Wi-Fi的特点、优势及LAN组网技术研究

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1.引言

近年来，无线网络迅速发展，在众多无线标准中，无线局域网因为其较低的构建和运营成本、较高的传输速率、较远的传输距离等优点获得了人们的青睐。随着笔记本电脑、Wi-Fi手机、PDA等移动终端的广泛使用，用户对无线接入的需求日渐突出。

所谓Wi-Fi，其实就是 IEEE 802.11b 的别称，是由一个名为“无线以太网相容联盟”（Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA）的组织所发布的业界术语，中文译为“无线相容认证”。它是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。随着技术的发展，以及IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g等标准的出现，现在IEEE 802.11 这个标准已被统称作Wi-Fi。从应用层面来说，要使用Wi-Fi，用户首先要有Wi-Fi 兼容的用户端装置。

目前，Wi-Fi以其灵活性和可移动性，在家庭和小型办公网络用户对移动连接的需求是越来越大。在这几年，无线AP的数量呈迅猛的增长，无线网络的方便与高效使其能够得到迅速的普及。除了在一些公共地方有AP之外，国外已经有先例以无线标准来建设城域网，因此，Wi-Fi的无线地位将会日益牢固。美国、日本等发达国家是目前Wi-Fi用户最多的地区。廉价的Wi-Fi，必将得到更加广泛的应用。

2. Wi-Fi技术概述

Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线保真技术），传统上人们将802.11b标为Wi-Fi，实际上Wi-Fi是无线局域网联盟（WLA全称NA）的一个商标，该商标保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系。但是后来人们逐渐习惯用Wi-Fi来称呼802.11b协议。

Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance）所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。现时一般人会把Wi-Fi及IEEE 802.11混为一谈。甚至把Wi-Fi等同于无线网际网路。

它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mbps，另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种802.11 DSSS设备兼容。IEEE（电子和电气工程师协会）802.11b无线网络规范是IEEE802.11网络规范的变种，最高带宽为11Mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，带宽的自动调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。

其主要特性为：速度快，可靠性高，在开放性区域，有效通讯距离可达300米，在封闭性区域，通讯距离为100米左右，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。Wi-Fi技术与蓝牙（Bluetooth）技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的是2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。

802.11g的传输速度要高于802.11b，而且可以与802.11b兼容。但是它比802.11a更容易受到外界环境的干扰，比如一般的家电产品，无绳电话、微波炉，以及其它运行在2.4GHz频段上的设备。该技术由于有着自身的优点，因此受到厂商的青睐。对Wi-Fi技术标准进行了简单比较。

3. Wi-Fi技术

3.1。Wi-Fi技术的特点

Wi-Fi作为宽带接入的一种有效方式，与有线接入相比，其特点和优势主要体现在：

（1）传输距离远。无线电波的覆盖范围广，基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有50英尺左右，约合15米，而Wi-Fi的半径则可达300英尺左右，约合100米。办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交换机。据悉，该款产品能够把目前Wi-Fi无线网络300英尺，接近100米的通信距离扩大到4英里，约6.5公里。

（2）传输速度快。虽然由Wi-Fi技术传输的无线通信质量不是很好，数据安全性能比蓝牙差一些，传输质量也有待改进，但传输速度非常快，可以达到11mbps，符合个人和社会信息化的需求。

（3）业务集成性。Wi-Fi技术在第二层以上与以太网完全一致，所以能够将WLAN集成到已有的宽带网络中，也能将已有的宽带业务应用到WLAN中。这样，就可以利用已有的宽带有线接入资源，迅速地部署网络，形成无缝覆盖。

（4）建设便捷性。Wi-Fi最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，因此非常适合移动办公用户的需要，具有广阔市场前景。目前它已经从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去，甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。

（5）使用安全性。IEEE802.11规定的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约60~70毫瓦，这是一个什么样的概念呢？手机的发射功率约200毫瓦至1瓦间，手持式对讲机高达5瓦，而且无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，是绝对安全的。

3.2WI-FI突出优势

其一，无线电波的覆盖范围广，基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有50英尺左右，约合15米，而Wi-Fi的半径则可达300英尺左右，约合100米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交换机。据悉，该款产品能够把目前Wi-Fi无线网络300英尺（接近100米）的通信距离扩大到4英里（约6.5公里）。

其二，虽然由Wi-Fi技术传输的无线通信质量不是很好，数据安全性能比蓝牙差一些，传输质量也有待改进，但传输速度非常快，可以达到54mbps，符合个人和社会信息化的需求。

