无线网络技术分析

    随着Internet的高速发展，各单位的局域网也越来越普及，不仅各公司、企业、事业单位建立了局域网，许多办公室、家庭里面的小型局域网也纷纷出现，这种局域网一般都是需要综合布线的有线网络，这样的有线网络架构大大地解决了人们在网络联通上的问题，使联系更加方便，并且速度也在日趋加快，但是还存在很多问题。由于有线网络的基础设备都是埋在地下或是隐藏在墙壁中的，于是布线就让人头痛不已，设计线路的走向，开挖布线槽，铺设线路，调试……花费很多人力财力不说，光时间就至少要花几个月。在布线完成以后，进行维护也不是件简单的事;如果遇上搬家或者有什么比较大的改变，那可就更要大大地费时、费力了。同时，由于有线接入点的固定性，而使PDA等移动计算设备还不能成为真正意义上的自由接入网络的移动工具。无线局域网正是在这样的历史条件下应运而生。随时随地上网、全面接入网络、摆脱线缆的限制，这是用户的需求，也是厂商的努力方向。

 

    无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，是有线局域网的扩展和延伸。它只是在有线局域网的基础上通过无线Hub、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现。它在不采用传统电缆线的同时，提供传输有线局域网的所有功能，并能够随着用户的需要移动或变化。无线局域网技术具有传统局域网无法比似的灵活性，而且相对于有线网络来说，无线局域网的组建、配置和维护较为容易，一般计算机工作人员都可以胜任网络管理工作。

 

    与有线网络一样，无线局域网同样也需要传递介质，只是无线局域网采用的传输媒体不是双绞线或者光纤，而是射频(RF)而已。目前应用最多的是采用无线电波作为无线局域网的传输介质，这主要因为无线电波的覆盖范围较大，应用较广泛。无线局域网使用的频段主要是ISM(Industry Science Medical，工业科学医疗)频段，它属于工业自由辐射频段，不会对人体健康造成伤害。

 

    目前，比较流行的无线局域网的协议标准主要有IEEE802.11标准、蓝牙技术(Bluetooth)标准以及HomeRF标准。

    (1) IEEE802.11b(又称WLAN)

    IEEE802.11标准的制订是无线网络技术发展的一个里程碑。该标准除了具有无线局域网的优点及各种不同的性能外，还使各种不同厂商的无线产品得以互联。IEEE802.11标准的颁布，使无线局域网在各种有移动要求的环境中被广泛接受，它是无线局域网目前最常用的传输协议，各公司都有基于该标准的无线网卡产品。

 

    由于IEEE802.11的速率最高只能达到2Mb/s，在传输上不能满足人们的需要，因此，IEEE小组又推出了

 

    IEEE802.11b新标准。Dell、3Com、Cisco、Intel、Sony、Apple和朗讯等约70家公司支持IEEE802.11b。它工作在2.4GHz频段，直接序列扩频，最大数据传输速率为11Mb/s，无须直线传播。支持的范围是在室外为300米，在办公环境中最长为100米。IEEE802.11b无线以太网标准最初是以大型办公室或业务园区的应用环境为目标设计的，可支持10到100个接入点。其主要应用是高性能的数据网络，例如共享文件和Internet接入。它具有安全性好、数据传输速率高等优点，但实现起来要比其他技术所需的费用高。另外，直接顺序分布式频谱(DSSS)技术的应用也限制了它在住宅密集区中使用，有可能导致在独立的建筑物或相似环境中发生干扰。

 

    802.11b技术传输语音的能力是有限的。尽管它可以支持数字化的Internet语音传输协议(VoIP)，但是目前其传输质量还不高。

 

    (2)蓝牙技术(Bluetooth)

 

    蓝牙的英文名是Bluetooth，1995年由爱立信首先提出概念，1998年5月由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚、东芝等5家公司联合制定的近距离无线通信技术标准。Bluetooth原为欧洲中世纪的丹麦国王Harald II的名字，他为统一四分五裂的瑞典、芬兰、丹麦立下了不朽的功劳。瑞典爱立信公司为这种即将成为全球通用的无线技术命此名，也许大有一统天下的含义。蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性标准，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接，使得近距离内各种信息设备能够实现无缝资源共享。

 

    蓝牙SIG成立于1998年，到现在其成员已超过2400多家，几乎囊括了全球通信、计算机、家用电器等行业的所有巨头，如Errisson，Nokia、IBM、Toshiba、Lucent、Microsoft、Sony、3com等，国内也有许多知名企业和科研机构加入SIG，如联想、TCL、清华大学、复旦大学、东南大学、电子部三所等。

 

    蓝牙作为一种低功耗的无线技术，其最初目的是取代现有的PC、打印机、传真机和移动电话等设备上的有线接口。主要优点是：可以随时随地用无线接口来代替有线电缆连接;具有很强的移植性，可应用于多种通信场合，如WAP、GSM、DECT等，引入身份识别后可以灵活实现漫游;功耗低，对人体危害小;蓝牙集成电路应用简单，成本低廉，实现容易，易于推广。

 

    蓝牙技术工作在全球通用的2.4GHz ISM频段，数据速率为1Mb/s。应用了蓝牙技术――PLUG&PLAY的概念(有点类似“即插即用”的概念)，任意蓝牙技术设备一旦搜寻到另一个蓝牙技术设备，马上就可以建立联系，而无需用户进行任何设置，可以解释成“即连即用”。在无线电环境非常嘈杂的环境下，其优势更加明显。　蓝牙收发机在2.4GHz ISM频带上以1,600跳/秒跳频，即以2.45GHz为中心频率，可得到79个1MHz带宽的信道。在发射机频率为1MHz时，有效的蓝牙数据速率是721kb/s。由于发射是“时分复用”，其主要优点是造价低。几乎无需任何变动，便可将蓝牙扩展成适于家庭使用的小型网络。

