無(wú)線局域網(wǎng):
無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(Wireless Local Area Networks; WLAN)是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),它利用射頻(Radio Frequency; RF)的技術(shù),取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線(Coaxial)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò),使得無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡(jiǎn)單的存取架構(gòu)讓用戶透過(guò)它,達(dá)到「信息隨身化、便利走天下」的理想境界。
為何使用無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)
對(duì)于局域網(wǎng)絡(luò)管理主要工作之一,對(duì)于鋪設(shè)電纜或是檢查電纜是否斷線這種耗時(shí)的工作,很容易令人煩躁,也不容易在短時(shí)間內(nèi)找出斷線所在。再者,由于配合企業(yè)及應(yīng)用環(huán)境不斷的更新與發(fā)展,原有的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)必須配合重新布局,需要重新安裝網(wǎng)絡(luò)線路,雖然電纜本身并不貴,可是請(qǐng)技術(shù)人員來(lái)配線的成本很高,尤其是老舊的大樓,配線工程費(fèi)用就更高了。因此,架設(shè)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)就成為最佳解決方案。
什么情形需要無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)
無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)絕不是用來(lái)取代有線局域網(wǎng)絡(luò),而是用來(lái)彌補(bǔ)有線局域網(wǎng)絡(luò)之不足,以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)延伸之目的,下列情形可能須要無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)
◆ 無(wú)固定工作場(chǎng)所的使用者
◆ 有線局域網(wǎng)絡(luò)架設(shè)受環(huán)境限制
◆ 作為有線局域網(wǎng)絡(luò)的備用系統(tǒng)
無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)存取技術(shù)
目前廠商在設(shè)計(jì)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品時(shí),有相當(dāng)多種存取設(shè)計(jì)方式,大致可分為三大類(lèi):窄頻微波(Narrowband Microwave)技術(shù)、展頻(Spread Spectrum)技術(shù)、及紅外線(Infrared)技術(shù),每種技術(shù)皆有其優(yōu)缺點(diǎn)、限制、及比較,接下來(lái)是這些技術(shù)方法的詳細(xì)探討。
展頻技術(shù)
展頻技術(shù)的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品是依據(jù)FCC(Federal Communications Committee;美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì))規(guī)定的ISM(Industrial Scientific, and Medical),頻率范圍開(kāi)放在902M~928MHz及2.4G~2.484GHz兩個(gè)頻段,所以并沒(méi)有所謂使用授權(quán)的限制。展頻技術(shù)主要又分為「跳頻技術(shù)」及「直接序列」兩種方式。而此兩種技術(shù)是在第二次世界大戰(zhàn)中軍隊(duì)所使用的技術(shù),其目的是希望在惡劣的戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境中,依然能保持通信信號(hào)的穩(wěn)定性及保密性。
一、 跳頻技術(shù) (FHSS)
跳頻技術(shù) (Frequency-Hopping Spread Spectrum; FHSS)在同步、且同時(shí)的情況下,接受兩端以特定型式的窄頻載波來(lái)傳送訊號(hào),對(duì)于一個(gè)非特定的接受器,F(xiàn)HSS所產(chǎn)生的跳動(dòng)訊號(hào)對(duì)它而言,也只算是脈沖噪聲。FHSS所展開(kāi)的訊號(hào)可依特別設(shè)計(jì)來(lái)規(guī)避噪聲或One-to-Many的非重復(fù)的頻道,并且這些跳頻訊號(hào)必須遵守FCC的要求,使用75個(gè)以上的跳頻訊號(hào)、且跳頻至下一個(gè)頻率的最大時(shí)間間隔(Dwell Time)為400ms。
二、 直接序列展頻技術(shù) (DSSS)
