郭仕剛，狄強
摘要：文章介紹了無線局域網(wǎng)的概念及特點，從IEEE802.11X、HiperLAN、HomeRF、中國無線局域網(wǎng)規(guī)范等方面介紹了無線局域網(wǎng)標準，介紹了無線局域網(wǎng)結構，并對無線局域網(wǎng)的安全問題進行了討論，對無線局域網(wǎng)的應用進行了闡述。
1．前言
通信網(wǎng)絡隨著INTERNET的飛速發(fā)展, 從傳統(tǒng)的布線網(wǎng)絡發(fā)展到了無線網(wǎng)絡，作為無線網(wǎng)絡之一的無線局域網(wǎng)WLAN（Wireless Local Area Network），滿足了人們實現(xiàn)移動辦公的夢想，為我們創(chuàng)造了一個豐富多彩的自由天空。
2．WLAN的概念
WLAN是利用無線通信技術在一定的局部范圍內建立的網(wǎng)絡，是計算機網(wǎng)絡與無線通信技術相結合的產(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（Local Area Network）的功能，能夠使用戶真正實現(xiàn)隨時、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡接入。
3．WLAN的特點
WLAN開始是作為有線局域網(wǎng)絡地延伸而存在的，各團體、企事業(yè)單位廣泛地采用了WLAN技術來構建其辦公網(wǎng)絡。但隨著應用的進一步發(fā)展，WLAN正逐漸從傳統(tǒng)意義上的局域網(wǎng)技術發(fā)展成為“公共無線局域網(wǎng)”，成為國際互聯(lián)網(wǎng)INTERNET寬帶接入手段。WLAN具有易安裝、易擴展、易管理、易維護、高移動性、保密性強、抗干擾等特點。
4．WLAN的標準
由于WLAN是基于計算機網(wǎng)絡與無線通信技術，在計算機網(wǎng)絡結構中，邏輯鏈路控制（LLC）層及其之上的應用層對不同的物理層的要求可以是相同的，也可以是不同的，因此，WLAN標準主要是針對物理層和媒質訪問控制層(MAC)，涉及到所使用的無線頻率范圍、空中接口通信協(xié)議等技術規(guī)范與技術標準。
4. 1 IEEE 802.11X
�。�1）IEEE 802.11
1990年IEEE802標準化委員會成立IEEE802.11WLAN標準工作組。IEEE 802.11（別名：Wi-Fi (Wireless Fidelity) 無線保真）是在1997年6月由大量的局域網(wǎng)以及計算機專家審定通過的標準，該標準定義物理層和媒體訪問控制(MAC)規(guī)范。物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柼卣骱驼{制，定義了兩個RF傳輸方法和一個紅外線傳輸方法，RF傳輸標準是跳頻擴頻和直接序列擴頻，工作在2.4000～2.4835GHz頻段。
IEEE 802.11是IEEE最初制定的一個無線局域網(wǎng)標準，主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無線接入，業(yè)務主要限于數(shù)據(jù)訪問，速率最高只能達到2Mbps。由于它在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要，所以IEEE 802.11標準被IEEE 802.11b所取代了。
（2）IEEE 802.11b
1999年9月IEEE 802.11b被正式批準，該標準規(guī)定WLAN工作頻段在2.4-2.4835 GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達到11Mbps, 傳輸距離控制在50-150英尺。該標準是對IEEE 802.11的一個補充，采用補償編碼鍵控調制方式，采用點對點模式和基本模式兩運作模式，在數(shù)據(jù)傳輸速率方面可以根據(jù)實際情況在11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps、1 Mbps的不同速率間自動切換，它改變 了WLAN設計狀況，擴大了WLAN的應用領域。
IEEE 802.11b已成為當前主流的WLAN標準，被多數(shù)廠商所采用，所推出的產(chǎn)品廣泛應用于辦公室、家庭、賓館、車站、機場等眾多場合，但是由于許多WLAN的新標準的出現(xiàn)，IEEE 802.11a和IEEE 802.11g更是倍受業(yè)界關注。
�。�3）IEEE 802.11a
