無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用

1、無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）技術(shù)及應(yīng)用2015年4月無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN):是使用無(wú)線連接的局域網(wǎng)。它使用無(wú)線電波作為數(shù)據(jù)傳送的媒介。傳送距離一般為幾十米。 無(wú)線局域網(wǎng)的主干網(wǎng)路通常使用電纜（CABLE），無(wú)線局域網(wǎng)用戶通過(guò)一個(gè)或更多無(wú)線接取器接入無(wú)線局域網(wǎng)。 無(wú)線局域網(wǎng)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在商務(wù)區(qū)，大學(xué)，機(jī)場(chǎng)，及其他公共區(qū)域。 無(wú)線局域網(wǎng)最通用的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE定義的802.11系列標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)線局域網(wǎng)第一個(gè)版本發(fā)表于1997年，其中定義了介質(zhì)訪問(wèn)接入控制層（MAC層）和物理層。AP（Access Point）無(wú)線接入點(diǎn)分類：1、單純性無(wú)線AP：就是一個(gè)無(wú)線交換機(jī)，提供無(wú)線信號(hào)發(fā)射接收的功能。主要是提供無(wú)

2、線工作站對(duì)有線局域網(wǎng)和從有線局域網(wǎng)對(duì)無(wú)線工作站的訪問(wèn)，在訪問(wèn)接入點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)的無(wú)線工作站可以通過(guò)它進(jìn)行相互通信。2、多數(shù)單純性無(wú)線AP：本身不具備路由功能。支持多用戶（30-100臺(tái)計(jì)算機(jī)）接入，數(shù)據(jù)加密，多速率發(fā)送等功能，在家庭、辦公室內(nèi)，一個(gè)無(wú)線AP便可以實(shí)現(xiàn)所有計(jì)算機(jī)的無(wú)線接入。3、擴(kuò)展型AP：即通常所說(shuō)的無(wú)線路由器。除具有無(wú)線信號(hào)發(fā)射接收功能以外，還具有路由功能和DNS、DHCP、防火墻等服務(wù)。AP（Access Point）無(wú)線接入點(diǎn)應(yīng)用示例利用樹(shù)莓派和USB無(wú)線網(wǎng)卡構(gòu)成的無(wú)線路由Raspberry Pi（樹(shù)莓派）只有信用卡 大小的卡片式電腦，其系統(tǒng)基于LinuxIEEE802.11

3、標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi聯(lián)盟是由采用IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和器件供應(yīng)商成立的一個(gè)非贏利性組織，它也成為了IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的代名詞。802.11 ，1997年，原始標(biāo)準(zhǔn)(2Mbit/s 工作在2.4GHz)。802.11a，1999年，物理層補(bǔ)充(54Mbit/s工作在5GHz) 。802.11b，1999年，物理層補(bǔ)充(11Mbit/s工作在2.4GHz) 。802.11g，物理層補(bǔ)充(54Mbit/s工作在2.4GHz) 。802.11n：2009年9月正式通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)線局域網(wǎng)工作的頻段目前無(wú)線局域網(wǎng)(wlan)較成熟的標(biāo)準(zhǔn)有802.11b、802.11g、802.11a、等三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，

4、其中11b、11g標(biāo)準(zhǔn)工作在2.4GHz頻段，11a工作在5.15-5.825GHz頻段，11a、11g數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到54Mbps，11b數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到11Mbps，傳輸距離控制在 10-100米。在中國(guó)，802.11a工作在5.725-5.850GHz頻段， 共125M帶寬，每個(gè)信道20MHz帶寬，共26個(gè)信道號(hào)，可用的有五個(gè)，一般選擇149、153、157、161、165五個(gè)互不干擾的點(diǎn)。各無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)性能參數(shù)協(xié)議協(xié)議發(fā)布日期發(fā)布日期頻帶頻帶最大傳輸速度最大傳輸速度802.1119972.4-2.5 GHz2 Mbit/s802.11a19995.15-5.35/5.47-5.725/5.

5、725-5.875 GHz54 Mbit/s802.11b19992.4-2.5 GHz11 Mbit/s802.11g20032.4-2.5 GHz54 Mbit/s802.11n20092.4GHz或者5GHz600 Mbit/s (40MHz*4 MIMO)802.11ac2011.11(草案)2.4GHz或者5GHz867Mbit/s, 1.73 Gbit/s, 3.47 Gbit/s, 6.93 Gbit/s (8 MIMO, 160MHz)802.11ad2012.12(草案)60GHzup to 7000Mbit/s無(wú)線通訊系統(tǒng)的組成 信息從發(fā)送者傳送到接收者的過(guò)程稱為通信，而實(shí)

6、現(xiàn)信息傳輸過(guò)程的系統(tǒng)稱為通信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)的基本模型如下圖所示，它主要由信源、發(fā)信機(jī)、空間信道媒介、收信機(jī)和信宿幾部分組成。無(wú)線收發(fā)信機(jī)射頻前端功能和特性（2）接收機(jī) 接收的過(guò)程可以說(shuō)是發(fā)送的逆過(guò)程。對(duì)于接收 系統(tǒng)而言，最困難的部分就在于射頻前端。因?yàn)榭?間充滿了各種各樣的電磁信號(hào)，有用信號(hào)也在其中， 如何既有效地接收到有用信號(hào)，同時(shí)還需要盡可能 地將無(wú)用信號(hào)抑制下去，一直是通信中的一個(gè)重要 研究課題。AP覆蓋區(qū)域內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度及信噪比 信號(hào)強(qiáng)度大于-80dBm 信噪比在24dBm-40dBm之間 誤碼率低，一般在10-8和10-11之間射頻型無(wú)線局域網(wǎng)電路與其它類型通信所采用的電路非常類似,

