無線局域網是指以無線信道作傳輸媒介的計算機局域網絡(WirelessLocalAreaNetwork，簡稱WLAN)，是在有線網的基礎上發展起來的，使網上的計算機具有可移動性，能快速、方便地解決有線方式不易實現的網絡信道的連通問題。本文將從無線局域網技術實現、安全性、國際標準、聯網方式以及主要應用領域全面闡述無線局域網的發展。

無線局域網概述

無線局域網要求以無線方式相聯的計算機之間資源共享，具有現有網絡操作系統（NOS）所支持的各種服務功能。計算機無線聯網常見的形式是把遠程計算機以無線方式聯入一個計算機網絡中，作為網絡中的一個節點，使之具有網上工作站所具有的同樣功能，獲得網絡上的所有服務；或把數個有線或無線局域網聯成一個區域網；當然，也可用全無線方式構成一個局域網或在一個局域網中混合使用有線與無線方式。此時，以無線方式入網的計算機將具有可移動性，在一定的區域移動而同時又隨時與網絡保持聯系。

無線局域網具有以下特點：
●可移動性，不受布線接點位置的限制；
●數據傳輸速率高，大于1Mbps；
●抗干擾性強，能實現很低的誤碼率；
●保密性較強，可使用戶進行有效的數據提取，又不至于泄密；
●高可靠性，數據傳輸幾乎沒有丟包現象產生；
●兼容性好，采用載波偵聽多路訪問/沖突避免（CSMA/CA）介質訪問協議，遵從IEEE802.3以太網協議。與標準以太網及目前的幾種主流NOS完全兼容，用戶已有的網絡軟件可以不做任何修改在無線網上運行；
●快速安裝，無線局域網的安裝工作非常簡單，它無需施工許可證，不需要布線或開挖溝槽，安裝時間只是安裝有線網絡時間的零頭。

無線局域網技術實現

微波通信

目前常用的計算機無線通信手段有光波和無線電波。其中光波包括紅外線和激光，紅外線和激光易受天氣影響，也不具備穿透能力，故難以實際應用。無線電波包括短波、超短波和微波等，其中采用微波通信具有很大的發展潛力。非凡是90年代以來，美國幾家公司發展了一種新型民用無線網絡技術，是以微波頻段為媒介，采用直序擴展頻譜（DSSS）或跳頻方式（FH）發射的傳輸技術，并以此技術作為發射、接收機，遵照IEEE802.3以太網協議，開發了整套的無線網絡產品。其通信方面的主要技術特點是：用900MHz或2.45GHz（此頻段為開放頻段，無需申請許可證）微波作為傳輸媒介，以先進的直序擴展頻譜或跳頻方式發射信號，為寬帶調制發射。所以它具有傳輸速率高、發射功率小、保密性好、抗干擾能力強的特點。更方便的是易于進行多點通信，很多用戶可以使用相同的通信頻率，只要設置不同的標識碼ID，就可以產生不同的偽隨機碼來控制擴頻調制，即可以進行互不干擾的同時通信。其通信距離和覆蓋范圍視所選用的天線不同而異：定向傳送可達5～40公里；室外的全向天線可覆蓋10～15公里的半徑范圍；室內全向可覆蓋最大半徑250米的5000平方米范圍。可見微波擴頻通信技術為無線網提供了良好的通信信道。

微波擴頻通信技術

擴展頻譜通信（SPReadSpectrumCommunication）簡稱擴頻通信。擴頻通信的基本特征是使用比發送的信息數據速率高許多倍的偽隨機碼把載有信息數據的基帶信號的頻譜進行擴展，形成寬帶的低功率頻譜密度的信號來發射。增加帶寬可以在較低的信噪比情況下以相同的信息傳輸率來可靠地傳輸信息，甚至在信號被噪聲沉沒的情況下，只要相應地增加信號帶寬，仍然能夠保持可靠的通信，也就是可以用擴頻方法以寬帶傳輸信息來換取信噪比上的好處。這就是擴頻通信的基本思想和理論依據。

擴頻通信技術在發射端以擴頻編碼進行擴頻調制，在接收端以相關解調技術收取信息，這一過程使其具有許多優良特性，如抗干擾能力強；隱蔽性強，保密性好；多址通信能力強；抗多徑干擾能力強；且有較好的安全機制。

實現擴頻通信的基本工作方式有4種：直接序列擴頻（DirectSequenceSpreadSpectrum）工作方式（簡稱DSSS方式）；跳變頻率（FrequencyHopping）工作方式（簡稱FH方式）；跳變時間（TimeHopping）工作方式（簡稱TH方式）；線性調頻（ChirpModulation）工作方式（簡稱Chirp方式）。目前使用最多、最典型的擴頻工作方式是直擴式（DSSS方式），在無線網絡的通信中，就是采用這種工作方式。

