无线局域网最新技术范文

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无线局域网是指用户以电脑透过区域空间的无线网络卡(Wireless Card/PCMCIA卡)结合存取无线接入点(Access Point，AP)进行区域无线网络连结方式，用户通过无线上网账号即可上网进行网络资源利用。无线局域网将用户端接取网络的线路传输部分转变成无线传输的形式。它是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统的有线局域网LAN(Local Area Network)的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。

无线局域网的组成包括无线网卡和无线接入点。无线局域网利用常规的局域网(如10/100/1000M以太网)及其互联设备(路由器、交换机)构成骨干支撑网，利用无线接入点(AP)来支持移动终端(MT)的移动和漫游，配有无线网卡的台式PC机、笔记本电脑或其他设备就可以与无线网络连接。

对于客户端，无线网卡作为无线网络的接口实现与无线网络的连接。无线网卡根据接口类型的不同，主要分为三种：PCMCIA无线网卡(适用于笔记本电脑，支持热插拔)、PCI无线网卡(适用于台式机)和USB无线网卡(适用于笔记本电脑和台式机，支持热插拔)。无线接入点的作用是完成WLAN和LAN之间的桥接。WLAN工作站也可漫游(Roaming)在不同的AP之间。在实际情况下(通常在室外)，还需要加上外接增益天线，使传输距离更远。

关键技术

现代无线联网技术是基于IEEE802.11标准(用于无线网络的国际标准)，该标准主要对网络的物理层和访问层(MAC)进行规定，其中MAC层是重点。

在MAC层以下，802.11规定了三种发送及接收技术：扩频(Spread Spectrum)技术、红外(Infared)技术、窄带(Narrow Band)技术。而扩频又分为直接序列扩频(Direct Sequence，DS)和跳频(Frequeny Hopping，FH)两种。

实现无线局域网的关键技术主要有三种：红外线、跳频扩频(FHSS)和直接序列扩频(DSSS)。

DSSS和FHSS无线局域网都使用无线电波作为媒体，覆盖范围大，发射功率较背景噪声低，基本避免了信号的偷听和窃取，有效地保证了通信的安全性。同时，无线局域网中的电波不会对人体健康造成伤害，具有抗干扰性、抗噪声、抗衰减和保密性能好等优点。

标准历程

IEEE作为WLAN标准的权威制定组织，从1991年开始对WLAN技术进行研究，迄今为止，已经制定了一系列标准，称为802.11系列标准。从1997年IEEE第一个无线局域网WLAN标准802.11以来，无线局域网得到很大的发展。

由于在传输速率和产品价格上都不能满足人们的需要，1999年IEEE对WLAN标准进行了更新和完善，进一步规范了不同频段及更高速率产品的开发和应用。1999年IEEE了IEEE 802.11的新版本(代替97版本)以及两个增加的标准版本802.11a和IEEE802.11b。随着WLAN的广泛使用和用户数的增加，出现了一系列的问题需要解决。IEEE在2000年和2004年陆续批准了5个项目任务组，分别研究制定802.11e、802.11f、802.11g、802.11h、802.11i和802.11n标准。

802.11 802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，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。

802.11b 802.11b(即Wi-Fi)由IEEE在1999年制定完成，802.11b采用2.4GHz直接序列扩频(DSSS)，最大数据传输速率为11Mb/s。

802.11a 802.11a产品最早出现在2001年。它是已在办公室、家庭、宾馆、机场等众多场合得到广泛应用的802.11b无线联网标准的后续标准。802.11a产品有着更高的速率，支持更多同时接入用户。

802.11g 蓝牙产品和无线局域网(802.11b)产品在同步应用中出现了一些干扰问题。为此，IEEE提出了802.11g标准，主要就解决这两种技术之间的干扰问题。

802.11n 作为一个最新的标准，IEEE802.11n无线局域网有很多优势，包括较高的传输速率、传输距离更远和易与无线广域网融合等。

未来展望

WLAN技术经过几年的推进和发展，其标准和产品已经逐步成熟，应用也日渐广泛。由计算机设备供应商、通信运营商和专业服务提供商在内的庞大阵营正积极进军这一领域，无线局域网的热潮正在冲击全球的市场。

