Wi-Fi的特點、優(yōu)勢及LAN組網(wǎng)技術(shù)研究

1.引言

近年來，無線網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展，在眾多無線標準中，無線局域網(wǎng)因為其較低的構(gòu)建和運營成本、較高的傳輸速率、較遠的傳輸距離等優(yōu)點獲得了人們的青睞。隨著筆記本電腦、Wi-Fi手機、PDA等移動終端的廣泛使用，用戶對無線接入的需求日漸突出。

所謂Wi-Fi，其實就是 IEEE 802.11b 的別稱，是由一個名為“無線以太網(wǎng)相容聯(lián)盟”（Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA）的組織所發(fā)布的業(yè)界術(shù)語，中文譯為“無線相容認證”。它是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。隨著技術(shù)的發(fā)展，以及IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g等標準的出現(xiàn)，現(xiàn)在IEEE 802.11 這個標準已被統(tǒng)稱作Wi-Fi。從應用層面來說，要使用Wi-Fi，用戶首先要有Wi-Fi 兼容的用戶端裝置。

目前，Wi-Fi以其靈活性和可移動性，在家庭和小型辦公網(wǎng)絡(luò)用戶對移動連接的需求是越來越大。在這幾年，無線AP的數(shù)量呈迅猛的增長，無線網(wǎng)絡(luò)的方便與高效使其能夠得到迅速的普及。除了在一些公共地方有AP之外，國外已經(jīng)有先例以無線標準來建設(shè)城域網(wǎng)，因此，Wi-Fi的無線地位將會日益牢固。美國、日本等發(fā)達國家是目前Wi-Fi用戶最多的地區(qū)。廉價的Wi-Fi，必將得到更加廣泛的應用。

2. Wi-Fi技術(shù)概述

Wi-Fi（Wireless Fidelity，無線保真技術(shù)），傳統(tǒng)上人們將802.11b標為Wi-Fi，實際上Wi-Fi是無線局域網(wǎng)聯(lián)盟（WLA全稱NA）的一個商標，該商標保障使用該商標的商品互相之間可以合作，與標準本身實際上沒有關(guān)系。但是后來人們逐漸習慣用Wi-Fi來稱呼802.11b協(xié)議。

Wi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機）等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。Wi-Fi是一個無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-Fi Alliance）所持有。目的是改善基于IEEE 802.11標準的無線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性。現(xiàn)時一般人會把Wi-Fi及IEEE 802.11混為一談。甚至把Wi-Fi等同于無線網(wǎng)際網(wǎng)路。

它的最大優(yōu)點就是傳輸速度較高，可以達到11Mbps，另外它的有效距離也很長，同時也與已有的各種802.11 DSSS設(shè)備兼容。IEEE（電子和電氣工程師協(xié)會）802.11b無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范是IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的變種，最高帶寬為11Mbps，在信號較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，帶寬的自動調(diào)整，有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。

其主要特性為：速度快，可靠性高，在開放性區(qū)域，有效通訊距離可達300米，在封閉性區(qū)域，通訊距離為100米左右，方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合，組網(wǎng)的成本更低。Wi-Fi技術(shù)與藍牙（Bluetooth）技術(shù)一樣，同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術(shù)。該技術(shù)使用的是2.4GHz附近的頻段，該頻段目前尚屬沒用許可的無線頻段。

802.11g的傳輸速度要高于802.11b，而且可以與802.11b兼容。但是它比802.11a更容易受到外界環(huán)境的干擾，比如一般的家電產(chǎn)品，無繩電話、微波爐，以及其它運行在2.4GHz頻段上的設(shè)備。該技術(shù)由于有著自身的優(yōu)點，因此受到廠商的青睞。對Wi-Fi技術(shù)標準進行了簡單比較。

3. Wi-Fi技術(shù)

3.1。Wi-Fi技術(shù)的特點

Wi-Fi作為寬帶接入的一種有效方式，與有線接入相比，其特點和優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：

