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第六章无线网络的测试35

6.1信号强度测试35

6.2WLAN的性能测试35

6.3协议分析35

6.4故障诊断35

6.5WLAN的维护36

结束语37

参考文献38

摘要

本文主要介绍无线局域网的基础理论知识及组建与应用，以及进行办公室、家庭、仓库、校园、企业等无线局域网的组建与应用，无线局域网（WirelessLAN）技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备，人们可随时、随地、随意地访问网络资源。

在推动网络技术发展的同时，无线局域网也在改变着人们的生活方式；

促进了信息社会的向前发展。

关键词：

无线局域网、拓扑结构、组建、应用、协议、安全

引言

随着无线通信技术的广泛应用，传统局域网络已经越来越不能满足人们的需求，于是无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork）应运而生，且发展迅速。

尽管目前无线局域网还不能完全独立于有线网络，但近年来无线局域网的产品逐渐走向成熟，正以它优越的灵活性和便捷性在网络应用中发挥日益重要的作用。

无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物。

从专业角度讲，无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信，并实现通信的移动化、个性化和宽带化。

通俗地讲，无线局域网就是在不采用网线的情况下，提供以太网互联功能。

无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork）简称WLAN，是利用无线射频技术构成的局域网，它不需要铺设电缆，不受节点布局的限制。

网络拓扑结构有很大的灵活性，并且安装简捷、使用灵活、费用节省、易于扩展。

无线局域网应用范围非常广泛，是当今网络发展的一个主要潮流，它可以应用于无线办公、无线医院、无线校园、无线社区、无线厂房与仓库、无线SOHO、无线会议等。

无线局域网如今越来越受到全球的关注，它就像一颗璀璨的明珠，在众多的IT技术中显得格外耀眼的明星，很多人都设法去了解和掌握它，但是目前的无线网络还没有办法完全独立于有线网络，还必须依赖于有线网。

这就使得懂得无线网络技术的相关人员不但有无线网络技术还要求有与之相关的其他技术；

所以对未来的网络技术人员要求会更高。

对于无线局域网络广阔的应用前景、广泛的市场需求以及技术上的可实现性，促进了无线局域网技术的完善和产业化，已经商用化的802.11b网络也正在证实这一点。

随着802.11a网络的商用和802.11x以及其他无线局域网技术的不断发展，无线局域网将迎来发展的黄金时期。

第一章无线局域网的概述

一般而言，凡是采用无线传输的计算机局域网络都可以称为无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）。

它是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。

无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。

它利用射频（radiofrequency，RF）技术，取代旧式的有线构成的局域网络；

从专业角度讲，无线局域网利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。

通俗地说，无线局域网（Wirelesslocal-areanetwork，WLAN）就是在不采用传统缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能。

1.1无线网使用技术

目前，使用的比较广泛的近距离无线通信技术有蓝牙（Bluetooth）、无线局域网IEEE802.11（Wi-Fi）和红外数据传输（IrDA）。

此外，还有一些具有发展潜力的近距离无线技术标准，它们分别是ZigBee、超宽频（ultrawideband）、短距通信（NFC）、WiMedia、GPS、DECT和专用的无线系统等。

它们都各有特点，但没有一种技术可以完全满足所有需求。

1.2无线局域网的标准体系

无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）技术发展至今，主要分为两大阵营：

IEEE802.11标准和欧洲邮电委员会（CEPT）制定的HIPERLAN（HighPerformanceRadioLAN）标准体系。

IEEE802.11标准是由面向数据的计算机局域网发展而来的，网络采用无线连接的协议，目前市场上的大部分产品都是按这个标准开发的；

与之对抗的HIPERLAN-2标准则是基于连接的无线局域网，致力于面向语音的蜂窝电话，这个网络标准正在审定之中，所以暂时还少有产品上市；

现在市场上主要的运用IEEE802.11标准。

这里主要介绍的是IEEE802.11系列的标准体系。

1.2.1IEEE802.11标准

IEEE802.11标准的制定始于1987年，当初是在802.4L小组作为令牌总线的一部分来研究的，其主要目的是用作工厂设备通信和控制设施。

1990年，IEEE802.11小组正式独立出来，专门从事制定WLAN的物理层和MAC层标准。

1991年5月，IEEE802.11工作组成立。

1997年6月26日，IEEE802.11标准制定完成，并在同年11月份正式发布。

该标准运行在2.4GHz的ISM（IndustrialScientificandMedical）频段，采用扩频通信技术，支持1Mb/s和2Mb/s数据速率。

随后又出现了两个新的标准，1998年推出的IEEE802.11b标准也是运行在ISM频段，采用的是CCK（ComplementaryCodeKeying）技术，支持11Mb/s的数据速率。