现阶段，国际上的一些大型通信公司，如Intel、IBM、Cisco等公司都投入数亿美元乃至更多的资金来进行WLAN产品和设备的研究，也推出了很多成熟的WLAN产品和设备。无线网络新的意义将主要体现在企业市场中，这也是以往限制WLAN发展的一个重要方面。

总之，在用户和运营商的双重推动下，在新技术、新标准的不断提出和改进下，无线网络的应用会成为未来的趋势。

产品

华硕WL-320gP

WL-320gP无线网络基站在开放场所提供多达850米的信号接收范围，基站也可支持(Client，Bridge，Repeater and Gateway)功能，多样化无线功能帮助您解决不同WLAN环境所需的方法。

TP-Link TL-WA501G

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1安全概述

狭义的“无线网络”，即基于802.11/b/g/n标准的无线网络，由于其具有可移动性、安装简单、高灵活性和高扩展性，作为传统有限网络的延伸，在许多领域得到了广泛应用。由于无线局域网以电磁波作为主要传输介质，设备之间可以相互接收数据，如果无线局域网不采用适当的链接认证、数据加密机制，数据传输的风险就会加大。当然，无线网络发展起初，安全便是无线局域网系统的重要组成部分，客户端接入无线网络的过程为扫描、认证、关联、连接成功。无线网络安全性保证，需要从认证和加密2个安全机制来分析。认证机制用来对客户端无线接入身份进行验证，授权以后才可以使用网络资源；加密机制用来对无线局域网的数据传输进行加密，以保证无线网络数据的通信安全。

2链路认证机制分析

客户端（STA）获得足够的权限并拥有正确的密钥以后才能进行安全的、完整的、受保护的通信。链路认证即身份验证机制，认证通过即授权以后才能访问网络资源。无线局域网中，客户端同无线接入端进行802.11关联，首先必须进行接入认证。身份验证是客户端连接到无线网络的起点，任何一个STA试图连接网络之前，都必须进行802.11的身份验证进行身份确认。802.11标准定义了2种链路层的认证，即开放系统身份认证和共享密钥身份认证。开放系统身份认证不需要确认客户端任何信息，和AP没有交互身份信息，可以认为是空加密，目的是使双方都认为应该在后面使用更安全的加密方式。也可以认为，先关联后核对身份信息。如果认证类型设置为开放系统认证，则STA发送的第一个Authentication报文只要是开放系统就通过认证，接着就顺利完成关联。共享密钥身份认证是一种增强无线网络安全性的认证机制，其在WEP机制中得到应用。这种认证的前提是STA和AP都有配置静态的WEP密钥，认证的目的就是确认两者使用的密钥是否一致。共享密钥认证是通过4个认证帧的交互来完成的，STA首先发送一个认证报文（Authentication报文）给AP，然后AP会给STA回复一个挑战明文（Challenge包），接着STA使用密钥对这个明文进行加密并发送给AP，最后AP对其解密。如果解密成功且明文与最初给STA的字符串一致，则表示认证成功并回复，接着为STA打开逻辑端口，便可以使用无线接入点服务，否则不允许用户连接网络。目前常用的链路认证有PSK接入认证、EAP拓展认证。预共享密钥PSK是802.11i中定义的一种身份验证方式，以预共享密钥的方式对无线用户接入进行控制，并能动态产生密钥，以保证无线局域网用户的数据安全。该认证方式要求无线客户端和接入端配置相同的预共享密钥。如果密钥相同，则PSK接入认证成功，否则认证失败，一般应用于家庭或小型网络公司。EAP拓展认证协议主要运行于数据链路层，比如PPP、有线局域网，同样支持无线局域网，在IEEE802.11i进行了描述。该架构支持多路认证方法，具有灵活性，EAP允许使用后台认证服务器（BAS，BackendAuthenticationServer）。某些情况认证实体并不是真正处理身份认证，它仅仅将验证请求转发给后台认证服务器来处理。这种架构拓展了EAP的适用范围。AAA（认证、授权、计费）认证是基于EAP协议，属于BAS的一种具体形式，包括常用的RADIUS服务器等。如果没有后台验证服务器，EAP服务器功能就在验证请求实体中，无线网络一般是AP。

