无线网桥

无线网桥（共12篇）

无线网桥 篇1

针对IP微波存在对使用环境要求比较高、稳定性差、链路中断恢复时间长、维护麻烦等缺陷, 武汉虹信推出了虹信无线网桥, 作为一款专业的无线以太网传输设备其能有效解决这些问题。

武汉虹信BR5800系列无线网桥秉承武汉邮电科学研究院多年从事无线通信开发的技术积累, 采用TDMA-OFDM技术, FEC差错控制技术, 并结合数字图像压缩等多媒体网络传输技术需求进行协议优化, 能够在复杂的城市环境下实现高清晰视频、语音、IP数据流等基于TCP/IP网络应用业务的实时、同步传输。

无线网桥的突出优势

BR5800系列具有传输距离远、灵敏度高、移动性好、抗干扰和抗衰弱能力强、传输带宽大、稳定性和可靠性突出等显著优点, 广泛应用在专线租赁, 平安城市无线视频监控, 校园互联网宽带建设, 小区宽带节点接入等不方便布线的场合。

BR5 8 0 0系列无线网桥与目前市场上基于WLAN技术的无线网桥具有核心技术的不同。目前很多厂家的无线网桥是采用WLAN技术, 基于IEEE802.11a或者IEEE802.11n标准的, 一个设备工作在接入点 (AP) 模式, 一个设备工作在station模式 (cpe) , 通过WDS实现网络的桥接。虹信系列无线网桥从技术原理, 应用环境等都不属于Wi-Fi技术范畴, WLAN多址和冲突检测技术是通过CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) 即载波监听多路访问/冲突检测方法, 很容易受到来自于WLAN覆盖产品比如AP、便携式计算机WiFi、家用无线路由器、手机Wi-Fi等干扰。这些节点, 对于采用WLAN技术的无线网桥来说, 都是隐藏节点, 都会干扰他的正常运行。

B R 5 8 0 0系列无线网桥采用的是T D M A (TDMA:Time Division Multiple Access时分多址) 。时分多址是把时间分割成周期性的帧 (Frame) , 每一个帧再分割成若干个时隙向对端网桥发送信号, 在满足定时和同步的条件下, 网桥可以分别在各时隙中接收到各个网桥的信号而不混扰。相对于CSMA/CD技术来讲, 系统复杂、成本高, 但系统稳定性高、可靠。

BR5800系列无线网桥与IP微波也有很大的不同, IP微波是基于电路型的HDLC同步串行传输设备, 是从早期的SDH/PDH微波技术演进过来的IP传输设备, 其延续了PDH传输技术的一些优点, 基于电路性同步传输, 传输延时小。传输带宽高, 比如64路E1传输设备, 如果进行IP传输, 带宽可达到64×2.0408×2=266Mbit/s。而655M SDH延伸的产品, 传输带宽可达1Gbit/s。其缺点也是和PDH微波一样, 设备体积大, 为了追求高带宽, 采用星座率较高的调制方式128QAM, 稳定性差。碰到打雷下雨等恶劣天气情况以及干扰造成链路抖动的时候, 需要重新提取时钟, 链路同步, 恢复时间长。维护麻烦。虹信系列无线网桥数据帧结构是基于IP打包, 数据传输无需时钟同步, 因为以太网本身就具有容错和重发机制。所以在碰到干扰和抖动的时候, 链路的延时会增加, 偶尔延时会超过10ms, 但这不会影响到用户体验。维护也简单, 在碰到干扰和恶劣天气的时候, 只会增加延时, 但不会断网和掉线, 不影响用户使用。

虹信无线网桥与IP微波的区别

(1) 原理比较

IP微波是从PDH/SDH微波技术演进的演进过来的IP传输设备, PDH技术原理是将G703协议标准的E1数据, 按照时钟、数据进行HDLC编码, 然后调制出去, 接收端再进行时钟和数据的提取, 组织成E1数据, 是按照ITU-T G.703、G.704和G.706以及G.732协议基于64K时序传输的。IP微波将以太网数据帧的有效负荷提取, 通过FPGA或者专用芯片, 将以太网数据帧进行HDLC封装或者GFP-F封装, 然后进行调制。其原理类似于IP OVER E1。

虹信系列无线网桥是将以太网数据帧, 进行OFDM编码, 是非同步传输, 传输过程中不需要提取和恢复时钟, 因为以太网数据帧本身就没有时钟信号, 是允许数据抖动和错误, 上层协议具有重发机制。

(2) 应用比较

IP微波延续了PDH传输技术的一些优点, 基于电路性同步传输, 传输延时小。而且是基于E1电路传输, 可以E1和以太网网同传, 比较适合传输语音等业务。虹信无线网桥主要用来传输网络、数据、视频等。

(3) 带宽比较

I P微波传输带宽高, 比如6 4路E 1传输设备, 如果进行I P传输, 带宽可达到64×2.0408×2=266Mbit/s而655M SDH延伸的产品, 传输带宽可达1Gbit/s。IP微波采用星座率较高的调制方式128QAM、256QAM, 这种编码调制方式的优点是效率高, 带宽高, 但接收灵敏度低, 对环境要求高, 稳定性差。虹信无线网桥采用最高的调制方式是64QAM, 这种方式传输效率和对环境的要求都比较折中, 实际带宽有20Mbit s、30Mbit/s、40Mbit/s、100Mbit/s, 也有采用128QAM、256QAM编码调制方式的设备, 带宽能达到900Mbit/s。

(4) 抗干扰性能比较

IP微波是基于PDH/SDH电路性同步串行传输 (HDLC) , 数据和时钟必须严格同步, 碰到打雷下雨等恶劣天气情况以及干扰造成链路抖动的时候, 时钟很容易丢失, 链路中断, 直接丢包。中断后需要重新提取时钟, 进行链路同步, 故障恢复时间长。用户的体验是直接断网了。

无线网桥采取的是非同步传输, 碰到打雷下雨等恶劣天气情况以及干扰造成链路抖动的时候, 丢失数据采用去校验的方法重新进行数据提取, 或者重发, 系统的传输延时会增加, 但不会丢包。在同样的干扰情况下, 有些应IP微波可能因丢包而无法正常工作, 比如营业厅接入、客户认证的时候, 网银认证的时候, 丢包后加密信息丢失, 认证不通过, 但基于虹信无线网桥只是延时抖动比较大。延时从2～3ms达到10ms, 不会丢包, 也不影响上述认证。用户体验好, 不会投诉。

(5) 传输距离

无线网桥与微波的传输距离都可从5～30km。IP微波传输必须通视, 无任何遮挡, 而网桥的传输路径中, 有小遮挡是不影响性能的。

(6) 成本比较

无线网桥的成本比微波小很多, 而且距离越远, 平均每公里的成本越低。微波动辄几万元, 在很多场合使用不划算。

综上所述, IP微波作为PDH/SDH微波传输设备的演进版本, 其拥有微波传输时延小, 带宽高等优点, 比较适合语音业务传输。但同时也有微波固有的缺点, 对使用环境要求比较高、稳定性差、链路中断恢复时间长、维护麻烦。用户投诉率高。虹信无线网桥作为一款专业的无线以太网传输设备, 具有抗干扰能力强, 环境适应能力强, 传输带宽高, 传输稳定, 传输距离远, 比较适合无线视频监控、营业厅联网、小区宽带接入等以太网络链路传输。

无线网桥 篇2

一 无线网络维护工作的划分

按照工作性质不同，可将无线网络维护工作划分为两部分：基础维护和网络优化。

基础维护是指按照移动通信网络维护规程，周期性地对无线网主设备及其配套设备所进行的日常维护和巡视检查，包括清理设备及机房环境卫生以及设备的抢修和应急等工作，主要目的是通过日常无线网络维护及早发现设备问题，排除故障，确保设备完好。

网络优化是在设备完好的基础上，借助于测试工具和分析软件通过诸如站址、载频配置、天线高度、俯仰角、方位角、中继的配备以及BSC数据库的设置等网络参数的调整，达到最佳的组合，提高网络服务质量，增强网络竞争力的高层次的无线网络维护工作，是无线网络维护中较为关键的环节。

二 基础无线网络维护是网络维护工作的根基，是取得良好的网络服务质量的前提和保障

任何设备从开通的第一天起，就受到各种各样环境因素的影响。对移动通信设备来讲，影响设备正常工作的因素可分为外部因素和内部因素。外部因素有电力、传输、机房的温度、湿度、灰尘以及水、火、雷、盗等;

内部因素有设备本身元器件的老化、软件故障和参数设置等，

诸多因素使得暴露或潜伏的故障伴随着设备的运行，基础无线网络维护工作不仅需要排除已发故障，还要排除潜在的隐患，做好故障的预防工作，即俗话说“防患于未然”。可见，基础维护是维护工作的重中之重。

1 基础维护是设备完好的根本保证

根据工作的性质分类，基础维护可分为清网排障和日常维护。

清网排障是指集中处理网上问题，主要是因工程建设及网络割接遗留的问题，更新设备档案资料，为日常维护和网络优化服务。

工程施工会改变网络参数，而工程规划又未必能充分体现不断变化的网络环境;模块的缺损、软硬件版本之间不兼容和无线规划的细微问题，均会影响网络通信质量。因此需要在工程或网络重大变更之后，及时清网排障，合理调整网络参数，并健全设备档案资料。

日常无线网络维护是指按照每种设备不同的检测项目和周期进行巡视检查,改善设备运行环境，以及时发现隐患，抢修设备的过程。只有加强日常维护，才能及时发现问题，缩短故障时间，避免重大的通信事故发生，有效地保持设备完好。

2 基础无线网络维护是网络优化的基础

任何网络优化工作必须以设备完好为基础，因为网络参数的调整必须符合网络实际情况，在设备完好率不理想的情况下所做的网络优化调整，即便能使各项网络指标达到较高水平，网络服务质量取得较大改善;

但是，在排除了设备故障，完好率提高以后，精心调整的参数还能符合网络现状吗，所做的优化工作将前功尽弃。

3 基础无线网络维护是保持网络优化成果的重要环节

无线网桥 篇3

一、低档次网络的安全弊病

以无线方式连接到小区宽带网络，并通过宽带网络进行共享访问Internet的组网环境下，我们往往只要先通过普通双绞线将低档无线路由器的WAN端口与小区宽带网络的交换端口连接在一起，然后参照说明书对无线路由器的连接端口参数进行合适的设置，就能上网访问了。由于在默认状态下，低档无线路由器会自动启用DHCP服务功能，当我们将无线网卡设备正确地安装到普通计算机上后，不需要进行任何参数设置就能自动连接到无线局域网网络中了。然而在享受组网便利的同时，低档次无线路由器的信号覆盖范围最远可达到300米左右，要是不采取安全措施进行防范的话，那么处于300米范围之内安装了无线网卡设备的普通计算机都能自动加入本地无线局域网网络中，那样一来本地无线局域网就容易遭遇非法攻击。

从目前来看，组建方便的低档次无线局域网存在下面一些安全弊病：

1安全机制不太健全

低档次无线局域网大部分都采用了安全防范性能一般的WEP协议，来对无线上网信号进行加密传输。而没有选用安全性能较高的WAP协议来保护无线信号的传输。普通上网用户即使采用了WEP加密协议、进行了WEP密钥设置，非法攻击者仍然能通过一些专业的攻击工具轻松破解加密信号，从而非常容易地截取客户上网地址、网络标识名称、无线频道信息、WEP密钥内容等信息，有了这些信息在手，非法攻击者就能方便地对本地无线局域网网络进行偷窃隐私或其他非法入侵操作了。

此外，低档次无线局域网几乎都不支持系统日志管理、入侵安全检测等功能，可以这么说低档次无线局域网目前的安全机制还不太健全。

2无法进行物理隔离

低档次无线局域网从组建成功的那一刻，就直接暴露在外界，无线网络访问也无法进行任何有效的物理隔离，各种有意的、无意的非法攻击随时存在，那么无线局域网中的各种隐私信息也会随时被偷偷窃取、访问。

3用户安全意识不够

低档次无线局域网往往只支持简单的地址绑定、地址过滤以及加密传输功能，这些基本安全功能在非法攻击者面前几乎没有多大防范作用。不过，一些不太熟悉无线网络知识的用户为了能够快速地实现移动办公、资源共享等目的，往往会毫不犹豫地选用组网成本低廉、管理维护操作简便的低档次无线局域网，至于无线局域网的安全性能究竟如何，相信这些初级上网用户几乎不会进行任何考虑。再加上这些不太熟悉无线网络知识的初级用户，对网络安全知识了解得更少了，这些用户在使用无线网络的过程中很少有意识去进行一些安全设置操作。

4抗外界干扰能力差

无线局域网在工作的过程中，往往会选用一个特定的工作频段，在相同的工作频段内无线网络过多时，信号覆盖范围会互相重叠，这样会严重影响有效信号的强弱，最终可能会影响无线局域网的信号传输稳定性：此外。无线上网信号在传输过程中，特别容易受到墙体之类的建筑物的阻挡或干扰，这样也会对无线局域网的稳定性造成一定的影响。对于那些低档次的无线局域网来说，它的抗外界干扰能力就更差了，显然这样的无线局域网是无法满足高质量网络访问应用要求的。

二、组网便利下的安全威胁

既然低档次无线局域网存在上述一些安全弊病，这些弊病要是突然发作起来或被非法攻击者利用的话，那么就可能给我们带来不小的安全威胁：

1造成隐私信息外泄

有的时候，不少无线局域网上网用户为了方便工作，往往会在不经意间将单位的重要隐私信息或核心工作信息，甚至将一些属于绝密范畴的信息通过移动设备挂上无线局域网网络中，这样无形之中就容易发生重要隐私信息外泄的危险，严重的时候能够给单位或个人造成巨大的经济损失。

2降低内网安全能力

单位无线局域网附近有时还会存在一些家用无线局域网或者其他单位的无线局域网，这些无线局域网常常会用于移动办公或共享访问Internet网络的，这些无线网络的使用者大多没有足够的安全防范意识，并且他们应用无线网络的要求不是很高，也用不着对无线上网进行一些安全设置操作。在这种情形下，单位中任何一台安装了无线网卡设备的笔记本电脑都有可能自动连接到其他单位的无线局域网中，如此一来就容易发生这个单位的无线局域网与其他单位的无线局域网直接互联的现象，甚至可能出现单位无线局域网直接与Internet网络互联的现象。这些现象明显会降低单位内网安全防范能力。容易给单位造成严重的安全后果。

