王海霞
河北省邢臺(tái)縣電視臺(tái),河北邢臺(tái) 054000
無線局域網(wǎng)使用的是無線傳輸介質(zhì),按照所采用的技術(shù)可以分為三類:紅外線局域網(wǎng)、擴(kuò)頻局域網(wǎng)和窄帶微波無線局域網(wǎng)。
紅外線是按視距方式傳播的,也就是說發(fā)送點(diǎn)可以直接看到接收點(diǎn),中間沒有阻擋。紅外線相對(duì)于微波傳輸方案來說有一些明顯的優(yōu)點(diǎn)。首先,紅外線頻譜是非常寬的,所以就有可能提供極高的數(shù)據(jù)傳輸率。由于紅外線與可見光有一部分特性是一致的,所以它可以被淺色物體漫反射,這樣就可以用天花板反射來覆蓋整個(gè)房間。紅外線不會(huì)穿過墻壁或其他的不透明的物體,因此紅外線無線局域網(wǎng)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
2)安裝在大樓中每個(gè)房間里的紅外線網(wǎng)絡(luò)可以互不干擾,因此建立一個(gè)大的紅外線網(wǎng)絡(luò)是可行的。
3)紅外線局域網(wǎng)設(shè)備相對(duì)便宜又簡(jiǎn)單。紅外線數(shù)據(jù)基本上是用強(qiáng)度調(diào)制,所以紅外線接收器只要測(cè)量光信號(hào)的強(qiáng)度,而大多數(shù)的微波接收器則是要測(cè)量信號(hào)的頻譜或相位。
紅外線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸有三種基本技術(shù)。
1)定向光束紅外線
定向光束紅外線可以被用于點(diǎn)一點(diǎn)鏈路。在這種方式中,傳輸?shù)姆秶Q于發(fā)射的強(qiáng)度與接收裝置的性能。紅外線連接可以被用于連接幾座大樓的網(wǎng)絡(luò),但是每幢大樓的路由器或網(wǎng)橋都必須在視線范圍內(nèi);
2)全方位紅外傳輸技術(shù)
一個(gè)全方位 (Omini Direction) 配置要有一個(gè)基站。基站能看到紅外線無線局域網(wǎng)中的所有結(jié)點(diǎn)。典型的全方位配置結(jié)構(gòu)是將基站安裝在天花板上?;镜陌l(fā)射器向所有的方向發(fā)送信號(hào),所有的紅外線收發(fā)器都能接收到信號(hào),所有結(jié)點(diǎn)的收發(fā)器都用定位光束瞄準(zhǔn)天花板上的基站;
3)漫反射紅外傳輸技術(shù)
進(jìn)行秸稈覆蓋的另一個(gè)作用就是降低土壤中水分的蒸發(fā),通過試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),在進(jìn)行秸稈覆蓋之后,可以有效的減緩?fù)寥乐兴至魇У娇諝庵械默F(xiàn)象。同時(shí),秸稈覆蓋還可以降低陽光對(duì)耕地的暴曬,以此來減弱土壤中的水分氣化并調(diào)節(jié)土壤的溫度,達(dá)到保水保墑的效果。
全方位配置需要在天花板安裝一個(gè)基站,而漫反射配置則不需要在天花板安裝一個(gè)基站。在漫反射紅外線配置中,所有結(jié)點(diǎn)的發(fā)射器都瞄準(zhǔn)天花板上的漫反射區(qū)。紅外線射到天花板上,被漫反射到房間內(nèi)的所有接收器上。
紅外線局域網(wǎng)也存在一些缺點(diǎn)。例如,室內(nèi)環(huán)境中的陽光或室內(nèi)照明的強(qiáng)光線,都會(huì)成為紅外線接收器的噪聲部分,因此限制了紅外線局域網(wǎng)的應(yīng)用范圍。
擴(kuò)展頻譜技術(shù)是指發(fā)送信息帶寬的一種技術(shù),又稱為擴(kuò)頻技術(shù)。它是一種信息傳輸方式, 其信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必須的最小帶寬。頻帶的擴(kuò)展是通過一個(gè)獨(dú)立的碼序列來完成,用編碼及調(diào)制的方法來實(shí)現(xiàn)的,與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān);在接收端也用同樣的碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。
在50年前,擴(kuò)展頻譜技術(shù)第一次被軍方公開介紹,用來進(jìn)行保密傳輸。一開始它就被設(shè)計(jì)成抗噪音、抗干擾、抗阻塞和抗未授權(quán)檢測(cè)。在這種技術(shù)中,信號(hào)可以跨越很寬的頻段,數(shù)據(jù)基帶信號(hào)的頻譜被擴(kuò)展至幾倍至幾十倍,然后才搬移至射頻發(fā)射出去。這一做法雖然犧牲了頻帶帶寬,但由于其功率密度隨頻譜擴(kuò)寬而降低,甚至可以將通信信號(hào)淹沒在自然背景噪聲中。因此,其保密性很強(qiáng),要截獲或竊聽、偵察信號(hào)非常困難,除非采用與發(fā)送端相同的擴(kuò)頻碼與之同步后再進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè),否則對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)無能為力。目前,最普遍的無線局域網(wǎng)技術(shù)是擴(kuò)展頻譜(簡(jiǎn)稱擴(kuò)頻)技術(shù)。擴(kuò)頻的第一種方法是跳頻(Frequency Hopping),第二種方法是直接序列(Direct Sequence)擴(kuò)頻。這兩種方法都被無線局域網(wǎng)所采用。