1999年推出的IEEE802.11a标准运行在U-NⅡ（UnlicensedNationalInformationInfrastructure）频段，采用OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）调制技术，支持最高达54Mb/s的数据速率。

以及后来发展的IEEE802.11x等。

IEEE802.11标准是第一代无线局域网标准之一，对无线网络技术的发展和应用起到了重要的推动作用，促进了不同厂家的无线网络产品的互通。

1.2.2IEEE802.11协议族

（1）802.11a

802.11a采用正交频分（OFDM）技术调制数据，使用5GHz的频带。

OFDM技术将无线信道分成以低数据速率并行传输的分频率，然后再将这些频率一起放回接收端，可提供25Mbit/s的无线ATM接口和10Mbit/s的以太网无线帧结构接口，以及TDD/TDMA的空中接口。

在很大程度上可提高传输速度，改进信号质量，克服干扰。

物理层速率可达54Mbit/s，传输层可达25Mbit/s，能满足室内及室外的应用。

（2）802.11b

802.11b也被称为Wi-Fi技术，采用补码键控（CCK）调制方式，使用2.4GHz频带，其对无线局域网通信的最大贡献是可以支持两种速率--5.5Mbit/s和11Mbit/s。

多速率机制的介质访问控制可确保当工作站之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限值时，传输速率能够从11Mbit/s自动降到5.5Mbit/s，或根据直序扩频技术调整到2Mbit/s和1Mbit/s。

在不违反FCC规定的前提下，采用跳频技术无法支持更高的速率，因此需要选择DSSS作为该标准的惟一物理层技术。

（3）802.11g

2001年11月，在802.11IEEE会议上形成了802.11g标准草案，目的是在2.4GHz频段实现802.11a的速率要求。

该标准将于2003年初获得批准。

802.11g采用PBCC或CCK/OFDM调制方式，使用2.4GHz频段，对现有的802.11b系统向下兼容。

它既能适应传统的802.11b标准（在2.4GHz频率下提供的数据传输率为11Mbit/s），也符合802.11a标准（在5GHz频率下提供的数据传输率56Mbit/s），从而解决了对已有的802.11b设备的兼容。

用户还可以配置与802.11a、802.11b以及802.11g均相互兼容的多方式无线局域网，有利于促进无线网络市场的发展。

（4）其他相关协议

IEEE802工作组今后将继续对802.11系列协议进行探讨，并计划推出一系列用于完善无线局域网应用的协议，其中主要包括802.11e（定义服务质量和服务类型）、802.11f（AP间协议）、802.11h（欧洲5GHz规范）、802.11i（增强的安全性&

认证）、802.11j（日本的4.9GHz规范）、802.11k（高层无线/网络测量规范）以及高吞吐量研究工作组的相关协议等。

第二章无线网络设备

对于组建无线局域网前当然要对无线设备有个深入的认识和了解；

但是无线局域网的设备较多，我们可以从无线局域网的工作模式开始下手；

对无线设备进行逐一认识。

2.1无线网卡

网卡（networkinterfacecard,NIC）又被称为网络适配器（networkinterfaceadapter）,网卡是连接计算机和网络电缆之间的基础设备，它能够为计算机之间相互通信提供一条物理通道，并通过这条通道进行数据传输。

网卡又分为有线和无线之分，无线网卡的作用类似于以太网中的网卡（即有线网卡）,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,主要分为三种类型,即PCMCIA无线网卡,PCI无线网卡和USB无线网卡.无线网卡的作用类似于以太网中的网卡,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,主要分为三种类型,即PCMCIA无线网卡,PCI无线网卡和USB无线网卡。

PCMCIA无线网卡仅适用于笔记本电脑,支持热插拔,可以非常方便地实现移动式无线接入。

PCI接口无线网卡适用于普通的台式计算机使用.其实PCI接口的无线网卡只是在PC转接卡上插入一块普通的PC卡。

USB接口无线网卡适用于笔记本电脑和台式机,支持热插拨.不过,由于USB网卡对笔记本而言是个累赘,因此,USB网卡通常被用于台式机。

USB接口无线网卡适用于笔记本电脑和台式机,支持热插拨.不过,由于USB网卡对笔记本而言是个累赘,因此,USB网卡通常被用于台式机.

