线可以紧紧聚焦在一起成为一红外线可以紧紧聚焦在一起成为一束，然后用于点对点通信，或成
40、散播形束，然后用于点对点通信，或成散播形式，覆盖一定范围内的空间。式，覆盖一定范围内的空间。n 采用红外线技术的突出主要问题是采用红外线技术的突出主要问题是传输距离较短，由于任何障碍物（比如传输距离较短，由于任何障碍物（比如墙壁）都可阻止信号达到接收节点，相墙壁）都可阻止信号达到接收节点，相对比较安全，可用于防窃听。红外线不对比较安全，可用于防窃听。红外线不会受到电子干扰。会受到电子干扰。n3 3窄带无线电技术窄带无线电技术n 窄带无线电技术同无线站点使用的窄带无线电技术同无线站点使用的无线传输技术类似，发送方和接收方通无线传输技术类似，发送方和接收方通过调谐把频率调整到某个位置，可跨越过调谐
41、把频率调整到某个位置，可跨越长距离。长距离。n2.4.3 2.4.3 无线局域网的标准简介无线局域网的标准简介n1 1IEEE802.11IEEE802.11系列系列n IEEE 802.11IEEE 802.11是第一代无线局域网标是第一代无线局域网标准之一。准之一。n 该标准定义了物理层和媒体访问控该标准定义了物理层和媒体访问控制协议的规范，允许无线局域网及无线制协议的规范，允许无线局域网及无线设备在一定范围内建立互操作的网络设设备在一定范围内建立互操作的网络设备。备。n 与与IEEE 802.3IEEE 802.3相比，相比，802.11802.11有如下有如下特点：在物理层定义了数据传
42、输的信号特点：在物理层定义了数据传输的信号特征和调制方法。定义了两个射频特征和调制方法。定义了两个射频(RF)(RF)传输方法和一个红外线传输方法，即传传输方法和一个红外线传输方法，即传输技术。输技术。RFRF传输标准是直接序列扩频和传输标准是直接序列扩频和跳频扩频。跳频扩频。 n 由于在无线网络中冲突检测比较困由于在无线网络中冲突检测比较困难，媒体访问控制层采用避免冲突难，媒体访问控制层采用避免冲突(CA)(CA)协议，而不是冲突检测（协议，而不是冲突检测（CDCD），以减少），以减少冲突。冲突。 n 802.11802.11物理层的无线媒体物理层的无线媒体(WM)(WM)决定决定了它与现有
43、的有线局域网的了它与现有的有线局域网的MACMAC不同，后不同，后者具有独特的媒体访问控制机制，以者具有独特的媒体访问控制机制，以CSMA/CSMA/CA(CarrierCA(Carrier Sense Multiple Sense Multiple Access with Collision Avoidance)Access with Collision Avoidance)的的方式共享无线媒体。方式共享无线媒体。 n CSMA/CACSMA/CA通信方式将时间域的划分与通信方式将时间域的划分与数据帧格式紧密联系起来，保证某一时数据帧格式紧密联系起来，保证某一时刻只有一个站点发送，实现网络系
44、统的刻只有一个站点发送，实现网络系统的集中控制。集中控制。n 因为传输介质的不同，因为传输介质的不同，CSMA/CDCSMA/CD与与CSMA/CACSMA/CA的检测方式也不一样。的检测方式也不一样。 n CSMA/CDCSMA/CD通过电缆中电压的变化来检通过电缆中电压的变化来检测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随着发生变化。就会随着发生变化。n 但在无线传输中感测载波及碰撞侦但在无线传输中感测载波及碰撞侦测都是不可靠的，感测载波比较困难。测都是不可靠的，感测载波比较困难。 n 另外，通常无线电波经天线送出去时，另外，通常无线电波经天线送出去时，本身是
45、无法监视的，因此碰撞检测实质本身是无法监视的，因此碰撞检测实质上也难以做到。上也难以做到。n 基于这两种原因，在基于这两种原因，在802.11802.11中感测中感测载波是由两种方式来完成，第一是实际载波是由两种方式来完成，第一是实际去听是否有电波在传；第二是虚拟的感去听是否有电波在传；第二是虚拟的感测载波，通知需要等待多久的时间可以测载波，通知需要等待多久的时间可以传数据，以防止发生碰撞。传数据，以防止发生碰撞。n IEEE802.11IEEE802.11主要用于解决办公室局主要用于解决办公室局域网和校园、企业网中，用户与用户终域网和校园、企业网中，用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据
46、存取，端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率可达到速率可达到2Mb/s2Mb/s或以上。或以上。n 由于由于IEEE802.11IEEE802.11在速率和传输距离在速率和传输距离上都不能完全满足应用需求，上都不能完全满足应用需求，IEEEIEEE小组小组又相继推出又相继推出IEEE802.11bIEEE802.11b和和IEEE802.11aIEEE802.11a两个新标准。三者之间技术上的主要差两个新标准。三者之间技术上的主要差别在于别在于MACMAC子层和物理层。子层和物理层。 n IEEE802.11bIEEE802.11b物理层支持物理层支持5.5Mb/s5.5Mb/s和和11Mb