（1）傳輸距離遠。無線電波的覆蓋范圍廣，基于藍牙技術(shù)的電波覆蓋范圍非常小，半徑大約只有50英尺左右，約合15米，而Wi-Fi的半徑則可達300英尺左右，約合100米。辦公室自不用說，就是在整棟大樓中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交換機。據(jù)悉，該款產(chǎn)品能夠把目前Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)300英尺，接近100米的通信距離擴大到4英里，約6.5公里。

（2）傳輸速度快。雖然由Wi-Fi技術(shù)傳輸?shù)?a href="http://www.wenjunhu.com/soft/data/43-45/" target="_blank">無線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)安全性能比藍牙差一些，傳輸質(zhì)量也有待改進，但傳輸速度非?？?，可以達到11mbps，符合個人和社會信息化的需求。

（3）業(yè)務(wù)集成性。Wi-Fi技術(shù)在第二層以上與以太網(wǎng)完全一致，所以能夠?qū)LAN集成到已有的寬帶網(wǎng)絡(luò)中，也能將已有的寬帶業(yè)務(wù)應用到WLAN中。這樣，就可以利用已有的寬帶有線接入資源，迅速地部署網(wǎng)絡(luò)，形成無縫覆蓋。

（4）建設(shè)便捷性。Wi-Fi最主要的優(yōu)勢在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，因此非常適合移動辦公用戶的需要，具有廣闊市場前景。目前它已經(jīng)從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存控制和管理服務(wù)等特殊行業(yè)向更多行業(yè)拓展開去，甚至開始進入家庭以及教育機構(gòu)等領(lǐng)域。

（5）使用安全性。IEEE802.11規(guī)定的發(fā)射功率不可超過100毫瓦，實際發(fā)射功率約60~70毫瓦，這是一個什么樣的概念呢？手機的發(fā)射功率約200毫瓦至1瓦間，手持式對講機高達5瓦，而且無線網(wǎng)絡(luò)使用方式并非像手機直接接觸人體，是絕對安全的。

3.2WI-FI突出優(yōu)勢

其一，無線電波的覆蓋范圍廣，基于藍牙技術(shù)的電波覆蓋范圍非常小，半徑大約只有50英尺左右，約合15米，而Wi-Fi的半徑則可達300英尺左右，約合100米，辦公室自不用說，就是在整棟大樓中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交換機。據(jù)悉，該款產(chǎn)品能夠把目前Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)300英尺（接近100米）的通信距離擴大到4英里（約6.5公里）。

其二，雖然由Wi-Fi技術(shù)傳輸?shù)臒o線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)安全性能比藍牙差一些，傳輸質(zhì)量也有待改進，但傳輸速度非常快，可以達到54mbps，符合個人和社會信息化的需求。

其三，廠商進入該領(lǐng)域的門檻比較低。廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設(shè)置“熱點”，并通過高速線路將因特網(wǎng)接入上述場所。這樣，由于“熱點”所發(fā)射出的電波可以達到距接入點半徑數(shù)十米至100米的地方，用戶只要將支持無線LAN的筆記本電腦或PDA拿到該區(qū)域內(nèi)，即可高速接入因特網(wǎng)。也就是說，廠商不用耗費資金來進行網(wǎng)絡(luò)布線接入，從而節(jié)省了大量的成本。

4.Wi-Fi組網(wǎng)方案

4.1 Wi-Fi組網(wǎng)設(shè)備

Wi-Fi是由AP（Access Point）和無線網(wǎng)卡組成的無線網(wǎng)絡(luò)。AP一般稱為網(wǎng)絡(luò)橋接器或接入點，它是當作傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)絡(luò)與無線局域網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁，因此任何一臺裝有無線網(wǎng)卡的PC均可透過AP去分享有線局域網(wǎng)絡(luò)甚至廣域網(wǎng)絡(luò)的資源，其工作原理相當于一個內(nèi)置無線發(fā)射器的HUB或者是路由， 而無線網(wǎng)卡則是負責接收由AP所發(fā)射信號的CLIENT端設(shè)備。