7、例如美國(guó)數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn)IS54和近軌衛(wèi)星終端。載波頻率由實(shí)際應(yīng)用確定, 通常為2.4GHZ或5.8GHZ輸出功耗小：小于100mw工作原理圖無(wú)線局域網(wǎng)中射頻技術(shù)-擴(kuò)展頻譜技術(shù)擴(kuò)展頻譜技術(shù)包括以下幾種方式: 直接序列擴(kuò)展頻譜，簡(jiǎn)稱直擴(kuò)，記為DS（Direct Sequence）； 跳頻，記為FH（Frequency Hopping）； 跳時(shí)，記為TH（Time Hopping）； 線性調(diào)頻，記為Chiep。除以上四種基本擴(kuò)頻方式以外，還有這些擴(kuò)頻方式的組合方式，如FH/DS、TH/DS、FH/TH等。在通信中應(yīng)有較多的主要是DS/FH和FH/DS。1.直接序列擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)直接序列擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)（DS

8、-SS），通常簡(jiǎn)稱為直接序列系統(tǒng)或直擴(kuò)系統(tǒng)，是用待傳輸?shù)男畔⑿盘?hào)與高速率的偽隨機(jī)碼波形相乘后，去直接控制射頻信號(hào)的某個(gè)參量，來(lái)擴(kuò)展傳輸信號(hào)的帶寬。工作原理圖直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)簡(jiǎn)化圖(a) 發(fā)射系統(tǒng) (b) 接收系統(tǒng)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)射系統(tǒng)接收系統(tǒng)HM-T ASK轉(zhuǎn)FSK透明傳輸發(fā)射模塊HM-R FSK轉(zhuǎn)ASK透明傳輸接收模塊FSKFrequency-shift keying- 頻移鍵控(FSK)是利用載波的頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息。它是利用基帶數(shù)字信號(hào)離散取值特點(diǎn)去鍵控載波頻率以傳遞信息的一種數(shù)字調(diào)制技術(shù)ASKAmplitude Shift Keying-幅移鍵控法(ASK)的載波幅度是隨著調(diào)

9、制信號(hào)而變化的， 其最簡(jiǎn)單的形式是，載波在二進(jìn)制調(diào)制信號(hào)控制下通斷， 此時(shí)又可稱作開(kāi)關(guān)鍵控法(OOK)。 多電平MASK調(diào)制方式是一種比較高效的傳輸方式，但由于它的抗噪聲能力較差，尤其是抗衰落的能力不強(qiáng)，因而一般只適宜在恒參信道下采用。2.跳頻（FHSS）跳頻技術(shù)是指用偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行頻移鍵控，使載波頻率不斷跳變而擴(kuò)展頻譜的一種方法。與直接序列擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)的不同點(diǎn) （1）擴(kuò)譜對(duì)象不同 （2）優(yōu)缺點(diǎn)：無(wú)抗多徑能力，發(fā)射效率低，同樣發(fā)射功率的跳頻系統(tǒng)在有效傳輸距離內(nèi)小于直擴(kuò)系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是抗干擾，定頻干擾只會(huì)干擾部分頻點(diǎn)。工作原理圖擴(kuò)展頻譜技術(shù)的特點(diǎn)l、很強(qiáng)的抗干擾能力 由于將信號(hào)擴(kuò)展到很寬的頻帶上，

10、在接收端對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理即帶寬壓縮，恢復(fù)成窄帶信號(hào)。對(duì)干擾信號(hào)而言，由于與擴(kuò)頻用的偽隨機(jī)碼不相關(guān)，則被擴(kuò)展到一很寬的頻帶上，使之進(jìn)入信號(hào)通頻帶內(nèi)的干擾功率大大降低，相應(yīng)的增加了相關(guān)器的輸出信號(hào)/干擾比，因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。其抗干擾能力與其頻帶的擴(kuò)展倍數(shù)成正比，頻譜擴(kuò)展得越寬，抗干擾的能力越強(qiáng)。擴(kuò)展頻譜技術(shù)的特點(diǎn)2、可進(jìn)行多址通信擴(kuò)展頻譜通信本身就是一種多址通信方式，稱為擴(kuò)頻多址（SSMA），實(shí)際上是碼分多址（CDMA）的一種，用不同的擴(kuò)頻碼組成不同的網(wǎng)。雖然擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)占用了很寬的頻帶，但由于各網(wǎng)在同一時(shí)刻共同一頻段，其頻段利用率甚至比單路單載波系統(tǒng)還要高。擴(kuò)展頻譜技術(shù)的特點(diǎn)3、安全保密 由于擴(kuò)頻系統(tǒng)將傳送的信息擴(kuò)展到很寬的頻帶上去，其功率密度隨頻譜的展寬而降低，