2.2无线AP

无线AP（AccessPoint）即无线接入点，它是用于无线网络的无线交换机，也是无线网络的核心。

无线AP是移动计算机用户进入有线网络的接入点，主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部，典型距离覆盖几十米至上百米，目前主要技术为802.11系列。

大多数无线AP还带有接入点客户端模式（APclient），可以和其它AP进行无线连接，延展网络的覆盖范围。

无线AP（AP，AccessPoint，无线访问节点、会话点或存取桥接器）是一个包含很广的名称，它不仅包含单纯性无线接入点（无线AP），也同样是无线路由器（含无线网关、无线网桥）等类设备的统称。

各种文章或厂家在面对无线AP时的称呼目前比较混乱，但随着无线路由器的普及，目前的情况下如没有特别的说明，我们一般还是只将所称呼的无线AP理解为单纯性无线AP，以示和无线路由器加以区分。

它主要是提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信。

单纯性无线AP就是一个无线的交换机，仅仅是提供一个无线信号发射的功能。

单纯性无线AP的工作原理是将网络信号通过双绞线传送过来，经过AP产品的编译，将电信号转换成为无线电讯号发送出来，形成无线网的覆盖。

根据不同的功率，其可以实现不同程度、不同范围的网络覆盖，一般无线AP的最大覆盖距离可达300米。

多数单纯性无线AP本身不具备路由功能，包括DNS、DHCP、Firewall在内的服务器功能都必须有独立的路由或是计算机来完成。

目前大多数的无线AP都支持多用户（30-100台电脑）接入，数据加密，多速率发送等功能，在家庭、办公室内，一个无线AP便可实现所有电脑的无线接入。

单纯性无线AP亦可对装有无线网卡的电脑做必要的控制和管理。

单纯性无线AP即可以通过10BASE-T（WAN）端口与内置路由功能的ADSLMODEM或CABLEMODEM（CM）直接相连，也可以在使用时通过交换机/集线器、宽带路由器再接入有线网络。

无线AP跟无线路由器类似，按照协议标准本身来说IEEE802.11b和IEEE802.11g的覆盖范围是室内100米、室外300米。

这个数值仅是理论值，在实际应用中，会碰到各种障碍物，其中以玻璃、木板、石膏墙对无线信号的影响最小，而混凝土墙壁和铁对无线信号的屏蔽最大。

所以通常实际使用范围是：

室内30米、室外100米（没有障碍物）。

因此，作为无线网络中重要的环节无线接入点、无线网关也就是无线AP（AccessPoint），它的作用其实就类似于我们常用的有线网络中的集线器。

在那些需要大量AP来进行大面积覆盖的公司使用得比较多，所有AP通过以太网连接起来并连到独立的无线局域网防火墙。

2.3无线路由

无线路由器：

无线路由器是单纯型AP与宽带路由器的一种结合体；

借助于路由器功能，可实现通过无线网络与Internet连接共享，实现ADSL和小区宽带的无线共享接入，另外，无线路由器可以把通过它进行无线和有线连接的终端都分配到一个子网，这样子网内的各种设备交换数据就非常方便。

无线路由器可广泛应用于金融、保险、电力、监控、交通、气象、水文监测等行业。

无线路由器借助CDMA，GPRS等无线网络在公用移动网络覆盖的条件下，原先采用以太网接口，依靠有线以太网通信系统的各种终端设备，如PC机、工控机、ATM机、POS机、网络摄像机等，都可以很方便地通过无线路由器接入到GPRS/CDMA1X网络中，利用移动互联网提供的数据服务来进行数据通信。

随着现在越来越多的公司深入研究WIFIWIMAX的技术，使得无线路由的应用也越来越广。

现阶段无线路由的开发处于一个飞速发展的阶段，无线模式由2.4G时代开始进入5G网络，由B过渡到BandG至现在的B/G/N模式，在无线网络需求越来越大的现在，无线路由产品的研发已经进入一个升华的发展阶段。