一般架設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)的基本配備就是無線網(wǎng)卡及一臺AP，如此便能以無線的模式，配合既有的有線架構(gòu)來分享網(wǎng)絡(luò)資源，架設(shè)費用和復雜程度遠遠低于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)。如果只是幾臺電腦的對等網(wǎng)，也可不要AP，只需要每臺電腦配備無線網(wǎng)卡。對于寬帶的使用，Wi-Fi更顯優(yōu)勢，有線寬帶網(wǎng)絡(luò)（ADSL、小區(qū)LAN等）到戶后，連接到一個AP，然后在電腦中安裝一塊無線網(wǎng)卡即可。普通的家庭有一個AP已經(jīng)足夠，甚至用戶的鄰里得到授權(quán)后，則無需增加端口，也能以共享的方式上網(wǎng)。

4.2 常用組網(wǎng)方案

較之有線網(wǎng)絡(luò)，無線組網(wǎng)更加靈活、方便。對于最簡單的兩臺計算機組網(wǎng)情況來說，可以采用點對點的對等結(jié)構(gòu)，并且不需要無線AP；如果是多臺計算機組網(wǎng)（超過兩臺），最好以無線AP（或無線路由器）為中心的Infrastructure（基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)）模式[4]。采用Infrastructure模式組網(wǎng)時，既可以是單純的無線網(wǎng)絡(luò)，也可以是無線、有線混合網(wǎng)絡(luò)，將無線網(wǎng)絡(luò)作為有限網(wǎng)絡(luò)的補充。4.2.1自組織網(wǎng)絡(luò) 自組織（Ad-Hoc）網(wǎng)絡(luò)，又稱為無AP網(wǎng)絡(luò)或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)，是最簡單的無線局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，由一組有無線接口的計算機（無線客戶端）組成一個獨立基本服務(wù)集（Independent Basic Service Set, IBSS），這些無線客戶端有相同的工作組名、擴展服務(wù)集標識符（ESSID）和密碼，網(wǎng)絡(luò)中任意兩個站點之間均可直接通信。自組織網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。

4.2.2基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)機構(gòu)（Infrastructure Network）也稱為有中心網(wǎng)絡(luò)，由一個或多個無線AP以及一系列無線客戶端構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)拓撲所示。在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，一個無線AP以及與其關(guān)聯(lián)（Associate）的無線客戶端被成為一個BSS（Basic Service Set，基本服務(wù)集），兩個或多個BSS可構(gòu)成一個ESS（Extended Service Set，擴展服務(wù)集）[2]?；A(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用無線AP作為中心站，所有無線客戶端對網(wǎng)絡(luò)的訪問均由無線AP控制。這樣，當網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量增大時網(wǎng)絡(luò)吞吐性能及時延性能的惡化并不劇烈[5]。由于每個站點只需在中心站覆蓋范圍內(nèi)就可與其他站點通信，因此網(wǎng)絡(luò)布局受環(huán)境限制比較小?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)所示?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的弱點是抗毀性差，中心站點的故障容易導致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓，并且中心站點的引入增加了網(wǎng)絡(luò)成本。

4.3 基于無線網(wǎng)橋的室外組網(wǎng)方案

無線網(wǎng)橋主要有三種組網(wǎng)模式：點對點、點對多點、中繼連接。下面我們用簡單的圖示方法來介紹一下Wi-Fi的幾種組網(wǎng)模式。

4.3.1點對點組網(wǎng)模式

點對點無線橋接模式一般由一對無線網(wǎng)橋和一對室外天線組成?？梢圆捎?.4GHz或5.8GHz的室外型無線網(wǎng)橋，根據(jù)所采用的設(shè)備不同，數(shù)據(jù)傳輸速率約為5Mb/s～30Mb/s。點對點組網(wǎng)模式所示。

