理论教育 Wi-Fi:物联网技术的无线通信网络

Wi-Fi:物联网技术的无线通信网络

时间:2023-11-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:同时它也是一个无线通信网络技术的品牌,由Wi-Fi联盟制定。表2.6Wi-Fi的主要标准2.WLAN总体架构在网络总体架构中,主要由无线接入网、数据网和支持网构成。IEEE802.11规定的发射功率不可超过100mW,实际发射功率为60~70mW,而手机发射功率为200mW~1W,相对来说,Wi-Fi辐射更小。但Wi-Fi也存在一些不足,如传输质量的不稳定性和安全性。

Wi-Fi:物联网技术的无线通信网络

无线通信技术与计算机网络结合产生了无线局域网技术,其中Wi-Fi便是WLAN的主要技术之一,它是一组在IEEE 802.11标准定义的无线网络技术,使用直接序列扩频调制技术在2.4GHz/5.8GHz频段实现无线传输,这些标准与以太网兼容。同时它也是一个无线通信网络技术的品牌,由Wi-Fi联盟制定。如今Wi-Fi已经成为人们日常生活中访问互联网的一种重要方式,Wi-Fi通过无线电波来连接网络,常见的就是使用一个无线路由器,那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用Wi-Fi连接方式上网,如果无线路由器连接了一条ADSL线路或者别的上网路线,则可以被称作“热点”(Hotspot)。

1.Wi-Fi标准

Wi-Fi包括很多标准,以b、a、g、n标志,其中一些标准是交叉兼容的,在同一个无线网络中可以使用不同的标准,表2.6列出了Wi-Fi的主要标准。

不同的IEEE802.11各版本的差异主要体现在使用频段、调制模式、信道差分等物理层技术,其中802.11a协议采用正交频分多路复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术,使用较高频段,但覆盖范围较小,而802.11b协议采用高速直接序列扩频(High Rate-DSSS,HR-DSSS)技术,使用2.4GHz附近频段,带宽可达11Mbit/s,现已发展成为WLAN主流标准,二者不可兼容。802.11g协议也采用OFDM技术,并向下兼容802.11b的设备,不过这样会降低802.11g网络的传输带宽。

2.6Wi-Fi的主要标准

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2.WLAN总体架构

在网络总体架构中,主要由无线接入网、数据网和支持网构成。无线接入网由室内型接入点(AP)、室外型AP、无线网桥等组成,再通过ADSL、LAN、WiMAX、3G、微波等多种方式接入,汇聚到城域网由网管系统进行管理维护,由认证计费服务器提供认证、计费等服务,具体如图2.13所示。

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图2.13 Wi-Fi网络总体方案

在WLAN中,每个无线网络用户都需要与一个接入点关联才能获取上层网络的数据,对于特定无线网络用户来说,其所在位置可能被多个Wi-Fi接入点覆盖,通常只能选择其中之一建立连接并交换数据。

WLAN还有一种架构模式是自组织模式,在这种模式下不需要接入点这样的基础设施。移动自组织网络(Adhoc)是一种自治、多跳网络,能够在不能利用或者不便利用现有网络基础设施(如基站、AP)的情况下,提供终端之间的相互通信。由于终端的发射功率和无线覆盖范围有限,因此距离较远的两个终端如果要进行通信就必须借助于其他节点进行分组转发,这样节点之间构成了一种无线多跳网络。(www.daowen.com)

3.Wi-Fi介质访问协议

由于每个Wi-Fi接入点可能会关联多个无线网络用户,并且在同一区域内可能存在多个AP,因此两个或多个用户会同时使用相同的信道传输数据,此时由于无线连接会相互干扰,更容易造成数据报的丢失,因此WLAN并没有直接采用IEEE802.3的CSMA/CD协议,而是采用带冲突避免的载波监听多路访问(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,CSMA/CA)。其工作原理是当侦听到信道空闲时,维持一段时间后,再等待一段随机的时间依然空闲时,才发送数据报。由于各个设备的等待时间是分别随机产生的,由此可以减少冲突的可能性。并且在发送数据报之前,先发送一个很小的请求发送(Request to Send,RTS)帧给目标端,等待目标端回应清除发送(Clear to Send,CTS)帧后,才开始传送。此方式可以确保接下来传送资料时,不会发生冲突。同时由于RTS帧与CTS帧都很小,让传送的无效开销变小,相当于预约信道,提高无线传输的效率

4.Wi-Fi的优势与不足

Wi-Fi与有线接入技术相比,其特点和优势主要体现在用户移动性。在有线接入网络中,用户只能在固定的位置上网,限制了终端用户的活动范围。而在无线网信号覆盖区域内的任何位置都可以接入网络,使用户真正实现随时、随地、随意地接入宽带网络。

此外还具有一些优势:

1)建设方便性。免去了网络布线等工作。一般只需安装一个或多个无线访问节点设备就可以解决一个区域的上网问题,避免了烦琐的长工期的布线安装工程。

2)投资经济性。有线网络的固有缺点就是缺乏灵活性。在有线接入网规划中考虑到未来的发展大量的超前投资往往会出现线路利用率低的情况,而在WLAN中,设备的增加只需要增加AP设备便可以解决问题。

3)传输速度快。Wi-Fi传输速度非常快,可以达到54Mbit/s,适合高速传输业务。

4)健康安全。IEEE802.11规定的发射功率不可超过100mW,实际发射功率为60~70mW,而手机发射功率为200mW~1W,相对来说,Wi-Fi辐射更小。

但Wi-Fi也存在一些不足,如传输质量的不稳定性和安全性。空间的无线电波存在相互影响,特别是同频段同技术设备之间存在明显影响,会使传输速率明显降低。不仅如此,无线电波传播中遇障碍物会发生不同程度的折射、反射、衍射、信号无法穿透的现象,其传输质量和信号的稳定性都不如有线网络。另外,Wi-Fi用基于用户的认证加密体系来提高安全性,其安全性和数据的保密性都不如有线接入方式。

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