3危及信息系统安全

考虑到低档次无线局域网组网成本低廉，不需要进行复杂布线，管理维护也很方便，要是安全意识不到位，那么一些规模较小的单位很可能出于技术、成本等因素，来选用一些价格低廉、质量低劣的无线网络设备进行组网升级、信息点的延伸，由这些网络设备搭建而成的网络将会天然暴露在外界，无线网络访问无法做到有效的物理隔离，那样一来单位的信息系统安全将会随时受到危及。

三、化解无线网络安全威胁

虽然低档次无线局域网容易给我们带来各种意想不到的安全威胁，会给单位的信息系统造成不小的安全隐患，不过对于那些对安全性要求不是很高的小规模单位来说，仍然可以选用低档次的无线局域网，毕竟这种类型的组网成本非常低廉，更为重要的是通过制定有效的措施完全可以将低档次无线局域网的安全威胁降到最低限度，让规模不大的单位用户也能尽情地享受组网便利。

1向检查要安全

为了随时了解单位无线网络的安全状态，我们应该定期对单位的内网、外网使用情况以及核心网络设备的工作状态进行详细检查，并做好详细的检查记录。与此同时，我们还应该加大力度对单位无线局域网附近区域的无线网络工作环境进行动态监测，一定的时候还需要对单位的网络系统安全进行评估以及审计：此外，对于涉及到处于单位核心隐私信息以及进行重要网络应用的工作场所，应该及时采取电磁屏蔽等手段，来阻止非法网络入侵或攻击。

2向宣传要安全

由于低档次无线局域网很容易影响到单位内部网络的使用安全性，为此单位负责人必须准备好丰富齐全的网络安全资料，在单位上、下定期开展无线上网安全知识的宣传、培训，以便强化每一位无线上网用户的安全防范意识，同时有必要针对性地进行网络安全专项整治工作，保证单位所有员工都能在思想上高度重视无线网络安全工作。

3向管理要安全

俗话说“没有规矩。不成方圆”，为了保证无线局域网的使用安全性。我们同样要对无线网络设备的使用做出合理的规定，对无线上网用户进行合理的管理，统一规范无线网络设备的工作模式以及安全设置，明确上网用户的使用范围和访问权限。例如，禁止保存有重要单位信息的笔记本电脑连接到无线局域网中，禁止随意在无线局域网中进行共享访问。禁止移动设备随意挂上无线局域网中，对于存储、加工核心信息的工作场所必须进行屏蔽保护等。

无线网桥 篇4

随着无线局域网应用的日趋广泛,无线分配系统WDS[1]作为一种灵活的无线组网方式被普遍采纳。WDS可以让多个AP(Access Point)之间进行无线桥接的同时不影响无线AP覆盖的功能[2]。网络中AP通过MAC地址来相互识别,用一个无线信道进行通信。当由多个AP组成的WDS网络时,组网的配置工作是比较浪费人力和时间。若有新的AP想加入一个已经组建好的WDS网络当中,新成员AP不但自己要进行网络配置,WDS网络中的其他AP也要重新配置,这对于已经架设好的WDS网络来说实在太不方便了。针对于此提出一种自动协商构建WDS网络的设计方案,该方案包括无线网桥自动组网协议的设计和协议栈具体的应用两个方面。文中的无线网桥是指具有无线桥接功能的AP。

1 无线网桥自动组网协议设计(SBNP)

1.1 SBNP协议的功能设计

智能网桥(SmartBright):实现了WDS网络中无线网桥自动组网功能的AP。智能网桥作为AP的一种功能模式,主要用于方便地建立WDS 连接和防止WDS网络产生环路,只要具有相同的Smart_ID号的AP设备,就能自动建立WDS 网络连接,无须手动设定远端设备MAC地址和信道的选择。Smart_ID 是由用户在配置WDS网络过程中输入的长度小于16个字节的字符串。图1所示的是一个典型WDS网络拓扑构。

WDS网络内部的无线网桥(AP)数量一般在4-5个比较合适,这是受无线网络自身的带宽窄、信道间干扰强所限,太多会影响无线通信的质量。因此在SmartBright模式下规定一个无线网桥设备最多可以与8个无线网桥建立连接。把WDS网络中具有相同Smart_ID 的设备看作是一个工作组,那么一个工作组里面最多有9个无线网桥。如果此时有第10 个无线网桥想要加入这个工作组,即使它的Smart_ID 与这个工作组的Smart_ID 相同,也不能与这个工作组中的网桥建立连接。

1.2 SBNP协议帧的结构设计[3]

SBNP帧主要由SBNP帧头和SBNP消息体两部分组成:

SBNP帧头 主要包含协议的版本信息、帧头长度、帧类型等字段。针对下文可能用到SBNP帧头字段说明如下:

SBNP消息体 消息体承载着自动组网的相关信息,它是协议核心部分。SBNP消息体中主要字段如下:

根据帧头部字段Frame Type的定义,SBNP消息体可以包含三种类型的消息帧。文中重点介绍与无线自动组网关系密切的命令消息帧,SBNP协议定义了四种命令消息帧,其中第四种命令消息帧和SBNP消息体中的WGN字段是因为程序在测试阶段出现网络分裂现象而添加的协议补充:

1.3 SBNP协议隧道封装方法

为了让无线网桥自动组网协议帧在WDS网络中传输,因此设计一种隧道封装方法[4],,将SBNP帧封装到以太网V2标准帧结构中。DIX Ethernet V2标准规定的数据链层帧结构如下:

SBNP协议中定义了一种新类型的MAC层数据帧,使得SmartBright能够识别MAC层中的SBNP协议帧,802.3标准帧结构中的类型字段是两个字节,定义新的帧类型标识为0X0999,用来指示当前帧是无线网桥自动组网协议帧。采用隧道封装后SBNP帧结构如下:

1.4 命令帧的应用例子

图2是SBNP协议命令帧如何判断WDS网络中是否有伙伴 AP存在的过程。Smart_ID 不能由明码传播,采用了MD5(RN+ Smart_ID)产生的密钥方式[5],将密钥在无线网络中传输,接收的一方对密钥进行匹配,若匹配成功说明发送方和接收方是伙伴AP。RN在SBNP协议的帧头中已经定义,它是个随机数。其过程如图2所示。

通过如图2所示的四个步骤,AP1和AP2完成了互相识别。这一过程在SmartBright模式组网过程中将作为一个最基本的流程贯穿始终。

2 智能网桥的实现

2.1 智能网桥实现的方法

SBNP协议中规定了WDS在自动构建网络时需要传输的信息,如:Smart_ID、信道、MAC地址列表等,要实现无线网桥间的桥接,还需要确定一个无线通信信道。智能网桥的主程序要完成SBNP协议的传输和信道的确定[6,7]。

智能网桥主程序的实现采用了应用程序的设计方案,这样智能网桥功能更便于在无线网桥产品中移植。主程序利用Linux系统中提供SOCK_RAW(原始套接字)和PF_PACKET协议族实现对MAC层的数据进行捕获和发送,采用线程机制实现多任务的管理。智能网桥实现的软件结构如图3所示。

2.1.1 SBNP协议传输方法

AP在无线网络中接收到的数据包,传输路径一般情况下依次为无线网卡、设备驱动层、MAC层、IP层、传输层、最后到达应用程序。Linux系统提供了原始套接字可以直接对链路层数据进行操作,利用函数Recefrom()来读取MAC层的数据包,对数据包不做任何修改直接传递给智能网桥应用程序。应用程序通过对数据包的过滤,取出与SBNP协议相关的数据帧,完成了SBNP协议帧接收的工作。接下来智能网桥应用程序就可根据SBNP协议帧的内容进行信道的确定、工作组的加入工作组等操作。

无线数据包发送过程要利用PF_PACKET协议族提供的可重新定义MAC层的数据帧的方法,将SBNP协议帧利用隧道封装方法封装到Ethernet V2的数据帧中,传送到MAC层再由无线网卡发送到无线网络中。

2.1.2 确定信道方法

确定信道分为信道的扫描模块和信道的选择模块,这两个模块的设计是智能网桥实现自动组网重要的部分。AP设备上电后要做的第一件事情就是确定工作信道。通过AP自身扫描信道,发探测消息帧并接收探测响应消息帧,完成信道选择。 信道扫描从1信道开始,逐次递增直到最高信道。其作用是让AP预先知道哪些信道是可用的空信道、哪些信道受到干扰、哪些信道有自己该去的工作组,并把这些情况记录下来,以备扫描结束后抉择。 信道扫描过程中,AP在每个信道停留1秒,一方面以等间隔(如 100ms)发自己的探测消息帧,并等待回应的探测响应消息帧。另一方面,同时监听网络其他AP发出的探测消息帧,并随时做出响应。

2.2 智能网桥主程序功能模块的设计

智能网桥主程序主要包含以下功能模块:

2.3 信道自动扫描模块的设计[8]

信道自动扫描过程中,可能会出现以下几种情况:

(1) AP1收到Smart_ID不相同的AP2发出的探测消息帧或不能解读的电磁信号,说明该信道无线电环境不好或已被占用,将其情况记录,随后转入下一个信道。

(2) AP1没有收到任何消息,说明该信道未被污染,也没有伙伴AP存在,将其标注为“空闲态”,然后也转入下一个信道。

(3) AP1收到 Smart_ID相同的AP2发出的探测消息帧或探测响应消息帧,但AP2状态值是“扫描态” ,那么AP1就记下消息帧对应的 MAC 地址和状态信息,添加一个伙伴AP2,然后转入下一个信道。

(4) AP1收到Smart_ID相同的AP2发出的探测消息帧或探测响应消息帧,但AP2状态值是“连接态” ,说明该信道中有一个属于AP1应该加入的工作组,那AP1就记下该消息帧对应的 MAC 地址和状态信息。 然后转入下一个信道。如此重复,直到最高信道为止,完成信道扫描过程。信道扫描的流程如图4所示。

2.4 自动信道选择模块设计

信道扫描过后,AP1 对所有信道的状况已经有了清晰的认识,根据扫描记录就可以完成信道选择工作。有如下几种情况:

(1) 扫描记录中只有一个已连接的工作组,毫无疑问直接将自己绑定到该信道,发出申请加入该工作组的探测消息帧,加入该工作组,然后与其它成员进行信息交换。

(2) 扫描记录中没有任何已连接的工作组,AP1自身是工作组的创建者。于是把自己的状态设置为“连接态”,并选择信道号最大的那个空信道作为工作组信道进行绑定,从而建立工作组,并用随机数口令为工作组生成一个编号(WGN),这样标识工作组不仅要靠 Smart_ID,而且还有工作组编号。至此一个工作已经建立,现在AP1不必以等间隔时间发送探测消息帧,让探测消息帧进入随机退守模式,随机退守是一个定时器,随机退守时间是一个固定范围的随机数,在此时间内,AP 不发探测消息帧。随机退守时间结束后,AP发送一个探侧消息帧,然后定时器重新计算随机退守时间值,AP再次进入随机退守状态。

进入此随机退守模式后AP1自己主要是守候其他AP的探测消息帧并做应答。当随机退守时间一结束,AP1仍然必须发送探测消息帧,只不过这个事件的发生时间是随机的,而后紧接着还需回到随机退守模式。信道选择流程如图5所示。

2.5 工作组重组模块设计

工作组分裂的情况如图6所示。

A和B都无法检测到D的存在,它们分别在1信道和9信道建立了具有相同 Smart_ID的工作组1和工作组2,其中工作组1有两个成员A和B,工作组2只有一个成员D。C是在两个工作组形成后才开始扫描,此时C将起到一个“牵线搭桥”的角色,即不仅本身要选择一个工作组加入,同时还要通知其它信道的工作组和自身一起加入该工作组。C根据成员数目选择将要加入的工作组,然后逐个向其它工作组发出通知消息帧,通知消息帧中包括新工作组的信道号和工作组编号。收到通知消息帧的工作组通过C加入新工作组,并发探测消息帧告知新工作组所有成员。

由于在自动构建WDS网络时可能存在工作组分裂情况,因此要求在工作组形成后,AP仍然具有探测消息帧的随机退守和发送机制,确保即使在不同信道上形成了多个同一 Smart_ID的工作组,也可通过随后的信道扫描和探测重新组网。

工作组重组过程是指WDS工作组中的AP随机退守时间结束后,按信道逆向顺序(从高到低,一次蹲守一个信道),发出探测消息帧(或侦听别人的探测消息),等待探测响应。若无探测响应消息,则返回工作信道,重新进入随机退守状态。重复操作每次蹲守信道号减1,若在某信道接收了非工作组成员的探测消息帧或者是对自己探测消息帧的响应,只要 Smart_ID相同,则由先发探测消息帧的AP在收到响应后向网络中发出加入新工作组的邀请。收到邀请者,将信道调整到新的信道上绑定,然后根据新工作组信息生成新的密钥,加入新工作组。

3 捕获的SBNP协议帧分析

将AP1、AP2的Smart_ID都设置为Sbnp_test,通过无线抓包工具OmniPeek捕获AP1和AP2通信的数据帧。SBNP协议帧是被封装在以太网帧,再由无线驱动转成802.11协议的数据帧发送到无线网络中。802.11协议的数据帧可以采用两方式来封装上层协议,分别为RFC 1042 又称作IETF封装,802.1H又称作隧道封装。两者的封装格式相差很小,都是借鉴的802.2的子网接入协议SNAP(Sub-Network Access Protocol),因此SBNP协议帧就是由802.11协议的数据帧中子网接入协议来携带。下面来分析捕获的SBNP协议的探测消息帧。

由图7分析得知,在标题802.11MAC Header中标明了802.11数据帧的信息,Type字段说明该帧是数据帧,Source地址是00:19:70:84:10:14即设备AP1发出的探测消息帧,Destination地址是FF:FF:FF:FF:FF:FF说明是广播帧,还有无线网桥通信是通过四MAC地址的数据帧实现,另外的两地址作用已经在第四章介绍过。SBNP协议的探测消息帧就是在标题802.2 LLC Header中被传递,通过Vender ID字段可以得知,当前无线网桥是采用RFC1042协议封装上层协议的。前两个字段都是SNAP中定义值为0xAA,其中Protocol Type就是为了标识SBNP协议而定义的新的以太网类型0x999。Packet Data 字段长度是52个字节,具体SBNP协议内容就在这里,由于SBNP是私有协议,OmniPeek协议分析工具无法对它进一步解析,下面就手动详细分析下Packet Data 字段的具体内容,捕获的802.11数据帧十六进制格式如图7所示。