2.4无线网桥

无线网桥是为使用无线（微波）进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。

从作用上来理解无线网桥，它可以用于连接两个或多个独立的网络段，

这些独立的网络段通常位于不同的建筑内，相距几百米到几十公里。

所以说它可以广泛应用在不同建筑物间的互联。

同时，根据协议不同，无线网桥又可以分为2.4GHz频段的802.11b或802.11G以及采用5.8GHz频段的802.11a无线网桥。

无线网桥有三种工作方式，点对点，点对多点，中继连接。

特别适用于城市中的远距离通讯．它有2种接入方式，IP接口接入，IP+E1双接口接入。

在无高大障碍（山峰或建筑）的条件下，一对速组网和野外作业的临时组网。

其作用距离取决于环境和天线，现7km的点对点微波互连。

一对27dbi的定向天线可以实现10km的点对点微波互连。

12dbi的定向天线可以实现2km的点对点微波互连；

一对只实现到链路层功能的无线网桥是透明网桥，而具有路由等网络层功能、在网络24dbi的定向天线可以实层实现异种网络互联的设备叫无线路由器，也可作为第三层网桥使用。

无线网桥通常是用于室外，主要用于连接两个网络，使用无线网桥不可能只使用一个，必需两个以上，而AP可以单独使用。

无线网桥功率大，传输距离远（最大可达约50km），抗干扰能力强等，不自带天线，一般配备抛物面天线实现长距离的点对点连接。

现在市面上已经出现了802.11n的无线网桥，传输速率可达到300Mbps以上。

不过由于各种因素的影响，实际速率远远低于商家标榜的数值。

但相对于11g的速率的确提高了很多，这也使得我们要求高带宽，高传输速率成为可能。

随着技术的不断发展，相信有更多的新产品会随着新技术的出现而衍生出来。

2.5无线天线

天线是将传输线中的电磁能转化为自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中的电磁专用设备。

天线的分类标准很多，一般按照天线的辐射和接收水平面的方向性可分为定向和全向天线。

全向天线具有较大的覆盖区域，而定向天线则具有较大的信号强度（较大的增益）。

另外，在介于这两种之间的就是扇面天线，它具有能量定向聚焦的功能，可以在水平不同的角度范围内进行有效覆盖。

天线的主要主要特性指标包括了：

方向图、方向性参数、天线增益、输入阻抗、电压驻波比（voltagestandingwaveratio,VSWR）、频率范围等。

2.6其他无线网络设备

除了以上的主要无线网络设备外，还有众多的设备；

比如：

AP控制器、无线交换机等，它们在实际的应用中都各有特点。

第三章无线局域网的特点和架构

3.1无线网络的特点

WLAN技术使网上的计算机具有可移动性，能快速、方便地解决有线方式不易实现的网络信道的连通问题。

WLAN利用电磁波在空气中发送和接收数据，而无需线缆介质。

与有线网络相比，WLAN具有以下优点：

3.1.1安装便捷

无线局域网的安装工作简单，它无需施工许可证，不需要布线或开挖沟槽。

它的安装时间只是安装有线网络时间的零头。

3.1.2覆盖范围广

在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。

而无线局域网的通信范围，不受环境条件的限制，网络的传输范围大大拓宽，最大传输范围可达到几十公里。

3.1.3经济节约

由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要，所以往往导致预设大量利用率较低的信息点。

而一旦网络的发展超出了设计规划，又要花费较多费用进行网络改造。

WLAN不受布线接点位置的限制，具有传统局域网无法比拟的灵活性，可以避免或减少以上情况的发生。

3.1.4易于扩展

WLAN有多种配置方式，能够根据需要灵活选择。

这样，WLAN就能胜任从只有几个用户的小型网络到上千用户的大型网络，并且能够提供像“漫游”（Roaming）等有线网络无法提供的特性。

3.1.5传输速率高

WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbit/s，传输距离可远至20km以上。

应用到正交频分复用（OFDM）技术的WLAN，甚至可以达到54Mbit/s。