1)跳頻通信
在跳頻方案中,發(fā)送信號(hào)頻率按固定的間隔從一個(gè)頻譜跳到另一個(gè)頻譜。接收器與發(fā)送器同步跳動(dòng),從而正確地接收信息。而那些可能的入侵者只能得到一些無法理解的標(biāo)記。發(fā)送器以固定的間隔一次變換一個(gè)發(fā)送頻率。IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每 300ms 的間隔變換一次發(fā)送頻率。發(fā)送頻率變換的順序由一個(gè)偽隨機(jī)碼決定,發(fā)送器和接收器使用相同變換的順序序列。數(shù)據(jù)傳輸可以選用頻移鍵控(FSK)或二進(jìn)制相位鍵控(PSK)方法。
2)直接序列擴(kuò)頻
在直接序列擴(kuò)頻方案中,輸入數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)入一個(gè)通道編碼器(Channel Encoded)并產(chǎn) 生一個(gè)接近某中央頻譜的較窄帶寬的模擬信號(hào)。這個(gè)信號(hào)將用一系列看似隨機(jī)的數(shù)字(偽隨機(jī)序列)來進(jìn)行調(diào)制,調(diào)制的結(jié)果大大地拓寬了要傳輸信號(hào)的帶寬,因此稱為擴(kuò)頻通信。在接收端,使用同樣的數(shù)字序列來恢復(fù)原信號(hào),信號(hào)再進(jìn)入通道解碼器來還原傳送的數(shù)據(jù)。
窄帶微波 (Narrowband Microwave) 是指使用微波無線電頻帶來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,其帶寬剛好能容納信號(hào)。以前所有的窄帶微波無線網(wǎng)產(chǎn)品都使用申請(qǐng)執(zhí)照的微波頻帶,直到最近至少有一個(gè)制造商提供了在工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)藥(ISM,Industrial Scientific and Medicine)頻帶內(nèi)的窄帶微波無線網(wǎng)產(chǎn)品。
1)申請(qǐng)執(zhí)照的窄帶RF(Radio Frequency)
用于聲音、數(shù)據(jù)和視頻傳輸?shù)奈⒉o線電頻率需要申請(qǐng)執(zhí)照和進(jìn)行協(xié)調(diào),以確保在一個(gè)地理環(huán)境中的各個(gè)系統(tǒng)之間不會(huì)相互干擾。在美國,由FCC控制執(zhí)照。每個(gè)地理區(qū)域的半徑為28km,并可以容納5個(gè)執(zhí)照,每個(gè)執(zhí)照覆蓋兩個(gè)頻率。在整個(gè)頻帶中,每個(gè)相鄰的單元都避免使用互相重疊的頻率。為了提供傳輸?shù)陌踩?,所有的傳輸都?jīng)過加密。申請(qǐng)執(zhí)照的窄帶無線網(wǎng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,它保證了無干擾通信。與免申請(qǐng)執(zhí)照的 ISM 頻帶相比,申請(qǐng)執(zhí)照的頻帶執(zhí)照擁有者,其無干擾數(shù)據(jù)通信的權(quán)利在法律上得到保護(hù)。
2)免申請(qǐng)執(zhí)照的窄帶RF
1995年,Radio LAN 成為第一個(gè)使用免申請(qǐng)執(zhí)照ISM的窄帶無線局域網(wǎng)產(chǎn)品。RadioLAN的數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps,使用5.8GHz的頻率,在半開放的辦公室有效范圍是50m,在開放的辦公室是100m。Radio LAN采用了對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)方法。傳統(tǒng)局域網(wǎng)(例如Ethernet網(wǎng))組網(wǎng)一般需要有集線器,而 Radio LAN 組網(wǎng)不需要有集線器,它可以根據(jù)位置、干擾和信號(hào)強(qiáng)度等參數(shù)來自動(dòng)地選擇一個(gè)結(jié)點(diǎn)作為動(dòng)態(tài)主管。當(dāng)連網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變化時(shí),動(dòng)態(tài)主管也會(huì)自動(dòng)變化。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)還包括動(dòng)態(tài)中繼功能,它允許每個(gè)站點(diǎn)像轉(zhuǎn)發(fā)器一樣工作,以使不在傳輸范圍內(nèi)的站點(diǎn)之間也能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。