| |
浅谈无线网络 |
| |
刘文涵 吴成东 谢昆 沈阳建筑大学研究生处 沈阳建筑大学信息学院 10168 |
| |
|
| |
摘要：随着网络的发展，网路技术已经从有线接入向无限接入转换，形成了蓝牙、IEEE 802.11，家庭射频技术， |
| |
IEEE802.15.4标准和超宽带等技术标准，本文阐述了无线网络的发展历程，分析了现今常用的无线网络技术标准，对其进行了 |
| |
深入的对比，并对无线网络的未来进行了展望。 |
| |
在我们所处的时代中，电脑、工作站和服务器通过网络连接设备与电线、电缆及光纤等通信介质组成了电脑网络，形成了诸如以 |
| |
太网、令牌网、快速以太网等多种网络形式。大量的信息流促使人们要不断地改进网络技术来适应迅速膨胀的信息量。现在的信 |
| |
息不光是语音或文字，还有大量的图形、图像、影像，甚至即时传送的活动影像（如视像会议系统），对网络的要求是大容量的 |
| |
快速传送信息，所以往往那些连接各网络点的电线、电缆成了主要的限制因素。此外，距离越远，接头也就越多，从而发生故障 |
| |
的机率也越高。因为无线网络的通讯方式是从通过天线来发送和接收信息的，所以无线网络可以弥补它这些方面缺点与不足。到 |
| |
目前为止，无线网络技术只是有线网络的一种补充，它还不可能取代有线网络，或者说它是有线网络技术之中的一种应用，原因 |
| |
就是无线网络本身也存在这不少缺点和局限性，特别通讯距离短和容易被干扰这两点，就足以说明它在短期内不可能取代有线网 |
| |
络，但是随着无限网络技术的不断成熟，无限网络的价值也会随之不断提高。因此，从对网络的认识来说，无限网络是不可忽视 |
| 的一部分。 |
| |
1.无限网络概念 |
| |
无线网络是利用无线电射频（Radio Frequency ,RF）或红外线（Infrared, IR）等无线传输媒体与技术构成的通信网络系统 |
| ，由于取消了有线介质（双绞线、同轴电缆、光纤等），使得网络用户真正达到信息随身化、便利走天下的理想境界。无线网络 |
| 拓扑结构典型的有两种，即无中心分布式对等网络拓扑和有中心集中式控制拓扑两种。在无中心分布式对等网络拓扑方式下，所 |
| 有联网设备可相互之间进行通信，资源共享，这种网络建网容易、费用较低，且抗毁性能好，但它采用竞争信道机制，在网络业 |
| 务量重时会导致系统性能急剧下降，所以，网内站点的数量不宜过大。在有中心集中时控制图偶结构中，有一个中心站，所有网 |
| 中设备与中心站通信，中心站的主要作用一是对所有网内用户的通信进行控制，减小业务量过大时由于信道竞争到来的系统性能 |
| 恶化；二是为移动用户访问外部网络提供接口；此外，中心站还可以对移动站的信号进行中继，扩大移动站间的通信距离。有中 |
| 心 拓扑结构的主要缺点是抗毁性能差，尽管只是中心站的故障也会导致全网通信瘫痪。 |
| 2.无线网络技术的发展 |
| 仅就计算机无线联网技术而言，它并不比有线局域网迟多少时间，但是有线网络从20世纪90年代中期开始快速发展，而无线网络 |
| 主要用于军事、海上作业等一些特殊场合，限制无线网络发展速度。近年来，微型机的大量普及，以及笔记本计算机、掌上机等 |
| 大量便携机的出现，人们对移动体访问网络提出迫切的要求，无线网络的研究受到空前的重视。追溯无线网络的发展历史，大致 |
| 可分为大型机联网、微机联网和移动计算机联网三个阶段。 |
| 大型机联网阶段大致时间是从20世纪50年代到20世纪70年代，当时的计算机多是配饰有大量时分终端的大型计算机。此阶段的计 |
| 算机通信主要表现以下两个方面：终端用户与其主计算机的信息交换和若干大型计算机间通信已实现资源共享。此阶段的典型粒 |
| 子是美国夏威夷大学于1970年建成并投入运行的无线计算机网络 – Aloha? Net。微型机联网阶段时间大致在20世纪80年代到 |
| 20世纪90年代，典型的无线联网主要有两种：无线分组交换网和自组无线局域网。无线分组交换网是地面有线分组交换网的无线 |
| 扩展。自组无线局域网是该时期的无线计算机联网的另一典型例子，多数情况是某一中小型企业事业单位内部自己组网、自己使 |
| 用。移动计算机互联网络开始与20世纪90年代，20世纪90年代依赖，网络与数据通信技术飞速发展，网络互联技术将形形色色的 |
| 区域性数据传输网相互连接，形成国际性互联网络。 |
| 3? 集中无线网络技术 |
| 无线信号的发送可以采用不同的技术，如蓝牙、IEEE 802. 11，HomeRF，ZigBee技术（IEEE802.15.4标准）和UWB???? 技术 |
| 等。下面我们将对其进行逐一介绍。 |
| 3.蓝牙网络技术 |
| 蓝牙是一种短距离无线通信规范。工作频段为全球统一开放的2.4G ISM频段，传输范围为10 -100米。蓝牙有79个频道，频道间 |
| 隔均为1MH。采用时分全双工方式，发射功率为100Mw（20dBm），4Mw（2.5dBm），1Mw（0dBm）三种。蓝牙采用的是跳频干扰 |
| 躲避策略，每秒可达1600此跳频。蓝牙可以建立临时性对等连（（peer? to? peerconnection）。根据蓝牙设备在网络中的角 |
| 色，可以分为主设备（Master）与从设备（Slave）。主设备是组网连接主动发起连接请求的蓝牙设备，而连接响应方则为从设 |
| 备。几个蓝牙设备连接成一个微微网（Piconet）时，其中只有一个主设备，其余的均为从设备并且一个主设备最多只能同时支 |
| 持7个从设备。微微网是蓝牙最基本的一种网络形式，最简单的微微网是一个主设备和一个从设备组成的点对点的通信连接。多 |
| 个微微网在时间和空间上相互重叠而构成的更加复杂的网络拓扑结构，称为散射网（Scattemet），散射网中的蓝牙设备既可以 |
| 是某个微微网的从设备，也可以是另一个外外网的主设备，每个微微网的跳频序列各自独立，同一微微网的所有设备调频序列同 |
| 步。通过时分复用一个蓝牙设备便可以同时和几个不同的微微网保持同步，也就是说该设备按照一定的时间顺序参与不同的微微 |
| 网，即某?一时刻参与某一微微网，而下一个时刻参与另一个微微网。 |
| 3.IEEE802.15.4标准 |
| IEEE802.15.4标准的商业名称为ZigBee技术，它此前被称作“HomeRF? Lite”或 “FireFly”无线技术，主要用于近距离无 |
| 线连接。该技术的核心协议由IEEE802.15.4工作组制定，高层应用、互联互通测试和市场推广由ZigBee联盟负责。ZigBee联盟 |
| |
成立于2002年8月，由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成，如今已经吸
|
| |
引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、地数据数率、低成本的双向无 |
| |
线通信技术。主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。ZigBee工作在三个免授权频 |
| |
段：2.4GHz（全球通用），915MHz（美国）和868? MHz（欧洲）。数据传输数率低只有10kbps～250kbps，专注于低传输。应 |
| |
用网络容量大，每个ZigBee网络可容纳一个主设备，254个从设备，一个区域内可同时存在100多个ZigBee网络。有效覆盖范围 |
| |
在10m～75m之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定。 |