而且相对于有线网络，无线局域网的组建、配置和维护较为容易，但是对于大型的无线网络的组建是相对复杂的，这对专用技术和设备的要求就更为苛刻。

3.2无线局域网的拓扑结构

3.2.1点对点模式Ad-hoc（peer-to-peer）

点对点模式Ad-hoc（peer-to-peer）又称为基于对等结构模式或者称为自组织网络，它是WLAN的一种特殊的体系结构，属于无中心拓扑结构。

它是直接由工作站组成的，用于一台无线工作站和另一台或其他无线工作的直接通信，没有

中心基站，在有限的范围内实现了多个移动工作站的互联。

这种网络被称为移动自足网络，它为移动通信网络提供了一种灵活的组网方式。

此网络无法接入到有线网络中，只能独立使用。

无需AP和无线路由，安全由各个客户端自行维护。

其拓扑图如下所示：

图3.2.1点对点模式

这种点对点模式的无线网络组建比较简单，只要有无线网卡并且可以进行无线通信不管是笔记本还是台式都可以组网，此方式组网灵活、快捷，可用于临时通信环境，比如发生自然灾害、事故后的应急通信等。

采用这种无中心拓扑结构的缺点是当网络节点数（用户数）过多时，信道竞争会严重影响网络性能。

因此对等网络只能用于少数用户的组网环境，一般为2~8个用户。

3.2.2基础结构模式（Infrastructure）

基础结构模式（Infrastructure）是由无线接入点（AccessPoint,AP）、无线工作站（station,STA）以及分布式系统（distributionsystemservices,DDS）构成，覆盖的区域称为基本服务集（basicserviceset,BSS）。

无线接入点也称为无线AP，用于无线工作站（STA）和有线网络之间接收、缓存和转发数据，所有的无线通讯都经过AP完成的，所以也称为有中心拓扑结构。

无线接入点AP通常能够覆盖几十甚至几百个用户，覆盖半径高达上百米。

在基础结构模式的网络中，无线终端通过接入点（AP）访问骨干网上的设备，或者实现互相访问的。

接入点可以视为一个网桥，它负责在802.11和802.3MAC协议之间进行转换。

这种结构模式的拓扑结构图如下所示：

图3.2.2基础结构模式

对于这种网络中的协议大多的协议都是由接入点（AP）执行的，移动节点只需要执行一小部分的功能，所以其复杂性大大降低。

但是中心网络拓扑结构的弱点是摧毁性差，接入点（AP）的故障容易导致整个网络的瘫痪。

3.2.3多AP模式

多AP模式是指由多个AP以及连接它们的分布式系统（DSS）组成的基础结构模式网络，可以看成由多个中心构成的，每个AP都是一个独立的无线网络基本服务集（BSS），多个BSS组成一个扩展服务集（extendedserviceset,ESS）。

扩展服务集内的所有AP共享同一个扩展服务集标示符（extendedservicesetidentifier,ESSID）。

然而，分布式系统（DSS）在802.11标准中并没有定义，但是目前大都是指的以太网。

相同的ESSID的无线网络之间可以进行漫游，不同的ESSID的无线网络可以形成逻辑子网。

其拓扑结构图如下图所示：

图3.2.3多AP模式

这种多AP模式有时也被称为“多蜂窝结构”。

在通常的组网当中蜂窝之间建议有15%的重叠范围，以便于无线工作站在不同的蜂窝之间做无缝漫游；

如上图（图3.2.3）中的WLAN2。

3.2.4无线网桥模式

在利用一对网桥连接两个有线或者无线局域网网段时，实现两个局域网之间资源的共享。

无线网桥模式的拓扑图如下所示：

图3.2.4无线网桥模式

此种模式实际应用中可以通过选择放大器或者定向天线连用来扩大信号的传输距离，因此实现无线信号的远距离传送和接收。

3.2.5无线中继器模式

无线中继器用来在通讯路径的中间转发数据，从而延伸系统的覆盖范围。

其拓扑结构图如下所示：

图3.2.5无线中继器模式

3.2.6其他模式与结构

（1）APClient客户端模式

在此种模式中中心的无线接入点（AP）设置成为AP模式，可以提供中心有线局域网络的连接和自身无线覆盖区域的无线终端接入；

远端有线局域网络或单台PC电脑所连接的无线接入点（AP）设置成APClient客户端模式，远端无线局域网络变可以访问中心无线接入点（AP）所连接的局域网了。

图3.2.6-1A