4.3.2點對多點組網(wǎng)模式

點對多點橋無線接模式適用于有一個中心站、多個遠端站的情況。中心站采用全向天線，以蜂窩覆蓋方式進行。其他遠端均采用定向天線。點對點組網(wǎng)模式如所示。點對多點橋無線接模式組網(wǎng)成本低、維護簡單，并且由于中心站使用全向天線，設(shè)備調(diào)試相對容易。分布式蜂窩組網(wǎng)也屬于點對多點橋接模式，也就是扇區(qū)組網(wǎng)，投入大、利用不同增益的覆蓋天線，增加覆蓋范圍。

4.3.3中繼組網(wǎng)模式

當需要連接的兩個局域網(wǎng)之間有障礙物遮擋而無法直視時，可以考慮使用無線中繼的方法繞開障礙物，來實現(xiàn)兩點之間的無線橋接。中繼站若使用兩臺設(shè)備，可以保證實際帶寬不會有減少，若使用壹臺設(shè)備，則可以減少投資，可使用的實際帶寬只有原來的一半，類似于點對多點一樣。

4.3.4應用

由于WiFi的頻段在世界范圍內(nèi)是無需任何電信運營執(zhí)照的免費頻段，因此WLAN無線設(shè)備提供了一個世界范圍內(nèi)可以使用的，費用極其低廉且數(shù)據(jù)帶寬極高的無線空中接口。用戶可以在WiFi覆蓋區(qū)域內(nèi)快速瀏覽網(wǎng)頁，隨時隨地接聽撥打電話。而其它一些基于WLAN的寬帶數(shù)據(jù)應用，如流媒體、網(wǎng)絡(luò)游戲等功 能更是值得用戶期待。有了WiFi功能我們打長途電話（包括國際長途），瀏覽網(wǎng)頁、收發(fā)電子郵件、音樂下載、數(shù)碼照片傳遞等，再無需擔心速度慢和花費高的問題。

WiFi在掌上設(shè)備上應用越來越廣泛，而智能手機就是其中一份子。與早前應用于手機上的藍牙技術(shù)不同，WiFi具有更大的覆蓋范圍和更高的傳輸速率，因此WiFi手機成為了目前移動通信業(yè)界的時尚潮流。

現(xiàn)在WiFi的覆蓋范圍在國內(nèi)越來越廣泛了，高級賓館，豪華住宅區(qū)，飛機場以及咖啡廳之類的區(qū)域都有WiFi接口。當我們?nèi)ヂ糜危k公時，就可以在這些場所使用我們的掌上設(shè)備盡情網(wǎng)上沖浪了。

5.總結(jié)及展望

這兩年內(nèi)，無線AP的數(shù)量呈迅猛的增長，無線網(wǎng)絡(luò)的方便與高效使其能夠得到迅速的普及。除了在目前的一些公共地方有AP之外，國外已經(jīng)有先例以無線標準來建設(shè)城域網(wǎng)，因此，WiFi的無線地位將會日益牢固。 WiFi是目前無線接入的主流標準，但是，WiFi會走多遠呢？在Intel的強力支持下，WiFi已經(jīng)有了接班人。它就是全面兼容現(xiàn)有WiFi的WiMAX，對比于WiFi的802.11X標準，WiMAX就是802.16x。與前者相比，WiMAX具有更遠的傳輸距離、更寬的頻段選擇以及更高的接入速度等等，預計會在未來幾年間成為無線網(wǎng)絡(luò)的一個主流標準，Intel計劃將來采用該標準來建設(shè)無線廣域網(wǎng)絡(luò)。這相比于現(xiàn)時的無線局域網(wǎng)或城域網(wǎng)，是質(zhì)的變革，而且現(xiàn)有設(shè)備仍能得到支持，保護人們的每一分錢投資。

