無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：本文主要介紹了無線網(wǎng)絡(luò)的概念，重點(diǎn)論述了基于WLAN的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)，結(jié)合802.11g協(xié)議，論述了動(dòng)態(tài)信道分配方案算法，說明了該算法在WLAN無線局域網(wǎng)傳輸中的特點(diǎn)及性能，最后對(duì)802.11g協(xié)議的發(fā)展進(jìn)行了說明，指明了以后的發(fā)展研究方向。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò)；局域網(wǎng)系統(tǒng)；WLAN

中圖分類號(hào)：TN925.93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 17-0000-02

1 引言

靈活性、便利性及高效率是無線網(wǎng)絡(luò)顯著的特點(diǎn)，是無線網(wǎng)絡(luò)普及的重要因素。網(wǎng)速的提高以及上網(wǎng)資費(fèi)的下調(diào)，使得無線網(wǎng)絡(luò)在短時(shí)間內(nèi)得到了飛速發(fā)展。無線局域網(wǎng)（WLAN，Wireless Local Area Networks）是普及率最高的無線網(wǎng)絡(luò)之一，它是利用無線通信技術(shù)在一定的局部范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡(luò)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它以無線多址信道作為傳輸媒介，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)（LAN）的功能，能夠使用戶真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入。

2 無線網(wǎng)絡(luò)介紹

2.1 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了無線網(wǎng)絡(luò)的迅猛擴(kuò)充，其技術(shù)方案主要有以下幾種：無線個(gè)人網(wǎng)（WPAN，Wireless Personal Area Network Communication Technologies）、無線廣域網(wǎng)（WWAN，Wireless Wide Area Network）、無線城域網(wǎng)（WMAN，wireless MAN）和無線局域網(wǎng)。而無線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)也一直是無線網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)。

2.2 無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

無線網(wǎng)絡(luò)的初步應(yīng)用，起源于第二次世界大戰(zhàn)期間，美國陸軍采用無線電信號(hào)作資料的傳輸。上世紀(jì)七十年代，第一個(gè)無線電通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生。但到1997年，隨著IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的頒布，無線網(wǎng)絡(luò)得到了較快的發(fā)展。1999年802.l1b標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，統(tǒng)一了無線局域網(wǎng)的物理層和MAC層提的標(biāo)準(zhǔn)，無線網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)迅速發(fā)展起來。無線網(wǎng)絡(luò)具有多種獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如可移動(dòng)性、可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性及節(jié)約成本，這些優(yōu)勢(shì)使無線網(wǎng)絡(luò)在短時(shí)間內(nèi)得到較大的擴(kuò)充。

2.3 基于WLAN的無線網(wǎng)絡(luò)

WLAN技術(shù)最開始作為有線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可以解決有線網(wǎng)絡(luò)在布線等環(huán)節(jié)的限制，使用戶的網(wǎng)絡(luò)寬帶連接不受空間、時(shí)間、地點(diǎn)的限制。WLAN無線網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)：（1）簡易性。架設(shè)WLAN無線網(wǎng)絡(luò)，是非常簡單方便的，相比有線網(wǎng)絡(luò)可以最大程度地減少鋪設(shè)管道及布線等繁瑣的工作；（2）靈活性。當(dāng)某些區(qū)域無法鋪設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，無線技術(shù)可以靈活的安裝和調(diào)整WLAN設(shè)備的位置；（3）綜合成本較低。當(dāng)架設(shè)WLAN無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，節(jié)約了布線的成本。當(dāng)需要移動(dòng)或調(diào)整無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，無線技術(shù)可以更好地節(jié)約前期投資。這是因?yàn)閃LAN技術(shù)室面向數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的IP傳輸技術(shù)，可直接通過百兆自適應(yīng)網(wǎng)口和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)（Intranet）相連，從體系結(jié)構(gòu)上節(jié)省了協(xié)議轉(zhuǎn)換器等相關(guān)設(shè)備；（4）擴(kuò)展能力強(qiáng)。WLAN無線網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，平滑擴(kuò)容，能夠容易地從小容量傳輸系統(tǒng)平滑擴(kuò)展為中等容量傳輸系統(tǒng)。

2.4 無線WLAN無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)思想

部署每一個(gè)WLAN無線網(wǎng)絡(luò)，都有實(shí)際狀況，但都有遵循實(shí)用性、可靠性、先進(jìn)性及可擴(kuò)充性原則。實(shí)用性要能夠全面地體現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)帶給用戶的各種應(yīng)用服務(wù)功能?？煽啃砸缶W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定可靠，公司信息傳輸交換平臺(tái)穩(wěn)定，有靈活的權(quán)限設(shè)定和控制機(jī)制。先進(jìn)性是指能充分利用成熟流行的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法、設(shè)備和技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)能夠保持一定的技術(shù)時(shí)效性。可擴(kuò)充性是指無線網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)、設(shè)備、容量與處理能力等方面都能夠升級(jí)換代，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與流行的設(shè)備具有較高的互操作性和可移植性。

