无线局域网图解（wlan无线局域网）

WLAN是Wireless Local Area Network的简称，指应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。无线局域网本质的特点是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来，而是通过无线的方式连接，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。 [1]

它是相当便利的数据传输系统，它利用射频（Radio Frequency； RF）的技术，使用电磁波，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线（Coaxial）所构成的局域网络，在空中进行通信连接，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。 [2]

中文名无线局域网外文名Wireless Local Area Networks； WLAN技 术射频

标 准IEEE802.11/a/g/b/n/ac需要设备无线网卡、无线路由器优 点灵活性和移动性

简介

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在无线局域网WLAN发明之前，人们要想通过网络进行联络和通信，必须先用物理线缆-铜绞线组建一个电子运行的通路，为了提高效率和速度，后来又发明了光纤。当网络发展到一定规模后，人们又发现，这种有线网络无论组建、拆装还是在原有基础上进行重新布局和改建，都非常困难，且成本和代价也非常高，于是WLAN的组网方式应运而生。 [1]

WLAN起步于1997年。当年的6月，第一个无线局域网标准IEEE802. 11正式颁布实施，为无线局域网技术提供了统一标准，但当时的传输速率只有1~2 Mbit/s。随后，IEEE委员会又开始制定新的WLAN标准，分别取名为IEEE802.11a和IEEE802. 11b。IEEE802. llb标准首先于1999年9月正式颁布，其速率为11 Mbit/s。经过改进的IEEE802. 11a标准，在2001年年底才正式颁布，它的传输速率可达到54 Mbit/s，几乎是IEEE802. llb标准的5倍。尽管如此，WLAN的应用并未真正开始，因为整个WLAN应用环境并不成熟。 [1]

WLAN的真正发展是从2003年3月Intel第一次推出带有WLAN无线网卡芯片模块的迅驰处理器开始的。尽管当时的无线网络环境还非常不成熟，最为发达的美国也不例外。但是由于Intel的捆绑销售，加上迅驰芯片的高性能、低功耗等非常明显的优点，使得许多无线网络服务商看到了商机，同时11 Mbit/s的接入速率在一般的小型局域网也可进行一些日常应用，于是各国的无线网络服务商开始在公共场所（如机场、宾馆、咖啡厅等）提供访问热点，实际上就是布置一些无线访问点( Access Point，AP)，方便移动商务人士无线上网。 [1]

经过了两年多的发展，基于IEEE802. llb标准的无线网络产品和应用已相当成熟，但毕竟11 Mbit/s的接入速率还远远不能满足实际网络的应用需求。 [1]

在2003年6月，经过两年多的开发和多次改进，一种兼容原来的IEEE802. llb标准，同时也可提供54 Mbit/s接入速率的新标准-IEEE802. 11g在IEEE委员会的努力下正式发布了。 [1]

目前使用最多的是802. 11n（第四代）和802. 11ac（第五代）标准，它们既可以工作在2.4 GHz频段也可以工作在5 GHz频段上，传输速率可达600 Mbit/s（理论值）。但严格来说只有支持802. 11ac的才是真正5G，现来在说支持2.4 G和5G双频的路由器其实很多都是只支持第四代无线标准，也就是802. 11n的双频，而真正支持ac5 G的路由最便宜的都要四五百元甚至上千元。[1]

优点与不足

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优点

⑴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。 [3]

⑵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]

⑶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。 [3]

⑷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。 [3]

⑸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。由于无线局域网有以上诸多优点，因此其发展十分迅速。最近几年，无线局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。 [3]

不足

无线局域网的不足之处：无线局域网在能够给网络用户带来便捷和实用的同时，也存在着一些缺陷。无线局域网的不足之处体现在以下几个方面：⑴性能。无线局域网是依靠无线电波进行传输的。这些电波通过无线发射装置进行发射，而建筑物、车辆、树木和其它障碍物都可能阻碍电磁波的传输，所以会影响网络的性能。⑵速率。无线信道的传输速率与有线信道相比要低得多。无线局域网的最大传输速率为1Gbit/s，只适合于个人终端和小规模网络应用。⑶安全性。本质上无线电波不要求建立物理的连接通道，无线信号是发散的。从理论上讲，很容易监听到无线电波广播范围内的任何信号，造成通信信息泄漏。 [3]

