1.5 局域网基础知识

1.5.1 局域网概述

(1)局域网的定义和组成

计算机局域网(Local Area Network,LAN)是计算机网络的重要分支。自20世纪70年代中期产生至今30多年时间里,得到了飞速的发展。美国IEEE局域网络标准委员会将局域网定义为:“局域网络中的通信被限制在中等规模的地理范围内,如一幢办公楼、一座工厂、一所学校或一个区域,能够使用具有中等或较高数据速率的物理信道,且具有较低的误码率;局域网络是专用的,由单一组织机构所使用”。

局域网最基本的目的是为连接在网络上的所有计算机或其他设备之间提供一条传输速率较高、误码率较低、价格较低廉的通信信道,从而实现相互通信和资源共享。

局域网由网络硬件和网络软件两部分组成,它们互相依赖、共同完成网络的通信功能。网络硬件用于实现局域网的物理连接,为连接在局域网上的计算机之间的通信提供一条物理信道和实现局域网间的资源共享,一般包括网络服务器、网络工作站、网卡、交换机、路由器、防火墙、传输介质和各种适配器等。网络软件是在网络环境下运行和使用、控制和管理网络运行,或者通信双方交流信息的一种计算机软件,主要用于控制并具体实现信息的传送和网络资源的分配与共享。局域网网络软件包括网络系统软件和网络应用软件,网络系统软件是控制和管理网络运行、提供网络通信以及网络资源分配与共享功能的网络软件,为用户提供访问网络和操作网络的友好界面,主要包括网络操作系统、网络协议和网络通信软件等。网络应用软件是为某一应用目的而开发的网络软件,为用户提供一些实际应用。

(2)局域网的分类

① 按拓扑结构分类,局域网可分为总线型网、星型网、树型网和环型网。在实际应用中,以树型网居多。

② 按传输介质上所传输的信号方式不同,局域网可分为基带网和宽带网。基带网传送数字号,信号占用整个频道,但传输距离较小。宽带网传输模拟信号,同一信道上可传输多路信号,它的传输距离较大。目前,局域网中绝大多数采用基带传输方式。

③ 按网络使用的传输介质分类。局域网使用的传输介质有双绞线、光纤、同轴电缆、无线电波、微波等,因此对应的局域网有双绞线网、光纤网、同轴电缆网、无线局域网、微波网。目前小型局域网大都是双绞线,而较大型局域网则采用光纤和双绞线传输介质的混合型网络。近年来,无线网络技术发展迅速,是局域网的一个重要发展方向。

④ 按介质访问控制方式分类,局域网可以分为共享式局域网和交换式局域网。目前在实际应用中大都采用交换式局域网。

(3)局域网的拓扑结构

局域网中的计算机等设备要实现互连,就需要以一定的结构方式进行连接,这种连接方式就叫做“拓扑结构”。常见的局域网拓扑结构主要有4种,如图1-18所示。

图1-18 局域网拓扑结构

① 星型拓扑结构。这种结构中,所有节点都通过一个网络集中设备(如集线器或交换机)连接在一起,各节点呈星状分布,如图1-18(a)所示。星型结构是目前在局域网中应用得最普遍的一种,也几乎是Ethernet(以太网)网络专用,其传输介质是双绞线,如常见的5类线、超5类双绞线等。

② 树型拓扑结构。这种结构实际上是星型拓扑结构的扩展,如图1-18(b)所示。在实际应用中,由于一台交换机的接口有限,必须采用多台交换机互连才能连接所有网络设备,树型拓扑结构就是交换机的一种级联方式。在组建企业网中,多采用这种拓扑结构。

③ 总线型拓扑结构。这种结构中所有设备都直接与总线相连,如图1-18(c)所示。它采用的传输介质一般是同轴电缆(粗缆和细缆),也有采用光缆作为总线型传输介质的。

④ 环型拓扑结构。这种结构的网络形式主要应用于令牌网中,在这种网络结构中各设备是直接通过电缆来串接的,最后形成一个闭环,整个网络发送的信息就是在这个环中传递,通常把这类网络称为“令牌环网”,如图1-18(d)所示。实际上,在大多数情况下,这种拓扑结构的网络不会是所有计算机真的要连接成物理上的环。一般情况下,环的两端通过一个阻抗匹配器来实现环的封闭,因为在实际组网过程中,由于地理位置的限制,不方便真地做到环的两端物理连接。

