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無線局域網
來源:互聯網

無線局域網(英語:Wireless Local Area Network,縮寫 WLAN )是一種不依賴有線連接、利用射頻技術進行數據傳輸的局域網。相比于有線局域網,WLAN無需物理布線,更加靈活。典型部署場景如家庭、學校、校園或企業辦公樓等。無線局域網技術的不斷發展和普及,極大地改善了手持移動設備的聯網體驗,促進了信息的傳遞與分享。

無線局域網協議有多種,其中最主流的是IEEE802.11系列標準。使用IEEE 802.11標準的局域網又稱為Wi-Fi(Wireless-Fidelity),即“無線保真度”。Wi-Fi 網絡是 WLAN 的一種,也是最廣泛使用的 WLAN 類型。

發展歷史

第一個使用無線通信的數據網絡誕生于 1971 年,當時夏威夷大學的一個研究項目將網絡技術與無線電通信結合起來,命名為 ALOHA 網絡。該系統在數十公里范圍內的島嶼上使用了固定發射機,無需使用電話線即可與歐胡島(Oahu Island)的中央計算機進行通信。該網絡使用隨機訪問協議,允許計算機在有信息要發送時立即通過共享通道傳輸數據包。

筆記本電腦的出現促進了各種無線局域網的發展,但起初這些局域網相互不兼容,于是 IEEE 委員會開始起草無線局域網標準。美國聯邦通信委員會 1985 年決定開放 ISM 頻段供未經許可的使用,因此在 1997 年,IEEE(電氣和電子工程師協會)發布了第一個無線局域網標準,即 IEEE 802.11。主要用于解決辦公室局域網和校園網中用戶與用戶終端的無線接入,總數據傳輸速率設計為 2Mbps。但由于第一批 WLAN 卡非常昂貴,該技術在最初幾年未能真正建立起來。對于無線局域網技術的使用,基本僅限于實在無法使用有線連接的情況下才會考慮。

初代 802.11 標準規定的數據速率是通過 IR(紅外線)信號或通過 DSSS(跳頻或直序擴頻)無線電信號進行傳送的,受限于較低的速度和有限的應用范圍。因此,1999 年 7 月,DSSS 版本的傳統 802.11 迅速得到 802.11b 修訂版補充,它與傳統 802.11 一樣,工作在 2.4GHz 頻段下。修訂版把信息速率提高到 11 Mbps。在 802.11b 發布之后,802.11 網絡才得到了廣泛采用。

與 802.11b 同期發布的 802.11a 提供高達 54Mbps 的數據傳輸速度,但是由于其在 5 GHz下運行,以當時的技術,IEEE 802.11a 成本更高,實施起來也更困難,因此應用范圍較小。

發布于 2003 年的 IEEE 802.11g 是繼 802.11a 和 802.11b 之后的主要 Wi-Fi 標準之一,它可以在 2.4GHz 頻段下實現54 Mbps 的傳輸速度,芯片成本較低,速度較高,因此成為占主導地位的無線技術。盡管 5 GHz 擁塞程度較低且帶寬更大,可為WLAN 提供更好的性能,但 5 GHz 芯片的額外成本仍然是一個主要因素。

隨著時間的推移和成本的下降,越來越多的設備開始使用 802.11a 標準。2006 年初,業界就 802.11n WLAN 系統的功能達成了實質性協議,這為許多芯片制造商提供了足夠的信息來開展開發工作。2009 年 10 月 802.11n 正式發布,取代了“a”版本。事實上,802.11n 是該標準的雙頻版本,在 2.4 GHz 和 5 GHz 上運行,提供高達 600 Mbps 的數據傳輸速度。

為了改進 802.11n 標準,IEEE 在 2008 年至 2013 年期間開發了 IEEE 802.11ac,于2013年12月正式發布。802.11ac 無線標準僅使用 5 GHz 頻段,最大理論連接速度高達 7 Gbps。

2019 年 IEEE 發布了 802.11ax 標準,IEEE 802.11ax 被視為 802.11ac 的后繼者,采用 802.11ax 標準的路由器可以廣播四個 MIMO 空間流,為每個流提供四倍的最大理論帶寬。?假設單個 802.11ax 流的速率為 3.5 Gbps,即可以得到 14 Gbps 的最大理論帶寬。