无线局域网拓扑结构

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基于IEEE802.11标准的无线局域网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。 [4]

图1 无线局域网简单的家庭无线LAN

简单的家庭无线WLAN：在家庭无线局域网最通用和最便宜的例子，一台设备作为防火墙，路由器，交换机和无线接入点。这些无线路由器可以提供广泛的功能，例如：保护家庭网络远离外界的入侵。允许共享一个ISP（Internet服务提供商）的单一IP地址。可为4台计算机提供有线以太网服务，但是也可以和另一个以太网交换机或集线器进行扩展。为多个无线计算机作一个无线接入点。通常基本模块提供2.4GHz802.11b/g操作的Wi-Fi，而更高端模块将提供双波段Wi-Fi或高速MIMO性能。 [3]

双波段接入点提供2.4GHz802.11b/g/n和5.8GHz802.11a性能，而MIMO接入点在2.4GHz范围中可使用多个射频以提高性能。双波段接入点本质上是两个接入点为一体并可以同时提供两个非干扰频率，而更新的MIMO设备在2.4GHz范围或更高的范围提高了速度。2.4GHz范围经常拥挤不堪而且由于成本问题，厂商避开了双波段MIMO设备。双波段设备不具有最高性能或范围，但是允许你在相对不那么拥挤的5.8GHz范围操作，并且如果两个设备在不同的波段，允许它们同时全速操作。家庭网络中的例子并不常见。该拓扑费用更高但是提供了更强的灵活性。路由器和无线设备可能不提供高级用户希望的所有特性。在这个配置中，此类接入点的费用可能会超过一个相当的路由器和AP一体机的价格，归因于市场中这种产品较少，因为多数人喜欢组合功能。一些人需要更高的终端路由器和交换机，因为这些设备具有诸如带宽控制，千兆以太网这样的特性，以及具有允许他们拥有需要的灵活性的标准设计。 [3]

无线桥接

无线局域网

当有线连接以太网或者需要为有线连接建立第二条冗余连接以作备份时，无线桥接允许在建筑物之间进行无线连接。802.11设备通常用来进行这项应用以及无线光纤桥。802.11基本解决方案一般更便宜并且不需要在天线之间有直视性，但是比光纤解决方案要慢很多。802.11解决方案通常在5至30mbps范围内操作，而光纤解决方案在100至1000mbps范围内操作。这两种桥操作距离可以超过10英里，基于802.11的解决方案可达到这个距离，而且它不需要线缆连接。但基于802.11的解决方案的缺点是速度慢和存在干扰，而光纤解决方案不会。光纤解决方案的缺点是价格高以及两个地点间不具有直视性。 [3]

中型WLAN

图2 无线局域网

中等规模的企业传统上使用一个简单的设计，他们简单地向所有需要无线覆盖的设施提供多个接入点。这个特殊的方法可能是最通用的，因为它入口成本低，尽管一旦接入点的数量超过一定限度它就变得难以管理。大多数这类无线局域网允许你在接入点之间漫游，因为它们配置在相同的以太子网和SSID中。从管理的角度看，每个接入点以及连接到它的接口都被分开管理。在更高级的支持多个虚拟SSID的操作中，VLAN通道被用来连接访问点到多个子网，但需要以太网连接具有可管理的交换端口。这种情况中的交换机需要进行配置，以在单一端口上支持多个VLAN。 [3]

尽管使用一个模板配置多个接入点是可能的，但是当固件和配置需要进行升级时，管理大量的接入点仍会变得困难。从安全的角度来看，每个接入点必须被配置为能够处理其自己的接入控制和认证。RADIUS服务器将这项任务变得更轻松，因为接入点可以将访问控制和认证委派给中心化的RADIUS服务器，这些服务器可以轮流和诸如Windows活动目录这样的中央用户数据库进行连接。但是即使如此，仍需要在每个接入点和每个RADIUS服务器之间建立一个RADIUS关联，如果接入点的数量很多会变得很复杂。 [3]