3无线加密方式对比

无线网络加密主要是对数据链路层（包含媒介访问控制、逻辑链路控制部分）进行加密，目前无线局域网涉及到的加密算法有有线等效加密（WEP）、暂时密钥集成协议（TKIP）和高级加密标准AES-CCMP。

3.1有线等效加密

有线等效加密是目前802.11无线加密的基础，是无线网络基础安全加密机制。其通过共享密钥来实现认证，认证机制简单，并且是单向认证，没有密钥管理、更新及分发机制。完全手工配置并不方便，所以用户往往不更改。802.11定义了2个WEP版本，WEP-40和WEP-104，分别支持64，128位加密，含24位初始化向量IV，因此无线设备上配置的共享密钥为40或104位，其还包括一个数据校验机制ICV，用来保护信息传输不被篡改。随着技术的不断发展，发现WEP存在许多密码学缺陷，基础缺陷是RC4加密算法以及短IV向量。另外，还发现其容易受到重传攻击。ICV也有弱点。虽然WEP协议通过高位WEP和动态WEP方式改进，但是有实验证明高位WEP虽然密码复杂程度高，但核心算法RC4已经公开，破解花费时间不是很长，根本无法保证数据的机密性、完整性和用户身份认证。动态WEP，指定期动态更新密钥，但由于是私有方案而非标准，无法从根本上解决WEP存在的问题。

3.2暂时密钥集成协议

暂时密钥集成协议是针对WEP加密算法漏洞而制定的一种临时解决方案，其核心是对WEP加密算法的改进。与WEP不同的是，TKIP针对不同客户端周期性动态产生新的密钥，避免密钥被盗用。并且TKIP密钥长度为128位，初始化向量IV增加为48位，降低了密钥冲突，提高了加密安全性。同时数据包增加信息完整码MIC（MessageIntegrityCode）校验，可防止伪装、分片、重放攻击功能等黑客攻击行为，为无线安全提供了强有力的保证。另外，如果使用TKIP加密，只要支持WEP加密就不需要进行硬件升级。

3.3高级加密标准AES-CCMP

基于计数器模式CBC-MAC协议的AES安全加密技术（AES-CCMP），是目前为止最高级的无线安全协议，加密使用128位AES算法（一种对称迭代数据加密技术）实现数据保密，使用CBC-MAC来保证数据的完整性和安全性。另外，通过数据包增加PN（PacketNumber）字段，使其具有防止回放、注入攻击的功能。这样就可提供全部4种安全服务，即认证、数据保密性、完整性和重发保护。AES加密算法是密码学中的高级加密标准，采用对称的区块加密技术，比WEP与TKIP加密核心算法RC4具有更高的加密性能，不仅安全性能更高，而且其采用最新技术，在无线网络传输速率上也要比TKIP快，快于TKIP及WEP的54Mbps的最大网络传输速度。

4WPA/WPA2安全分析

Wi-Fi网络安全存取技术（WPA）是在802.11i草案基础上制定的无线局域网安全技术系统，因WEP有严重的缺陷，WPA的目的就是替代传统的WEP加密认证。WPA主要使用TKIP加密算法，其核心加密算法还是RC4，不过其密钥与网络上设备MAC地址、初始化向量合并。这样每个节点都使用不同的密钥加密。WPA使用Michael算法取代WEP加密的CRC均支持。这样，WPA既可以通过外部Radius服务进行认证，也可以在网络中使用Radius协议自动更改分配密钥。WPA的核心内容是IEEE802.1x认证和TKIP加密。WPA含2个版本，即针对家庭及个人的WPA-PSK和针对企业的WPA-Enterprise。WPA2（无线保护接入V2）是经由Wi-Fi联盟验证过的IEEE802.11i标准的认证形式，即强健安全网络，它的出现并不是为了解决WPA的局限性。它支持AES高级加密算法，使用CCM（Counter-Mode/CBC-MAC）认证方式。这比TKIP更加强大和健壮，更进一步加强了无线局域网的安全和对用户信息的保护。最初，其与WPA的核心区别是定义了具有更高安全性的加密标准，不过现在两者都已经支持AES加密。同样，WPA2允许使用基于具有IEEE802.X功能的RADIUS服务器和预共享密钥（PSK）的验证模式。一般RADIUS服务器验证模式适用于企业，预共享密钥适用于个人验证。不过专业技术人员WPA/WPA2的4次握手过程仍然存在字典攻击的可能。近来，随着对无线安全的深入了解，黑客通过字典及PIN码破解就能攻破WPA2加密。