其三，厂商进入该领域的门槛比较低。厂商只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”，并通过高速线路将因特网接入上述场所。这样，由于“热点”所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至100米的地方，用户只要将支持无线LAN的笔记本电脑或PDA拿到该区域内，即可高速接入因特网。也就是说，厂商不用耗费资金来进行网络布线接入，从而节省了大量的成本。

4.Wi-Fi组网方案

4.1 Wi-Fi组网设备

Wi-Fi是由AP（Access Point）和无线网卡组成的无线网络。AP一般称为网络桥接器或接入点，它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源，其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由， 而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备。

一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。对于宽带的使用，Wi-Fi更显优势，有线宽带网络（ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。

4.2 常用组网方案

较之有线网络，无线组网更加灵活、方便。对于最简单的两台计算机组网情况来说，可以采用点对点的对等结构，并且不需要无线AP；如果是多台计算机组网（超过两台），最好以无线AP（或无线路由器）为中心的Infrastructure（基础结构）模式[4]。采用Infrastructure模式组网时，既可以是单纯的无线网络，也可以是无线、有线混合网络，将无线网络作为有限网络的补充。4.2.1自组织网络 自组织（Ad-Hoc）网络，又称为无AP网络或对等网络，是最简单的无线局域网拓扑结构，由一组有无线接口的计算机（无线客户端）组成一个独立基本服务集（Independent Basic Service Set, IBSS），这些无线客户端有相同的工作组名、扩展服务集标识符（ESSID）和密码，网络中任意两个站点之间均可直接通信。自组织网络的拓扑结构。

4.2.2基础网络结构

基础网络机构（Infrastructure Network）也称为有中心网络，由一个或多个无线AP以及一系列无线客户端构成，网络拓扑所示。在基础结构网络中，一个无线AP以及与其关联（Associate）的无线客户端被成为一个BSS（Basic Service Set，基本服务集），两个或多个BSS可构成一个ESS（Extended Service Set，扩展服务集）[2]。基础网络结构使用无线AP作为中心站，所有无线客户端对网络的访问均由无线AP控制。这样，当网络业务量增大时网络吞吐性能及时延性能的恶化并不剧烈[5]。由于每个站点只需在中心站覆盖范围内就可与其他站点通信，因此网络布局受环境限制比较小。基础结构网络的拓扑结构所示。基础结构网络拓扑结构的弱点是抗毁性差，中心站点的故障容易导致整个网络瘫痪，并且中心站点的引入增加了网络成本。

4.3 基于无线网桥的室外组网方案

无线网桥主要有三种组网模式：点对点、点对多点、中继连接。下面我们用简单的图示方法来介绍一下Wi-Fi的几种组网模式。

4.3.1点对点组网模式

点对点无线桥接模式一般由一对无线网桥和一对室外天线组成。可以采用2.4GHz或5.8GHz的室外型无线网桥，根据所采用的设备不同，数据传输速率约为5Mb/s～30Mb/s。点对点组网模式所示。

4.3.2点对多点组网模式

点对多点桥无线接模式适用于有一个中心站、多个远端站的情况。中心站采用全向天线，以蜂窝覆盖方式进行。其他远端均采用定向天线。点对点组网模式如所示。点对多点桥无线接模式组网成本低、维护简单，并且由于中心站使用全向天线，设备调试相对容易。分布式蜂窝组网也属于点对多点桥接模式，也就是扇区组网，投入大、利用不同增益的覆盖天线，增加覆盖范围。

4.3.3中继组网模式

当需要连接的两个局域网之间有障碍物遮挡而无法直视时，可以考虑使用无线中继的方法绕开障碍物，来实现两点之间的无线桥接。中继站若使用两台设备，可以保证实际带宽不会有减少，若使用壹台设备，则可以减少投资，可使用的实际带宽只有原来的一半，类似于点对多点一样。

4.3.4应用

由于WiFi的频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的免费频段，因此WLAN无线设备提供了一个世界范围内可以使用的，费用极其低廉且数据带宽极高的无线空中接口。用户可以在WiFi覆盖区域内快速浏览网页，随时随地接听拨打电话。而其它一些基于WLAN的宽带数据应用，如流媒体、网络游戏等功 能更是值得用户期待。有了WiFi功能我们打长途电话（包括国际长途），浏览网页、收发电子邮件、音乐下载、数码照片传递等，再无需担心速度慢和花费高的问题。