图8中的绿色区域和粉色区域都已经由OmniPeek协议分析工具给出详细的解释。深蓝区域就是SBNP协议探测消息帧的具体内容,黄色框内的是探测消息帧的控制帧头后面的就是消息体。

Packet Data字段的探测消息帧的控制帧头详细分析结果如表1所示,通过与SBNP协议帧格式具体字段的对比说明,就比较容易的理解Packet Data字段的具体含义,也可以检测SBNP协议帧的封装是否正确。探测消息帧的消息体的抓包分析这里就不再赘述。

4 结 语

通过对802.11和802.3协议的深入研究分析,设计了适应无线分配网络自动组网的协议,采用了隧道封装方法将协议帧在MAC层实现传输。对信道扫描、信道选择、工作组重组功能模块进行了详细阐述。无线分配网络自动组网的协议本身在设计时已经做了很多保留字段处理,为以后的协议功能的添加提供了接口。WDS网络自动协商组网过程中的加密方式有待改进,并将TKIP(Temporal Key Integrity Protocol)与AES(Advanced Encryption Standard)加密方法应用到智能网桥当中。

摘要：通过对无线分配系统WDS(Wireless Distribution System)的研究分析,提出一种基于无线分配系统自动协商构建无线网络的设计方案。该方案包括设计一种私有网络连接协议——无线网桥自动组网协议,以及协议栈在无线网桥中的实现。无线网桥自动组网协议的设计采取了逐步完善的策略,协议的实现采用了Linux线程机制,应用原始套接字直接对数据链路层操作,将无线网桥自动组网协议帧封装在DIX Ethernet V2帧中来完成协议通信。针对无线网络可能出现分裂的情况,采取了无线网络工作组重组的方法,确保无线分配网络整体性。

关键词：无线分配网络,无线网桥自动组网协议,无线网桥

参考文献

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无线网桥 篇5

——无线局域网业务

xxx

（xx大学xx学院，xxx）

摘要：介绍了无线局域网IEEE 802．1l全系列标准，研究了IEEE 802．11系列各标准的发展轨迹和相互关系。研究并分析了无线局域网的应用实例、市场与应用模式。

关键字：无线局域网

IEEE 802.11 IEEE 802.11a IEEE 802.11b 应用模式

市场

目录

0.1.概述......................................................................................................................2 IEEE 802.11无线局域网标准[1].........................................................................2 1.1.1.2.1.3.已经发布的标准、修正案和操作规程建议...........................................2 制定过程中的修正案和操作规程建议...................................................4 几种常见的IEEE 802.11标准.................................................................5 1.3.1.IEEE 802.11-1997[7]............................................................................5 1.3.2.IEEE 802.11a[8]...................................................................................6 1.3.3.IEEE 802.11b[9]...................................................................................7 1.3.4.IEEE 802.11g......................................................................................8 1.3.5.IEEE 802.11n......................................................................................8

2.无线局域网的应用[10].........................................................................................8 2.1.3.无线局域网产品的应用实例.................................................................11

无线局域网市场[11]...........................................................................................11 3.1.产品价格.................................................................................................12

4.无线局域网应用模式分析................................................................................12 4.1.4.2.服务流程.................................................................................................13 管理及计费.............................................................................................13

5.6.无线市场预测[12]...............................................................................................13 结束语................................................................................................................14

参考文献.....................................................................................................................1

0.概述

无线局域网络英文全名：Wireless Local Area Networks；简写为： WLAN。它是相当便利的数据传输系统，它利用射频（Radio Frequency； RF）的技术，使用电磁波，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线（Coaxial）所构成的局域网络，在空中进行通信连接，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。

IEEE 802.11系列标准是无线局域网(WLAN)中应用最广的标准，从推出至今，走过了十几年的发展历程，如今已日趋成熟，应用越来越广，成为了无线网络中的宠儿。

无线局域网产品已经是遍地开花。在发达国家, 一些中学都已部署了无线局域网。随着该市场的爆炸性成长, 现在已经出现了这样一种趋势无线网络产品供应商与计算机厂商结为联盟, 使无线组网能力成为计算机的标准配置。国内无线局域网市场还处于起步培育阶段, 但已有一些客户, 包括中原油田、西安电子科技大学、东方汽轮机厂、托普集团等等。随着技术的进步与竞争的加剧, 部署无线局域网的成本将不断下降,再加上企业信息化的不断普及, 相信国内市场也会迅速看涨。

1.IEEE 802.11无线局域网标准[1]

1990年。IEEE 802标准化委员会成立了IEEE 802．11 WLAN标准工作组。经过十几年的发展，IEEE 802．11逐渐形成了一个家族，其中既有正式标准，又有对标准的修正案。IEEE 802．11标准依靠修订案来进行更新。1.1.已经发布的标准、修正案和操作规程建议

a)IEEE 802.11一1997在1997年6月获得通过，定义了在2.4 GHz ISM(industrial scien曲c medical)频段的物理层(PHY)和媒质访问控制层(MAc)规范。需要说明的是，除了IEEE802．11F和IEEE 802.11T这两个操作规程建议及IEEE 802.11—2007标准之外，以下所有标准都是对IEEE 802.11的修正案。IEEE 802.11F和IEEE 802.11T之所以将字母F和T大写，是因为它们不是标准，只是操作规程建议。

b)IEEE 802.11a在1999年9月获得通过，定义了5 GHz频段高速物理层规范。c)IEEE 802.11b在1999年9月获得通过，是2.4 GHz频段的高速物理层扩展。IEEE 802．11a和IEEE 802．11b是两种互不兼容的高速物理层扩展。

d)IEEE 802．11c在1998年9月获得通过，修订了IEEE802．1D的MAC层桥接标准，加入了与IEEE 802．11无线设备相关的桥接标准，目前已经是IEEE 802．1D-2004的一部分。

e)IEEE 802．11d在2001年6月获得通过，在PHY层加入了必要的需求和定义，使其设备能根据各国的无线电规定作调整，从而能在不适合IEEE 802．11现有标准的国家和地区中使用[2]。

f)IEEE 802．11e在2005年9月获得通过，定义了MAC层QoS功能。

g)IEEE 802．11F在2003年6月获得通过，定义了IAPP(inter-access point pmtocol)，以实现不同供应商的接入点(access point，AP)间的互操作性。它是一个实验用的操作规程建议，于2006年2月3日被IEEE 802执行委员会批准撤销。

h)IEEE 802．11g在2003年6月获得通过，是2．4 GHz频段比IEEE 802．11b更高速率的物理层扩展，它对IEEE802．11b后向兼容。IEEE 802．11g主要是在IEEE802．11b的基础上进行修改，满足更高速率的需要。

i)IEEE 802．11h在2003年9月获得通过，主要是为了克服欧洲卫星、雷达在5 GHz的干扰而提出的。它在IEEE802．11a的基础上增加了动态频率选择(DFS)和发送功率控制(TPC)[3]。

j)IEEE 802．11i在2004年6月获得通过，是对MAC层在安全性方面的增强，与IEEE 802．1x一起，为WLAN提供认证和安全机制[4]。

k)IEEE 802．11j在2004年9月获得通过，是专门针对日本4．9—5 GHz无线应用所作的修订[5]，融合了日本对802．11a标准的扩展规则。从修正案之间的关系来看，IEEE 802．11h和IEEE 802．11j主要是在IEEE 802．11a的基础上进行修改，使之适应各国和地区的需要。

l)IEEE 802．11k在无线电资源管理方面进行修订，为WLAN信道选择、漫游服务和传输功率控制提供标准。

m)IEEE 802．11l(11L)字样与安全规范的(11i)容易混淆，并且很像(111)，因此被

放弃编列使用。

n)IEEE 802．11m主要是对IEEE 802．11家族规范进行维护、修正、改进，以及为其提供解释文件。

o)IEEE 802．11n致力于将wLAN的传输速率从54 Mbps增加到108 Mbp8以上，甚至超过500 Mbps。

1.2.制定过程中的修正案和操作规程建议

a)IEEE 802．11o被保留而不被采用。

b)IEEE 802．11p是针对汽车无线通信的特殊环境而出炉的标准，工作于5．9 GHz频段，目前还只是一项对IEEE 802．11的修订草案，以支持智能交通系统的应用。

c)IEEE 802．11q由于会与IEEE 802．1Q虚拟局域网中继(VLAN trunking)混淆，被保留而不被采用。

d)IEEE 802．11r致力于进行快速切换的研究，目的是为了研究实现支持时延敏感业务的快速切换技术[6]。

e)IEEE 802．11s是一个JEEE 802．11无线网状网的修订草案。它建立在现有的IEEE802．11a／b／g和IEEE 802．11i的基础上，同时具有自动发现、自动配置和自愈的功能。

f)IEEE 802．11T定义了测试IEEE 802．11 WLAN的量度和方法。

g)IEEE 802．11u增加了一些特性，以提高WLAN与其他网络(如GSM、Edge、EV-DO等)的交互性。

h)IEEE 802．11v是无线网络管理标准。

i)IEEE 802．11w受保护的管理帧的标准，致力于改进IEEE 802．11的MAC层以增加管理帧的安全性。

j)IEEE 802．11x常常被用于表示IEEE 802．11系列标准，而且IEEE 802．11x容易与基于端口的网络接入控制标准IEEE 802．1x混淆，因此被保留而不被采用。

k)IEEE 802．11y致力于使大功率的WLAN设备能够在美国的3 650—3 700 MHz频段工作，这个频段中已经存在多种无线设备。

l)IEEE 802．11z致力于直接链接设置的研究。

1.3.几种常见的IEEE 802.11标准 1.3.1.IEEE 802.11-1997[7]

IEEE 802．11-1997是最初的IEEE 802．11标准，工作于2．4000—2．4835 GHz的ISM频段。它主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据访问，最高传输速率根据调制方式的不同分为1、2 Mbps。在IEEE 802．11-1997中，物理层主要定义了红外线、直接序列扩频和跳频扩频三种传输技术；MAC层主要引入了带冲突避免的载波侦听多址接入协议和请求发送／允许发送协议等。这些技术和协议是后续标准的基础，尤其是DSSS、CSMA／CA和RTS／CTS。1.3.1.1.物理层

IEEE 802．11-1997物理层采用IR、DSSS或FHSS技术。最高传输速率根据调制方式的不同分为1和2 Mbps两种。

1)IR PHY采用接近可见光的850-950nm信号。它无须对准，依靠反射和直视红外能量进行通信。红外辐射不能穿透墙壁，穿过窗户时也有显著衰减。这种特性使IR PHY仅限于单个物理房间中。使用IR PHY的多个不同局域网可在仅有一墙之隔的相邻房间中毫无干扰地工作，且不存在被窃听的可能。IR传输一般采用基带传输方案，主要是脉冲调制方式。IR PHY定义了两种调制方式和数据速率：基本接入速率和增强接入速率。基本接人速率是基于1 Mbps的16-PPM调制；增强接入速率是基于2 Mbps的4-PPM调制。

2)DSSS PHY把要传送的信息直接由高码速的扩频码序列编码后，对载波进行伪随机的相位调制，以扩展信号的频谱。而在接收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始信息。在扩频传输中用得最多的扩频码序列是伪噪声码序列，它具有伪随机的特点。DSSS PHY采用差分二迸制移相键控(DBPSK)和差分四进制移相键控(DQPSK)来分别提供l和2 Mbps的数据速率。

3)FHSS PHY它是用伪随机码序列去进行频移键控调制，使载波工作的中心频率不断地、随机地跳跃改变，而干扰信号的中心频率却不会改变。只要收、发信机之间按照固定的数字算法产生相同的伪随机码，就可以把调频信号还原成原始信息。FHSS

PHY也有1和2 Mbps两种速率。前者采用二值的高斯频移键控(2-GFSK)，后者采用四相高斯频移键控(4-GFSK)。1.3.1.2.MAC层

IEEE 802．11无线媒体访问协议称为基于分布方式的无线媒体访问控制协议，它支持自组织结构(Ad hoc)和基础结构两种类型的WLAN。它有两种方式，即分布协调功能(DCF)和点协调功能(PCF)。1.3.2.IEEE 802.11a[8]

IEEE 802．11a采用了与原始标准IEEE 802．11基本相同的核心协议，不过它的工作频率为5 GHz，且PHY层采用的是正交频分复用(OFDM)技术。这是一种多载波的高速扩频传输技术，其核心是将信道分成52个正交子信道，在每个子信道上用一个子载波进行窄带调制和传输，这样减少了子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的频率选择性衰落是平坦的，大大消除了符号间干扰。另外，由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，它们的频谱相互重叠，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。

IEEE 802．1la的调制方式有BPSK、QPSK、16-QAM和64-QAM，还采用了编码率为l／

2、2／

3、3／4的卷积编码来实现前向纠错，最大数据速率为54 Mbps，实际的净吞吐量在20 Mbps左右。数据速率可根据需要降为48、36、24、18、12、9或6 Mbps。

采用5 GHz的频带让IEEE 802．11a受到的干扰更小。然而，高载波频率也带来了一些负面效果：IEEE 802．11a的有效覆盖范围比IEEE 802．11b略微小一些；IEEE 802．11a的穿透力不如IEEE 802．11b，因为它更容易被路径上的墙壁或其他固体吸收。另一方面，在复杂的多径环境下(如室内办公室)，OFDM还是有其基础性优点的。并且更高的频率能够满足制作更小天线的需要，以此获得更高的射频系统增益来抵消高频段带来的缺点。由于处于不同的频段，IEEE 802．11a不能与IEEE 802．11b进行互操作，除非使用了对两种标准都适用的设备。

IEEE 802．11a产品于2001年开始销售，比IEEE 802．11b的产品还要晚，这是

因为产品中5 GHz的组件研制太慢。由于相对便宜的IEEE 802．11b已经被广泛采用，IEEE 802．11a没有被广泛采用，再加上IEEE 802．11a的一些弱点和一些地方的规定限制，使得它的使用范围更窄了。随着与IEEE 802．11b后向兼容的IEEE 802．11g产品的出现，IEEE 802．11a产品的带宽优势也被削弱了。IEEE 802．11a设备厂商为了应对这样的市场匮乏，对技术进行了改进，现在的IEEE 802.11a设备技术已经与IEEE 802．11b在很多特性上都很相近了。虽然IEEE 802．11a设备初期成本较高，但它还是被认为对要求大容量、高可靠性的企业级应用非常重要。1.3.3.IEEE 802.11b[9]

