看见WLAN系列专题 - 1、WLAN前世今生

WLAN前世今生

前语：从今日起，企业网络解决方案技术团队技术系列专题“看见WLAN”开始连载啦~\\(≧▽≦)/~啦啦啦。每一期都是不同的作者，不同的味道，但是呈现的都是相同的心意——愿为个人学习，团队成长，公司赚钱，国家稳定，世界和平贡献一份绵薄之力。

前不久新浪微博上流传着一张Wi-Fi的照片，是英国的一位童鞋通过Wi-Fi信号强度跟光线的映射，描绘出缠绕在我们周围，看不见摸不着却每日离不开的无线信号。以至于马斯洛需求金字塔最下面要增加一个奠基层——Wi-Fi。于是，我们想，能不能通过我们的文字和图片让大家看见一个完完整整的WLAN呢。这就是“看见WLAN”的由来。

在“看见WLAN”里，我们不仅会看到一些早已被大家熟知的WLAN基本知识，还会看到一些不为人熟知的WLAN网络背后的技术，乃至会看到我们团队为之贡献青春的无线网络案例设计，总之就是压箱底的宝贝都拿出来了。

今天的“看见WLAN”就从看见“WLAN的前世今生”开始。

1 WLAN历史概述

1.1 无线网络介绍

无线网络的初步应用，可以追朔到五十年前的第二次世界大战期间，当时美国陆军采用无线电信号做资料的传输。他们研发出了一套无线电传输科技，并且采用相当高强度的加密技术，得到美军和盟军的广泛使用。这项技术让许多学者得到了一些灵感，在1971年时，夏威夷大学的研究员创造了第一个基于封包式技术的无线电通讯网络。这被称作ALOHNET的网络，可以算是相当早期的无线局域网络（WLAN）。它包括了7台计算机，它们采用双向星型拓扑横跨四座夏威夷的岛屿，中心计算机放置在瓦胡岛上。从这时开始，无线网络可说是正式诞生了。 图 1 无线网络发展历程

按照覆盖范围划分，无线网络可以划分为WPAN、WLAN、WMAN和WWAN四类：

? 在网络构成上，无线个域网（WPAN）位于整个网络链的末端，用于解决同一地点终端与终端间的连接，如连接手机和蓝牙耳机等。WPAN是基于计算机通信的专用网，是在个人操作环境下需要相互通信的装置构成的一个网络，无需任何中央管理装置，为电子设备之间提供方便、快速的数据传输。对于单个设备而言要求既能提供主控功能又具有从属功能的能力，除此之外，还要求设备能够很容易地接入或离开现有网络。系统要适合运行图象、MP3和视频剪辑等多种类型的文件。WPAN所覆盖的范围一般在10m半径以内，必须运行于许可的无线频段。WPAN设备具有价格便宜、体积小、易操作和功耗低等优点。

? 基于IEEE802.11标准的无线局域网（WLAN）允许在局域网络环境中使用可以不必授权的ISM频段中的2.4GHz或5GHz射频波段进行无线连接。它们被广泛应用，从家庭到企业再到Internet接入热点。

? 无线城域网(WMAN)主要用于解决城域网的接入问题，覆盖范围为几千米到几十千米，除提供固定的无线接入外，还提供具有移动性的接入能力，包括多信道多点分配系统(Multichannel Multipoint Distribution System，MMDS)、本地多点分配系统(Local Multipoint Distribution System，LMDS)、IEEE 802.16和ETSI HiperMAN(High Performance MAN，高性能城域网)技术。

? 无线广域网（WWAN）技术是使得笔记本电脑或者其他的设备装置在蜂窝网络覆盖范围内可以在任何地方连接到互联网。主要的无线服务提供商(Verizon Wireless，Sprint Nextel等等)提供宽带WWAN服务，其下载速度可以与DSL相媲美。

图 2 无线网络分类

目前最为常见的三大无线局域网技术是WiFi、蓝牙、HomeRF，它们的定位各不相同。WiFi在带宽上有着极为明显的优势，而且有效传输范围很大，其为数不多的缺陷就是成本略高以及功耗较大。相对而言，蓝牙技术在带宽方面逊色不少，但是低成本以及低功耗的特点还是让它找到了足够的生存空间。另一种无线局域网技术HomeRF，是专门为家庭用户设计的。它的优势在于成本，不过它的业界支持度远不及前两者。 总体而言，WiFi比较适于办公室中的企业无线网络，HomeRF可应用于家庭中的移动数据和语音设备与主机之间的通信，而蓝牙技术则可以应用于任何可以用无线方式替代线缆的场合。目前这些技术还处于并存状态，而从长远看，它们将走向融合。除此以外，红外线技术也并没有彻底消失，甚至射频技术也活跃在市场上。