WiFi在掌上设备上应用越来越广泛，而智能手机就是其中一份子。与早前应用于手机上的蓝牙技术不同，WiFi具有更大的覆盖范围和更高的传输速率，因此WiFi手机成为了目前移动通信业界的时尚潮流。

现在WiFi的覆盖范围在国内越来越广泛了，高级宾馆，豪华住宅区，飞机场以及咖啡厅之类的区域都有WiFi接口。当我们去旅游，办公时，就可以在这些场所使用我们的掌上设备尽情网上冲浪了。

5.总结及展望

这两年内，无线AP的数量呈迅猛的增长，无线网络的方便与高效使其能够得到迅速的普及。除了在目前的一些公共地方有AP之外，国外已经有先例以无线标准来建设城域网，因此，WiFi的无线地位将会日益牢固。 　　WiFi是目前无线接入的主流标准，但是，WiFi会走多远呢？在Intel的强力支持下，WiFi已经有了接班人。它就是全面兼容现有WiFi的WiMAX，对比于WiFi的802.11X标准，WiMAX就是802.16x。与前者相比，WiMAX具有更远的传输距离、更宽的频段选择以及更高的接入速度等等，预计会在未来几年间成为无线网络的一个主流标准，Intel计划将来采用该标准来建设无线广域网络。这相比于现时的无线局域网或城域网，是质的变革，而且现有设备仍能得到支持，保护人们的每一分钱投资。

总而言之，家庭和小型办公网络用户对移动连接的需求是无线局域网市场增长的动力，虽然到目前为止，美国、日本等发达国家仍然是目前WiFi用户最多的地区，但随着电子商务和移动办公的进一步普及，廉价的WiFi，必将成为那些随时需要进行网络连接用户的必然之选。

最近，业界纷纷传出WIFI已出现生存危机的消息。据国外媒体报道，日前很多企业仍然在WIFI这方面投入巨资，但从中赢利的企业几乎没有。据悉很多企业因WIFI而破产，前不久R Wireless公司也放弃了该项业务。那么WIFI的盈利情况是否真的出现危机了？

不可否认，WIFI技术的商用目前碰到了许多困难。一方面是受制于WIFI技术自身的限制，比如其漫游性、安全性和如何计费等都还没有得到妥善的解决。另一方面，由于WIFI的赢利模式不明确，如果将WIFI作为单一网络来经营，商业用户的不足会使网络建设的投资收益比较低，因此也影响了电信运营商的积极性。 但从WIFI技术定位看，我认为，对于电信运营商而言，WIFI技术的定位主要是作为高速有线接入技术的补充，将来逐渐也会成为蜂窝移动通信的补充。

虽然WIFI技术的商用在目前碰到了一些困难，但这种先进的技术也不可能包办所有功能的通信系统。可以说只有各种接入手段相互补充使用才能带来经济性、可靠性和有效性。因而，它可以在特定的区域和范围内发挥对3G的重要补充作用，WIFI技术与3G技术相结合将具有广阔的发展前景。

Wi-Fi技术作为无线局域网家族中的重要组成部分，近年来发展迅速。伴随着3G的快速发展，越来越多的运营商正在推出（或考虑推出）允许Wi-Fi无线网络访问其PS域数据业务的服务，以缓解蜂窝网数据流量压力，在新的市场环境下，Wi-Fi无线网络的应用又迸发出新的活力。本文对Wi-Fi的概念、特点等作了简要介绍，在此基础上，研究和探讨了利用Wi-Fi进行组网的室内外组网方案。对于Wi-Fi技术而言，漫游、切换、安全、干扰等方面都是运营商组网时需考虑的重点。随着骨干传输网容量和传输速率的提高，无论采用平面或者两层的架构都不会影响到用户的宽带快速接入；随着IAPP以及Mobile IP技术的完善、IPv6的发展也可以最终解决漫游和切换的问题。

综上所述，Wi-Fi的发展方向包括：

（1）网络技术，覆盖更大的范围，从热点到热区到整个城市。

（2）Wi-Fi手持终端和VoWLAN业务必然成为潜在的应用模式。

（3）基于IP的Wi-Fi的交换技术和开放的业务平台，将使WLAN网络更智能、更易管理。

（4）基于多层次的安全策略（WEP、WPA、WPA2、AES、VPN等）提供不同等级的安全方案，将使企业、个人用户可以根据不同的性价比来选择满足自己需要的安全策略。