5无线网络安全防范措施

目前，大多数企事业单位及个人家庭Wi-Fi产品都支持WPA2，WPA2已经成为一种无线设备强制性标准。WPA2基本上可以满足部分企业和政府机构等需要导入AES的用户需求。具体来说，用户可以采取以下一些措施来降低无线网络的安全风险：①定期维护加密密码，不要使用默认用户名，组合使用字母、数字、特殊字符来设置密码，并要定期变更密码。②定期修改SSID或隐蔽SSID。选取AP的SSID时，不要使用公司或部门名称、接入点默认名称及测试用SSID，并定期更改无线路由器的SSID号。另建议用户关闭无线路由器的SSID广播功能。③必要时，关闭无线路由器的DHCP服务。DHCP服务会暴露用户网络的一些信息，无线客户端可以获得IP地址、子网掩码、网关等信息。这样，入侵者很轻易就可以使用无线路由器的资源，成为一个有隐患的漏洞。④充分利用路由器的安全功能，通过路由器提供安全设置功能对IP地址进行过滤、MAC地址绑定等，限制非法用户接入。⑤选择最新加密设置。目前大多数无线客户端、路由器及AP都已经全面支持WPA协议，WEP在当今基本失去安全意义，可以选择WPA/WPA2和WPA-PSK/WPA2-PSK这几种模式，同时建议采用AES加密算法。⑥采用802.1x身份验证。该认证用于以太网和无线局域网中的端口访问与控制。基于PPP协议定义的EAP扩展认证协议，可以采用MD5、公共密钥等更多认证机制，从而提供更高级别的安全。802.1x的客户端认证请求可以独立搭建Radius服务器进行认证，目前已经成为大中型企业、高校等无线网络强化的首选。

6结束语

无线局域网使用简单、操作安装方便，移动灵活性强，但同时面临着复杂的无线安全问题。网络技术管理人员应关注网络安全技术，提高安全防范意识，切不可对无线网络安全掉以轻心，同时采取合理的网络安全措施规避无线网络安全风险。

参考文献

［1］JoshuaWright.黑客大曝光：无线网络安全［M］.李瑞民，冯全红，沈鑫，译.北京：机械工业出版社，2011.

［2］杨哲，ZerOne无线安全团队.无线网络黑客攻防［M］.北京：中国铁道出版社，2011.

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由于经济的不确定性持续存在，中小企业正面临越来越两难的选择─既要做到更好、更快和更有效率，又要避免高代价、高风险地投资那些所谓的“万能”技术。而无线技术正是能为企业带来长期和短期的机遇，帮助企业节约成本、改进流程、增加收入，并赢得客户忠诚度和真正的竞争优势。

无线技术的潜能是巨大的，特别是在提供并加速人与计算机及非传统计算设备之间的连接方面。设备与用户的融合将大大拉近企业与其客户的距离，使员工无论身居何处都能得到提高效率所需的信息，并做出更明智的选择。随着更多的员工在办公室外办公，对无线技术的需求是显而易见的。Gartner预测，今年将有超过25%的企业员工采用移动办公，1.08亿人活跃在办公室外。

无论企业应用置于何处，无线技术都能够把移动设备与它们相连，从而提高销售人员的效率，更好地与客户交流，加快新产品和服务的开发，并在从前不可能的地点、以从前不可能的方式为用户提供服务。由于能不间断地访问最新更新的信息，企业可以对客户做出快速和准确的反应─即理顺与客户交流的界面，提升客户忠诚度，建立更好的服务体系。