(4)局域网的关键技术

决定局域网特性的关键技术主要有三个:用以传输数据的传输介质,用以连接各种设备的拓扑结构,用以共享资源的介质访问控制方式。这三种技术在很大程度上决定了传输数据的类型、网络的响应时间、吞吐量和利用率,以及网络应用等各种网络特性。其中,最重要的是介质访问控制方式,它对网络特性具有十分重要的影响。

1.5.2 局域网体系结构

(1)局域网参考模型

局域网是计算机网络的分支,也应遵循OSI/RM,但由于局域网具有连接距离短、频带宽、延时小、数据以帧为单位传输、一般不需要中间交换等特点,IEEE802提出了局域网体系结构的参考模型(LAN/RM),它与OSI/RM的对应关系如图1-19所示。

图1-19 OSI/RM与LAN/RM关系图

LAN/RM只相当于OSI/RM的最低两层,其物理层和数据链路层的功能如下:

① 物理层。物理层主要处理在物理链路上发送、传递和接收非结构化的数据流,包括对带宽的频道分配和对基带的信号调制,建立、维持、撤销物理链路等,并实现电气、机械、功能和规程四大特性的匹配。物理层可采用一些特殊的通信媒体,其信息可组成多种不同格式。

② 介质访问控制MAC子层。MAC子层支持数据链路功能,并为LLC子层提供服务。其主要功能是控制对传输介质的访问,实现帧的封装、拆卸,帧的寻址和识别,实现和维护MAC协议,完成帧检测序列产生和检验等功能。

③ 逻辑链路控制LLC子层。LLC子层向高层提供一个或多个逻辑接口,并提供两种控制类型,一种是无连接的控制,另一种是面向连接的控制。LLC子层具有帧顺序控制及流量控制等功能,还包括某些网络层功能,如数据报、虚拟控制和多路复用等。

(2)IEEE802标准

从20世纪70年代后期开始,局域网技术发展相当迅速,为了使不同系统能相互交换信息,IEEE于1980年2月成立了专门的机构来制定局域网的有关标准,并按成立时间取名为“IEEE802局域网标准委员会”,简称“IEEE802委员会”。