擴頻無線網絡雖是一套新技術、新產品，但已是一套具有很強功能、性能可靠、符合規范的系列產品，和軟件配套，與多種常用的NOS很好地匹配，可以在廣泛的環境下支持各種以太網、令牌環網和TCP/ip協議。

無線局域網安全性

IEEE802.11標準的有線等價保密性(WEP)選項僅僅是滿足用戶安全需求的第一步，當WEP激活時，每一個站點(包括用戶和接入點)都有四個密鑰，這些密鑰用于在數據通過廣播頻率傳輸之前加密數據。假如站點接收到用不正確的密鑰加密的信息包，那么該信息包將會被丟棄，不再傳送給主機。

盡管IEEE802.11標準提供了很強的加密服務來確保無線局域網的安全，但是安全密鑰認可、廢除以及刷新的方法仍未確定，不過幸好還有幾種密鑰治理結構。對于大型網絡最好的方法是使用加密密鑰服務器對密鑰集中治理，加密密鑰服務器可進行密鑰的集中生成、密鑰分配以及密鑰輪換等。密鑰服務器使網絡治理員能夠在用戶的層次上，控制用戶鑒定所需的RSA公共或個人密鑰對生成。

無線局域網國際標準

1997年6月，IEEE發布了針對無線局域網的802.11標準，這是一個開放的標準。該標準除了介紹無線局域網的優點及各種不同性能外，還使得各種不同廠商的無線產品得以互聯。另外，標準使核心設備執行單芯片解決方案，降低了采用無線技術的造價。IEEE802.11中規定了統一的MAC協議、RF收發器和紅外線收發器的物理層接口，各廠商的產品在同一物理層上可以互操作，而邏輯鏈路控制層(LLC)是一致的，即MAC層以下對網絡應用是透明的。在MAC層以下，IEEE802.11又規定了三種發送及接收技術：兩種采用射頻技術擴頻技術和窄帶技術，另一種是紅外技術，用紅外光來傳輸。

IEEE802.11協議針對無線局域網作用區域有限這一特定技術因素而采用了CSMA/CA協議，它有一整套“請求發送（RTS）”、“清除發送（CTS）”和“接收確認（ACK）”的握手規則，以沖突避免的原則使互相碰撞減少到最小，也解決了無線網中特有的網上結點不能完全互相通信時產生的“隱藏節點”的沖突難點。由于無線網中的計算機的計算要求可以移動和在一定區域內漫游，故IEEE802.11遠比與它相似的IEEE802.3有線以太網協議復雜，而移動中的計算機怎樣選擇特定的訪問節點，IEEE802.11并未規定，開發人員可以建立各自的決策原則并依據該原則決定移動計算機漫游無線網覆蓋區域時如何選用訪問節點。

2000年8月，IEEE802.11標準得到了進一步的完善和修訂，并成為IEEE/ANSI和ISO/IEC的一個聯合標準，ISO/IEC將該標準定為ISO880211。這次IEEE802.11標準的修訂內容包括用一個基于SNMP的MIB來取代原來基于OSI協議的MIB。另外，還增加了兩項新內容：IEEE802.11a—它擴充了標準的物理層，規定該層使用5GHz的頻帶。該標準采用正交頻分調制數據，傳輸速率范圍為6～54Mbps。這樣的速率既能滿足室內的應用，也能滿足室外的應用。
IEEE802.11b—它是IEEE802.11標準的另一個擴充，它規定采用2.4GHz頻帶，調制方法采用補償碼鍵控(CKK)。CKK來源于直序擴頻技術，多速率機制的介質訪問控制(MAC)確保當工作站之間距離過長或干擾太大、信噪比低于某個門限值時，傳輸速率能夠從11Mbps自動降到5.5Mbps，或者根據直序擴頻技術調整到2Mbps和1Mbps。IEEE802.11b對無線局域網通信的最大貢獻是可以支持兩種速率——5.5Mbps和11Mbps。要做到這一點，就需要選擇DSSS作為該標準的唯一物理層技術，因為，目前在不違反FCC規定的前提下，采用跳頻技術無法支持更高的速率。這意味著IEEE802.11b系統可以與速率為1Mbps和2Mbps的IEEE802.11DSSS系統交互操作，但是無法與1Mbps和2Mbps的IEEE802.11FHSS系統交互操作。

5GHz頻帶的IEEE802.11a不是使用2.4GHz頻帶的擴展頻譜技術，而是已發展到名叫正交頻分多路復用OFDM技術，該技術可幫助提高速度和改進信號質量，并可克服干擾。擴展頻譜技術必須以直接序列發送信號，而OFDM技術與之不同，它可打破無線信道，將其分成以低數據速率并行傳輸的分頻率，OFDM技術然后可把這些頻率一起放回接收端。這一方法可大大提升無線局域網的速度和整體信號質量。