利用无线技术，还可以实现各种流程的自动化。而以前这种流程或者是通过纸张操作，或者需要通过批处理进行数据输入。与室内系统相连的移动办公人员可以处理实时数据，减少纸张工作的差错。

在办公室内，也有类似的对移动解决方案的需求。由于蓝牙等标准变得越来越清晰，办公室内设备的连接越来越倾向利用无线局域网而不是线缆。这样使得整个系统的安全性得到了改进，无线局域网基础设施和设备价格也更具竞争力。

电信专家Analysys预测，到2006年，西欧将有2000万人采用无线局域网。无线连网可免去成本高昂且有破坏性的线缆安装。无线连网可以为灵活的办公室工作提供便利，还可以改变企业内部的业务运作，并有助于吸引和留住人才。

除无线局域网之外，有预见的企业还对公共无线局域网前期开发的成果加以利用。无线运营商和许多其他机构已认识到，移动办公者急需随时随地连网，因此他们正在一些提供无线访问功能的公共场所制造“热点”。

如何选择无线方案？

所以我们面对的问题已经不是“是否应该采用移动技术”，而是“什么时候和以什么方式”。

基本起步方式有两种。一是“全盘接纳”，即为整个企业制定一整套战略计划和部署;二是“试水”，即在起步阶段先进行有限的试点，让某一块业务先实现移动化。

采用哪一种方式主要取决于企业本身。但无论采取哪种方式，企业必须明确实施无线技术在功能上的理由，包括:对企业的某一或某些特定业务进行“移动化”的真正价值所在;如何使用这一新技术;它将如何影响其他业务流程，等等。

采用无线技术的最初阶段，往往是建立一套以价格为考虑因素的基础设施。这样的基础设施或许并不能满足企业的真正需求，而且可能为了达到期望的功能并避免昂贵的升级改造而被不正确地设置。

还有一个必不可少的原则:选择能够与企业现有系统和流程相集成的开放技术。

采用专有软件或硬件的移动和无线解决方案可能成本高昂。这种解决方案常常会限制与其他系统的集成，妨碍采用新设备、新网络、新应用和新技术的能力。选择正确的解决方案供应商同样至关重要。

重要的考虑因素包括:候选供应商能否在给定的预算范围内准时交付产品，并在整个产品生命周期提供应用支持。移动和无线解决方案通常需要供应商具备丰富的经验、专长以及与业界的广泛合作和伙伴关系。

给中小企业的建议

这一过程涉及方方面面，从网络连接、安全实施和管理，到用于企业系统的可靠的、可扩缩的必要中间件，以及设备的选择、供应和实施。对某些较小规模的企业来说，选择能提供无线解决方案主机服务的供应商也不失为一个好的选择。

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2008)29-0353-03

Wireless Local Area Network Technologies and Applications in Home Network

ZHUANG Xiao-hua

(Tianjin Coastal Polytechnic,Tianjin 300451,China)

Abstract: WLAN(Wireless Local Area Network ) technology experienced rapid growth in recent years. There are four major standards in WLAN. They are the IEEE802.11 family, Bluetooth, IrDA and HomeRF. Among them IEEE802.11 and Bluetooth technology are commonly deployed.As an information platform, Home Network combined network communication, controlling network and multimedia network.This paper discussed WLAN technologies and the recent developments in each area, then compared the IEEE802.11 and Bluetooth technology when applied to home network.

Key words: wireless local area network; bluetooth technology; IEEE802.11; home network; home network gateway

随着计算机网络技术的逐渐成熟,以快捷高效,组网灵活为优势的无线网络技术随之飞速发展。无线局域网是有线局域网的延伸或替代网络。无线数据通信, 与有线网铺设相比, 数据传输速率高, 抗干扰性、保密性较强,不受布线接点位置限制。对于生活社区、旅馆、机场车站等人员流动性区域，建立无线局域网是理想的选择。

1 无线局域网技术标准

1.1 蓝牙技术

蓝牙（Bluetooth）是一种小型化、低成本和微功率的无线通信技术。它使用跳频、时分多址和码分多址等先进技术，建立多种通信系统之间的信息传输。数据传输速率最快可以达到3Mbps。2007年7月，SIG推出了Bluetooth 2.1+EDR版本的蓝牙技术，改善装置的配对(pairing)流程、进一步降低了电力消耗。