大型WLAN

图3 无线局域网

交换无线局域网是无线连网最新的进展，简化的接入点通过几个中心化的无线控制器进行控制。数据通过Cisco，ArubaNetworks，Symbol和TrapezeNetworks这样的制造商的中心化无线控制器进行传输和管理。这种情况下的接入点具有更简单的设计，用来简化复杂的操作系统，而且更复杂的逻辑被嵌入在无线控制器中。接入点通常没有物理连接到无线控制器，但是它们逻辑上通过无线控制器交换和路由。要支持多个VLAN，数据以某种形式被封装在隧道中，所以即使设备处在不同的子网中，但从接入点到无线控制器有一个直接的逻辑连接。从管理的角度来看，管理员只需要管理可以轮流控制数百接入点的无线局域网控制器。这些接入点可以使用某些自定义的DHCP属性以判断无线控制器在哪里，并且自动连结到它成为控制器的一个扩充。这极大地改善了交换无线局域网的可伸缩性，因为额外接入点本质上是即插即用的。要支持多个VLAN，接入点不再在它连接的交换机上需要一个特殊的VLAN隧道端口，并且可以使用任何交换机甚至易于管理的集线器上的任何老式接入端口。VLAN数据被封装并发送到中央无线控制器，它处理到核心网络交换机的单一高速多VLAN连接。安全管理也被加固了，因为所有访问控制和认证在中心化控制器进行处理，而不是在每个接入点。只有中心化无线控制器需要连接到RADIUS服务器，这些服务器在图6显示的例子中轮流连接到活动目录。 [3]

交换无线局域网的另一个好处是低延迟漫游。这允许VoIP和Citrix这样的对延迟敏感的应用。切换时间会发生在通常不明显的大约50毫秒内。传统的每个接入点被独立配置的无线局域网有1000毫秒范围内的切换时间，这会破坏电话呼叫并丢弃无线设备上的应用会话。交换无线局域网的主要缺点是由于无线控制器的附加费用而导致的额外成本。但是在大型无线局域网配置中，这些附加成本很容易被易管理性所抵消。 [3]

组建无线组网要求

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无线局域网

由于无线局域网需要支持高速、突发的数据业务，在室内使用还需要解决多径衰落以及各子网间串扰等问题。具体来说，无线局域网必须实现以下技术要求： [3]

1．可靠性：无线局域网的系统分组丢失率应该低于10-5，误码率应该低于10-8。[3]

2．兼容性：对于室内使用的无线局域网，应尽可能使其跟现有的有线局域网在网络操作系统和网络软件上相互兼容。 [3]

3．数据速率：为了满足局域网业务量的需要，无线局域网的数据传输速率应该在54Mbps以上。 [3]

4．通信保密：由于数据通过无线介质在空中传播，无线局域网必须在不同层次采取有效的措施以提高通信保密和数据安全性能。 [3]

5．移动性：支持全移动网络或半移动网络。 [3]

6．节能管理：当无数据收发时使站点机处于休眠状态，当有数据收发时再激活，从而达到节省电力消耗的目的。 [3]

7．小型化、低价格：这是无线局域网得以普及的关键。 [3]

8．电磁环境：无线局域网应考虑电磁对人体和周边环境的影响问题。 [3]

在组建无线局域网时，往往需要仔细考虑许多细节因素，才能成功搭建无线局域网，并保证其有很高的工作性能。 [5]

1、在通过无线局域网连接远程局域网时，远程局域网所在的建筑物应该尽量可视，如果无线局域网要穿过高大的建筑物或茂密的树木等障碍物，那么搭建的无线局域网传输性能就会受影响，毕竟那些障碍物会直接影响无线局域网数据信号的正常传输。 [5]

2、当远程网络与本地局域网之间的距离比较远时，可以适当降低网络传输带宽，达到远距离数据传输的目的，实在需要进行远距离无线传输的话，不妨尝试在中间设立无线局域网中继中转站，以便让上网信号绕过障碍物。在无线局域网中，网络信号进行近距离传输时，为了确保能够获取最大的传输带宽，就要将几个无线网桥互相集成在一起，同时无线局域网的天线高度基本不会受到影响。 [5]

3、无线局域网的天线高度进行合适设置也是非常重要的，倘若没有将无线局域网设备的天线高度设置合适，单纯依靠增大天线增益或增大功率放大等方法，获取的无线传输效果将十分有限。那么可以考虑将无线节点设备的天线布置在建筑物的最项层上，并且尽量利用小型天线以便确保无线电波的相对集中，这样有利于有效避免来自其他无线局域网信号的干扰。 [5]