IEEE 802．11b也工作在2．4 GHz频段。它最大的贡献就是在IEEE 802．11的PHY层基础上增加了5．5和11 Mbps两个新的高速接入速率。为了达到这两个速率。IEEE 802．11b采用了补码键控(complementary code keying，CCK)。CCK是以互补码为基础的一种DSSS方式。互补码有良好的自相关特性，利用这种特性，信号的带宽可以获得扩频处理增益。IEEE 802．11b还有两种数据速率和调制方式：基本接入速率是基于1Mbps的DBPSK调制，扩展速率是基于2 Mbps的DQPSK调制，与IEEE 802．11 DSSS系统是兼容的。自适应速率选择机制确保当站点之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限时，传输速率能够从ll自动降到5．5 Mbps，或者根据DSSs技术调整到2和1 Mbps。它支持的范围在室外为300m，在办公环境中最长为100 m。除了以上三种调制方式之外，IEEE 802．11b还为潜在的增强性能提供了一个可选的分组二进制卷积码(PBCC)。

IEEE 802．11b的产品早在2000年初就登陆市场。2．4 GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用。因此，IEEE802．11b得到了广泛的应用。Wi-Fi联盟，当时叫做无线以太网联盟(WECA)，为了给IEEE 802．11b取一个更能让人记住的名字，便雇用了著名的商标公司Interbrand，创造出了Wi-Fi这个名字。其创意灵感来自于大众耳熟能详的Hi-Fi，运用Wi-Fi则可以从文字上展现无线保真的效果。但实际上，Wi-Fi仅仅是一个商标名称而已，并没有任何含义。如今，随着IEEE 802．11系列标准的出台，并逐渐成为世界上最热门的WLAN标准的时候，Wi-Fi已经不单只代表IEEE 802．11b这一种标准，而被人们广泛用于代表整个IEEE 802．11系列标准。

1.3.4.IEEE 802.11g IEEE 802．11g也工作在2．4 GHz频段。由于运用了OFDM调制技术，IEEE 802．11g也可以实现6、9、12、18、24、36、48和54 Mbps的传输速率。如果采用DSSS、CCK或可选PBCC调制方式，IEEE 802．11a也可以实现1、2、5．5和11 Mbps的传输速率。由于它仍然工作在2．4 GHz频段，并且保留了IEEE802．11b所采用的CCK技术，可与IEEE 802．11b的产品保持兼容。高速率和兼容性是它的两大特点。

1.3.5.IEEE 802.11n IEEE 802．11n标准还没有得到正式批准，目前还在修订中，不过已经有多个版本的草案出台。在2008年5月，IEEE802．11n的草案4．0版本获得通过。IEEE 802．11n采用了多种先进技术。在物理层，综合采用了OFDM调制和多入多出(MIM0)等先进技术并加以融合，使传输速率可以达到108 Mbps，甚至高于500 Mbps；智能天线技术使无线网络的传输距离大大增加；独特的双频带工作模式(包含2．4和5 GHz两个工作频段)保障了与以往IEEE802．11a／b／g等标准的兼容。在MAC层，进一步优化了数据帧结构，提高了网络吞吐量。

2.无线局域网的应用[10]

由于WLAN 具有多方面的优点,其发展非常迅速。在近几年里,WLAN 已经在工厂、医院、商店和学校等不适合网络布线的场合得到了广泛的应用。

在WLAN 中,进行数据发送和接受的设备,称为接入点(AP)。通常,一个AP 能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。在同时具有有线和无线网络的情况下,AP 可以作为无线网络和有线网络的连接点通过标准的Ethernet 电缆与传统的有线网络相连。WLAN的终端用户可通过无线网卡等访问网络。

WLAN 的应用有独立的WLAN 和非独立的WLAN两类情况: 独立的WLAN 是指整个网络都使用无线通信的情况。在这种方式下可以使用

AP ,也可以不使用AP ,见图

1、图2。在不使用AP 时,各个用户之间通过无线直接互连。但缺点是各用户之间的通信距离较近,且当用户数量较多时,性能较差。最简单的网络可以只要两个装有无线局域网卡(wireless adapter card)的PC ,放在有效距离内,就是对等(peerpeer)网络,这类简单网络不需要经过特殊组合或专人管理,任何两个移动式PC 之间不需中央服务器(central server)就可以互连。

安装接入点(Access Point ,简称AP)可增大网络的有效距离到原来的两倍。因为接入点可以连接在有线网络上,每一个移动式PC 都可跟服务器或其它移动式PC 相通,每个接入点可容纳许多PC ,视其数据的实际传输情形而定,一个接入点可以容纳高达15 到50 个PC。

在大多数情况下是非独立的 WLAN ,无线通信是作 为有线通信的一种扩展和补充。这种情况称为非独立 的 WLAN。在这种配置下 ,多个 AP 通过线缆连接在有 线网络上 ,以使无线用户即能够访问网络的各个部分。接入点和 PC 之间有一定的有效距离 , 在室内约 150 米 ,户外约 300 米。在大的场所可能需要几个接入点 , 接入点的位置需要事先考察决定 ,使有效范围覆盖全 场并互相重叠 , 使每个客户都拨号和网络失去联络。客户可以在一群接入点覆盖的范围内游走叫做漫游。接入点把客户从一个接入点的覆盖范围交递到另一个 接入点的覆盖范围 , 并确保通讯没有中断现象(见图 3)。

为 了解决覆盖问题，在设计网络时可用延伸点(Extension Point ,简称 EP)来增大网络的转接范围，延伸点功能上类似接入点，但延伸点并不接在有线网络上。延伸点作用就是把信号从一个客户传递到另一个 AP 或 EP 来延伸无线网络的覆盖范围。EP可串在一起，将信号从一个 AP 传递到遥远的地方。

无线局域网还可以扩展普通局域网的覆盖范围。图 4 是用一个无线局域网将三个普通局域网互连的例子。图中 CM 是控制模块(Control Module)，它是到无线局域网的接口。CM具有网桥和路由器的功能，使得无线局域网一方面能够接入到电缆主干网(如图中的局域网1),而且还有某些接入控制逻辑(如轮询或令牌传递)，用来管理从端系统到CM的无线接入。另外普通的局域网(如局域网2)也可以通过一个用户模块 UM(User Module)用无线接入到控制模块。

无线局域网络的典型应用模式可以有以下几种：（1）从应用场合来分, 可分为室内应用及室外应用。（2）从应用模式来分, 可分为与某个具体应用管理数据库系统相结合的特殊应用处理系统, 如超级市场、智能仓库、港口、码头等作为有线局域网的补充或替代, 如临时办公室、会展中心、会议室等某些公共场所或特定场所的Internet

接人, 如机场、宾馆、咖啡吧等。（3）从应用方案来分, 可分为企业级应用和电信级应用, 后者是电信运营商利用无线网络技术来提供的服务, 其要求有更高的稳定性、网管能力、网络安全性以及完善的计费体系和很好的维护服务等。2.1.无线局域网产品的应用实例

以无线网络产品在某县供电局用电管理信息系统(简称用电 MIS)中的应用为例 ,简单说明无线网络产品 的应用方法。某县供电局用电 MIS 应用的范围包括局本部大楼和十多个距局本部几十公里的乡镇，其网络构成如图5所示。局本部大楼采用 10M/ 100M 混合型以太有线局域网，局本部至各个乡镇通信不发达，采用无线通信网络。一个RJ40四端口工作站适配器，通过RJ10无线 HUB与各乡镇的SA-40工作站适配器，通过外接分集天线系统的“D”型桥连接，这样便 形成了用电 MIS 的无线局域网。该系统可提供3Mb/ s的网络速率，传输距离可达 30km。它可采用一种多单元配置，从而能够提供高达15Mb/ s的网络速率。由于采用跳频扩频技术，性能好，可靠性高。

3.无线局域网市场[11]

无线局域网产品已经是遍地开花。在发达国家, 一些中学都已部署了无线局域网。随着该市场的爆炸性成长, 现在已经出现了这样一种趋势无线网络产品供应商与计算机厂商结为联盟, 使无线组网能力成为计算机的标准配置。国内无线局域网市场还

处于起步培育阶段, 但已有一些客户, 包括中原油田、西安电子科技大学、东方汽轮机厂、托普集团等等。随着技术的进步与竞争的加剧, 部署无线局域网的成本将不断下降,再加上企业信息化的不断普及, 相信国内市场也会迅速看涨。

当前, 多种因素推动着无线局域网市场的发展。首要的因素是产品价格其次是标准最后是共享外设和宽带Internet连接的家庭应用前景诱人。3.1.产品价格

目前在中国市场提供无线局域网产品的厂商有很多，其中有的是产品提供商，有的是OEM厂商，有的是销售代理，有的是元钱网络应用的系统集成商，有的专门提供无线局域网网络工程建设施工，大多数为国外厂商，中国自主开发该类产品的厂家不多。元钱局域网产品种类繁多，其中网卡就有2Mbit/s速率和11Mbit/s速率的，有USB接口的，有用于台式电脑的转接卡。经产品性能测试，每个厂商的各类产品技术性能都比较接近，相对来说产品性能比较成熟。

目前元线局域网产品市场价格比较高，例如:2Mbit/s PCMCIA无线网卡(内置2dBi天线)售价为1000元人民币;11Mbit/s PCMCIA无线网卡(内置2dBi天线)为1599元人民币;11Mbit/s PCI转接卡为408元人民币;11Mbit/s无线局域网USB适配器(内置2-3.5dBi天线)为1800元人民币;2Mbit/日元钱接入点(含网卡，带到Bi天线)为6300元人民币;11Mbit/s无线接入点(含网卡，带到Bi天线)为8099元人民币;11Mbit/s无线网桥(带网卡，第2版)为11699元人民币等等。

虽然无线网络适配器不可能像有线适配器那么便宜,但是布线成本的降低却可以弥补两者的差距。目前,有的产品价格已经有了大幅度的下降,据悉,3Com公司AirConnect11Mbit/s无线局域网产品在国内的价格已经降到了1.2万元左右。随着更高带宽的无线局域网新产品的不断推出,价格必将再度下调。

4.无线局域网应用模式分析

目前国外及台湾地区对无线局域网业务开展比较成功,对电信级的应用模式采用比较超前,应用范围相当广泛。

4.1.服务流程

无线网络服务流程如图所示。用户进人服务区域后,将无线网卡插人终端设备中设备可以是各种计算机、PDA以及WebPad等，这些设备一般具有PCMCIA接口或是CompactFlash接口)，设备进入工作状态后，系统检测到设备并进行用户登陆以及验证，后即接入Intemet，可使用无线网络进行信息访问等操作。4.2.管理及计费

无线局域网络可以由专门的无线局域网络公司进行建设,包括建网前的现场勘查、组网方案设计、建网工程实施、建网后的信号测试等。电信运营商通过该无线局域网与宽带骨干联接,并通过统一的网关软件无线局域网部分应该由无线网络设备供应商提供进行网络的管理。

无线局域网的网路计费模式可以采用无线网卡使用的计时方式。无线网卡是Plug & Play设备, 用户一般在使用时插人, 不用时拔出, 因此无线网络的计费可以根据无线网卡工作的时间进行计费, 当然还可以根据其流量等因素进行综合计费。计费管理系统可以检测特定无线网卡（根据无线网卡的MAC地址以及用户的登陆资料）的工作时间以及流量信息, 同时可以进行使用用户授权。由于无线网络的用户具有移动性强的特征, 因此, 无线网络的计费系统必须包括异地账务阶段以及异地拆账的功能。

5.无线市场预测[12]

无线网络之所以成为新的网络功能发展热点，主要得益于目前相对完善的办公室环境和日益增加的移动需求，摆脱电缆的束缚是势在必行的。IEEE 802.11b是一种高速局域网络，它通过笔记本电脑内置无线网卡或者插卡等形式实现该功能的扩展，特别是在Windows XP中获得直接支持后，发展前景更加广阔。网卡的大量涌现将大大降低网卡的成本，用户的增加也势必令AP的价格下降，技术的提高可以解决带宽问题，IEEE 802.11b总体前景看好。

为了更确切地了解无线网络在国内的发展情况，有关网站进行了关于无线设备使

用情况的网上调查，为时两个星期，所得数据示于图6。

图 6 在对未来网络趋势的调查中，人们普遍对无线网络的未来充满信心，大多数调查参与者都相信无线网络会成为未来网络技术的主流。

在对无线网络知识普及程度的调查里，大多数受访者都表示了解无线网络技术，看来在无线网知识的普及上，我们已经取得了可喜的成果。

在对最受用户关注的无线网络标准的调查中，可以看出人们对目前较流行的802.11b、802.11a、蓝牙、家庭网络等协议的关注程度相差不大，而一些较新的标准如802.11g和HiperLAN2尚显超前，看来这些标准要得到普遍认同尚需一段时间。

6.结束语

近年来,随着无线局域网标准IEEE 802.11 的制定,各厂商无线局域网产品互相兼容,同时随着技术的飞速发展,无线局域网产品的性能提高,无线局域网已发展成为有线局域网的延伸并为有线网无法扩展的区域提供最佳解决方案,并开始获得广泛应用。将来,随着开放办公的流行和手提式电脑普及,人们对移动性访问和存储信息的需求愈

来愈多,因而无线局域网产品将会在办公、生产和家庭等领域获得更广泛的应用。

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[4] IEEE．IEEE Std 802．11iTM—2004 part 11，WireIess LAN medium access control(MAC)and physical layer(PHY)specifications amendment 6:medium access control(MAC)security enhancements[S]．2004．

[5] IEEE．IEEE Std 802.11jTM—2004 part 11，Wireless LAN medium access control(MAC)and physical layer(PHY)specifications amendment 7：4．9 GHz～5 GHz Operation in Japan[S]．2004．

[6] 唐雄燕，李建宇，张辉，等．宽带无线接入技术及应用[M]．北京：电子工业出版社，2006：16．17．

[7] IEEE．IEEE Std 802．11—1997 part 11，Wireless LAN medium access control(MAC)and physical layer(PHY)specifications [S]．1997．