蓝牙工作在开放的2.4 GHz的ISM频段，大多数国家使用79个频道，载频为2402+k MHz（k=0, 1,…，78），频道间隔1 MHz，采用时分双工。调制方式为BT=0.5的GFSK,调制指数为0.28~0.35。最大发射功率分为三个等级，分别是：100mW（20dBm), 2.5mW(4dBm)和1mW （0dBm),在4~20dBm范围内要求采用功率控制。蓝牙的着眼点是解决最后1米、10米和100米的无线传输问题。

蓝牙支持实时的同步定向连接和非实时的异步无定向连接，分别称为SCO链路和ACL链路，前者主要传送话音等实时性强的信息，后者则以数据为主。蓝牙支持64kbps的实时语音传输和各种速率的数据传输，提供了短距离的无线多媒体通信。

跳频是蓝牙的关键技术之一。对应于单时隙包，跳频速率为1600跳每秒；对应于多时隙包，跳频速率有所降低，但在建链时则提高为3200跳每秒。使用这样高的跳频速率，使得蓝牙系统具有足够高的抗干扰能力。跳频序列受控于Bluetooth 48-bit设备地址码(BD_ ADDR)中的28-bit和29-bit的时钟，采用以多级蝶形运算为核心的映射方案。该跳频方案和其他方案相比，具有硬件设备简单、性能优越、便于79/23频道两种系统的兼容以及各种状态的跳频序列使用统一的电路来实现等特点。

蓝牙技术提供点对点和点对多点的无线链接，在任意一个有效通信范围内，所有设备的地位都是平等的，是一种典型的ad hoc网络结构。首先提出通信要求的设备称为主设备(Master)，被动进行通信的设备称为从设备(Slave)。利用时分多址(TDMA, Time Division Multiple Access)，一个Master最多可同时与7个Slave进行通信并和多个Slave(最多可超过200个)保持同步但不通信。一个Master和一个以上的Slave构成的网络称为蓝牙的主从网络(Piconet)。若两个以上的Piconet之间存在着设备间的通信，则构成了蓝牙的分散网络(Scatternet)。基于TDMA原理和蓝牙设备的平等性，任一蓝牙设备在Piconet和Scatternet中，既可作Master，又可作Slave，还可同时既是Master又是Slave。因此，在蓝牙技术中没有基站的概念。

蓝牙不但规定了通信协议还规定了应用模型(Profile)。模型中定义了蓝牙协议中消息与过程的一个子集，对使用特定服务过程中的空中接口给出了确切的描述。如果一个蓝牙产品符合某个应用模型或者某几个应用模型，则必须支持模型中所规定的必备功能、可选功能、条件功能。如果由不同厂商生产的设备都遵循这些模型中的规定，并通过了认证，那么它们之间可以相互操作，并能保证产品间的互通性和兼容性。

1.2 IEEE802.11标准

IEEE802.11委员会于1997年6月制定了具有里程碑意义的无线局域网标准――IEEE 802.11。IEEE的802.11标准由很多子集构成，它详细定义了WLAN中从物理层到MAC层的通信协议。

1.2.1 IEEE802.11

IEEE802.11标准在物理层定义了数据传输的信号特征和调制方式，定义了两种无线电射频(RF)传输方式和一种红外线传输方式。无线射频传输包括直接序列扩频技术DSSS和跳频技术FHSS。IEEE802.11在MAC层采用了与以太网CSMA/CD相类似的CSMA/CA(载波侦听多址访问/碰撞回避)协议。

1.2.2 IEEE802.11b

1999年7月正式通过的IEEE802.11b标准，采用的调制技术是补码键控技术(CCK)，其最大信息传输速率为11Mbps。由于使用开放的2.4GHz的ISM(Industrial Scientific Medical)频段，IEEE 802.11b无需申请频率使用许可证。