直接序列展頻技術(shù) (Direct Sequence Spread Spectrum; DSSS)是將原來(lái)的訊號(hào)「1」或「0」,利用10個(gè)以上的chips來(lái)代表「1」或「0」位,使得原來(lái)較高功率、較窄的頻率變成具有較寬頻的低功率頻率。而每個(gè)bit使用多少個(gè)chips稱做Spreading chips,一個(gè)較高的Spreading chips可以增加抗噪聲干擾,而一個(gè)較低Spreading Ration可以增加用戶的使用人數(shù)。
基本上,在DSSS的Spreading Ration是相當(dāng)少的,例如在幾乎所有2.4GHz的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品所使用的Spreading Ration皆少于20。而在IEEE802.11的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi),其Spreading Ration大約在100左右。
三、 FHSS VS DSSS調(diào)變差異
無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)在性能和能力上的差異,主要是取決于所采用的是FHSS還是DSSS來(lái)實(shí)現(xiàn)、以及所采用的調(diào)變方式。然而,調(diào)變方式的選擇并不完全是隨意的,像FHSS并不強(qiáng)求某種特定的調(diào)變方式,而且,大部分既有的FHSS都是使用某些不同形式的GFSK,但是,IEEE 802.11草案規(guī)定要使用GFSK。至于DSSS則過(guò)使用可變相位調(diào)變 (如:PSK、QPSK、DQPSK),可以得到最高的可靠性以及表現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率性能。
在抗噪聲能力卜方面,采用QPSK調(diào)變方式的DSSS與采用FSK調(diào)變方式的FHSS相比,可以發(fā)現(xiàn)這兩種不同技術(shù)的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)各自擁有的優(yōu)勢(shì)。FHSS系統(tǒng)之所以選用FSK調(diào)變方式的原因是因?yàn)镕HSS和FSK內(nèi)在架構(gòu)的簡(jiǎn)單性,F(xiàn)SK無(wú)線訊號(hào)可使用非線性功率放大器,但這卻犧牲了作用范圍和抗噪聲能力。而DSSS系統(tǒng)需要稍為貴一些的線性放大器,但卻可以獲得更多的回饋。
四、 DSSS VS FHSS之優(yōu)劣
截至目前,若以現(xiàn)有的產(chǎn)品參數(shù)詳加比較,可以看出DSSS技術(shù)在需要最佳可靠性的應(yīng)用中具有較佳的優(yōu)勢(shì),而FHSS技術(shù)在需要低成本的應(yīng)用中較占優(yōu)勢(shì)。雖然我們可以在網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)內(nèi)看到各家廠商各說(shuō)各話,但真正需要注意的是廠商在DSSS和FHSS展頻技術(shù)的選擇,必須要審慎端視產(chǎn)品在市場(chǎng)的定位而定,因?yàn)樗梢越鉀Q無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力及特性,包括:抗干擾能力、使用距離范圍、頻寬大小、及傳輸資料的大小。
一般而言,DSSS由于采用全頻帶傳送資料,速度較快,未來(lái)可開(kāi)發(fā)出更高傳輸頻率的潛力也較大。DSSS技術(shù)適用于固定環(huán)境中、或?qū)鬏斊焚|(zhì)要求較高的應(yīng)用,因此,無(wú)線廠房、無(wú)線醫(yī)院、網(wǎng)絡(luò)社區(qū)、分校連網(wǎng)等應(yīng)用,大都采用DSSS無(wú)線技術(shù)產(chǎn)品。FHSS則大都使用于需快速移動(dòng)的端點(diǎn),如行動(dòng)電話在無(wú)線傳輸技術(shù)部分即是采用FHSS技術(shù);且因FHSS傳輸范圍較小,所以往往在相同的傳輸環(huán)境下,所需要的FHSS技術(shù)設(shè)備要比DSSS技術(shù)設(shè)備多,在整體價(jià)格上,可能也會(huì)比較高。以目前企業(yè)需求來(lái)說(shuō),高速移動(dòng)端點(diǎn)應(yīng)用較少,而大多較注重傳輸速率、及傳輸?shù)姆€(wěn)定性,所以未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品發(fā)展應(yīng)會(huì)以DSSS技術(shù)為主流。
消費(fèi)者選購(gòu)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要特別注意下列的特性,以決定自己合適的產(chǎn)品,包括:
◎ 涵蓋范圍;
◎ 傳輸率;
◎ 受Multipath影響程度;
◎ 提供資料整合程度;
◎ 和有線的基礎(chǔ)設(shè)施之間的互操性;
◎ 和其它無(wú)線的基礎(chǔ)設(shè)施之間的互操性;
◎ 抗干擾程度;
◎ 簡(jiǎn)單、易操作;
◎ 保密能力;
◎ 低成本;
◎ 電流消耗情況。
IEEE 802.11之相關(guān)信息
因應(yīng)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)烈需求,美國(guó)的國(guó)際電子電機(jī)學(xué)會(huì)于1990年11月召開(kāi)了802.11委員會(huì),開(kāi)始制定無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。