1999年，IEEE 802.11a標準制定完成，該標準規(guī)定WLAN工作頻段在5.15-8.825 GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達到54Mbps/72Mbps(Turbo), 傳輸距離控制在10-100米。該標準也是IEEE 802.11的一個補充，擴充了標準的物理層，采用正交頻分復用（OFDM）的獨特擴頻技術，采用QFSK調制方式，可提供25Mbps的無線ATM接口和10Mbps的以太網(wǎng)無線幀結構接口，支持多種業(yè)務如話音、數(shù)據(jù)和圖像等，一個扇區(qū)可以接入多個用戶，每個用戶可帶多個用戶終端。
IEEE 802.11a標準是IEEE 802.11b的后續(xù)標準，其設計初衷是取代802.11b標準，然而，工作于2.4GHz頻帶是不需要執(zhí)照的，該頻段屬于工業(yè)、教育、醫(yī)療等專用頻段，是公開的，工作于5.15-8.825 GHz頻帶需要執(zhí)照的。一些公司仍沒有表示對802.11a標準的支持，一些公司更加看好最新混合標準――802.11g。
�。�4）IEEE 802.11g
目前，IEEE推出最新版本IEEE 802.11g認證標準,該標準提出擁有IEEE 802.11a的傳輸速率，安全性較IEEE 802.11b好，采用2種調制方式，含802.11a中采用的OFDM與IEEE802.11b中采用的CCK，做到與802.11a和802.11b兼容。
雖然802.11a較適用于企業(yè)，但WLAN運營商為了兼顧現(xiàn)有802.11b設備投資，選用802.11g的可能性極大。
�。�5）IEEE 802.11i
IEEE 802.11i標準是結合IEEE802.1x中的用戶端口身份驗證和設備驗證，對WLAN MAC層進行修改與整合,定義了嚴格的加密格式和鑒權機制，以改善WLAN的安全性。IEEE 802.11i新修訂標準主要包括兩項內容：“Wi-Fi保護訪問”(Wi-Fi Protected Access：WPA)技術和“強健安全網(wǎng)絡”(RSN)。Wi-Fi聯(lián)盟計劃采用 802.11i標準作為WPA的第二個版本，并于2004年初開始實行。
IEEE 802.11i標準在WLAN網(wǎng)絡建設中的是相當重要的，數(shù)據(jù)的安全性是WLAN設備制造商和WLAN網(wǎng)絡運營商應該首先考慮的頭等工作。
�。�6）IEEE 802.11e/f/h
IEEE 802.11e標準對WLAN MAC層協(xié)議提出改進，以支持多媒體傳輸，以支持所有WLAN無線廣播接口的服務質量保證QOS機制。
IEEE 802.11f，定義訪問節(jié)點之間的通訊，支持IEEE 802.11的接入點互操作協(xié)議（IAPP）。
IEEE 802.11h用于802.11a的頻譜管理技術。
4．2 HIPERLAN
歐洲電信標準化協(xié)會(ETSI)的寬帶無線電接入網(wǎng)絡(BRAN)小組著手制定Hiper(High Performance Radio)接入泛歐標準，已推出HiperLAN1和HiperLAN2。HIPERLAN1推出時，數(shù)據(jù)速率較低，沒有被人們重視，在2000年，HIPERLAN2標準制定完成，HIPERLAN2標準的最高數(shù)據(jù)速率能達到54Mbit/s，HIPERLAN2標準詳細定義了WLAN的檢測功能和轉換信令，用以支持許多無線網(wǎng)絡，支持動態(tài)頻率選擇、無線信元轉換、鏈路自適應、多束天線和功率控制等。該標準在WLAN性能、安全性、服務質量QOS等方面也給出了一些定義。
HiperLAN1對應1EEE802.11b，HiperLAN2與1EEE082.11a具有相同的物理層，他們可以采用相同的部件，并且，HiperLAN2強調與3G整合。HIPERLAN2標準也是目前較完善的WLAN協(xié)議。
4．3 HomeRF
HomeRF工作組是由美國家用射頻委員會領導于1997年成立的，其主要工作任務是為家庭用戶建立具有互操作性的話音和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，2001年8月推出HomeRF 2.0版，集成了語音和數(shù)據(jù)傳送技術，工作頻段在10 GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達到10Mbps，在WLAN的安全性方面主要考慮訪問控制和加密技術。
HomeRF是針對現(xiàn)有無線通信標準的綜合和改進：當進行數(shù)據(jù)通信時，采用IEEE802.11規(guī)范中的TCP/IP傳輸協(xié)議；進行語音通信時，則采用數(shù)字增強型無繩通信標準。