IEEE802.11b有無線以太網兼容性聯盟(WECA)的支持，其成員包括Cisco、IBM、Intel、3Com、Nokia和微軟等公司。IEEE802.11標準的頒布，使得無線局域網在各種有移動要求的環境中被廣泛接受。

無線局域網聯接方式

常用的無線網絡設備有網卡、AP、無線網橋和無線路由器等；無線網絡產品的多種使用方法可以組合出適合各種情況的無線聯網設計，可以方便地解決許多以線纜方式難以聯網的用戶需求。例如，數十公里遠的兩個局域網相聯：其間或有河流、湖泊相隔，拉線困難且線纜安全難保障，或在城市中敷設專線要涉及審批復雜，周期很長的市政施工問題，無線網能以比線纜低幾倍的費用在幾天內實現，無線網也可方便地實現不經過大的施工改建而使舊式建筑具有智能大廈的功能。無線網絡應用的典型方式是：

1.對等網方式。有2種形式，把2個局域網相聯，或把1個遠程站點聯入1個局域網。假如是兩個局域網相聯，則在兩個局域網中分別接入無線路由器或無線網橋。如一邊是單機，則在其機內插入無線網卡即可。視通信距離來聯接相應天線，用無線網絡軟件設置相應的ID號、中斷號和地址，即可調試天線的方向、視角。當無線網絡軟件指示接收質量為良好或合用時，即認為無線鏈路接通，雙方可做網絡設置和操作了。假如網絡中已有路由器，而且天線與網絡有相當距離，如數十米至數百米，則應使用無線網橋盡量靠近天線以縮短射頻電纜長度，降低射頻信號衰減，把無線網橋和路由器以數字線纜相聯。這種方式的一種擴展是在兩點間若距離過遠或有遮擋時，在中間增加了一個無線路由器來做中繼。網絡的設置也作相應變動。

2.無線HUB方式。在一個建筑物或不大的區域內有多個定點或移動點要聯入一個局域網時，可用此方式。要注重的是，各站點要與無線HUB用相同的網絡ID以順利互通，又要有各自的地址號以相區別。

3．一點多址方式。當要把地理上有相當距離的多個局域網相聯時，則可在每個局域網中接入無線網橋。這時主站或轉接站使用全向天線，各從站視距離使用定向或全向天線與之相聯。各無線網橋均使用同樣的網絡ID以支持擴頻通信，使用各自的地址（網段）以相區別。正確的網絡設置，可以使各工作站、服務器之間互訪。當需要把10公里之內的多個定點站點或2公里之內的多個活動站點（各站點均是單機）聯入網內時，可以用無線網橋的HUB工作方式來方便的實現。

4．不同協議網絡間互聯。在聯網的兩邊各用與當地網絡環境和對方網絡環境相配套的設備和相應的網絡設置即可實現。其通信部分和前述的相同。

上述只是幾種典型聯網方式，在實際工作中可以組合使用，變化出所需要的方式。

無線局域網行業應用現狀分析

無線局域網的應用范圍非常廣泛，假如其應用劃分為室內和室外的話，室內應用包括大型辦公室、車間、智能倉庫、臨時辦公室、會議室、證券市場；室外應用包括城市建筑群間通信、學校校園網絡、工礦企業廠區自動化控制與治理網絡、銀行金融證券城區網、礦山、水利、油田、港口、碼頭、江河湖壩區、野外勘測實驗、軍事流動網、公安流動網等。以下我們就幾個有代表性的行業展開論述：

石油工業

油礦的地形起伏不平，敷設電纜后不易傳導，而且電纜穿過煉油廠可能是潛在的危險。無線網連接可提供從鉆井臺到壓縮機房的數據鏈路以便顯示和輸入由鉆井獲取的重要數據。海上鉆井平臺由于寬大的水域阻隔，數據和資料的傳輸比較困難。敷設光纜費用又很高，施工難度很大。使用無線網技術，費用不及敷設光纜的十分之一，效率高，質量好。

運輸行業

鐵路運輸貨場和碼頭貨場，由于大型吊車，運輸道路和貨物通道不能敷設電纜，使用步話機報告貨位和貨號極易產生差錯，無線計算機網絡可以把貨物情況和資料直接傳輸到計算機中進行處理，大大提高了工作效率和服務質量，避免了不必要的差錯。