IEEE802有12个分委员会,分别制定了一系列相应的标准。

⊙ IEEE802.1a:局域网和城域网标准,综述及体系结构。

⊙ IEEE802.1b:局域网的寻址、网络互连及网络管理。

⊙ IEEE802.2:逻辑链路控制LLC,是高层协议与MAC子层间的接口。

⊙ IEEE802.3:定义了CSMA/CD总线的MAC子层和物理层标准。

⊙ IEEE802.3i:双绞线以太网访问控制方法和物理层技术规范。

⊙ IEEE802.3u:快速以太网访问控制方法和物理层技术规范。

⊙ IEEE802.3z:光纤千兆位以太网访问控制方法和物理层技术规范。

⊙ IEEE802.3ab:双绞线千兆位以太网访问控制方法和物理层技术规范。

⊙ IEEE802.3ae:光纤万兆位以太网访问控制方法和物理层技术规范。

⊙ IEEE802.3an:双绞线万兆位以太网访问控制方法和物理层技术规范。

⊙ IEEE802.4:令牌总线访问控制方法,定义了其MAC子层和物理层标准。

⊙ IEEE802.5:令牌环网访问控制方法,定义了其MAC子层和物理层标准。

⊙ IEEE802.6:城域网访问控制方法,定义了城域网的MAC子层和物理层标准。

⊙ IEEE802.7:宽带局域网标准。

⊙ IEEE802.8:光纤局域网标准。

⊙ IEEE802.9:综合话音数据局域网标准。

⊙ IEEE802.10:可互操作的局域网的安全。

⊙ IEEE802.11:无线局域网标准。

⊙ IEEE802.12:新型高速局域网标准。

⊙ IEEE802.14:有线电视(CATV)标准。

⊙ IEEE802.15:无线个人局域网(Personal Area Network)标准。

⊙ IEEE802.16:宽带无线接入(Broadband Wireless Access)标准。

⊙ IEEE802.20:移动宽带无线接入(Mobile Broadband Wireless Access,MBWA)标准。

1.5.3 局域网介质访问控制方式

局域网介质访问控制方式主要解决传输介质使用权的算法或机构问题,从而实现对网络传输信道的合理分配。其内容主要有两方面:一是要确定网络上每一个节点能够将信息发送到传输介质上去的特定时间;二是要解决如何对共享传输介质访问和控制。局域网常用的介质访问控制方式有三种:带冲突检测的载波监听多路访问(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection,CSMA/CD)、令牌环(Token-Ring)访问控制和令牌总线(Token-Bus)访问控制。

(1)CSMA/CD方式

CSMA/CD是一种适用于总线型网络的介质访问控制方式,又称为“先听后发,边听边发”,如图1-20所示。

其工作过程如下:

<1> 一个站点需要发送信息时,首先侦听信道,如果空闲则发送信息。

<2> 如果信道忙,则继续侦听,直到信道空闲时立即发送。

图1-20 CSMA/CD方式

<3> 发送信息后进行冲突检测,如发生冲突,立即停止发送,并向总线发出一串阻塞信号(连续几个字节全为1),通知总线上各站点冲突已发生,使各站点重新开始侦听与竞争。

<4> 已发送信息的各站点收到阻塞信号后,等待一段随机时间后,重新进行侦听与发送。

(2)令牌环访问控制方式

令牌环访问(Token-Ring)控制方式的工作原理如图1-21所示,是由一个沿着环型网旋转的称为“令牌”(Token)的特殊帧来控制的。令牌有“忙(Busy)”和“空闲(Free)”两种状态,当环路上各站点都没有信息发送时,令牌标志为“空闲”,当一个站点准备发送信息时,必须等到它获取空闲令牌后,把空闲令牌设置为“忙”标志,然后把数据帧和令牌一起发往下一个站点,当信息到达目标站点并被接收后,改变帧中的控制位,作为已接收信息的标志,当令牌回到发送源站点时,由源站点根据该标志清除信息帧。当信息发送完毕或定时时间到,发送站点将令牌标志改为“空闲”后发出,使以后的站点有权使用环路发送信息。

(3)令牌总线访问控制方式

令牌总线访问控制方式主要用于总线型或树型网络结构中。该方式通过在一个物理总线结构网络中,指定每个站点在逻辑上相互连接的前后地址,来构成一个逻辑环。如图1-22所示,令牌沿逻辑环中旋转,只有获取令牌的站点才能发送信息。从逻辑上看,令牌按站点地址的前后顺序传递给下一站;从物理上看,带有地址字段的令牌帧广播到总线上所有的站点,只有站点地址与令牌的目的地址相符的站点,才有权获取令牌。

图1-21 令牌环访问控制方式

图1-22 令牌总线访问控制方式

1.5.4 以太网

以太网指的是由Xerox公司创建并由Xerox,Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。采用带冲突检测的载波监听多路访问控制方式(CSMA/CD),使用总线型或星型拓扑结构,支持同轴电缆、双绞线、光纤介质连接,支持全双工传输,共享传输媒体。按传输速率,以太网分为标准以太网(Ethernet)、快速以太网(Fast Ethernet)、千兆位以太网/吉比特以太网(Gigabit Ethernet)、万兆位以太网(10G Ethernet)、40 Gbps/100 Gbps以太网。

(1)标准以太网

标准以太网遵循IEEE802.3标准,数据传输速率为10Mbps,传输介质为同轴电缆或双绞线,现已基本淘汰。

(2)快速以太网

快速以太网遵循IEEE802.3u标准,数据传输速率为100Mbps,支持3类、4类、5类双绞线和光纤的连接,可以应用在共享式和主干环境下,提供高带宽的共享式网络或主干连接,也可以应用在交换式环境下,提供优异的服务质量(QoS)。

