無線局域網:
無線局域網絡(Wireless Local Area Networks; WLAN)是相當便利的數據傳輸系統,它利用射頻(Radio Frequency; RF)的技術,取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線(Coaxial)所構成的局域網絡,使得無線局域網絡能利用簡單的存取架構讓用戶透過它,達到「信息隨身化、便利走天下」的理想境界。
為何使用無線局域網絡
對于局域網絡管理主要工作之一,對于鋪設電纜或是檢查電纜是否斷線這種耗時的工作,很容易令人煩躁,也不容易在短時間內找出斷線所在。再者,由于配合企業及應用環境不斷的更新與發展,原有的企業網絡必須配合重新布局,需要重新安裝網絡線路,雖然電纜本身并不貴,可是請技術人員來配線的成本很高,尤其是老舊的大樓,配線工程費用就更高了。因此,架設無線局域網絡就成為最佳解決方案。
什么情形需要無線局域網絡
無線局域網絡絕不是用來取代有線局域網絡,而是用來彌補有線局域網絡之不足,以達到網絡延伸之目的,下列情形可能須要無線局域網絡
◆ 無固定工作場所的使用者
◆ 有線局域網絡架設受環境限制
◆ 作為有線局域網絡的備用系統
無線局域網絡存取技術
目前廠商在設計無線局域網絡產品時,有相當多種存取設計方式,大致可分為三大類:窄頻微波(Narrowband Microwave)技術、展頻(Spread Spectrum)技術、及紅外線(Infrared)技術,每種技術皆有其優缺點、限制、及比較,接下來是這些技術方法的詳細探討。
展頻技術
展頻技術的無線局域網絡產品是依據FCC(Federal Communications Committee;美國聯邦通訊委員會)規定的ISM(Industrial Scientific, and Medical),頻率范圍開放在902M~928MHz及2.4G~2.484GHz兩個頻段,所以并沒有所謂使用授權的限制。展頻技術主要又分為「跳頻技術」及「直接序列」兩種方式。而此兩種技術是在第二次世界大戰中軍隊所使用的技術,其目的是希望在惡劣的戰爭環境中,依然能保持通信信號的穩定性及保密性。
一、 跳頻技術 (FHSS)
跳頻技術 (Frequency-Hopping Spread Spectrum; FHSS)在同步、且同時的情況下,接受兩端以特定型式的窄頻載波來傳送訊號,對于一個非特定的接受器,FHSS所產生的跳動訊號對它而言,也只算是脈沖噪聲。FHSS所展開的訊號可依特別設計來規避噪聲或One-to-Many的非重復的頻道,并且這些跳頻訊號必須遵守FCC的要求,使用75個以上的跳頻訊號、且跳頻至下一個頻率的最大時間間隔(Dwell Time)為400ms。
二、 直接序列展頻技術 (DSSS)
直接序列展頻技術 (Direct Sequence Spread Spectrum; DSSS)是將原來的訊號「1」或「0」,利用10個以上的chips來代表「1」或「0」位,使得原來較高功率、較窄的頻率變成具有較寬頻的低功率頻率。而每個bit使用多少個chips稱做Spreading chips,一個較高的Spreading chips可以增加抗噪聲干擾,而一個較低Spreading Ration可以增加用戶的使用人數。
基本上,在DSSS的Spreading Ration是相當少的,例如在幾乎所有2.4GHz的無線局域網絡產品所使用的Spreading Ration皆少于20。而在IEEE802.11的標準內,其Spreading Ration大約在100左右。
三、 FHSS VS DSSS調變差異
無線局域網絡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來實現、以及所采用的調變方式。然而,調變方式的選擇并不完全是隨意的,像FHSS并不強求某種特定的調變方式,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草案規定要使用GFSK。至于DSSS則過使用可變相位調變 (如:PSK、QPSK、DQPSK),可以得到最高的可靠性以及表現高數據速率性能。
在抗噪聲能力卜方面,采用QPSK調變方式的DSSS與采用FSK調變方式的FHSS相比,可以發現這兩種不同技術的無線局域網絡各自擁有的優勢。FHSS系統之所以選用FSK調變方式的原因是因為FHSS和FSK內在架構的簡單性,FSK無線訊號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之優劣
截至目前,若以現有的產品參數詳加比較,可以看出DSSS技術在需要最佳可靠性的應用中具有較佳的優勢,而FHSS技術在需要低成本的應用中較占優勢。雖然我們可以在網際網絡內看到各家廠商各說各話,但真正需要注意的是廠商在DSSS和FHSS展頻技術的選擇,必須要審慎端視產品在市場的定位而定,因為它可以解決無線局域網絡的傳輸能力及特性,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,未來可開發出更高傳輸頻率的潛力也較大。DSSS技術適用于固定環境中、或對傳輸品質要求較高的應用,因此,無線廠房、無線醫院、網絡社區、分校連網等應用,大都采用DSSS無線技術產品。FHSS則大都使用于需快速移動的端點,如行動電話在無線傳輸技術部分即是采用FHSS技術;且因FHSS傳輸范圍較小,所以往往在相同的傳輸環境下,所需要的FHSS技術設備要比DSSS技術設備多,在整體價格上,可能也會比較高。以目前企業需求來說,高速移動端點應用較少,而大多較注重傳輸速率、及傳輸的穩定性,所以未來無線網絡產品發展應會以DSSS技術為主流。
消費者選購無線局域網絡時需要特別注意下列的特性,以決定自己合適的產品,包括:
◎ 涵蓋范圍;
◎ 傳輸率;
◎ 受Multipath影響程度;
◎ 提供資料整合程度;
◎ 和有線的基礎設施之間的互操性;
◎ 和其它無線的基礎設施之間的互操性;
◎ 抗干擾程度;
◎ 簡單、易操作;
◎ 保密能力;
◎ 低成本;
◎ 電流消耗情況。
IEEE 802.11之相關信息
因應無線局域網絡的強烈需求,美國的國際電子電機學會于1990年11月召開了802.11委員會,開始制定無線局域網絡標準。
承襲IEEE802系列,802.11規范了無線局域網絡的介質存取控制 (Medium Access Control ; MAC)層及實體 (Physical ;PHY)層。此較特別的是由于實際無線傳輸的方式不同,IEEE802.11在統一的 MAC層下面規范了各種不同的實體層,以因應目前的情況及未來的技術發展。目前802.11中制訂了三種介質的實體,為了未來技術的擴充性,也都提供了多重速率 (Mulitiple Rates)的功能。
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