47、/s11Mb/s两个速率，两个速率，IEEE802.11IEEE802.11标准在扩标准在扩频时使用频时使用1111位调制芯片，而位调制芯片，而IEEE802.11bIEEE802.11b标准采用新的调制技术标准采用新的调制技术(Complementary (Complementary Code Code Keying,CCKKeying,CCK) )来完成。来完成。n IEEE802.11bIEEE802.11b使用动态速率漂移，可使用动态速率漂移，可根据环境变化，在根据环境变化，在11Mb/s11Mb/s、5.5Mb/s5.5Mb/s、2Mb/s2Mb/s、1Mb/s1Mb/s之间切换，并
48、且在之间切换，并且在2Mb/s2Mb/s、1Mb/s1Mb/s速率时与速率时与IEEE802.11IEEE802.11兼容。兼容。 n IEEE 802.11aIEEE 802.11a工作在工作在5GHz U-NII5GHz U-NII频频带，物理层速率可达带，物理层速率可达54Mb/s54Mb/s，传输层达，传输层达25Mb/s25Mb/s。n 采用正交频分复用（采用正交频分复用（OFDMOFDM）的独特）的独特的扩频技术；可提供的扩频技术；可提供25Mb/s25Mb/s的无线的无线ATMATM（Asynchronous Transfer ModeAsynchronous Transfer
49、Mode）接）接口和口和10Mb/s10Mb/s的的以太网以太网无线帧结构接口，无线帧结构接口，以及以及TDD/TDMATDD/TDMA的空中接口；支持语音、的空中接口；支持语音、数据、图像业务；在一个扇区可接入多数据、图像业务；在一个扇区可接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。个用户，每个用户可带多个用户终端。n IEEE802.11gIEEE802.11g：由于：由于IEEE 802.11aIEEE 802.11a与与802.11b802.11b之间，频段与调变方式不同，使之间，频段与调变方式不同，使得其互相之间不能够相通，得其互相之间不能够相通，802.11g802.11g就是就是为这
50、段过渡时间所发展的规格。为这段过渡时间所发展的规格。n 它建构在它建构在IEEE 802.11bIEEE 802.11b实体层与媒实体层与媒体层标准基础上，选择体层标准基础上，选择2.4 GHz2.4 GHz频段、传频段、传输速率较输速率较11Mbps11Mbps高，使拥有高，使拥有802.11b802.11b产品产品的用户能以的用户能以802.11g802.11g的产品达到速度升级的产品达到速度升级的需求，传输速率达的需求，传输速率达54Mbps54Mbps，比通用的，比通用的802.11b802.11b快快5 5倍。倍。n 因为因为802.11b802.11b标准和标准和802.11g80
51、2.11g标准都标准都在在2.4GHz2.4GHz频率范围内，所以是兼容的。频率范围内，所以是兼容的。n2 2直接序列展频直接序列展频 n 直接序列展频是通过展频码直接序列展频是通过展频码（Spreading CodeSpreading Code），也称为虚拟噪音），也称为虚拟噪音码。将原本窄频高能量的信号扩展为原码。将原本窄频高能量的信号扩展为原本的数倍带宽，将能量变小，以低于背本的数倍带宽，将能量变小，以低于背景杂音值，然会将信号发送出去。景杂音值，然会将信号发送出去。 n 当接收端收到此信号时，使用展频码当接收端收到此信号时，使用展频码计算，将信号还原成窄频高能量，获取计算，将信号还原成
52、窄频高能量，获取传送的信息。传送的信息。n 这个过程可以这样理解：先将要传这个过程可以这样理解：先将要传送的数据，分割成许多小片段，再将分送的数据，分割成许多小片段，再将分别以不同频率的无线电波发送出去。别以不同频率的无线电波发送出去。n 使用直接序列展频的机制有两个好使用直接序列展频的机制有两个好处：抗干扰因展频获得信号能量低于背处：抗干扰因展频获得信号能量低于背景杂音值，当接收端收到此信号时，使景杂音值，当接收端收到此信号时，使用展频码将信号还原，同时将背景杂讯用展频码将信号还原，同时将背景杂讯能量降低，再通过滤波器将能两地的杂能量降低，再通过滤波器将能两地的杂音滤除，取得传输信息。音滤除
53、，取得传输信息。n 防窃听因展频后的信号能量比背景防窃听因展频后的信号能量比背景杂音能量更低，一般的接收器会将其视杂音能量更低，一般的接收器会将其视为杂音而滤除。为杂音而滤除。n 为防止信号被拦截，通常在直接序为防止信号被拦截，通常在直接序列展频发送信号过程中加入几个频率传列展频发送信号过程中加入几个频率传送错误数据，所以即使被具有展频功能送错误数据，所以即使被具有展频功能的接收器接收。的接收器接收。n 仍无法确定哪个频率的电波经过展仍无法确定哪个频率的电波经过展频、同时也不能确定哪些频道是错误的频、同时也不能确定哪些频道是错误的数据，无从确定原始数据所采用的分割数据，无从确定原始数据所采用的