[8] IEEE．IEEE Std 802．11a—1999 part 11，Wireless LAN medium access control(MAC)and physical layer(PHY)specifications：highspeed physical layer in the 5 GHz band[S]．1999．

[9] IEEE．IEEE Std 802．11b—1999 part 11，Wireless LAN medium access control(MAC)and physical layer(PHY)specifications：highspeed physical layer

extension in the 2.4 GHz band [S]．2000．

无线网桥 篇6

好了，先来看看这款号称能够无线充电的移动电源。纯白的钢琴烤漆表面加上四四方方的外形，使它看起来和其他移动电源别无二致，7 500mAh的容量也没有太大的亮点。但作为科技极客的我还是一眼认出了它表面上的无线充电符号，顿时就有一种高大上的感觉。

接下来，再来看看品胜无线电库的底座。依然是纯白的设计，只不过更加薄一些，表面的材质也有变化，摸起来比移动电源的手感好了很多，一个大大的无线充电符号印在了最中心的位置。以我多年玩数码设备的经验来看，这个底座应该就是整个“品胜无线电库”的核心部件了。它负责将电流转换为电磁辐射并无线发射出去，而移动电源端只是多了一个接收电磁辐射的线圈。

为了验证我的想法，我特意找小伙伴借了一部同样采用Qi标准的无线充电手机Lumia920放在上面，不出意外地能够充电。话说，这手机的原装无线充电板可要500多元啊！而我这一套装备才200元出头，真是出乎意料的超值。

无线网桥 篇7

一种实现无线网桥内部vlan报文转发的方法。

2 所属技术领域

本发明涉及无线数据通信领域, 特别涉及到无线数据应用中用于连接两个分立网络的的网桥模块。

3 背景技术

3.1 无线网桥简介

无线网桥是为使用无线 (微波) 进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。它是一种在链路层实现lan互联的存储转发设备, 可用于固定数字设备与其他固定数字设备之间的远距离、高速无线组网。无线网桥有三种工作方式, 点对点, 点对多点, 中继连接。

3.2 VLAN技术简介

Vlan技术又称虚拟局域网技术。

VLAN的实现原理非常简单, 通过交换机的控制, 某一VLAN成员发出的数据包交换机只发个同一VLAN的其它成员, 而不会发给该VLAN成员以外的计算机。

使用VLAN的目的不仅仅是隔离广播, 还有安全和管理等方面的应用, 例如将重要部门与其它部门通过VLAN隔离, 即使同在一个网络也可以保证他们不能互相通讯, 确保重要部门的数据安全;也可以按照不同的部门、人员, 位置划分VLAN, 分别赋给不同的权限来进行管理。

3.3 部分厂商解决方案

部分厂商, 例如思科为了解决无线网桥中传递VLAN报文的问题, 使用了修改报文格式, 在无线报文中保留802.1q标准的tag信息的方法;这种方法的弊端在于需要修改无线报文的格式, 在802.11规定的报文格式中添加VLAN tag;增加了报文处理难度, 降低了报文的兼容性。

4 技术方案

4.1 技术方案的基本思路

虚拟局域网技术是当前非常流行的在二层划分冲突域的方法, 用途广泛, 给用户提供非常好的管理方法和操作, 但是, 正是由于虚拟局域网技术是基于网路第二层, 即M A C层的, 它的实现时依赖于M A C层协议的。当前在有线局域网中, 使用广泛的VLAN协议标准是IEEE802.1Q, 另外还有Cisco ISL协议等等。但是这些协议的实现都只涉及到以太网MAC层, 脱离了以太网MAC层, 就无法实现VLAN的划分和传递。

无线802.11协议, 因为无线是一个共享传输介质的通信方法, 即使定义了vlan tag, 也没有办法在二层划分vlan, 隔离冲突域, 所以现有的IEEE802.11协议是一个没有定义vlan的协议。

无线网桥的作用之一是连接分立的距离较远且电缆架设不方便的网络 (局域网) , 比如通过无线连接, 将AP_A和A P_B所带的局域网连接起来。

AP_A和AP_B两边的网络可能存在多个vlan, 但是通过无线网桥传输的时候, 因为二层协议的改变, 无法在两边的配置中统一vlan的划分, 两边的vlan互相是独立的:vlan信息在通过无线网桥的时候被丢失了。

为了能够在无线网桥传输的过程中保留报文的V L A N信息, 我们使用在无线网桥中建立多个虚拟连接的方法来“划分”vlan。

4.2 技术方案的实现要点

一般无线网桥的实现方案, 不支持带VLAN信息的报文的的传输。

为了能够支持VLAN, 使用内部协商过程, 建立不同的“虚拟通信连接”来对应不同的VLAN, 实现的关键步骤有如下。

(1) AP之间采用握手方式建立vlan连接 (通过MAC地址一一对应) , 建立不成功则按照普通方式转发, 不使用VLAN。

(2) 虚拟连接建立成功, 发送方发送前去除VLAN tag。

(3) 接收方接受报文, 按照之前建立的连接信息, 重新给报文打上vlan tag。

连接的建立过程。

4.2.1 说明

(1) AP_A根据自身的MAC地址 (BSSID) 按照一定算法偏移出一个新的M A C (BSSID_A_1) 地址, 用来向AP_B发送虚拟连接建立请求报文。

(2) AP_A使用数据报文向AP_B发送虚拟连接建立请求, 数据报文内容中包含欲建立的连接对应的V L A N信息;当前的BSSID信息, 偏移出的MAC地址, 当前信息标签号等信息。

(3) AP_B接收到请求报文;同样使用当前的BSSID信息按照一定算法经过偏移得到新的M A C (B S S I D_B_2) 地址信息;在AP_B中将BSSID_A_1作为一个"STA"与AP_B相关联。

(4) AP_B接收到反馈信息按照相同格式发送数据报文给AP_A, 确认连接建立;报文的信息标签和步骤1中的不同, 以便区分发起连接步骤和接受连接步骤。

(5) AP_A将BSSID_B_2作为一个"STA"与AP_A相关联;反馈确认信息给AP_B, 完成建立连接的握手过程。

连接建立完毕之后的等效效果图如图1。

唯一MAC对 (BSSID_A_1, BSSID_B_2) 对应一个vlan n。

4.2.2 报文的发送接收过程

如图1, AP_A接收到VLANn的报文;按照如下步骤处理。

(1) 去除报文的VLAN tag, 同时找到对应的标识一个V L A N的M A C对。

(2) 数据报文的四地址格式如表1。

将Address2的内容替换成BSSID_A_1 (一般情况下应该是BSSID_A) , 然后正常发送。

(3) 接收方接受到报文, 察觉Address2的内容是BSSID_A_1, 就将报文转发到对应的vlan n。

(4) 同理AP_B发送报文的流程同上。

4.2.3 连接的断开过程

连接的断开过程同连接的建立过程, 区别在于将BSSID_A_1和BSSID_B_2的关联操作替换成解关联操作。

4有益效果

本发明应用于无线网桥, 使得通过无线网桥的报文通过无线网桥之后可以属于不同的V L A N冲突域, 方便了无限网桥连接的两部分网络的无缝组网。并解决了通过无线网桥的报文无法分类标识的问题, 使得无线网桥可以将不同的报文分开到不同的V L A N中。

摘要：现有的现有的IEEE802.11标准没有规定VLAN信息的携带域, 导致无线网桥在工作时, 没法在一个网桥连接中传递多个vlan的报文, 或则传递之后会导致VLAN信息的丢失;本文介绍一种方法, 使用建立网桥之间虚拟连接的方法实现对VLAN报文的透明转发;使得在无线网桥的通信连接中可以传递多VLAN的报文, 并且在保留VLAN信息的基础上保留了对其他IEEE802.11标准设备的兼容性。

无线网桥 篇8

航空器飞行试验是在真实飞行条件下对其进行空中物理试验的过程。由于飞行试验具有风险大、周期长和测试数据量大等特点,因此,对航空器进行遥测与实时监控是确保试飞安全、提高试飞效率和缩短试飞周期的重要手段。无线电遥测系统可以远距离传输航空器上的测试数据和视频图像,是国内外航空、航天试验领域研究的关键技术之一。传统航空器无线电遥测系统基本上是采用PCM/FM体制的单目标、单数据流传输方式。随着多目标飞行试验科目的出现,要求测试的系统关键参数和视频图像不断增加,遥测传输速率需不断提高,传统PCM / M遥测传输方式已不能满足日益增长的多目标航空器飞行试验要求[1]。

针对国内航空器飞行试验现行的PCM /FM遥测体制,提出了一种基于COFDM传输体制的无线网桥的航空器遥测系统方案。COFDM是近年来以正交频分复用( Orthogonal Frequency Divided Multiplex,OFDM) 为代表的多载波发射技术基础上发展起来的调制传输技术,除具有多载波调制功能外,还拥有强大的编码纠错、抗多径衰落、抗码间干扰( ISI) ,以及抗多普勒频移的能力,真正实现了有阻挡、非通视和高速移动条件下的宽带传输,是目前世界上最先进和最具发展潜力的调制传输技术[2]。相比传统的PCM-FM传输体制架构,该方案可实现地面同时跟踪和监控多目标航空器,解决了飞行试验中普遍存在的遥测频带资源有限( 传输速率低和传输图像路数少) 、抗干扰能力和数据保密性差等技术问题。

1 系统总体方案

基于COFDM无线网桥( LAN型) 的遥测系统方案分为空中和地面2部分。空中部分包括网络采集记录分系统、COFDM无线网桥发射分系统和GPS /北斗定位分系统,地面部分包括地面遥测接收分系统、GPS /北斗基站、实时多目标显示与监控分析分系统[3]。系统组成框图如图1所示。

1. 1 网络采集记录分系统

由网络信息IP采集编码器、数据下载器及数据处理器等组成。主要完成航空器上的视频信号以及抽引出的总线数据、模拟量、GPS /北斗定位分系统输出的定位数据等信息的采集,并按照设定的格式进行复合编码,形成以太网数据包输出至COFDM无线网桥发射分系统; 同时,可接收地面上传的控制指令,完成设备状态自检、功能参数设置等操作[4]。

1. 2 COFDM 无线网桥发射分系统

由COFDM无线网桥发射机、功放和发射天线等组成。主要完成测试数据流的下行传输; 上传地面GPS /北斗基站实时信息,实现航空器上差分定位; 上传地面控制命令,实现对测试设备的状态控制等[5]。

1. 3 GPS / 北斗定位分系统

由GPS /北斗接收天线、GPS /北斗采集定位器2部分组成。主要完成GPS /北斗二代卫星信号的接收,通过无线数据链和地面站通信,实现实时差分定位解算,输出航空器飞行高度、纬度及速度等航迹信息,产生秒脉冲( IRIG-B) 码[6]。

1. 4 地面遥测接收分系统

由COFDM无线网桥接收子系统、GPS /北斗基站、控制子系统3部分组成。主要接收COFDM无线网桥发射机发射的网络遥测数据信号并实时处理,通过网络传送到控制指挥中心[7]。通过一套地面接收系统可接收3个以上飞行目标的遥测参数和视频图像信号。

1. 5 实时多目标显示与监控分系统

由数据实时接收软件、监控软件、显示软件、记录与回放软件、硬件平台( 大屏液晶显示器、计算机和网络交换机) 等组成。主要完成航空器理论轨迹与真实飞行轨迹的实时显示,以及航空器实时视频、系统关键参数的显示等[5]。

2 系统设计

2. 1 硬件设计

2. 1. 1 网络采集记录分系统

采用模块化设计,板卡规划为: 视频采集板、ARINC-429总线采集板、RS422总线采集板、模拟量采集板、频率量和离散量采集板、集成主控板( 主控模块、PCM编码模块、以太网模块及IRIG-B AC时码模块等) 和电源板[4]。机体为密闭结构,采用后出线方式,所有操作、采集和输出接口设计在右侧面板上。

2. 1. 2 COFDM 无线网桥发射分系统

每架航空器上安装一台COFDM无线网桥发射机作为普通节点,通过连接2个远程的LAN设备来实现高速LAN数据的实时双向传输[5]。多个节点组成无线网状网结构,数据可以以点对点、点对多点的方式交换,节点也可以通过中继传输增加传输距离。

2. 1. 3 GPS / 北斗定位分系统

采用GPS /北斗卫星双频接收模块,以接收GPS的L1、l3频率信号及北斗B1、B2和北斗L1、L3的双星四频信号。系统硬件主要包括BD2卫星接收模块、FPGA时码产生部分、高速DA部分、数据存储与显示等[6]。

2. 1. 4 地面遥测接收分系统

设计为2套COFDM无线网桥接收机和4副全向天线作为中心节点,其他节点通过中心节点转发信息实现双向通信及一点对多点控制。控制子系统采用一点对多点模式,在满足遥测目标不少于6个的情况下,在地面建设两套以上设备单元,每套地面接收系统按照3个目标设计[7]。

2. 1. 5 实时多目标显示与监控分系统

基于系统硬件平台( 大屏液晶显示器、计算机、网络交换机) 的系统软件,不但要求测试参数的实时处理与显示,还要求实现实时动态飞行效果分析功能。

2. 2 软件设计

2. 2. 1 控制子系统管理软件

控制子系统管理软件是控制子系统核心,主要实现串口查询判优、命令数据编码与发送、遥测数据接收,以及设备自检、参数设置和控制等。程序按照3个模块进行设计,分别是初始化模块、编码与发送模块、遥测数据接收模块。控制子系统管理软件流程如图2所示。

2. 2. 2 数据显示与监控软件

多目标数据显示与监控分系统软件是以Window XP为开发平台,除能把接收到的遥测数据与图像实时处理与显示出来外,还具有航线生成、飞控参数及航线装定、数据存盘与回放等功能。数据实时显示部分用于将接收到的数据以一定格式或图形的形式显示出来,图像显示及实时更新部分是程序设计的重点[8]。数据实时显示与监控软件流程如图3所示。