4、尽管无线局域网传输采用了跳频技术，但上网信号的频率载波很难被检测到，如此一来只有当双方无线设置了相同的网络ID号，才能进行无线上网信号的安全传输。如果要进一步保证无线局域网的运行安全性，还可以对无线上网信号进行加密。[5]

组网模式

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将WLAN中的几种设备结合在一起使用，就可以组建出多层次、无线和有线并存的计算机网络。一般说来，无线局域网有两种组网模式，一种是无固定基站的WLAN，另一种是有固定基站的WLAN。 [5]

无固定基站的WLAN是一种自足网络，主要适用于在安装无线网卡的计算机之间组成的对等状态的网络。有固定基站的WLAN类似于移动通信的机制，安装无线网卡的计算机通过基站（无线AP或者无线路由器）接入网络，这种网络的应用比较广泛，通常用于有线局域网覆盖范围的延伸或者作为宽带无线互联网的接入方式。 [5]

无固定基站的WLAN

无固定基站的WLAN也被称为无线对等网，是最简单的一种无线局域网结构。这种无固定基站的WLAN结构是一种无中心的拓扑结构，通过网络连接的各个设备之间的通信关系是平等的，但仅适用于较少数的计算机无线连接方式（通常是5台主机或设备之内）。 [5]

这种组网模式不需要固定的设施，只需要在每台计算机中安装无线网卡就可以实现，因此非常适用于一些临时网络的组建。[5]

有固定基站的WLAN

当网络中的计算机用户到达一定数量时，或者是当需要建立一个稳定的无线网络平台的时候，一般会采用以AP为中心的组网模式。 [5]

以AP为中心的组网模式也是无线局域网最为普遍的一种组网模式，在这种模式中，需要有一个AP充当中心站，所有站点对网络的访问都受该中心的控制。 [5]

硬件设备

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无线局域网

1．无线网卡。无线网卡的作用和以太网中的网卡的作用基本相同，它作为无线局域网的接口，能够实现无线局域网各客户机间的连接与通信。 [3]

2．无线AP。AP是Access Point的简称，无线AP就是无线局域网的接入点、无线网关，它的作用类似于有线网络中的集线器。 [3]

3．无线天线。当无线网络中各网络设备相距较远时，随着信号的减弱，传输速率会明显下降以致无法实现无线网络的正常通信，此时就要借助于无线天线对所接收或发送的信号进行增强。 [3]

用户管理

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无线局域网的用户管理的内容包括在移动通信中强调对移动电话用户的档案、变更记录等资料的管理和对交换机用户数据的管理；宽带ADSL网络中的用户管理强调的是用户的认证管理和计费管理，当然也包括用户资料的管理；分布式的系统中强调用户的建立、删除、权限设置、注册、连接、记帐等。但是所有的用户管理不外乎通常包括的系统IP地址分配、用户资料库管理、用户注册、用户级别管理、用户权限设置、用户日志和系统工作状态监控等主要内容。 [4]

在引入了新一代的Intemet协议IPv6之后无线局域网的用户管理主要处理以下几个方面： [4]

IP地址分配

无线局域网从用户到无线接入点之间走的是无线链路，因此不存在IP地址的分配问题，但是一旦进入了接入网络，接入网络的AP就会给用户分配一个暂时的IP，在用户与网络通信阶段都会使用这一IP，直到用户离网，IP自动释放。在IPv6网络中的IP地址分配和管理，主要有被动分配和主动获取两种方式，主动获得是通过IPv6协议簇的相关协议计算得出，主要通过网卡MAC地址使用特定的算法得到，被动分配是通过向网络中的DHCPv6的服务器请求获得。 [4]

资料库

用户资料库是为保存用户的基本人事资料如姓名、性别等而设置的，其目的是强制用户进行实名注册，核查用户注册时输入的个人资料是否正确。当用户首次登录网站进行用户注册时，只有输入的个人资料与资料库保存的内容相一致时，才能完成整个注册过程，否则不能成功注册。这个部分属于应用层管理的内容，与IPv6结合之后不需要太大的改动。 [4]