除了IEEE 802.11委員會、歐洲電信標準化協(xié)會和美國家用射頻委員會之外，無線局域網(wǎng)聯(lián)盟WLANA （Wireless LAN Association）在WLAN的技術支持和實施方面也做了大量工作。WLANA是由無線局域網(wǎng)廠商建立的非營利性組織，由3Com、Aironet、Cisco、Intersil、Lucent、Nokia、Symbol和中興通訊等廠商組成，其主要工作驗證不同廠商的同類產(chǎn)品的兼容性，并對WLAN產(chǎn)品的用戶進行培訓等。 4．4 中國WLAN規(guī)范
中華人民共和國國家信息產(chǎn)業(yè)部正在制訂WLAN的行業(yè)配套標準，包括：《公眾無線局域網(wǎng)總體技術要求》和《公眾無線局域網(wǎng)設備測試規(guī)范》。該標準涉及的技術體制包括IEEE802.11X系列(IEEE802.11、802.11a 、 IEEE802.11b、 IEEE802.11g、 IEEE802.11h、 IEEE802.11i)和HIPERLAN2。信息產(chǎn)業(yè)部通信計量中心承擔了相關標準的制訂工作，并聯(lián)合設備制造商和國內運營商進行了大量的試驗工作，同時，信息產(chǎn)業(yè)部通信計量中心和中興通訊股份有限公司等聯(lián)合建成了WLAN的試驗平臺，對WLAN系統(tǒng)設備的各項性能指標、兼容性和安全可靠性等方面進行全方位的測評。
此外，由信息產(chǎn)業(yè)部科技公司批準成立的“中國寬帶無線IP標準工作組（www.chinabwips.org）”在移動無線IP接入、IP的移動性、移動IP的安全性、移動IP業(yè)務等方面進行標準化工作。2003年5月，國家首批頒布了由“中國寬帶無線IP標準工作組”負責起草的WLAN兩項國家標準：《信息技術 系統(tǒng)間遠程通信和信息交換 局域網(wǎng)和城域網(wǎng)特定要求 第11部分：無線局域網(wǎng)媒體訪問(MAC)和物理(PHY)層規(guī)范》、《信息技術 系統(tǒng)間遠程通信和信息交換 局域網(wǎng)和城域網(wǎng)特定要求 第11部分：無線局域網(wǎng)媒體訪問(MAC)和物理(PHY)層規(guī)范：2.4GHz頻段較高速物理層擴展規(guī)范》。這兩項國家標準所采用的依據(jù)是ISO/IEC8802.11和ISO/IEC8802.11b，兩項國家標準的發(fā)布，將規(guī)范WLAN產(chǎn)品在我國的應用。
5．WLAN網(wǎng)絡結構
一般地，WLAN有兩種網(wǎng)絡類型：對等網(wǎng)絡和基礎結構網(wǎng)絡。
對等網(wǎng)絡：由一組有無線接口卡的計算機組成。這些計算機以相同的工作組名、ESSID和密碼等對等的方式相互直接連接，在WLAN的覆蓋范圍的之內，進行點對點與點對多點之間的通信通信。
基礎結構網(wǎng)絡：在基礎結構網(wǎng)絡中，具有無線接口卡的無線終端以無線接入點AP為中心，通過無線網(wǎng)橋AB、無線接入網(wǎng)關AG、無線接入控制器AC和無線接入服務器AS等將無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)網(wǎng)絡連接起來，可以組建多種復雜的無線局域網(wǎng)接入網(wǎng)絡，實現(xiàn)無線移動辦公的接入。
6．WLAN應用
作為有線網(wǎng)絡無線延伸，WLAN可以廣泛應用在生活社區(qū)、游樂園、旅館、機場車站等游玩區(qū)域實現(xiàn)旅游休閑上網(wǎng)；可以應用在政府辦公大樓、校園、企事業(yè)等單位實現(xiàn)移動辦公，方便開會及上課等；可以應用在醫(yī)療、金融證券等方面，實現(xiàn)醫(yī)生在路途中對病人在網(wǎng)上診斷，實現(xiàn)金融證券室外網(wǎng)上交易。
對于難于布線的環(huán)境，如老式建筑、沙漠區(qū)域等，對于頻繁變化的環(huán)境，如各種展覽大樓；對于臨時需要的寬帶接入，流動工作站等，建立WLAN是理想的選擇。
6.1 銷售行業(yè)應用
對于大型超市來講，商品的流通量非常大，接貨的日常工作包括定單處理、送貨單、入庫等需要在不同地點的現(xiàn)場將數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫中。倉庫的入庫和出庫管理，物品的搬動較多，數(shù)據(jù)在變化，目前，很多的做法是手工做好記錄，然后再將數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫中，這樣費時而且易錯，采用WLAN，即可輕松解決上面兩個問題，在超市的各個角落，在接貨區(qū)、在發(fā)貨區(qū)、貨架、中倉庫中利用WLAN，可以現(xiàn)場處理各種單據(jù)。
6.2 物流行業(yè)應用