3 需要解决的问题

3. 1 无线网桥的远距离双向数据传输问题

由于系统通过无线网桥将以太网数据包传输到地面的同时,还需要将地面控制指令、GPS /北斗基站的基准信息上传到机载机载测试设备,完成设备状态控制和差分定位,这就要求系统物理链路支持双向传输的能力。COFDM的无线网桥传输系统采用的用户数据包协议( UDP) 是基于IEEE. 802. 11b协议标准的成熟产品,无线网本身具有支持物理链路双向传输的功能[6]。只是为了增大传输距离和减少试验场附近的其他干扰,将无线协议规定的频段 ( 2 400 ~ 2 483 MHz ) 修改为目 前的300 ~470 MHz,并通过机载无线网桥后端加装一个5 W的功率放大器,采用定制的刀型全向天线 ,实现真正的大功率远距离双向传输。

3. 2 多目标的跟踪与监控问题

系统通过无线宽带接入设备,采用点对多点方式组成一个多节点的自组织、自愈合的无线网状网( Mesh) 。每个航空器加装一台COFDM无线网桥发射机作为普通远程监控节点( 远端站) ,地面遥测接收分系统安装2套COFDM无线网桥接收机和4根全向天线作为中心节点( 中心站) 。一个中心点连接若干分布接入点,各分布接入点以共享方式分享中心点提供的信道带宽[9]。网络总带宽54 Mbps,有效带宽22 Mbps,所以每个中心站设备连接的远程监控节点为3 ~ 5个,各分布接入点有效带宽为3. 5 Mbps( 可选) ,满足多目标跟踪条件。另外,系统通过中心点转发信息实现双向通信及一点对多点控制,从而实现一套系统至少显示与监控3 ~ 5个目标的能力。

3. 3 数据传输的安全保密问题

系统通过使用AES128或AES256加密( 可选项) 来保证对已部署的节点设备状态的控制[10],通过内置网页浏览器或PC版的综合控制程序,实现各节点参数状态配置并监测网状网。

4 系统仿真( 测试) 与结果分析

4. 1 地面仿真试验

为验证系统方案的可行性,在地面搭建了一个车载活动节点,模拟飞行器移动节点。接收端使用了成品高增益全向无线网天线( 增益≥17 d B) 和COFDM无线网桥接收设备,进行点到点远距离地面传输试验[11]。试验进行了3次: 第1次是在数据发送和接收相距9 km,信号衰减 - 15 d B的情况下进行的,传输一路分辨率为720×576的数字彩色图像,结果接收图像质量良好; 第2次试验选择传输距离为24 km,信号衰减 - 4 d B的情况下,传输2路相同分辨率的数字彩色图像,结果图像连续清晰,无图像间断; 第3次为验证数据包传输和传输延迟测试,在发射机和接收机上插入GPS时码卡,并在传输的每一个数据包上打上GPS时间标记进行传输,结果接收机接收到完整网络数据包,系统软件把时码卡上的GPS时间与同数据包上的时间标记进行比较,计算出数据传输延迟时间 < 10 ms,满足实时监控对数据时间实时性的要求。

4. 2 飞行试验

系统设备在加改装航空器完成后,进行了系列测试检查,在满足放飞试验条件下进行多次飞行试验。试验从起飞到30 km有效跟踪阶段,均接收到完整数据包,可解码恢复并显示出连续的数据和视频图像,试验结果与地面试验估算相吻合。后续的远距离飞行中,只要中间无遮挡,通信链路良好,系统均能有效接收到连续稳定的数据和图像信号,图像质量良好,声音和图像接收同步,取得了良好的飞行试验结果。

4. 3 测试结果分析

经过系统仿真( 测试) 和飞行试验可以得出,基于COFDM体制无线网桥的航空器遥测系统方案是可行的,相比传统的PCM-FM传输体制架构具有明显的优势。

1真正实现多目标的跟踪与监控。由于系统采用的是点对多点方式组成无线网状网( Mesh) 架构,地面采用表面波全向360°的接收机天线,从而真正实现了地面一套接收设备接收和监控多个目标的能力[11]。试验结果为: 跟踪与监控目标数量不小于3个,有效作用距离 > 30 km( 非通视条件下) ; 实时处理参数不小于100个。而传统的PCM-FM传输体制架构基本都是一套机载遥测系统,产生一路数据流,对应一套地面遥测站接收。地面遥测站天线伺服系统的方向性,也不可能同时跟踪接收多个飞行目标的数据。

2实现了机载测试数据和视频图像的数字化网络遥测传输。目前国内航空器在飞行试验中,视频图像的遥测传输采用的是对模拟CCIR标准视频信号进行FM直接调制后无线传输,遥测的实际上是模拟信号,相比数字化网络传输存在着抗干扰能力差、传输带宽大( 只能传输一路视频图像) 、传输体制不便于保密等缺点。由于本系统机载测试数据和视频图像的实行的是数字化网络传输架构,视频图像经数字压缩( 压缩编码方式: H. 264) 后[12],其速率可以降低到与PCM速率相当,这样就可以减小射频信号带宽,增加视频信号传输的数量。试验结果: 一个节点可同时传输两路相同分辨率的数字彩色图像,图像连续清晰。

5 结束语

基于COFDM体制的无线网桥遥测系统技术方案,实现了飞行试验测试数据和视频图像的远距离遥测传输,满足了地面遥测系统同时接收和监控多个目标的需求,开创了一条网络化、经济实用的航空器遥测传输技术新途径,简化了传输设备,使有限的频率资源得以充分利用。通过上行数据链实现了空地一体化测试,该方案在多目标联合试飞、无人机试飞数据链等方面有着广阔的应用前景。

摘要：针对目前国内航空器飞行试验现行的PCM/FM遥测系统传输体制特点,提出了基于编码正交频分复用(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing,COFDM)传输体制的无线网桥航空器遥测系统技术方案。介绍了系统方案的总体构成及功能,对系统软、硬件进行了设计,并阐述了系统设计中需要解决的问题。通过系统仿真(测试)进行了可行验证试验,试验结果表明,系统具备同时传输多路视频和监控多目标航空器飞行的能力。

无线信道远程网桥的设计 篇9

通常计算机网络的传输媒介主要是铜缆或光缆, 但在某些场合下, 敷设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长, 有线网受到限制, 特别是, 相距较远的节点或网络需要互联时, 敷设专用的有线线路也不现实。无线远程网桥可以解决上述问题。

网桥工作在OSI参考模型的数据链路层, 可以用来互联2个不同拓扑结构、不同网络操作系统、不同协议的局城网;网桥还可以扩展网络的物理距离和使用范围;在负载较重的网络中, 可以使用网桥将局域网分隔成不同的网段, 减小各网段网络负载, 降低了数据帧的碰撞概率。

无线网桥与有线网桥不同, 它通过无线链路互联网络。无线链路与有线线路相比有传输不可靠、误码率高、受空间干扰大等缺点, 在数据传输时必须提高数据传输的可靠性, 在无线数据链路层使用ARQ协议, 提高检错码的检错能力, 将长数据帧分段等措施。电磁环境恶劣、信道误码率较高时, 还应在物理层的无线信道中加入强纠错能力的信道编译码, 提高信道误码性能, 降低数据帧重传概率。

无线网桥设计框图如图1所示, 由有线接口、无线数据链路 (DLC) 处理、纠错编译码单元组成。有线接口由物理层接口、有线发缓存、有线收缓存、帧解析4个模块组成。DLC单元由分段、重组、转发、检错等模块组成, 实现ARQ协议、有线数据帧的分段、重组功能。纠错编译码单元由编码和译码模块组成, 用于提高无线信道的误码性能。

1 无线数据链路层的设计

数据链路层 (DLC) 主要作用是实现可靠的无差错的数据传输。无线信道与有线信道相比具有不稳定性, 数据传输出错不可避免, 必须进行差错控制。常用的差错控制方式有3种:检错重发 (ARQ) 、前向纠错 (FEC) 和前2种方式相结合的混合纠错 (HEC) 。无线信道中DLC通常选用HEC, 接收端不但具有纠错能力, 对超出纠错能力的错误还有检错能力。遇到不能纠正的错误则通过ARQ协议要求发端重发。

数据链路层 (DLC) 设计框图见图2, 主要有分段重组功能和选择重传ARQ。分段、重组作用是为有线数据帧适应无线传输, 由分段和重组2个模块组成。选择重传ARQ实现无线数据链路层数据的无差错传输, 由数据帧转发、数据帧检测、响应帧检测、响应帧发送、检错、缓存器等模块组成。

数据链路层 (DLC) 工作过程, 按从发到收顺序分为4个功能:数据帧分段、转发、接收、数据帧重组。数据帧分段功能:发送缓存未满时, DLC从有线接口单元读入数据帧, 若数据帧长度大于无线数据帧长度, 则对数据帧按无线数据帧长度分段, 并且按先后顺序给每段数据编号, 根据编号收端可以识别出数据包之间的前后顺序, 另外无线数据帧中还需有总数字段, 供收端数据帧重组用, 指示当前有线数据帧是否收完, 防止数据帧重组时遗失数据段;转发功能:DLC对落入发送窗口内无线数据帧循环编号, 然后依次发送, 直至窗口内数据帧全部发送完毕为止, 编号的目的是为ARQ协议响应帧使用, 收到对端的确认帧ACK, 表示该帧数据成功接收, 收到否认帧NCK, 则该帧数据发送失败, 需重新发送对应的数据帧, 窗口最前面的数据帧得到确认后, 窗口向前滑动一次, 新落入窗口内的数据帧可以发送, 这样发送窗口循环向前移动, 发缓冲中的数据依次向无线信道发送。接收功能:同样, 在接收端需要设置接收窗口, 控制数据帧的接收, 只有落入接收窗口内才允许接收, 收到的数据帧落在窗口外, 将其丢弃, 另外接收端还需对数据帧检错, 正确且落入窗口内, 向发端发送确认帧ACK, 通知发端该帧数据成功接收, 可以继续发送, 若出错则向发端发送否认帧NCK, 通知发端该帧数据传送失败, 需要重发;数据重组功能:接收端需对正确接收的各段数据重组, 根据总数字段, 当所有字段全部接收后, 按各段编号将各段数据按顺序重新组合, 恢复出有线数据帧, 传送给有线接口。

1.1ARQ协议

ARQ协议有停止等待协议、连续ARQ协议、选择重传ARQ协议3种。连续ARQ协议简单可靠, 缺点是信道利用率低;连续ARQ协议可以连续发送数据帧, 提高了信道效率, 缺点是需要足够的缓存存储没有得到确认的所有数据帧, 当有数据帧出错时, 需要对该帧数据之后的所有数据帧重传, 这样又使信道利用率降低, 信道较差时, 可能仅因为一个字节的错误, 需要不断传送后面已经成功传送的数据帧, 此时信道效率还不如停止等待协议;选择重传ARQ协议比连续ARQ协议效率更高, 对正确传送的数据帧不需重复发送, 只需重传出错的数据帧, 其缺点是接收端同样需要足够的缓存。综合考虑上面3种协议, 为提高信道利用率高, 采用选择重传ARQ协议。

滑动窗口尺寸W的选择。选择重传ARQ协议发送端数据帧的发送是通过滑动窗口控制的, 只有落在窗口内的数据帧才可以发送出去, 而落在窗口外的帧, 即使是信道空闲也不能向信道发送。其值并不是越大越好, 一般选择W≥ (1+2Td/Tf) , 其中Td是无线链路时延, Tf是单帧传输时间, Td越大, Tf越小, 滑动窗口W值越大。当W满足上述条件时, 信道利用率Er达到最高。滑动窗口尺寸W选定后, 为使ARQ协议有效工作, 还需对发送窗口Wt和接收窗口Wr加以限定。对于选择重传ARQ协议, Wt和Wr必须满足Wt+Wr≤W, Wr≤W/2。

1.2数据帧分段无线转发

从网络有线侧接收的局域网的数据帧帧长为64～1 600字节, 这些数据帧在无线链路上必须经过处理才能转发。对于长度较短的数据帧可以直接发送, 而对较长的数据帧先拆分成短帧, 然后发送, 如果不经过处理, 直接转发, 成功接收的概率很低, 而且传输出错后, 整帧数据需要全部重传一次, 这样降低了无线信道的利用率。这是由于无线信道的不稳定造成的, 信号经过信道传输线路后, 由于线路本身不稳定或自然界干扰等因素, 到达接收端可能会发生畸变, 从而导致误码。即使在物理层处理上, 加入具有较强纠错能力的编码, 接收端信号出错仍不可避免。

数据链路层中数据以帧为单位传送, 数据帧中任何一比特出错将导致本帧数据传输失败。数据帧传输失败概率Pf与数据帧帧长N、无线信道误码率Pe有关, 它们之间关系为Pf=1- (1-Pe) N, 从公式中可以看出Pe固定不变情况下, N越长, Pf越大。在无线信道误码率Pe等于1ⅹ10-5, 帧长N等于1 600字节时, 传输失败概率为12%, 当帧长N降为500字节时, 传输失败概率为4%, 将帧长N降低到200字节时, 传输失败概率为1.2%, 可以满足网络数据传输的目的。由此可见, 将长数据帧分成短数据帧大大提高了传输成功的概率, 提高了信道利用率Er。

1.3检错、纠错

ARQ协议要求能够检测到接收数据帧中的错误, 必须在数据传输过程中引入检错能力较强的码, 当检测出错后, 将该数据包丢弃, 禁止向高层继续传送错误的数据包, 防止高层协议误操作甚至瘫痪。CRC校验码有很强的检错能力, 特别适合于检测错误, 另外编码器及错误检测电路容易实现。它是一种循环码, 能够检测出如下错误:

① 突发长度≤n-k的突发错误 (其中n是码长, k是信息长度) ;② 大部分突发长度=n-k+1的错误, 其中不可检测的这类错误只占2- (n-k-1) ;③ 大部分突发长度>n-k+1的错误, 不可检测的这类错误只占2- (n-k) ;④ 所有与许用码组码距≤dmin-1的错误 (dmin是最小码距) ;⑤ 所有奇数个随机错误。

数据链路层中使用了ARQ协议, 加入了检错码后, 对于有线线路, 就可稳定工作了, 但对于无线线路来说, 还是不够的。尽管有线数据帧分段后, 传输成功概率提高了, 但是跟有线线路比还是比较低。另外对于否认帧和确认帧出错, 将会导致数据链路层传输不可靠。为此还需要在物理层加入纠错码, 降低误码率, 提高无线线路稳定性, 从而提高数据帧传输的成功概率。