1.2.3 IEEE802.11a

IEEE802.11a标准物理层选用能有效降低多径衰落影响的正交频分复用(OFDM)调制技术，工作在非开放的5.15～8.825GHz频段，物理层速率可达54Mb/s。该标准与IEEE802.11b工作在不同的频段上，不能工作在同一接入点（AP）的网络里，互不兼容。

1.2.4 IEEE802.11g

IEEE802.11g标准有CCK和OFDM两种调制方式，以解决IEEE802.11b与IEEE802.11a的互通问题。工作在2.4G频段，使用OFDM调制技术，使数据传输速率最高为54Mbps。IEEE802.11g标准能够与802.11b的系统互相连通，共存在同一AP的网络里，保障了后向兼容性。

1.2.5 IEEE802.11n

IEEE802.11n 是IEEE802.11家族中的最新成员，IEEE802.11n工作小组计划在2009年底批准该标准。IEEE802.11n将MAC层的传输速率增加至108Mbps以上，物理层最高速率可达600Mbps。IEEE802.11n协议为双频工作模式(包含2.4G Hz和5GHz两个工作频段)，保障了与以往的802.11a/b/g标准兼容。IEEE802.11n标准通过把子频道带宽从20MHz提高至40MHz，提高了每子频道的频带宽度;采用MIMO-OFDM技术为系统提供空间复用增益，在不占用额外带宽，不消耗额外的发射功率的条件下大大增加信道容量；改进的MAC层协议，显著提高了有效负载在物理层比特流中的百分比，因而提高了无线局域网的性能和容量。IEEE802.11n代表了WLAN技术的主流发展方向，发展前景非常广阔。

1.3 红外线（IrDA）技术

IrDA是一个点到点，窄角、自组织的传输标准，在1米范围内以9. 6Kbps到16Mbps的速率传输。IrDA的窄角度传输的特性使用户无需介入操作，与其他无线技术相比提供了安全性和易操作性。由于IrDA是一种视距传输技术，发送点必须能直接看到接收点。在两个设备之间是容易实现的,但在多个设备间就必须彼此调整位置和角度。而使用其它无线技术的设备很容易和周围设备组织成网络进行交互，只要在一定的范围内，不需要在特定的方向内。

1.4 家庭射频（HomeRF）技术

家庭射频（HomeRF）技术是无绳电话技术（DECT Digital Enhanced Cordless Telephone）和无线局域网（WLAN）技术相互融合发展的产物。无线局域网IEEE802.11采用CSMA/CA（载波监听多点接入/冲突避免）方式，特别适合于数据业务；而DECT使用TDMA方式，特别适合于话音通信。将二者进行融合，构成家庭射频使用的共享无线应用协议（SWAP Shared Wireless Access Protocol）。家庭射频系统的设计目的就是为了在家用电器设备之间传送话音和数据，并且能够与公众交换电话网PSTN和互联网进行交互式操作。遗憾的是由于Intel等大公司转而支持IEEE802.11技术，HomeRF工作组已于2003年初正式宣布解散。

1.5 无线局域网技术的比较

蓝牙技术的速率不高，但它具有自组织网络特性、低成本、体积小。在个人使用的小型设备中以点到点的拓扑结构取代电缆线的作用，优势在于极低的功耗和价格。IEEE802. 11以较高的速率进行通信，工作距离较远，但功耗比较大。IEEE802. 11是以大型办公室或业务园区的应用环境为目标设计的，可支持10到100个接入点，其主要应用是高性能的数据网络，例如共享文件和Internet接入。红外线（IrDA）技术的最大优点是这种传输方式不受无线电干扰, 且红外线的使用不受国家无线电管理委员会的限制. 但它对非透明物体的透过性极差, 这导致传输距离受限。HomeRF的理念是在家庭环境下建立一个有互操作性的无线语音和数据网络，并非设计成在企业环境中由上百个用户同时使用的网络，而是设计成在家庭环境里为多个应用服务。

2 无线局域网技术在家庭网络中的应用

2.1 家庭网络

家庭网络(Home Network)是指在包括整幢住宅、整个社区在内的家庭范畴里将个人电脑、信息家电、三表(水表、电度表、煤气表)、照明系统、安全报警系统与计算机广域网相连接的一种崭新技术。