IEEE 在 2021 年 3 月發布了 802.11be 的初始草案,最終版本預計于 2024 年初發布,最大數據吞吐量可達 46Gbps,IEEE 802.11be 標準支持多鏈路技術,使其能夠減少 WLAN 擁塞并提高網絡的整體性能。

基礎架構

站(STA)

站由連接到 WLAN 的設備組成。每個站都有一個無線網絡接口控制器。它們可以是AP,也可以是無線終端,每個都用唯一的網絡地址進行標識。

無線接入點

無線接入點(WAP)允許支持無線功能的設備和有線網絡通過無線標準進行連接。接入點通過有線連接到路由器、交換機或集線器,將有線網絡數據轉換成無線信號,并將無線信號投射到指定區域。

無線終端

無線終端設備包括筆記本電腦、智能手機、平板電腦等,通過搭載無線網卡或WiFi模塊連接到無線局域網,實現數據交換和資源共享。雖然無線設備可以在無線局域網覆蓋范圍內自由移動,但其連接穩定性可能受到距離和干擾的影響。

基本服務集(Basic Service Set,BSS)

基本服務集是一組接入同一 WAP 的無線設備,基本服務集標識符(BSSID)是接入點的物理 MAC 地址,每個 BSS 使用 BSSID 作為唯一標識,此信息包含在數據包中。由于網絡范圍較小,它主要用于小型辦公室或家庭。?服務集標識符(SSID)也稱為網絡名稱,是用于標識接入點的唯一字符串。當多個接入點共享相同的 SSID 時,它們形成擴展服務集(ESS),共享網絡名稱稱為擴展服務集標識符(ESSSID),每個 WAP 都會向其用戶廣播相同的 SSID。

無線分布系統(WDS)

無線分布系統是一種在無線局域網中互連接入點的方法,IEEE 802.11標準將無線分布系統定義為用于連接接入點的基礎設施。WDS可以將兩個或多個AP連接在一起,以擴展無線網絡的范圍,而無需使用傳統有線連接。WDS 可以在接入點之間提供兩種不同的無線連接模式:無線橋接和無線中繼。

無線橋接

無線橋接使用無線信號將兩個現有網絡連接到一個更大的網絡中,無線橋接具有相互通信的接入點,但不允許來自無線終端的訪問。

無線中繼

無線中繼有助于擴展給定的無線網絡范圍,允許接入點相互通信。本質是獲取現有無線接入點的信號并重新廣播,以創建第二個網絡。

傳輸介質

無線局域網使用紅外線或者無線電作為傳輸介質,紅外線局域網采用小于1微米波長的紅外線作為傳輸媒體,有較強的方向性,由于它采用低于可見光的部分頻譜作為傳輸介質,使用不受無線電管理部門的限制。但在實際應用中,由于紅外線具有很高的背景噪聲,受日光、環境照明等影響較大。

相比來說,由于無線電波的覆蓋范圍大,應用廣泛,因此更多的無線局域網采用無線電波作為傳輸介質。其具有很強的抗干擾抗噪聲能力、抗衰落能力。

IEEE 802.11 標準

無線局域網類型

WLAN 根據 IEEE 802.11 標準,以兩種基本模式運行:基礎設施模式和自組織模式。

基礎設施模式(Infrastructure Mode)

移動設備或客戶端連接到接入點,而接入點又通過網橋連接到局域網或互聯網,客戶端通過接入點傳輸數據到其他客戶端,這種模式被稱為基礎設施模式。在基礎設施模式下,WLAN網絡由站點以及一個或多個接入點組成。設備接入點就像蜂窩系統中使用的基站,所有站之間的通信都需要通過接入點。

Ad Hoc 模式(Ad-Hoc Mode)

在 Ad Hoc 模式下,WLAN 無線網絡僅由站組成,網絡中不會有任何接入點。無線終端彼此直接通信。它也稱為獨立基本服務集(IBSS)或點對點模式。Ad Hoc 模式適合在辦公室、酒店或有線基礎設施不可用的地方進行快速無線連接設置。