2 以太网数据帧处理

2.1数据帧缓存设计

有线数据帧缓存的功能是缓存接收和等待发送的数据包。发缓存负责存储从网口接收的数据帧, 等待无线信道空闲时读出数据帧, 发送出去。收缓存负责存储从无线信道接收的数据帧, 然后向网口转发。发缓存和收缓存的结构相同。在数据链路层, 数据是按帧传输的, 有它固定的帧格式, 在存储转发或传输过程中, 不能将包打乱, 否则数据帧到达目的主机后, 将无法识别, 导致数据传输失败, 所以缓存器的结构不能像物理层缓存器一样按比特存储或按字节存储, 必须按帧存储。另外数据链路层数据帧长度不固定, 根据IEEE 802.3 协议, 数据帧长度最短64字节, 最长1 600字节, 所以缓存器为每帧数据设置的长度不能为定长, 很显然, 若设为最短长度, 对较长的数据帧容量不够, 若设为最大长度, 对较短的数据帧将会造成存储器的严重浪费, 缓存的数据帧减少, 事实上网络中传输的也是大量的长度较短的数据帧。所以缓存器中数据按帧存储, 而且为每帧数据动态分配存储空间。

2.2帧解析设计

帧解析单元完成接收数据帧的解析和转发功能。按照MAC帧格式对其各字段进行分析。IEEE 802.3中MAC帧由帧起始定界符、目的地址、源地址、类型、数据、填充域和检验和字段组成。帧起始定界符长度1个字节, 目的地址和源地址长度都为6个字节, 其他各字段长度和具体说明可参考IEEE 802.3标准。将MAC帧的目的地址与地址表中地址比较, 若没有相同的, 则将该地址加入地址表, 完成地址表的更新。根据MAC帧的目的地址和地址表, 判断目的主机和源主机是否处于同一网段, 若处于同一网段, 则本帧数据不需转发, 否则, 需转发。

3 结束语

本设计完成了无线网桥的基本功能, 电路实现简单, 除物理层外大部分功能可以用FPGA实现, 数据转发速度快, 经过工程验证工作稳定可靠。与传统网桥相比有移动性好、灵活性高、安装使用方便等优点。在不方便铺设电缆的地方, 使用无线网桥, 非常方便, 可以提高网络互联的速度。

参考文献

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[2]曹志刚.现代通信原理[M].北京:清华大学出版社, 2001:365-366.

无线网桥 篇10

目前铸造厂大多数设备的程序控制器上都带有网络接口, 只需要一根网线就可以将这些设备接入到企业局域网中, 进行设备运行各项参数的采集。

但是在工厂架设有线网络存在以下弊端:

(1) 需要架设网线、安装交换机, 对于距离远的还需要铺设光纤, 成本高, 工作量大。

(2) 车间的施工有可能损坏网线, 导致网络不通, 检查线路困难。

(3) 对于一些移动设备的数据采集, 有线网络无法实现。

针对有线网络的局限性, 共享铸钢有限公司造型工厂流制砂型 (芯) 使用的移动式混砂机、型腔烘干使用的移动式烘干机为例, 介绍无线网络通信技术在铸造设备数据采集设计中的应用。

1 无线网络的优势

无线网络可以将现场不同位置的信息通过无线通信手段实时传送到监控中心。与有线网络相比, 无线网络速度相当, 但综合成本低, 无需挖沟埋管, 只需一次性投资。安装一个固定的AP, 其它移动设备上安装Client, 一个AP就可以连接上百个用户 (Client) , 最大传输距离达到几十公里。

相比较而言, 无线网络优势明显:高移动性, 通信范围不受环境的限制, 拓宽了网络的范围;较高的抗干扰性;安装方便, 使用灵活。

2 无线网络的架设

无线网络的架设方式可以根据移动设备的活动范围来确定:一个AP和多个Client通信, 使用一个AP, 并将其固定在一个地方, 移动设备上安装Client, 就实现了一个AP与多个Client之间的通信, 如图1所示;AP与AP之间通信, 如图2所示, 使用多个AP桥接来扩展通信的距离。

由于AP与Client之间是无线通信, 因此在架设无线网桥时AP与Client之间应无高大的遮挡物, 工作现场最好没有同频率的无线设备。因此, 建议将AP架设在所有Client都能看得见的高处, 采用大功率的全向天线进行无线信号的发射。

3 AP与Client的参数设置

无线网络架设好之后, 只需要对AP与Client的参数进行简单的设置, 一个完整的无线网络就组建好了。AP与Client是桥接模式, 因此首先需要在AP上新建一个网桥, 并为该网桥设置IP地址。

如果没有其他特殊要求, 建立桥接并设置好IP地址后, 接下来设置Client参数, 主要是设置IP地址和选择网络连接模式, 此处选择桥接模式。

将AP和Client的网络参数设置完毕后, 可以在Client中搜索周围无线网络, 注意Client的SSID要填写正确。SSID技术可以将一个无线局域网分为几个子网络, 每个子网络需要独立的身份验证, 只有通过身份验证的用户才可以进入相应的子网络。从Client设备的主页中可以查看周围的SSID, 找到AP的SSID后即可连接, 无线网络开始通信。

一般情况下, 无线网络的数据是通过局域网进入服务器数据库的, 这就涉及到跨网段访问的问题, 比如AP和Client的IP地址是2段, 而服务器的IP地址是3段, 就无法访问。只有具备以下两个条件, 移动设备的数据才能在局域网的任何网段中被访问:从AP设备出来的网线要进入的交换机必须是3层交换机, 即具有路由选择功能, 可以将交换机的某个接口配置成AP设备的网络段;在Client设备上必须设置好网关。

4 数据采集

无线网络建立后, 可以通过局域网内的任何电脑去“Ping”无线网络中的IP地址, 如果无法“Ping”出地址, 需要排查AP至Client、AP至交换机、交换机至PC三个分段的通信状况。网络无法通信的原因主要是交换机不具有路由功能和Client未设置网关, 其次是网络中的IP地址有冲突。

根据需求, 可以通过无线网络采集视频信息、PLC开关量信息和模拟量信息等多种信息。在采集视频信息时需要注意网络的带宽, 如果带宽不够, 在采集视频信息的同时再采集PLC各种信息时就会出现数据传输速度慢、视频图像卡、网络连接不上、频繁断线等问题, 因此, 重要设备的监控或者数据采集最好不要同时使用视频监控。

根据生产需要, 可以在线监控设备的重要参数, 以便发现异常并及时处理, 也可以将设备重要参数存档, 便于日后查询。

移动设备上的数据通过PLC监视、存储, 再通过无线网络传送到服务器的数据采集软件 (通常为一些组态软件) 。根据采集到的数据, 可以制作现场设备运行画面, 监视现场设备的实时运行状态, 也可以通过各种运算来统计现场设备的各项技术指标, 最重要的是可以通过无线网络的数据传输功能对现场的设备发送指令, 实现远程控制设备。现场数据采集网络如图3所示。

1-AP;2-Client;3-PLC;4-网线;5-网线或光纤;6-以太网交换机;7-服务器;8-移动设备

移动设备在使用无线网络通信后, 以前无法监控的或者需要人工监控的重要工艺参数均实现了在线实时监控, 使控制更可靠、更准确。

5 结语

无线网桥在现场移动设备数据采集中的应用, 网络质量稳定。在铸造厂设备数据采集方面发挥了重要作用, 降低了企业铺设网线、光纤的成本, 减少了网络维护成本, 降低了故障查找的难度。

参考文献

[1]黄正东, 王光华, 金红军, 等.基于无线网桥的医院网络干线应急备份方案的设计与应用[J].医疗设备信息, 2007, (05)

无线网桥 篇11

文章介绍了无线局域网和无线个域网所涉及的主要标准的应用场合、技术特点及协议构成，比较了它们存在的差异及各自的特点，并根据市场发展给出了它们可能的发展趋势。

关键词：

无线局域网；无线个域网；IEEE801.11标准；HiperLAN/2标准；蓝牙技术

Abstract:

Theapplicationoccasions,technicalcharacteristicsandprotocolstructuresofWLAN&WPANstandardsarediscussed.ThedifferenceandcharacteristicsofWLAN&WPANstandardsarepresentedandtheirpossibletrendsareanalyzedinconsiderationofthemarketdevelopment.

Keywords:

WLAN;WPAN;IEEEStandard802.11;StandardHiperLAN/2;Bluetoothtechnology

随着市场和技术的不断发展，无线短距通信逐渐形成了无线局域网(WLAN)和无线个域网(WPAN)两大体系，并且呈现出快速发展和相互融合的趋势。无线局域网主要包含了IEEE802.11系列标准和HiperLAN系列标准，而蓝牙技术(Bluetooth)、HomeRF技术和IrDA红外技术共同构筑了无线个域网(WPAN)的基础。

1、无线局域网标准

目前，全世界约有4500万移动工作者，每年商务旅行可达2.8亿人次，其中的20%需要Internet网或企业内部网络的支持，为无线局域网开辟了巨大的应用领域。无线互联网服务商和移动网络服务商正在大范围安装WLAN，并逐步由机场、宾馆和会议中心等热点场所扩展到办公室和家庭。几大相关标准构成了激烈竞争的态势。

1.1、IEEE802.11标准

802.11是IEEE最初制订的一个WLAN标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入。这个标准的制订是无线网络技术发展的一个里程碑，它增强了无线设备互连功能，使WLAN在有移动要求的环境中被广泛接受。但是采用IEEE802.11系列标准的业务主要限于数据存取，速率最高为2Mbit/s，不能满足需要。因此，IEEE小组又推出了802.11a和802.11b两个标准。

这3个标准主要在媒体接入控制(MAC)子层和物理层存在差别。

802.11b的物理层可以同时支持5.5Mbit/s和11Mbit/s两个速率；扩频采用补码键控(CCK)调制技术完成(802.11在扩频时采用一个11位调制芯片)；使用动态速率漂移，随环境状况在11Mbit/s、5.5Mbit/s、2Mbit/s和1Mbit/s间切换，且在速率为2Mbit/s和1Mbit/s时与802.11兼容。

802.11a工作在5GHz无须许可证的国家信息基础设施(U-NII)频带，采用正交频分复用技术(OFDM)；物理层速率可达54Mbit/s，传输层达到25Mbit/s；可提供25Mbit/s的无线ATM接口和10Mbit/s的以太网无线帧结构接口以及TDD/TDMA的空中接口；支持语音、数据、图像业务；一个扇区可接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。

由于频段不同，导致802.11a和802.11b不兼容。为了解决这个问题，IEEE推出了802.11g标准，它既适应传统的802.11b标准，在2.4GHz频段下提供11Mbit/s的数据传输率，也符合802.11a标准，在5GHz频率下提供56Mbit/s数据传输率。

1.2、HiperLAN/2标准

HiperLAN/2标准是欧洲电信标准组织(ETSI)为了满足Internet接入和宽带多媒体数据业务的需求开发的新一代WLAN技术标准，适用于小范围(150m)高速(54Mbit/s)无线接入系统，并且有望构筑未来4G技术的基础。

1.2.1、协议特点

(1)高传输速率、支持服务质量

HiperLAN/2物理层数据传输速率可达54Mbit/s，网络层速率可达到32Mbit/s；面向连接的特性使它可直接支持服务质量(QoS)。这两个特性使HiperLAN/2网络有利于多种不同类型数据流(如视频、语音、数据等)同时传输。

(2)面向连接的机制

HiperLAN/2网络中，MT和AP间采用时分多址(TDMA)方式建立数据链路，有“点对点”、“点对多点”两种连接类型。其中，“点对点”是双向连接，“点对多点”是从AP到MT的单项连接。

(3)自动频率分配及支持移动性

HiperLAN/2网络的AP在进行数据传输时，能够在覆盖范围内监听临近AP和其他无线资源，根据使用情况选择恰当的无线信道。同时，MT通过测量信噪比，确定信号最好的AP进行传输和接收数据。

(4)支持安全性

HiperLAN/2网络支持鉴权和加密，并且AP和MT可以相互鉴权。

(5)网络和应用独立

HiperLAN/2协议栈灵活，可以用于多种类型固定网络，既可以作为交换式以太网的无线接入子网，也可以作为3G的接入网，接入对于网络层以上的用户完全透明，固定网络上的所有应用都可以在HiperLAN/2网上运行。这种高度灵活性是HiperLAN/2的特色。相比之下，802.11系列标准都只能由以太网支撑。

1.2.2、HiperLAN/2协议栈结构

HiperLAN/2协议栈分为控制和用户两个平面。控制平面完成连接的建立、释放和管理，用户平面完成已建立连接上的数据传输。整个协议有3个基本层：物理层、数据链路层和汇聚层。

目前，IEEE正在与ETSI联合进行5GHz合作项目，目的是将802.11a和HiperLAN/2两大标准结合，吸取两者的优点，进一步提高数据吞吐量。

2、无线个域网标准

无线个域网(WPAN)主要指家庭微微网。目前，这个领域主要涉及3个标准：Bluetooth、HomeRF和IrDA。

2.1、Bluetooth技术标准

1994年，爱立信首先提出了Bluetooth开发计划。1998年5月，爱立信、诺基亚、英特尔、IBM和东芝等5家公司成立了蓝牙技术特别兴趣小组(SIG)，致力于Bluetooth的研究、开发。目前全部SIG成员已近3000家。

根据计划，Bluetooth从实验室进入市场将经过3个阶段：

(1)作为附件应用于移动性较大的高端产品中，如移动电话耳机、笔记本电脑插卡、PC卡或只要求性能和功能对价格不太敏感的场合。

(2)嵌入中高档产品中，如个人数字助理(PDA)、移动电话、PC、笔记本电脑等。Bluetooth模块的价格会下降到10美元左右，有关的测试和认证也将逐步完善。这一阶段将处于2002—2005年间。

(3)进入家用电器、数码相机及其他各种电子产品。这一阶段估计在2005年以后，届时Bluetooth模块价格会在2～5美元之间。

目前，Bluetooth正处于第1阶段和第2阶段的过渡期。市场研究机构ABI公布的“无线系统展望”研究报告指出，到2006年底，Bluetooth将会有超过10亿的无线用户，其中包括5亿多无线互联网用户。借助Bluetooth技术，手机、便携设备、个人电脑、笔记本电脑和第3方接入设备将可以互连在一起。安装Bluetooth模块的设备将从2001年的不足100万台增加到2006年的16亿台。