另外，无线局域网是否会对第三代移动通信系统构成威胁是近年来业界关心的一个问题。实际上，无线局域网与3G采用的是截然不同的两种技术，用于满足不同的需要。与3G不同的是，无线局域网并不是一个完备的全网解决方案，而只用于满足小型用户群的需求。无线局域网与3G可以互补，因此不会对3G运营商造成威胁，运营商还可以从无线局域网和3G的共存中获得好处。研究表明，无线局域网与3G和GPRS的结合可增加用户的满意程度和业务量，从而增加移动运营商的利润。作为3G的一个重要补充，无线局域网可用于在诸如机场候机厅、宾馆休息室和咖啡厅等地方建立无线Internet连接。

图 3 无线传输技术

1.2 什么是WLAN

随着无线通信技术的广泛应用，传统局域网络已经越来越不能满足人们的需求，于是无线局域网（WLAN）应运而生，且发展迅速。尽管目前无线局域网还不能完全独立于有线网络，但近年来无线局域网的产品逐渐走向成熟，正以它优越的灵活性和便捷性在网络应用中发挥日益重要的作用。 无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物。从专业角度讲，无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信，并实现通信的移动化、高带宽和低成本。通俗地讲，无线局域网就是在不采用网线的情况下，提供以太网互联功能。相比较传统的有线网络，WLAN具备如下优势：

1. 灵活性和移动性。在有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置的限制，而无线局域网在无线信号覆盖

区域内的任何一个位置都可以接入网络。无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。

2. 安装便捷。无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设

备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。

3. 易于进行网络规划和调整。对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。重新布

线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。

4. 故障定位容易。有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，往往很难查明，

而且检修线路需要付出很大的代价。无线网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。 5. 易于扩展。无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网

络，并且能够提供节点间\漫游\等有线网络无法实现的特性。 图 4 WLAN的优势

作为全球公认的局域网权威，IEEE 802工作组建立的标准在局域网领域内得到了广泛应用。这些协议包括802.3以太网协议、802.5令牌环协议和快速以太网协议等。IEEE于1997年发布了无线局域网领域第一个在国际上被认可的协议——802.11协议。1999年9月，IEEE提出802.11b协议，用于对802.11协议进行补充，之后又推出了802.11a、802.11g、802.11n、802.11ac等一系列协议，从而进一步完善了无线局域网规范。IEEE802.11工作组制订的具体协议如下： 图 5 WLAN的版本

从最高速率2Mbps的802.11到Gbps的802.11ac，从青涩到成熟，十六年的时间里，无线技术的发展速度超出了所有人的预料。

? 802.11

第一代802.11标准面世之前，无线局域网发展缓慢，推广应用十分困难，这其中有传输速度低、成本高的原因，但是更多的是因为产品之间的不兼容，没有统一的标准。802.11的面世从根本上解决了这一问题，吹响了无线领域飞速发展的号角。

1997年，IEEE制定了第一个无线局域网标准——802.11，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，业务主要限于数据存取。受到工艺和成本的限制，芯片的工作频率只能固定在2.4GHz，最高传输速率只有2Mbps，相当于每秒只能传输约0.016MB的内容。这个传输速率连基本的使用需求都无法满足，站在现在的角度看甚至有些可笑，但是在当时确实就是它开启了无线世界的新纪元。

? 802.11b

1999年，具备更高传输速率的IEEE 802.11b标准面世了，它将无线局域网的速率直接提升了5倍，最高速度可达11Mbps，实际的工作速度也达到了5Mbps左右，可以基本满足使用需求。除了速率大幅提升以外，IEEE 802.11b在使用范围和可靠性上也取得了长足的进步。802.11b支持以百米为单位的范围(在室外为300米;在办公环境中最长为100米)，能够在一些不易接线或接线费用较高的区域(如古建筑，教室等)中提供网络服务。

总的来说，IEEE 802.11b是无线技术迈向实用的最重要一步，不仅能够应付手机、掌上电脑等简