醫療行業

現在很多醫院都有了計算機治理系統、大量的計算機病人監護設備、計算機控制的醫療裝置和藥品等庫存計算機治理系統。無線網絡可以使醫療專家和治理者在醫院內的任何地方使用移動和手持計算機設備方便地存取這些信息。利用無線網，醫生和護士在設置計算機專線的病房、診室或急救中進行匯診、查房、手術時可以不必帶著沉重的病例，而使用筆記本電腦實時記錄醫囑，并傳遞處置意見，查詢病人病歷和檢索藥品，還可以訪問中心專家系統以幫助診斷或猜測藥物的相互作用和反應。

制造行業

制造工廠往往不能敷設連到計算機的電纜，在加固混凝土的地板下面也無法敷設計算機電纜，空中起重機使人很難在空中布線，零備件及貨物運輸通道使得也不便在地面布線。這種情況使用數字化制造設備、數字采集裝置、機器人設備時應用無線網絡是很合適的。工程師和技術人員在進行檢修，更改產品設計，討論工程方案以及其他技術處理時，可以利用無線網在工廠車間或廠區的任何地方查閱技術檔案、工程工藝和過程圖，發出技術指令，請求技術求援，甚至和廠外專家討論問題。

零售業

倉庫零備件和貨物的發送和貯存注冊可以使用無線鏈路直接為條形碼閱覽器、筆記本電腦和中心處理計算機進行連接，進行清查貨物，更新存儲記錄和出據清單。流動的工作人員直接使用手持設備就可以進行庫存治理和數據采集加工。

金融服務行業

銀行和證券、期貨交易業務都需要無線網絡的支持，把一個城市的銀行與其分布在城市各處的下屬機構相連。即使已經有了有線計算機網，為了避免由于線路等出現的故障，仍可使用無線計算機網做備份。在證券和期貨交易業務中，價格以“買”和“賣”的信息變化極為迅速、頻繁，利用手持通信器輸入信息，通過無線網絡迅速傳遞到計算機、報價服務系統和交易大廳的顯示屏，治理員、經紀人和交易者可以迅速利用信息進行治理和手持通信器進行交易。避免了用手勢、送話器和人工錄入及報價而產生的不準確和時間延誤而造成的損失。

飲食、交通旅游服務行業

很多餐廳的服務員已經使用步話機或尋呼技術把餐廳中顧客需要的菜通知廚房，廚房也用同樣的辦法通知餐廳，顧客所需要的菜已經預備好了，這實際只是整個過程中的一部分。無線網絡可以進一步做到，由餐廳中走來走去的點菜服務員通過手持終端機把顧客的需求送入計算機，把菜單立即打印給廚房并且把做好的菜立即通知給服務員，當然也可以在手持終端機屏幕顯示的菜單上直接點菜，結賬時可通過同一個系統及時打印結賬單。旅館采用無線網，可以做到隨時隨地為顧客進行及時周到的服務。登記和記賬系統一經建立，顧客無論在區域范圍內的任何地點進行任何活動，比如在酒吧、健身房、娛樂廳或餐廳等都可以通過服務員的手持通信終端來更新記賬系統，而不必等待復雜的核算系統結果。

比賽競技場

無線網可以用來完成比賽場館進行的各種競賽記分的處理、統計、發送和記錄存儲工作。也適合于一些文藝及其他競賽的比賽記分系統，非凡是在那些多用途并進行多種比賽的場合。

移動辦公環境

在辦公環境中使用無線網絡系統，可以使辦公用的計算機具有移動能力，在網絡范圍內可實現計算機漫游。各種業務人員、部門負責人、工程技術專家和治理人員，只要有可移動計算機或筆記本電腦，無論是在辦公室、會議室、洽談室，甚至在宿舍都可通過無線網絡隨時查閱資料、獲取信息。

無線局域網應用前景展望

目前，越來越多的無線局域網產品投放市場，價格越來越低、覆蓋范圍也不斷增大，而依據規范開發網絡底層到應用層接口的中間件廠家也將有更多的應用產品投放市場。無線局域網已作為一種寬帶網絡解決方案得到了應用，可以預見，隨著網上多媒體技術的日益應用發展，傳輸速率更高的無線網絡設備將會涌現。所以，對無線局域網設備和服務的投資前景將會非常樂觀。據估計，在2001年經濟普遍下滑的大背景下，IEEE802.11b無線設備市場卻一枝獨秀，將繼續保持穩健增長。到2005年，無線局域網設備的總投資額將達64億美元。一些大公司，如IBM，將在其筆記本產品中內置IEEE802.11b無線裝置。板卡生產商也正開始為一些手持電腦制造商供給IEEE802.11b協議適配卡。無線局域網運營商們也已行動起來，注視著無線局域網技術與應用的情況，進行相關配套工作。

總之，在無線局域網用戶和運營商的雙重推動下，未來兩年內，無線網絡的應用將會成為未來網絡的技術主流。