承襲IEEE802系列,802.11規(guī)范了無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)存取控制 (Medium Access Control ; MAC)層及實(shí)體 (Physical ;PHY)層。此較特別的是由于實(shí)際無(wú)線傳輸?shù)姆绞讲煌琁EEE802.11在統(tǒng)一的 MAC層下面規(guī)范了各種不同的實(shí)體層,以因應(yīng)目前的情況及未來(lái)的技術(shù)發(fā)展。目前802.11中制訂了三種介質(zhì)的實(shí)體,為了未來(lái)技術(shù)的擴(kuò)充性,也都提供了多重速率 (Mulitiple Rates)的功能。
這三個(gè)實(shí)體分別是:
一、2.4GHz Direct Sequence Spread Spectrum
速率1Mbps時(shí)用DBPSK調(diào)變 (Difference By Phase Shift Keying)
速率2Mbps 時(shí)用DQPSK調(diào)變 (Difference Quarter Phase Shift Keying)
接收敏感度 –80dbm
用長(zhǎng)度11的Barker碼當(dāng)展頻PN碼
二、2.4GHz Frequency Hopping Spread Spectrum
速率1Mbps時(shí)用 2-level GFSK調(diào)變,接收敏感度 –80dbm,
速率2Mbps時(shí)用4-level GFSK調(diào)變,接收敏感度 –75dbm,
每秒跳2.5個(gè) hops
Hopping Sequence在歐美有22組,在日本有4組
三、Diffused IR
速率1Mbps時(shí)用16ppm調(diào)變,接收敏感度2 ×10-5mW/平方公分
速率2Mbps時(shí)用4ppm調(diào)變,接收敏感度8 ×10-5mW/平方公分
波長(zhǎng)850nm~950nm
其中前兩種在2.4GHz的射頻方式是依據(jù)ISM頻段以展頻技術(shù)可做不須授權(quán)使用的規(guī)定,這個(gè)頻段的使用在全世界包含美國(guó)、歐洲、日本及中國(guó)臺(tái)灣等主要國(guó)家都有開(kāi)放。第三項(xiàng)的紅外線由于目前使用上沒(méi)有任何管制(除了安全上的規(guī)范),因此也是自由使用的。
IEEE 802.11 MAC的基本存取方式稱為 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance),與以太網(wǎng)絡(luò)所用的CSMA/CD (Collision Detection)變成了碰撞防止(Collision Avoidance),這一字之差是很大的。因?yàn)樵跓o(wú)線傳輸中感測(cè)載波及碰撞偵測(cè)都是不可靠的,感測(cè)載波有困難。另外通常無(wú)線電波經(jīng)天線送出去時(shí),自己是無(wú)法監(jiān)視到的,因此碰撞偵測(cè)實(shí)質(zhì)上也做不到。在802.11中感測(cè)載波是由兩種方式來(lái)達(dá)成,第一是實(shí)際去聽(tīng)是否有電波在傳,及加上優(yōu)先權(quán)的觀念。另一個(gè)是虛擬的感測(cè)載波,告知大家待會(huì)有多久的時(shí)間我們要傳東西,以防止碰撞。
無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)之產(chǎn)品簡(jiǎn)介
Access Point
一般俗稱為網(wǎng)絡(luò)橋接器,顧名思義即是當(dāng)作傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)之橋梁,因此任何一臺(tái)裝有無(wú)線網(wǎng)卡之PC均可透過(guò)AP去分享有線局域網(wǎng)絡(luò)甚至廣域網(wǎng)絡(luò)之資源。除此之外,AP本身又兼具有網(wǎng)管之功能,可針對(duì)接有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)卡之PC作必要之控管。
Wireless LAN Card
一般稱為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)卡,其與傳統(tǒng)之Ethernet網(wǎng)絡(luò)卡的差別是在于前者之資料傳送乃是藉由無(wú)線電波,而后者則是透過(guò)一般的網(wǎng)絡(luò)線。
目前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)卡的規(guī)格大致可分成2M, 5M, 11M,三種,而其適用之界面可分為PCMCIA, ISA, PCI三種界面。
Antenna
一般稱為天線,此天線與一般電視,火腿族,大哥大所用之天線不同,其原因乃是因?yàn)轭l率不同所致,WLAN所用之頻率為較高2.4GHz之頻段。
天線之功能乃是將source之信號(hào),藉由天線本身的特性而傳送至遠(yuǎn)處,至于能傳多遠(yuǎn),一般除了考慮source的output power強(qiáng)度之外,其另一重要因素乃是天線本身之dBi值,即俗稱的增益值,dB值愈高,相對(duì)所能傳達(dá)之距離也更遠(yuǎn)。通常每增加8dB則相對(duì)之距離可增至原距離的一半。
一般天線有所謂指向性(Uni-direction)與全向性(Omni-direction)兩種,前者較適合于長(zhǎng)距離使用,而后者則較適合區(qū)域性之應(yīng)用。
產(chǎn)品Q & A
Q1:何謂無(wú)線網(wǎng)絡(luò)?
ANS:一般來(lái)講,所謂無(wú)線,顧名思義就是利用無(wú)線電波來(lái)作為資料