隨著我國WTO的加入，各個港口、儲存區(qū)對物流業(yè)務的數(shù)字化提出了較高的要求。一個物流公司一般都有一個網(wǎng)絡處理中心，還有些辦公地點分布在比較偏僻的地方，對于那些運輸車輛、裝卸裝箱機組等的工作狀況，物品統(tǒng)計等等，需要及時將數(shù)據(jù)錄入并傳輸?shù)街行臋C房。部署WLAN是物流業(yè)的一項現(xiàn)代化必不可少的基礎設施。
6.3 電力行業(yè)應用
如何對遙遠的變電站進行遙測、遙控、遙調，這是擺在電力系統(tǒng)的一個老問題。WLAN能監(jiān)測并記錄變電站的運行情況，給中心監(jiān)控機房提供實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)，也能夠將中心機房的調控命令傳入到各個變電站。這是WLAN在電力系統(tǒng)遍布到千家萬戶，但又無法完全用有線網(wǎng)絡來檢測與控制的一個潛在應用。
6.4 服務行業(yè)應用
由于PC機的移動終端化、小型化，一個旅客在進入一個酒店的大廳要及時處理郵件，這時酒店大堂的Internet WLAN接入是必不可少的；客房Internet 無線上網(wǎng)服務也是需要的，尤其是星級比較高的酒店，客人可能在床上躺著上網(wǎng)，客人希望無線上網(wǎng)無處不在，由于WLAN的移動性、便捷性等特點，更是受到了一些大中型酒店的青睞。
在機場和車站是旅客候機候車的一段等待時光，這時打開筆記本電腦來上上網(wǎng)，何嘗不是高興的事兒，目前，在北美和歐洲的大部分機場和車站，都部署了WLAN，在我國，也在逐步實施和建設中。
6.5教育行業(yè)應用
WLAN可以讓教師和學生對教與學的時時互動。學生可以在教師、宿舍、圖書館利用移動終端機向老師問問題、提交作業(yè)；老師可以時時給學生上輔導課。學生可以利用WLAN在校園的任何一個角落訪問校園網(wǎng)。WLAN可以成為一種多媒體教學的輔助手段。
6.6證券行業(yè)應用
有了WLAN，股市有了菜市場般的普及和活躍。原來，很多炒股者利用股票機看行情，現(xiàn)在不用了，WLAN能夠讓您實現(xiàn)實時看行情，時時交易。股市大戶室也可以不去了，不用再為大戶室交納任何費用。
6.7展廳應用
一些大型展覽的展廳內，一般都布有WLAN，服務商、參展商、客戶走入大廳內可以隨時接入Internet。WLAN的可移動性、可重組性、靈活性為會議廳和展會中心等具有臨時租用性質的服務行業(yè)提供了盈利的無限空間。
6.8中小型辦公室/家庭辦公應用
WLAN可以讓人們在中小型辦公室或者在家里任意的地方上網(wǎng)辦公，收發(fā)郵件,隨時隨地可以連接上Internet,上網(wǎng)資費與有線網(wǎng)絡一樣，有了WLAN，我們的自由空間增大了。
6.9企業(yè)辦公樓之間辦公應用
對于一些中大型企業(yè)，有一個主辦公樓，還有其他附屬的辦公樓，樓與樓之間、部門與部門之間需要通信，如果搭健有限網(wǎng)絡，需要支付昂貴的月租費和維護費，而WLAN不需要，也不需要綜合布線，一樣能夠實現(xiàn)有限網(wǎng)絡的功能。
7．WLAN安全
WLAN應用中，對于家庭用戶、公共場景安全性要求不高的用戶，使用VLAN（Virtual Local Area Networks）隔離、MAC地址過濾、服務區(qū)域認證ID（ESSID）、密碼訪問控制和無線靜態(tài)加密協(xié)議WEP(Wired Equivalent Privacy)可以滿足其安全性需求。但對于公共場景中安全性要求較高的用戶，仍然存在著安全隱患，需要將有線網(wǎng)絡中的一些安全機制引進到WLAN中，在無線接入點AP（Access Point）實現(xiàn)復雜的加密解密算法，通過無線接入控制器AC，利用PPPoE或者DHCP+WEB認證方式對用戶進行第二次合法認證，對用戶的業(yè)務流實行實時監(jiān)控。這方面的WLAN安全策略有待于實踐與進一步探討并完善。
8．WLAN前景
WLAN在金融、旅游、醫(yī)護、會展等領域具有廣泛的發(fā)展前景，當WLAN的標準一問世，中國電信集團公司根據(jù)現(xiàn)有的網(wǎng)絡運行情況，準備利用WLAN，提出了《中國電信無線以太網(wǎng)接入技術要求》，規(guī)劃WLAN在中國電信市場的應用；隨后，中國移動通信集團公司結合現(xiàn)有的移動技術，先后制定了《中國移動WLAN業(yè)務總體技術要求》、《中國移動WLAN業(yè)務接口規(guī)范》、《中國移動WLAN業(yè)務業(yè)務規(guī)范》等。這表明，在我國，WLAN技術將得到大范圍的廣泛應用，勢必呈現(xiàn)出迅速崛起的趨勢，將催生出許多新的發(fā)展商機。
9．結束語
以上介紹了WLAN的概念、特點、重點介紹了WLAN的標準與發(fā)展，介紹了WLAN的網(wǎng)絡結構層次及其應用等，系統(tǒng)地解析了WLAN技術。WLAN在網(wǎng)絡建設中將起到舉足輕重的作用。