IEEE802.3u具有100Base-TX、100Base-FX、100Base-T4三个传输介质标准。

100Base-TX是一种使用5类、超5类非屏蔽双绞线(UTP)或屏蔽双绞线(STP)的快速以太网技术。它使用两对双绞线,一对用于发送,一对用于接收数据。在传输中使用4B/5B编码方式,信号频率为125MHz,符合ANSI/EIA/TIA 568的5类布线标准和IBM的SPT1类布线标准,使用与10Base-T相同的RJ-45连接器。它的最大网段长度为100m,支持全双工的数据传输。

100Base-FX是一种使用单模/多模光纤快速以太网技术。多模光纤连接的最大距离为550m,单模光纤连接的最大距离为2000m。在传输中使用4B/5B编码方式,信号频率为125MHz。它使用MIC/FDDI连接器、ST连接器或SC连接器。它的最大网段长度为412m或2000m,这与所使用的光纤类型和工作模式有关,支持全双工的数据传输。100Base-FX特别适合于有电气干扰的环境、较大距离连接或高保密环境等情况下的应用。

100Base-T4是一种可使用3类、4类、5类、超5类非屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。100Base-T4使用4对双绞线,其中的3对用于在33MHz的频率上传输数据,每一对均工作于半双工模式。第4对用于CSMA/CD冲突检测。它在传输中使用8B/6T编码方式,信号频率为25MHz,符合ANSI/EIA/TIA 568结构化综合布线标准。它使用与10Base-T相同的RJ-45连接器,最大网段长度为100m。

(3)千兆位以太网

千兆位以太网是建立在以太网标准基础之上的一种交换技术。千兆位以太网与标准以太网、快速以太网完全兼容,并利用了原以太网标准所规定的全部技术规范,其中包括CSMA/CD协议、以太网帧格式、帧结构、全/半双工工作方式、流量控制模式、综合布线系统以及IEEE802.3标准中所定义的管理对象。作为以太网的一个组成部分,千兆位以太网也支持流量管理技术,它保证在以太网上的服务质量,这些技术包括IEEE802.1p第二层优先级、第三层优先级的QoS编码位、特别服务和资源预留协议(RSVP)。千兆位以太网还具有IEEE802.1q VLAN支持、第四层过滤、千兆位的第三层交换等功能。

千兆位以太网具有两个标准:IEEE802.3z和IEEE802.3ab。

① IEEE802.3z制定了光纤(单模或多模)和同轴电缆的全双工链路千兆位以太网标准,定义了基于光纤和短距离铜缆的1000Base-X,采用8B/10B编码技术,信道传输速率为1.25 Gbps,去耦后实现1000Mbps传输速率。

IEEE802.3z具有下列3个传输介质标准:

⊙ 1000Base-SX:只支持62.5μm或50μm的多模光纤,工作波长为770~860nm,最大传输距离分别为275m或550m。

⊙ 1000Base-LX:支持多模光纤(62.5μm、50μm)和单模光纤(9μm、10μm),最大传输距离分别为550m和5km。使用长波激光信号源,波长为1270~1355nm。

⊙ 1000Base-CX:采用150 Ω屏蔽双绞线,传输距离为25m。1000Base-CX适用于交换机之间的连接,尤其适用于主干交换机和主服务器之间的短距离连接。

② IEEE802.3ab制定了基于5类、超5类、6类非屏蔽双绞线的半双工链路千兆位以太网传输介质标准1000Base-T,最长传输距离是100m。1000Base-T不支持8B/10B编码方式,而是采用更加复杂的编码方式。1000Base-T的优点是用户可以在原来100Base-T的基础上平滑升级到1000Base-T,但需要解决串扰和衰减问题。

(4)万兆位以太网

万兆位以太网仍属于以太网家族,使用IEEE802.3以太网介质接入控制(MAC)协议、IEEE802.3以太网帧格式,与同步光纤网络(SONET)STS-192c传输格式相兼容。万兆位以太网能够支持所有网络的上层服务,包括在OSI七层模型的第二层、第三层或更高层次上运行的智能网络服务,具有高可用性、多协议标记交换(MPLS)、含IP语音(VoIP)在内的服务质量(QoS)、安全与策略实施、服务器负载均衡(SLB)和Web高速缓存等特点。另外,还将支持所有标准的第二层功能:IEEE802.1p、IEEE802.1q VLAN、EtherChannel和生成树。万兆位以太网只支持全双工方式,也不采用CSMA/CD机制,因此没有固有的距离限制。