注册

用户注册是对终端用户进行分类分级管理，保证系统有序运行的基础。用户注册信息是系统判别来访用户是否为注册用户的依据。为防止别有用心的员工冒名注册，可将客户机IP地址和用户名、用户密码及其他个人信息进行捆绑验证。与IPv6结合之后，IPv6协议本身提供了很好的安全性，我们可以充分利用IPv6的一些优点使用户的注册更加完善。 [4]

登陆

当终端接入网络时网络可以自动获取来访客户机的IP地址，并将该IP地址与用户注册资料库中的记录进行比对，以判别来访者是否为注册用户。若在资料库中未找到该客户机IP地址相关的资料，表明是未进行过注册的终端，则引导其进行用户注册：若用户注册库中存在该IP地址注册资料，表明该客户机已进行过注册，将提示用户输入其个人资料姓名密码等，然后再与用户注册库中的记录进行比对验证用户密码确认用户身份。经确认的用户将被系统自动赋予一个标识，该用户且在终端上不能获取和更改的存活期可由系统控制的身份信息。 [4]

级别设置

用户在单位和组织机构内通常都有一个明确固定的工作岗位，属于某一部门和群组，位于某一行政级别。不同级别的用户由系统管理员根据人事资料和用户注册信息进行设置。这一部分与IPv6结合之后基本上没有变动，也就是面向下一代全IP网络中的接入WLAN网络中，也不会有太大的变化。 [4]

权限设置

为防止用户进行越权访问和随意性的信息发布活动必须对用户进行权限限制。当然这与具体的网络协议没有太大关系，因此在下一代IPv6网络中没有什么变化。 [4]

日志

用户日志是记录用户活动统计信息栏目点击率，分析改进网络利用情况的第一手资料。用户日志保存到数据库中，便于日后的统计分析利用用户日志信息，能对诸如用户登录时间浏览的站点与栏目发布的信息等进行统计分析。这一部分属于应用层的操作，引入IPv6技术后，也不需要什么变动。 [4]

应用

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WLAN的实现协议有很多，其中最为著名也是应用最为广泛的当属无线保真技术——Wi-Fi，它实际上提供了一种能够将各种终端都使用无线进行互联的技术，为用户屏蔽了各种终端之间的差异性。 [4]

在实际应用中，WLAN的接入方式很简单，以家庭WLAN为例，只需一个无线接入设备-路由器，一个具备无线功能的计算机或终端（手机或PAD），没有无线功能的计算机只需外插一个无线网卡即可。有了以上设备后，具体操作如下：使用路由器将热点（其他已组建好且在接收范围的无线网络）或有线网络接入家庭，按照网络服务商提供的说明书进行路由配置，配置好后在家中覆盖范围内（WLAN稳定的覆盖范围大概在20 m~50 m之间）放置接收终端，打开终端的无线功能，输入服务商给定的用户名和密码即可接入WLAN。 [4]

WLAN的典型应用场景如下： [4]

图4 无线局域网

（1）大楼之间：大楼之间建构网络的连结，取代专线，简单又便宜。 [4]

（2）餐饮及零售：餐饮服务业可使用无线局域网络产品，直接从餐桌即可输入并传送客人点菜内容至厨房、柜台。零售商促销时，可使用无线局域网络产品设置临时收银柜台。 [4]

（3）医疗：使用附无线局域网络产品的手提式计算机取得实时信息，医护人员可藉此避免对伤患救治的迟延、不必要的纸上作业、单据循环的迟延及误诊等，而提升对伤患照顾的品质。 [4]

（4）企业：当企业内的员工使用无线局域网络产品时，不管他们在办公室的任何一个角落，有无线局域网络产品，就能随意地发电子邮件、分享档案及上网络浏览。 [4]

（5）仓储管理：一般仓储人员的盘点事宜，透过无线网络的应用，能立即将最新的资料输入计算机仓储系统。 [4]

（6）货柜集散场：一般货柜集散场的桥式起重车，可于调动货柜时，将实时信息传回office，以利相关作业之逐行。 [4]

（7）监视系统：一般位于远方且需受监控现场之场所，由于布线之困难，可藉由无线网络将远方之影像传回主控站。 [4]

（8）展示会场：诸如一般的电子展，计算机展，由于网络需求极高，而且布线又会让会场显得凌乱，因此若能使用无线网络，则是再好不过的选择。 [4]

词条图册

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