總而言之，家庭和小型辦公網(wǎng)絡(luò)用戶對移動連接的需求是無線局域網(wǎng)市場增長的動力，雖然到目前為止，美國、日本等發(fā)達國家仍然是目前WiFi用戶最多的地區(qū)，但隨著電子商務(wù)和移動辦公的進一步普及，廉價的WiFi，必將成為那些隨時需要進行網(wǎng)絡(luò)連接用戶的必然之選。

最近，業(yè)界紛紛傳出WIFI已出現(xiàn)生存危機的消息。據(jù)國外媒體報道，日前很多企業(yè)仍然在WIFI這方面投入巨資，但從中贏利的企業(yè)幾乎沒有。據(jù)悉很多企業(yè)因WIFI而破產(chǎn)，前不久R Wireless公司也放棄了該項業(yè)務(wù)。那么WIFI的盈利情況是否真的出現(xiàn)危機了？

不可否認，WIFI技術(shù)的商用目前碰到了許多困難。一方面是受制于WIFI技術(shù)自身的限制，比如其漫游性、安全性和如何計費等都還沒有得到妥善的解決。另一方面，由于WIFI的贏利模式不明確，如果將WIFI作為單一網(wǎng)絡(luò)來經(jīng)營，商業(yè)用戶的不足會使網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資收益比較低，因此也影響了電信運營商的積極性。 但從WIFI技術(shù)定位看，我認為，對于電信運營商而言，WIFI技術(shù)的定位主要是作為高速有線接入技術(shù)的補充，將來逐漸也會成為蜂窩移動通信的補充。

雖然WIFI技術(shù)的商用在目前碰到了一些困難，但這種先進的技術(shù)也不可能包辦所有功能的通信系統(tǒng)?？梢哉f只有各種接入手段相互補充使用才能帶來經(jīng)濟性、可靠性和有效性。因而，它可以在特定的區(qū)域和范圍內(nèi)發(fā)揮對3G的重要補充作用，WIFI技術(shù)與3G技術(shù)相結(jié)合將具有廣闊的發(fā)展前景。

Wi-Fi技術(shù)作為無線局域網(wǎng)家族中的重要組成部分，近年來發(fā)展迅速。伴隨著3G的快速發(fā)展，越來越多的運營商正在推出（或考慮推出）允許Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)訪問其PS域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù)，以緩解蜂窩網(wǎng)數(shù)據(jù)流量壓力，在新的市場環(huán)境下，Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)的應用又迸發(fā)出新的活力。本文對Wi-Fi的概念、特點等作了簡要介紹，在此基礎(chǔ)上，研究和探討了利用Wi-Fi進行組網(wǎng)的室內(nèi)外組網(wǎng)方案。對于Wi-Fi技術(shù)而言，漫游、切換、安全、干擾等方面都是運營商組網(wǎng)時需考慮的重點。隨著骨干傳輸網(wǎng)容量和傳輸速率的提高，無論采用平面或者兩層的架構(gòu)都不會影響到用戶的寬帶快速接入；隨著IAPP以及Mobile IP技術(shù)的完善、IPv6的發(fā)展也可以最終解決漫游和切換的問題。

綜上所述，Wi-Fi的發(fā)展方向包括：

（1）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，覆蓋更大的范圍，從熱點到熱區(qū)到整個城市。

（2）Wi-Fi手持終端和VoWLAN業(yè)務(wù)必然成為潛在的應用模式。

（3）基于IP的Wi-Fi的交換技術(shù)和開放的業(yè)務(wù)平臺，將使WLAN網(wǎng)絡(luò)更智能、更易管理。

（4）基于多層次的安全策略（WEP、WPA、WPA2、AES、VPN等）提供不同等級的安全方案，將使企業(yè)、個人用戶可以根據(jù)不同的性價比來選擇滿足自己需要的安全策略。