借助万兆位以太网技术以及先进的软/硬件平台,不必牺牲任何智能网络服务,如多协议标记交换(MPLS)、第三层交换、服务质量(QoS)、高速缓存、服务器负载均衡、安全性、基于策略的连网等,带宽就可以从1 Gbps升级到10 Gbps。这些服务可以通过以太网以线速提供,而且已经得到了LAN、MAN和WAN内所有物理基础设施的支持。

万兆位以太网具有两个标准:IEEE802.3ae和IEEE802.3an。

① IEEE 802.3ae标准支持多种光纤介质,其传输介质标准的具体表示方法为“10G Base-[介质类型][编码方案][波长数]”或“10G Base-[E/L/S][R/W/X][1/4]”。其中:

介质类型:S为短波(850nm),用于多模光纤在短距离(约35m)传输数据;L为长波(1310nm),用于在建筑物之间或大厦的楼层进行数据传输,使用多模光纤的传输距离为90m,而使用单模光纤的传输距离可达10km;E为超长波(1550nm),用于广域网或城域网中的数据传送,当使用1550nm波长的单模光纤时,传输距离可达40km。

编码方案:X为局域网物理层中的8B/10B编码,R为局域网物理层中的64B/66B编码,W为广域网物理层中的64B/66B编码(简化的SONET/SDH封装)。

波长数:4表示使用宽波分复用(WWDM)。在进行短距离传输时,宽波分复用要比密集波分复用(DWDM)适宜得多。1表示不使用波分复用,这时可以省略不写。

例如,10G Base-SR和10G Base-SW表示支持短波长为850nm的多模光纤,光纤距离为2~300m。10G Base-SR主要支持“暗光纤”(dark fiber),暗光纤是指没有光传播并且不与任何设备连接的光纤。10G Base-SW主要用于连接SONET设备,用于远程数据通信。

② IEEE802.3an标准定义了基于铜缆的万兆位以太网标准10G Base-T,采用PAM16(16级脉冲调幅技术)和128-DSQ(double square)的组合编码方式,采用4对双绞线以全双工方式传输,平均每对线的传输速率为250Mbps,每对线要求能够支持带宽为500MHz。10G Base-T对布线标准有新的要求,在CAT6/ClassE线缆上仅能传输37m的距离,按照布线标准组织最新制定的布线标准CAT6A/ClassEA,采用CAT6A/CAT7类铜缆、CAT6A/CAT7类跳线、CAT6A/CAT7类非屏蔽模块和CAT6A/CAT7类非屏蔽配线架,可以使10G Base-T的传输距离达100m。

(5)40 Gbps/100 Gbps以太网

以太网的速率之争,从以太网诞生之日起就成为一个永恒的话题。近年来,从10Mbps、100Mbps、1000Mbps发展到现今的10 Gbps,那么10 Gbps以后的以太网应该是多快呢?到底是40 Gbps还是100 Gbps?IEEE下属的HSSG(Higher Speed Study Group)小组于2007年7月在美国旧金山召开的会议上最终决定:制定一个包含40 Gbps和100 Gbps两个速度规范的单一标准IEEE802.3ba。针对每种速率将提供一组物理接口,40 Gbps的物理接口有1m交换机背板链路、10m铜缆链路和100m多模光纤链路标准;100 Gbps的物理接口有10m铜缆链路、100m多模光纤链路以及10km、40km单模光纤链路标准。HSSG小组由全球顶级网络厂商组成,包括Cisco、北电、华为以及IBM和Intel。

1.5.5 无线局域网

无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)是指以无线信道作为传输媒介的计算机局域网络。它是在有线网的基础上发展起来的,是有线局域网的补充,可使网络上的计算机具有可移动性,能快速、方便地解决有线方式不易实现的网络信道的连通问题。