54、分割方法和发送序列，窃取传送的数据非常方法和发送序列，窃取传送的数据非常困难。困难。n3 3跳频式展频跳频式展频 n 跳频式展频是利用一个很宽的频带，跳频式展频是利用一个很宽的频带，将其细分为若干个小频道，然或把数据将其细分为若干个小频道，然或把数据放入频道送出去，并且每次传送数据所放入频道送出去，并且每次传送数据所使用的频道不一样。使用的频道不一样。n 在传送数据之前，先由连线的两端在传送数据之前，先由连线的两端协商好要使用哪些频道，然后轮流使用协商好要使用哪些频道，然后轮流使用这些频道传送数据。这些频道传送数据。n 跳频式的传输方式，大大降低被窃跳频式的传输方式，大大降低被窃听的危险。因为
55、每传送一段数据后，即听的危险。因为每传送一段数据后，即改换频道，只有接收端知道，外界无从改换频道，只有接收端知道，外界无从得知。得知。n 展频的概念：数据传送时虽然将整展频的概念：数据传送时虽然将整个频带分割成许多小频道，不断在期间个频带分割成许多小频道，不断在期间跳跃传送数据，但因其跳跃速度极快，跳跃传送数据，但因其跳跃速度极快，且频道密集，感觉上是在使用整个频率且频道密集，感觉上是在使用整个频率的带宽。的带宽。n4 4HomeRFHomeRF n HomeRFHomeRF（Home Radio FrequencyHome Radio Frequency）是国际电信协会所推行的家用无线网络是
56、国际电信协会所推行的家用无线网络标准，其目的是为了提供低成本、低性标准，其目的是为了提供低成本、低性能，可同时传输语音和数据信息的家庭能，可同时传输语音和数据信息的家庭网络。网络。n HomeRFHomeRF以共享无线访问协议以共享无线访问协议（Shared Wireless Access Shared Wireless Access Protocol,SWAPProtocol,SWAP）为基础，此协议能将语）为基础，此协议能将语音与数据信息整合传输。音与数据信息整合传输。n 在传输数据信息部分，在传输数据信息部分，HomeRFHomeRF采用采用IEEE802.11 FHSSIEEE802.
57、11 FHSS的传输技术，即在的传输技术，即在2.4GGHz2.4GGHz的公用频带内，利用跳频式展频的公用频带内，利用跳频式展频技术传送数据，数据传输速率为技术传送数据，数据传输速率为2Mb/s2Mb/s。n 在传输语音数据部分，在传输语音数据部分，HomeRFHomeRF采用采用DECTDECT（Digital Enhanced Cordless Digital Enhanced Cordless TelephoneTelephone）标准，以时分多路访问）标准，以时分多路访问(TDMA)(TDMA)模式传输语音数据。模式传输语音数据。n 在共享无线访问协议的系统里，共在共享无线访问协议的
58、系统里，共可提供可提供6 6个全双工的数字语音频道，每个个全双工的数字语音频道，每个频道带宽为频道带宽为32Kb/s32Kb/s。n HomeRFHomeRF还有以下特点：覆盖范围达还有以下特点：覆盖范围达50m;50m;支持支持128128个节点；可与个节点；可与“蓝牙蓝牙”设计设计在同一个设备中。在同一个设备中。n 高速高速HomeRFHomeRF 2.0 2.0 的新特征：传输速的新特征：传输速率最高达率最高达10Mb/s10Mb/s，同时向下兼容，同时向下兼容5 5、1.61.6、0.8 Mb/s0.8 Mb/s；兼容；兼容HomeRFHomeRF 1.2 1.2的设备；耗的设备；耗电
59、量比目前任何无线设备低，最多可有电量比目前任何无线设备低，最多可有8 8条连线。条连线。n5 5无线局域网的安全与私密性无线局域网的安全与私密性n 无线网络同有线网络相比，安全性无线网络同有线网络相比，安全性较差。这是因为无线网卡使用空气作为较差。这是因为无线网卡使用空气作为数据传输介质，对越权存取和窃听的行数据传输介质，对越权存取和窃听的行为不易防备。为不易防备。n 由于无线网络不需要物理连接，渗由于无线网络不需要物理连接，渗透比较容易。透比较容易。802.11802.11标准中制定了无线标准中制定了无线安全等级协议（安全等级协议（WEPWEP），以保护网络私密），以保护网络私密性。性。n6 6无线局域网的发展前景无线局域网的发展前景n 无线局域网与传统有线局域网相比无线局域网与传统有线局域网相比有明显优势：由于其不可替代的优点，有明显优势：由于其不可替代的优点，应用于需要在移动中连网和在网间漫游应用于需要在移动中连网和在网间漫游的场合，在不易布线的地方和远距离数的场合，在不易布线的地方和远距离数据处理节点提供网络支持。据处理节点提供网络支持。