家庭网络能够以有线或无线的方式接入各种公共网络及社区网络，如因特网、公众电话网、公共移动通信网、有线电视网、无线局域网等，为家庭及类似的室内场所提供话音、视频和数据等业务的服务。家庭网络又能够将家庭或室内场所中的电脑、服务器、数字设备、数码家电、安全监控设备等联成网络，通过有线或无线的传输媒质，实现资源共享(包括硬件设备和软件，如打印机，显示器，传真机，数码媒体，数据等)，并可以实现对所有联网家庭设备的集中管理控制，实现家庭安全的自动监控及报警。

按照功能的不同，家庭网络技术可分为外部网络接入技术和内部网络连接技术。外部网络接入技术应用在家庭主网，是家庭对外的桥梁，家庭与外界的沟通和互动都是通过外部网络接入技术来实现。内部网络连接技术应用在家庭控制子网，是建立在信息家电基础上的。

家庭网关作为智能家居的核心设备，将家庭内部网络的信息家电、功能各异的传感器、PC及其外设等和小区局域网联系起来，进而接入互联网，实现信息共享、远程控制、集中管理等功能，彻底改变家庭单元是互联网时代“信息孤岛”的局面。主网关与外部网络如数字用户线（XDSL）、公用电话网（PSTN）、线缆调制器（CM）和以太网相连，支持高速数据链路，同时与家庭内部的数字电视、家庭监护、数字视频录像机（DSV）、可视电话和 DVD 等对速率要求较高的电器相连，实现家庭内部网络同外部网络间的连接转换功能。通过无线局域网技术，如Bluetooth 和 IEEE802.11g，可完成家庭控制子网关与洗衣机，微波炉，热水器、空调、冰箱和三表三防等对速率要求较低的电器相连，从而实现智能化家域网的构建。

移动控制终端是家庭控制子网的移动控制设备。移动控制终端通过无线通信方式与家庭控制子网网关通信，从而完成对各种信息家电设备的操控。

2.2 Bluetooth 和IEEE802.11g在家庭网络中的优势

Bluetooth适用于短距离范围内替代电缆，如果增大发射功率，其传输距离可达100m，而家庭中各个家电的间距一般不会超过此距离；目前的传输速率为3Mbps，虽然不高，但是完全可以满足家庭网络中各种信息家电间相关控制和状态信息传输的要求；Bluetooth的抗干扰能力很强，快速跳频使系统更加稳定，前向纠错能力可以限制噪声的影响，这样，家庭中的各种蓝牙家电可以互不干扰地正常工作；Bluetooth具有连接的普遍性、标准的开放性以及很强的扩展性，可以满足家庭网络中更多的需要；Bluetooth芯片的成本低，而且还有进一步下降的趋势，因而可以大大降低信息家电的成本。

IEEE 802.11g 的技术应用于家庭网络的优势在于：IEEE802.11g支持比Bluetooth 更远的传输距离，足以满足家庭中各个家电间的互联需求；IEEE802.11g的最大数据传输速率为54Mbps，可以满足用户运行大量占用带宽的网络操作；IEEE802.11g传输可靠，使用与以太网类似的连接协议和数据包确认，提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用；随着 IEEE802.11g 的广泛应用，IEEE802.11g 无线网卡及其相关产品的价格进一步下降，促进了IEEE 802.11g在家庭网络中的普及；与Bluetooth一样，IEEE802.11g工作在2.4 GHz的免费开放频段，无需申请频率使用许可证，有利于在市场的推广。

3 结论

无线局域网技术具有使用灵活、安装便捷和易于扩展的优势，不仅将成为现代化家庭网络关键技术，还可广泛应用于办公大楼、校园、企事业等单位，实现移动办公，方便开会及上课等；在医疗方面, 实现医生在路途中对病人在网上诊断，在金融方面，实现金触证券室外网上交易。对于难于布线的环境，如老式建筑、沙漠区域和频繁变化的环境，如各种展览大楼、流动工作站等场合，无线局域网技术应用也将越来越广泛。

参考文献：

[1] 马建仓,罗亚军,赵玉亭.蓝牙核心技术应用[M].北京:科学出版社,2003.

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