1.无线局域网标准

目前,WLAN所采用的协议标准主要有IEEE802.11系列标准、蓝牙(Bluetooth)技术标准和HomeRF(家庭网络)标准。其中,HomeRF是由美国家用射频委员会专门为家庭用户设计的一种WLAN技术标准,目前已基本消失。蓝牙(Bluetooth)技术标准由蓝牙特别兴趣组织BSIG(Bluetooth Special Interest Group,BSIG)创立发展,与2002年3月公布的IEEE802.15.1标准完全兼容。但是,蓝牙主要是点对点的短距离无线发送技术,本质上要么是无线电频率(RF),要么是红外线,而且蓝牙被设计成低功耗、短距离、低带宽的应用,严格来讲,不算是真正的局域网技术。下面主要介绍IEEE802.11系列标准中的IEEE802.11、IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g和IEEE802.11n标准。

(1)IEEE802.11标准

1997年6月,IEEE推出第一代无线局域网标准IEEE802.11,定义了物理层和介质访问控制子层(MAC)的协议规范,物理层定义了如下一个红外线传输方法和两个无线电射频传输方法:

① 数据传输速率为1Mbps和2Mbps,波长在850~950nm之间的红外线。

② 工作在2.4 GHz ISM频带上的直接序列扩展频谱,能够使用7条信道,每条信道的数据速率为1Mbps或2Mbps。

③ 工作在2.4GHz ISM频带上的跳频的扩频通信,数据速率为1Mbps或2Mbps。

介质访问控制子层又分为分布式协调功能子层和点协调功能子层,采用CSMA/CA算法,没有冲突检测功能。

(2)IEEE802.11b标准

为了支持更高的数据传输速率,IEEE于1999年9月推出IEEE802.11b标准,规定WLAN工作频段为2.4~2.4835 GHz,数据传输速率达11Mbps,传输距离控制为15.24~45.72m。该标准是对IEEE802.11的一个补充,采用补偿编码键控(CCK)调制方式,采用点对点模式和基本模式两种运作模式,可以根据实际情况在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps和1Mbps的不同速率间自动切换,且在2Mbps、1Mbps速率时与IEEE802.11兼容。

(3)IEEE802.11a标准

1999年,IEEE802.11a标准制定完成,规定了WLAN工作频段为5.15~5.825 GHz,数据传输速率达到54Mbps,传输距离控制在10~100m。该标准也是IEEE802.11的一个补充,扩充了标准的物理层,采用正交频分复用(OFDM)的独特扩频技术和QPSK调制方式,可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口;支持语音、数据、图像等多种业务;一个扇区可以接入多个用户,每个用户可带多个用户终端。

(4)IEEE802.11g标准

由于802.11a的技术成本过高,而5 GHz又不是免费频段,特别是它无法与IEEE802.11b兼容,从而使得它在市场上受到很大限制。因此,2003年6月12日,IEEE正式推出IEEE802.11g标准,该标准工作于2.4 GHz ISM频带,采用IEEE802.11a中使用的OFDM与IEEE802.11b中使用的CCK两种调制方式,可以实现最高20~54Mbps的数据传输速率。做到了与IEEE802.11a和IEEE802.11b的兼容,并且较好地解决了WLAN与蓝牙的干扰问题。

(5)IEEE802.11n标准

2003年9月,IEEE成立802.11n工作小组,开始制定下一代新的高速无线局域网标准802.11n。IEEE802.11n标准计划将WLAN的数据传输速率从IEEE802.11a和IEEE802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上,最高速率可达320Mbps。与以往的IEEE802.11标准不同,IEEE802.11n协议为双频工作模式(包含2.4 GHz和5 GHz两个工作频段),从而保障了与以往的IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g标准兼容。

2.无线局域网的类型

按照无线局域网所采用的无线传输介质和技术,无线局域网可以分为红外线无线局域网、扩频无线局域网和窄带微波无线局域网三种类型。

(1)红外线无线局域网

红外线无线局域网采用红外线作为信号传输介质。红外线是按视距方式传播的(即发送点可以直接看到接收点,不能穿过墙壁或其他不透明的物体),有非常强的方向性和较宽的频谱,与可见光有一部分特性是一致的,可以被浅色物体漫反射。所以,红外线无线局域网有下列3种技术。