應用領域

網絡信息系統:如電子郵件、文件傳輸和終端仿真等。

難以布線的環境:如老建筑、布線昂貴的露天環境、城市建筑群、學校和工廠等。

經常變化的環境:如零售、野外勘測、軍事作業等。

接入移動設備的網絡:如筆記本電腦、手機、物聯網設備等。WLAN 的一項特殊優勢是網絡中設備的移動性,在布置較大型的多移動設備的無線局域網時,采用“漫游”技術可以自動將其無線連接切換到無線信號最好的接入點。

辦公室和家庭網絡:如家庭、小型辦公室以及其他需要小型局域網操作的用戶。

參考資料 >

無線局域網標準802.11x總覽.中國教育和科研計算機網.2023-08-13

..2023-08-12

中國電信科普WiFi與WLAN的區別.搜狐網.2023-08-03

The Wireless LANs Page.cse.wustl.edu.2023-08-13

What Is a Wireless LAN?.cisco.2023-08-03

什麼是 WLAN?.HPE Aruba Networking.2023-08-03

The ALOHA Protocol.wirelesscommunication.2023-08-12

IEEE 802.11.techopedia.2023-08-12

The first wireless LAN /WLAN.teldat.2023-08-13

Wireless Local Area Network.techopedia.2023-08-13

Understanding IEEE 802.11b Wi-Fi.electronics-notes.2023-08-13

..2023-08-13

IEEE 802.11a Wi-Fi Standard.electronics-notes.2023-08-13

802.11g-2003 - IEEE Standard for Information technology-- Local and metropolitan area networks-- Specific requirements-- Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Further Higher Data Rate Extension in the 2.4 GHz Band | IEEE Standard | IEEE Xplore.IEEE.2023-08-13

802.11g specifications.electronics-notes.2023-08-13

IEEE 802.11n WLAN Standard.electronics-notes.2023-08-13

What is 802.11n?.techtarget.2023-08-13

The 802.11ac WiFi Standard Explained.signalboosters.2023-08-13

What you need to know about Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac).keenetic.2023-08-13

Why You Should Care About IEEE 802.11ax.business.2023-08-13

802.11ac:The Fifth Generation of Wi-Fi.cisco.2023-08-13

Understanding IEEE 802.11be Wi-Fi 7.electronics-notes.2023-08-13

What Is a Wireless LAN?.cisco.2023-08-13

無線接入點是什么?.cisco.2023-08-13

What is an Access Point?.linksys.2023-08-13

解析WLAN無線局域網規劃與應用.中國教育和科研計算機網.2023-08-13

如何識別并減少無線信號干擾.戴爾官方網站.2023-08-13

IntroductionofBasicServiceSet(BSS).geeksforgeeks.2023-08-13

Wireless LAN: WAP, BSS, BSSID, SSID, ESS, & ESSID.medium.2023-08-13

wireless distribution system (WDS).techtarget.2023-08-13

what a wireless distribution system is.antaira.2023-08-13

無線局域網的應用與安全.電子政務網.2023-08-13

WiFi Standards: IEEE 802.11.electronics-notes.2023-08-13

IEEE 802.11F-2003.ieee.2023-08-13

IEEE 802.11h-2003.ieee.2023-08-13

IEEE 802.11i-2004.ieee.2023-08-13

High-performance wireless networks offer increased flexibility and mobility.phoenixcontact.2023-08-13

IEEE 802.11j-2004.ieee.2023-08-13

IEEE 802.11e-2005.ieee.2023-08-13

IEEE 802.11k-2008.ieee.2023-08-13

IEEE 802.11s-2011.ieee.2023-08-13

IEEE 802.11u-2011.ieee.2023-08-13

IEEE 802.11ad-2012.ieee.2023-08-13

IEEE 802.11af-2013.ieee.2023-08-13

IEEE 802.11ah-2016.ieee.2023-08-13

What are wireless LANs?.tutorialspoint.2023-08-13

Understanding Infrastructure Mode in Wireless Networking.lifewire.2023-08-13

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