3 WLAN無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)802.11協(xié)議

3.1 802.11協(xié)議介紹

當(dāng)前WLAN網(wǎng)絡(luò)采用的主流協(xié)議為802.11a/g/n，在設(shè)計(jì)無線網(wǎng)絡(luò)部署方案時(shí)，首先應(yīng)對(duì)這些協(xié)議有所了解，特別是與網(wǎng)絡(luò)部署相關(guān)的信道、頻率等信息，最終根據(jù)協(xié)議規(guī)定的相關(guān)原則來指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。下面我們以802.11g協(xié)議為例闡述無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

圖1為IEEE 802.11g協(xié)議的頻譜圖，該協(xié)議的頻譜范圍是2.4～2.4835GHz。由圖可以看出802.11協(xié)議在該頻率段總共定義了14個(gè)信道，可以計(jì)算，每個(gè)頻道的頻寬為22MHz，而兩個(gè)信道中心頻率之間為5MHz。我們知道2.412GHz是信道1的中心頻率，2.417GHz是信道2的中心頻率，2.472是信道13的中心頻率。另外，從圖中我們還可以看出，信道1在頻譜上和其他信道都有重疊的地方，這說明，如果設(shè)備同時(shí)在這個(gè)信道段中工作，那么有可能他們傳輸?shù)男盘?hào)會(huì)有干擾。在頻段資源日益緊張的今天，提高頻段利用率是非常必要的，因此，可以分別使用1、6、11；2、7、12；3、8，13；4、9、14這四組互相不干擾的信道來進(jìn)行無線覆蓋。

依據(jù)802.11g協(xié)議的信道劃分情況，按照蜂窩式無線覆蓋的原則，如圖2所示。在二維平面上使用1、6、11三個(gè)信道實(shí)現(xiàn)任意區(qū)域無相同信道干擾的無線部署。通過這樣的設(shè)置和區(qū)分，可以有效減少傳送時(shí)信號(hào)間的干擾。WLAN采用CSMA/CA機(jī)制，以處理用戶的多路訪問，存在的共道干擾會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)的性能。

3.2 動(dòng)態(tài)信道分配算法步驟：

利用參考文獻(xiàn)[1]中所提出的啟發(fā)式搜索算法。

（1）首先計(jì)算出每個(gè)AP的最佳信道配置，然后由AC向其下屬的各AP發(fā)出信道配置指令；（2）進(jìn)行信道配置，利用動(dòng)態(tài)信道分配方法降低入侵干擾AP對(duì)本地網(wǎng)絡(luò)的影響，并且改方法可以使這種影響降到最低程度；（3）每個(gè)AP都可以檢測(cè)到來自其他AP的共道干擾，當(dāng)檢測(cè)到的共道干擾超過了門限值時(shí)，該AP就向AC發(fā)出告警信息，AC接收到告警信息后調(diào)用動(dòng)態(tài)信道分配算法；（4）將受到干擾AP與入侵干擾AP隔離起來，搜索最佳信道分配方案，通過改變與干擾AP相鄰AP的信道配置，就可以使干擾AP對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的影響降到最小。

3.3 信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

無線覆蓋區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)，才能保證AP與終端之間信號(hào)的有效交互，從而保證無線覆蓋的效果。覆蓋區(qū)信號(hào)強(qiáng)度至少要在終端的接收靈敏度以上，這樣終端才能發(fā)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)。

但在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)勘測(cè)設(shè)計(jì)中，為使得AP與終端之間協(xié)商出較高的發(fā)送速率，取得一定的帶寬和好的上網(wǎng)體驗(yàn)，需要有更好的信號(hào)強(qiáng)度作為保證。一般情況下，對(duì)于有業(yè)務(wù)需求的樓層和區(qū)域進(jìn)行覆蓋時(shí)，目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)95%以上位置的接收信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)≥-75dBm，重點(diǎn)覆蓋區(qū)域信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)≥-70dBm。

4 總結(jié)及展望

本文主要介紹了無線網(wǎng)絡(luò)的概念及發(fā)展，重點(diǎn)介紹了無線局域網(wǎng)WLAN系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。同時(shí)說明了無線局域網(wǎng)的重要協(xié)議802.11g協(xié)議，并以此為例，介紹了蜂窩式無線覆蓋的原理及方法。結(jié)合參考文獻(xiàn)[1]提出的算法方案，介紹了動(dòng)態(tài)信道分配方案，并給出具體的算法步驟。最后論述了信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，以此說明無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅堋Ｄ壳埃?02.11n協(xié)議結(jié)合了802.11a和802.11g的頻譜資源，擁有兩個(gè)信道，在實(shí)際應(yīng)用可最大限度的獲取新造資源，滿足蜂窩覆蓋原則，因此以后可以結(jié)合802.11n協(xié)議進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)研究。

參考文獻(xiàn)：

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