① 定向光束红外线传输技术:定向光束红外线可以被用于点对点链路。在这种方式中,传输的范围取决于发射的强度与接收装置的性能。红外线连接可以被用于连接几座大楼的网络,但是每幢大楼的路由器或交换机都必须在视线范围内。

② 全方位红外传输技术:一个全方位(Omini Direction)配置要有一个基站。基站能看到红外线无线局域网中的所有节点。典型的全方位配置结构是将基站安装在天花板上。基站的发射器向所有的方向发送信号,所有的红外线收发器都能接收到信号,所有节点的收发器都用定位光束瞄准天花板上的基站。

③ 漫反射红外传输技术:全方位配置需要在天花板安装一个基站,而漫反射配置则不需要在天花板安装一个基站。在漫反射红外线配置中,所有节点的发射器都瞄准天花板上的漫反射区。红外线射到天花板上,被漫反射到房间内的所有接收器上。

在实际应用中,由于红外线具有很高的背景噪声,受日光、环境照明等影响较大,一般要求的发射功率较高,红外线对非透明物体的透过性极差,这导致传输距离受限,限制了红外线无线局域网的应用范围。

(2)扩频无线局域网

扩展频谱(Spread SpectrumTechnology)技术是指用来传输信息的射频信号(无线电波)带宽远远大于信息本身带宽的一种通信方式,又称为扩频技术。扩频的第一种方法是跳频(Frequency Hopping),第二种方法是直接序列(Direct Sequence)扩频。

(3)窄带微波无线局域网

窄带微波(Narrowband Microwave)是指使用微波无线电频带来进行数据传输,其带宽刚好能容纳信号。微波扩频无线局域网的接入方式有点对点、点对多点、蜂窝三种。

① 点对点方式:一般指连接的双方用无线网卡相连。采用点对点方式的微波扩频系统主要使用IEEE802.11b协议。一般通信速率为10Mbps左右。主要应用于连接两点间提供专用可靠的通信信道、且要求通信速率较高的场合。一般可以最多连接256台计算机。

② 点对多点方式:指微波扩频系统含一个中心站和若干分布接入点,若干分布接入点以竞争方式或固定分配方式分享中心站提供的总信道带宽。主要使用IEEE802.11b协议。系统各分布接入点所分享的带宽一般为1Mbps左右(总带宽为11Mbps或更高)。其应用场合为:需组建一微波扩频通信网络,包括一个信息中心站和若干个分支接入点,分支接入点通过一条速率要求不高的通信信道(低于1Mbps)访问中心站,通过中心站访问到其他分支接入站。连接方法:插上无线网卡的计算机需要有接入点(AP)与另一台计算机连接,一般可以连接1000台左右的计算机。

③ 蜂窝方式:频带一般为800~900MHz,数据传输速率一般低于1Mbps。应用场合:为满足移动用户的需求,采用移动蜂窝网接入方式组建无线局域网,各站点之间的通信是通过基站接入、数据交换方式来实现互连的。各移动站不仅可以通过交换中心自行组网,还可以通过广域网与远地站点组建自己的工作网络。

由于微波的频率极高,波长又很短,在空中的传播特性与光波相近,也就是直线前进,遇到阻挡就被反射或被阻断,因此微波通信的主要方式是视距通信,超过视距以后需要中继转发,从而导致传输距离受限,限制了微波无线局域网的应用范围。

3.无线局域网组网方式

目前,组建无线局域网主要有对等、接入和中继三种方式。

对等方式下的无线局域网不需要单独的无线接入设备(Acecess Point,AP),所有节点都能对等地相互通信,如图1-23所示。

图1-23 无线对等局域网

接入方式以星型拓扑为基础,以无线AP为中心,所有节点的通信都要通过AP接转。无线AP通过双绞线与有线局域网的交换机连接,如图1-24所示。

图1-24 以AP为中心的无线局域网

中继方式是建立在接入原理之上的,以两个无线网桥建立的点对点(Point to Point)连接,如图1-25所示。由于独享信道,因此这种方式较适合两个局域网的远距离互连。

图1-25 无线局域网中继方式