 

    1999年蓝牙技术产品的全球销售量几乎为零，2000年猛增至3670万美元，据预测，2001年将达1.26亿美元，2006有望高达6.99亿美元;2002年，全球使用蓝牙技术的调制解调器等外围设备将达1.5亿台，使用蓝牙技术的笔记本电脑将达2500万部;2003年，全球90%以上的笔记本电脑将使用蓝牙技术;2005年，全球将推出6.7亿台使用蓝牙技术的信息家电。

 

    事实上，蓝牙系统和WPAN(无线个人局域网)的概念相辅相成，它已经是WPAN的一个雏形。在蓝牙1.O版的标准中，已定义了包括使用WAP协议连接互联网的多种应用软件。它能够使蜂窝电话系统、无绳通信系统、无线局域网和互联网等现有网络增添新功能，使各类计算机、传真机、打印机设备增添无线传输和组网功能，在家庭和办公自动化、家庭娱乐、电子商务、无线公文包应用、各类数字电子设备、工业控制、智能化建筑等场合开辟了广阔的应用。

 

    (3) HomeRF

 

    HomeRF是由家庭无线联网业界团体制定的标准，是专门为家庭用户设计的。支持HomeRF的有Intel、HP、Proxim、摩托罗拉和西门子等80家公司。HomeRF工作在2.4GHz，利用跳频扩谱方式，通过家庭中的一台主机在移动设备之间实现通信，既可以通过时分复用支持语音通信，又能通过载波监听多重访问/冲突避免协议提供数据通信服务。同时，HomeRF提供了与TCP/IP良好的集成，支持广播、多播和48位IP地址。HomeRF现在的数据传输速率为2 Mb/s。

 

    HomeRF推出的目的是建立一个开放的工业标准，该标准适用于在住宅里面及其周围的任何地方，在电脑和能够协同工作的电子设备之间进行无线数字通信。HomeRF网络能够提供的有效范围可以达到45m，可覆盖一般的住宅、车库和院子。

 

    除了能够共享Internet接入、PC、数据文件以及打印机之外，HomeRF最显著的优点就是支持高质量的语音及数据传输，这就为家庭网络的应用开创了一片新天地。用户将来可以享受电话公司、电缆公司以及其他商业部门增加的一些革新性业务，利用其完整的语音和数据的兼容性，生产出新的装置和通信设备。HomeRF把共享无线连接协议(SWAP)作为未来家庭内联网的几项技术指标，使用IEEE802.11无线以太网作为数据传输标准，通信频段也是2.4GHz，HomeRF工作组像当初人们构造ATM一样，提出了一整套应用于家庭联网的完整体系，包括外围设备和家庭主机之间的连接、外围设备之间的连接、主机和HomeRF中央控制的连接、接入网、PSIN等。

 

    (4)三种无线网络技术的比较

 

    从发展趋势来看，这三种技术标准都在向前发展。IEEE802.11b将提速至22Mb/s，且将支持语音呼叫，在直接序列跳频网络上结合语音和数据功能。HomeRF阵营致力于将HomeRF的速率提升到10Mb/s，并将无线网络的应用范围拓展到其他的电子产品中。蓝牙是在努力地降低芯片的大小和价格，使其有更广泛的应用市场。

 

    在市场上，IEEE802.11b已经在企业无线网络应用中占据了主要地位。而HomeRF标准则在零售市场略占上风，但由于技术没有公开，目前只有几十家企业支持，而且，其在抗干扰等方面的弱点也注定它没有广泛的应用前景。蓝牙现在则刚刚进入市场。

 

    目前这些技术还处于并存状态，从长远看，随着产品与市场的不断发展，它们将走向融合，而其中最有竞争力的就是蓝牙技术。因为，相比而言，蓝牙技术具有一整套全新的协议，可以应用于更多的场合。蓝牙技术中的跳频更快，在接收或发送一个分组数据后，即跳至另一频点，因而更加稳定，同时它还具有低功耗、低成本和灵活安全等特点。另外，蓝牙所采用的前向纠错技术更是限制了较长距离链路的无序噪声影响，而经优化的编码方式可使蓝牙技术应用于各种恶劣的无线环境。蓝牙协议是一个完整的综合协议，其应用模式主要是将协议固化在芯片中，并内置于需要连线的智能化设备中，当然也可以把无线模块直接合成到蜂窝手机或其他设备之中，其控制则利用设备本身的芯片，应用方式相当便捷。再者，由于蓝牙技术独立于操作系统，所以，在各种操作系统中均有良好的兼容性。蓝牙技术对各个商业操作系统中的内嵌式支持正在发展之中。

 

     有专家认为：也许蓝牙技术才可以真正实现廉价的无线网络梦想。蓝牙将成为一种廉价、低复杂度、高可靠性的无线接口技术。蓝牙技术中最关键的是低复杂度，它使得系统的集成度大大提高，从而有利于大幅度降低产品成本，更快进入消费市场。另外，由于蓝牙技术可同时支持数据、音频、视频信号，这使得蓝牙的应用有可能扩展到成千上万种产品，人们可以随时随地以任何方式接入网络。+