2.1.1、Bluetooth的特点

Bluetooth的主要技术特点可归纳为以下几点：

(1)全球可操作性

Bluetooth使用2.4GHz的工业/科学/医疗(ISM)频段，该频段在全球各个国家都是有效的，没有被任何一个组织或行业单独占有，可自由使用。

(2)10～100m的无线覆盖范围

Bluetooth发射功率为1mW(即为0dBm)时的覆盖范围为10m，适合于短距设备(如鼠标、键盘、耳机等)；发射功率为100mW(20dBm)时，覆盖范围可达到100m，适合于设备需要经常变动的场合(如移动电话、访问接入点、笔记本电脑等)。

(3)多种数据传输速率

Bluetooth标准在不断发展中，最新的BluetoothV2.0标准估计2004年以后推出。新版标准将支持4Mbit/s、8Mbit/s和12Mbit/s多种传输速度。

(4)安全性

Bluetooth主要采取以下措施提高系统的安全性：每个Bluetooth单元拥有一个全球唯一的48位物理地址，数据只能由对应的Bluetooth单元接收；Bluetooth提供了基于8～128位密钥的数据加密机制，保证数据传输的可靠性；Bluetooth单元的数据加密密钥长度可配置，长度为8～128位，由生产厂商在出厂前指定，用户无法指定密钥的长度。

2.1.2、Bluetooth系统构成

Bluetooth系统一般可分为天线、链路控制、链路管理、软件(协议)4个功能单元。

(1)天线单元

天线单元采用微带天线，理想覆盖范围为0.1mm～10m，通过增大发送功率可将覆盖半径延长至100m。

(2)链路控制单元

链路控制单元一般可分成基带链路控制器、基带处理器和射频发射接收器3部分。基带链路控制器负责处理基带协议和其他常规低层协议；基带处理器可采用“1/3比例前向纠错(FEC)码”、“2/3比例前向纠错码”和“数据自动请求重发”3种方案。

(3)链路管理单元

链路管理单元完成链路的设置、鉴权和硬件配置，并通过LMP(链路管理协议)实现与远端链路管理单元的通信。

(4)软件(协议)单元

软件(协议)单元是独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑。目前，适用于多种操作系统的Bluetooth标准正在完善中。

Bluetooth关键技术涉及射频、基带、跳频、网络特性、全球性地址、协议分层、安全性、纠错、抗干扰等诸多技术方面，这些技术的突破将会大大推进相关产品的推广和普及。

2.2、HomeRF技术标准

HomeRF是一种实现家庭电子设备间无线互连的开放性工业标准，由HomeRF工作组专为家庭用户制订，可实现网络中设备(如笔记本电脑、Internet应用设备等)间的漫游。

HomeRF结合了802.11和数字增强无绳通信(DECT)技术，其中数据通信采用简化的802.11标准，沿用了以太网带有冲突检测的载波监听多址技术；语音通信采用DECT标准，使用TDMA技术，沿用802.11中的介质访问协议模式，以竞争的方式来获取对信道的控制权。此标准对流业务规定了高级别的优先权，并采用了带有优先权的重发机制，提供了对流业务真正意义上的支持。

HomeRF工作在2.4GHz频段，采用跳频技术，速率为50跳每秒，数据传输速率达2Mbit/s。在HomeRF2.x中，采用宽带跳频(WBFH)技术增加跳频带宽，数据峰值可达10Mbit/s，并可根据传输速率动态调整跳频带宽，以满足未来家庭宽带通信需求。

2.3、IrDA红外技术标准

IrDA技术标准为由红外线数据标准协会制订的利用红外线进行点对点通信的无线通信标准。IrDA红外技术已经发展成熟，并为人们所熟知。它有移动通信设备所必须的体积小、功率低的特点。有关专家认为，对于传输速率高、使用次数少、移动范围小、价格比较低的设备(如打印机、扫描仪、数码相机等)，IrDA将是首选技术。

3、结束语

WLAN数据传输速率高、覆盖范围广，在很多场合得到了应用。但是，以Bluetooth为代表的WPAN技术拥有WLAN不具备的优势，如支持点对点、点对多点传输，功率小，价格便宜，体积小，有行业巨头支持等，两者可构筑不同但互补的应用领域。

随着市场、技术的发展，两者必将不断融合。Intersil公司和SiliconWave公司已经宣布合作开发兼容Bluetooth和802.11b标准的WLAN解决方案；美国Mobilian公司已经推出了兼具WLAN和Bluetooth功能的芯片组，这个芯片组由两个芯片构成，兼有802.11b的无线收发功能和Bluetooth功能，并采用消除电波干扰的方法，使两种规格的数据可同时通信。

可以预见，WLAN和WPAN将共同为未来移动通信设备提供完整的短距离无线通信环境。□

参考文献：

[1]刘元安.宽带无线接入和无线局域网[M].北京:北京邮电大学出版社,2000.

[2]金纯.蓝牙技术[M].北京:电子工业出版社,2001.

收稿日期：2002-09-03

作者简介：

谷卫东，湖南大学毕业。工作于深圳市中兴通讯股份有限公司西安研究所，从事无线新技术预研工作。

无线技术企业企业无线网络设计 篇12

进入20世纪90年代以来, 随着个人数据通信的发展, 功能强大的便携式数据终端以及多媒体终端的广泛应用, 为了实现任何人在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标, 要求传统的计算机网络由有线向无线, 由固定向移动, 由单一业务向多媒体发展, 更进一步推动了无线局域网 (Wireless LAN, 以下简称无线LAN) 的发展。

无线LAN和个人通信网 (PCN) 代表了90年代通信网络技术的发展方向。PCN主要用于支持速率小于56kbit/s的语音/数据通信, 而无线LAN大多用于传输率大于1Mbit/s的局域和室内数据通信, 同时为未来多媒体应用 (语音、数据和图像) 提供了一种潜在的手段。无线LAN既可满足各类便携机的入网要求, 也可作为传统有线LAN的补充手段。

1.1 无线局域网的优势

对于局域网络管理主要工作之一, 对于铺设电缆或是检查电缆是否断线这种耗时的工作, 很容易令人烦躁, 也不容易在短时间内找出断线所在。再者, 由于配合企业及应用环境不断的更新与发展, 原有的企业网络必须配合重新布局, 需要重新安装网络线路, 虽然电缆本身并不贵, 可是请技术人员来配线的成本很高, 尤其是老旧的大楼, 配线工程费用就更高了。因此, 架设无线局域网络就成为最佳解决方案。

1.2 无线网络传输方式

常用的无线网络设备有网卡、AP、无线网桥和无线路由器等;无线网络产品的多种使用方法可以组合出适合各种情况的无线联网设计, 可以方便地解决许多以线缆方式难以联网的用户需求。无线网络应用的典型方式是:

1) 对等网方式

有2种形式, 把2个局域网相联, 或把1个远程站点联入1个局域网。如果是两个局域网相联, 则在两个局域网中分别接入无线路由器或无线网桥。

2) 无线HUB方式

在一个建筑物或不大的区域内有多个定点或移动点要联入一个局域网时, 可用此方式。要注意的是, 各站点要与无线HUB用相同的网络ID以顺利互通, 又要有各自的地址号以相区别。

3) 一点多址方式

当要把地理上有相当距离的多个局域网相联时, 则可在每个局域网中接入无线网桥。这时主站或转接站使用全向天线, 各从站视距离使用定向或全向天线与之相联。

4) 不同协议网络间互联

在联网的两边各用与当地网络环境和对方网络环境相配套的设备和相应的网络设置即可实现。其通信部分和前述的相同。

2 企业网建无线网的必要性与需求分析

2.1 项目背景及意义

无线局域网技术很早就已经有了, 但近期引起了人们特别的关注, 这和整个电信市场的发展有着密切的关系。一方面, 随着互联网的普及应用, 其潜在用户正在不断增长;另一方面, 人们对数据业务的重视程度也在不断增加。话音和数据这两大业务始终是电信运营业发展的关键业务, 目前电信运营商的业务收入主要靠话音业务来获得, 而未来的发展又离不开数据业务, 话音与数据, 现实与未来, 正在成为运营商们积极探索的两大领域。此外, 3G的发展也给电信来带来了新的机遇。从大的电信环境来分析, 这种关注是必然的。

正是由于无线局域网易于维护和使用费用低廉, 无线局域网或无线广域网在中小型公司和教育行业开始受到欢迎。

与企业内部无线局域网的应用模式不同的是, 作为企业无线局域网不再仅仅为用户提供简单的网络互连, 更重要的是实现WLAN的电信级运营, 因此要在无线局域网的基本架构的基础上添加计费、网管、认证等一系列网络实体。

2.2 用户需求

1) 连接企业内部所有部门的PC。

2) 通过权限设定用户浏览Internet, 同时接收、查询浏览国内外的资讯和电子邮件。

3) 提供丰富的网络服务, 实现广泛的软件, 硬件资源共享, 包括:提供基本的Internet网络服务功能:如电子邮件、文件传输、电子公告牌等。

4) 实现系统各个管理机构的办公自动化, 应具备内容:

·管理部门办公自动化系统实现局内的无纸化传输以及实现对全局内部业务流程的自动流转;信息系统的相关发布、查询;有效数据的收集、分析、辅助决策。

·确保权限使用的安全性, 文件的保密性, 以及物理, 网络, 服务器, 应用程序的安全性。

·在文件的审批过程中可以跟踪审批的进度、修改审批流程, 退回流程 (流程简单灵活) , 并可保留审批过程中的修改痕迹。

·实现局域网及互联网邮件系统的信息交换。

·系统实现自动处理信息的功能, 将工作人员从繁杂的劳动解脱出来。

·及时提醒功能的提升, 与手机短信等相结合, 保证工作人员无论身处何地都能及时收到工作上的紧急通知和重要消息。

3 无线局系统总体设计方案

3.1 系统结构及网络结构的设计

客户端可以是台式或笔记本电脑, PDA或802.11手机等等, 通过802.11a/b无线网卡与附近区域的无线接入点连接。接入点通过5类线缆与TFW8001访问服务器相连, 或经由交换机连入访问服务器。若干个访问服务器 (通常是每楼层一个或数个, 依用户多少而定) 通过线缆 (可能经过交换机或路由器) 连入中心控制管理器。

3.2 公司IP地址规划

企业内网IP划分方法:在IP地址规划时, 我们已经知道IP地址包括公网和专用 (私有) 两种类型, 公网IP地址又称为可全局路由的IP地址, 是在Internet中使用的IP地址, 目前对企业来说主要是ISP提供的一个或几个C类地址;而专用 (私有) IP地址则包括A、B和C类三种, 另外就是Microsoft Windows的APIPA预留的 (169.254.0.0--169.254.255.255) 网段地址。分配IP地址的方法有:1) 静态分配IP地址;2) 动态分配IP地址;3) 采用NAT (Network Address Translation, 网络地址转换) 方式。

3.3 网络设计的设备简介及选型

1) TFW 8001无线访问管理器

访问服务器可以监控无线子网上的情况。它强制用户进行认证网络访问权限, 从而使用户和访问管理者在一个无线网络的环境中安全的传输数据。采用了基于标准的加密方式, 以消除WEP和802.11的安全漏洞。

TFW 8001通过在每个连接在端口上的AP管理所有用户的会话和跟踪每一个网络连接的状态。同时使用户在不同AP之间漫游时继续采用原有的安全策略。TFW 8001无线访问管理器担任着安全管理和执行系统的角色, 防止未授权用户接入网络。

·使无线网络强制执行基于用户认证的访问方式;

·根据用户在中心管理器中设置的策略来检查或者过滤数据包;

·提供Airwave Security。这是一种安全隧道, 可以加密数据并能保护往来于终端设备的所有无线通信业务。

2) TFW8001控制服务器

TFW 8000无线中心管理器是一个适用于任意大小的无线网络的中心化安全配置和管理系统。它和无线访问管理器一起组成的清华同方无线网络系统–提供了保护, 管理和增强无线网络的最低总体拥有成本。

中心管理器的主要功能是可与一个或多个鉴权服务器合作来鉴权要登陆网络的用户。这使得普通的鉴权服务器可被用于有线和无线用户。使用一体化权限管理器以提供定义策略的架构, 策略控制谁可以访问特定的网络资源的, 何时可以访问和多长时间。这独特的能力使得网络管理员可以在需要时实施所需的安全级别。也可以用中心管理器内嵌的数据库进行基于用户/组的鉴权。

4 无线局域网的安全管理

为了使授权电脑可以访问网络而非法用户无法截取网络通信, 无线网络安全就显得至关重要。

1) 无线身份认证

传统的有线网络使用“用户名和密码”进行身份认证已经有很多年了。CHAP、MSCHAP、MS-CHAPV2和EAP-MD5查询是有线和拨号基础设施中经常使用的密码查询机制。这些身份认证系统基于一个密码散列以及身份认证服务器发出的随机查询。通过捕获或侦听广播频率中的身份认证数据包, 黑客们可以使用常见的字典攻击工具来发现空中传输的密码, 通过中间人攻击来窃取会话信息, 或尝试进行重放攻击。

因为有线网络中使用的身份认证方法存在的缺陷可以在无线网络中很容易地被利用, 所以IETF和IEEE标准委员会已经与领先的无线供应商合作, 建立更可靠的无线身份认证方法。IEEE802.1x就是目前一种最主要的无线身份认证标准。

2) 802.1xWiFi身份认证

802.1x使用一个外部身份认证服务器 (通常是RADIUS) 对客户端进行身份认证。目前, 除了执行简单的用户身份认证外, 一些无线产品已经开始使用身份认证服务器来提供用户策略或用户控制功能。这些高级功能可能包括动态VLAN分配和动态用户策略。

摘要：随着信息技术的飞速发展和我国国民经济信息化的推进, 在企业、公司、政府内全面实现信息电子化交换和信息资源共享成为必要。使用无线局域网产品可以实现建筑群网络连接、宽带互连网络接入以及移动获取网络服务等功能。无线网络产品具有传输距离远、可以在建筑物之间或建筑物内施工困难的环境下使用、支持移动漫游等特点, 因此可以使用它来替代传统的电信线缆来构建未来的教育网络。该文对无线技术企业无线网络进行详细设计, 无线网络的基础入手, 介绍了无线网络的作用, 该企业的概况及对企业无线网络进行了详细规划, 着重介绍了无线局域网网络的管理和使用方面。

关键词：网络,局域网,无线网络,管理

参考文献

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