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第12章 无线联网新时代!局域网概述(1)

学习时间:4小时

学习难度:

课前导读

无影:飘雪,今天我听朋友说,现在用无线设备组建局域网的形式特别流行。无线网络也是像手机那样使用吗?每月需要交使用费吗?我现在很感兴趣,请你赐教一下了!

飘雪:好啊,没问题!这章开始,我们就来了解一下无线局域网的构成、设备以及组建方法。其实组建无线网,在劳动强度上比有线网络要轻松许多呢!这也是科技进步带来的方便之处。对了,无影,使用无线局域网是不需要交额外费用的哦!

本章内容提要

7.1无线局域网是什么

7.2各行其线,无线局域网主要标准

7.3不再束手束脚!无线局域网硬件概述

7.1无线局域网是什么

本节知识点难易程度

无线局域网概念

无线局域网(WLAN)是基于有限局域网原理,通过无线网络设备进行数据传输的新型局域网,两者之间最大的区别就是传输介质。

从直观角度讲,有线局域网有实实在在的线缆连接,能够高速传输数据这好理解。而无线局域网依靠的是无线信号进行传输,看不见摸不着,这种无线信号到底是什么呢?

我们日常生活中使用的手机、收听广播的收音机和通话用的对讲机,它们的信号传输载体和无线局域网是一样的,都是电磁波。

当无线设备收发信号时,就是在利用天线进行电磁波的传输与转换。发射时,把高频电流转换为电磁波;接收时,把电滋波转换为高频电流。然后再通过电压脉冲(就是在一个线路上间断性地提供电压)来传输数字信号。如先加5V电压,1s后加0V电压,接收端收到电压即把5V看成二进制的1,0V看成是二进制的0,这样就实现了二进制数据传输。目前无线局域网的数据传输速率最高已经达到540Mbps,传输距离可远至20km以上。人类对电磁波的驾驭能力逐渐成熟。

话题转回,继续说无线局域网。无线联网方式是对有线联网方式的一种补充和扩展,使网络中的计算机具有可移动性,能够快速、方便地解决有线方式不易实现的移动网络连接。装修过房子的朋友一定都有这样的经历:要想让几个居室都能共享上网,需要事先测量好网线长度、设计好走线布局,还要按照电话线入口地点安排好ADSL调制解调器和宽带路由器,布线过程相当繁琐。

但是,如果你采用无线设备组建局域网,不仅可以省掉麻烦的布线工程,在线材投资上也节省了许多。现在一款符合802.11g标准的54Mbps无线宽带路由器价格仅200多元,USB2.0接口无线网卡也不超过百元,普通用户购买不会增加太多负担。

时下,很多写字楼、高档居民小区、大学校园、购物中心、休闲场所都配备了无线路由器,为客户提供网络服务。而且,在奥运会的影响下,北京已经率先规划了“无线城市”的网络概念,组建一个五环内的大无线局域网。在北京275平方千米范围内设置9000个WLAN接入点,以及150个WiMAX基站,覆盖北京90%的主要区域。用户的电脑在这样的无线网络覆盖区域,只要配备无线网卡就可以上网冲浪。

7.2各行其线,无线局域网主要标准

本节知识点难易程度

IEEE802.11协议

蓝牙标准

如同TCP/IP协议是Internet的传输标准一样,无线局域网也需要相应的标准传输数据。

7.2.1局域网4种标准

目前无线局域网所采用的热门技术标准有4种:IEEE802.11协议、蓝牙(Bluetooth)、HomeRF和红外线(Infrared)。其中IEEE802.11协议是无线局域网所有标准中普及度最高的;蓝牙标准主要用于手机、掌上电脑等随身设备的无线数据传输。HomeRF(家庭射频)技术是无绳电话技术和无线局域网技术相互融合的产物,但是其与蓝牙在频段上有些冲突,加之普及度位于下风,目前已经和红外线技术一起淡出无线局域网市场(红外线技术在遥控器领域应用广泛,许多手机也具有红外线传输功能,但大多速度较慢)。

什么是频段:频段就是指一定的频率范围。例如中波广播频段是从526.2kHz~1605.2kHz,其他各种业务也都有自己的频段。每种设备只能在规定的频段中使用自己的专用频率,不能乱用,否则会互相影响,造成干扰。

这些标准各有优劣,各有自己擅长的应用领域。有的适合于办公环境,有的适合于个人应用,有的则一直为家庭用户所推崇。下面就为大家介绍一下IEEE802.11协议的具体情况。

7.2.2IEEE802.11协议

802.11是IEEE(电子电器工程师协会)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,速率最高只能达到2Mbps。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要,IEEE随后又相继推出了802.11b、802.11a等标准。

迄今为止,IEEE已经开发并制定了5种802.11无线局域网协议,分别是:802.11、802.11b、802.11a、802.11g和802.11n。其中作为WLAN(无线局域网)原型的802.11标准已被淘汰,采用特殊5.2GHz频段的802.11a正逐渐淡出市场。目前我们常见的产品大部分都基于802.11b或802.11g标准,采用最新802.11n标准的百兆无线网卡/AP/路由器也正在大踏步朝我们走来。

从传输速率上看,基于802.11b标准的无线设备理论速率为11Mbps,802.11g标准达到54Mbps,802.11n标准更高达540Mbps。目前802.11g已成为无线局域网(WLAN)的主流标准,被多数厂商采用。绝大部分802.11g标准无线设备都向下兼容802.11b(即802.11b设备可以使用在802.11g无线网络环境中),这些产品包括:集成支持802.11g无线功能的电脑、支持网络接入的802.11g无线网卡以及对应的无线AP等。生产这些产品的厂商大致可以分为两类,一类是着名的网络集成商,如3Com、Cisco等,他们的产品主要集中在无线网卡和AP领域;另外一类厂商,如IBM、HP、TOSHIBA等,借助网络终端的先天优势,提供全面的无线局域网解决方案。

现在802.11g无线局域网已经进入了写字楼、饭店、咖啡厅和候机室等场所,自带无线网卡的笔记本电脑在这些环境中可以直接连接到Internet。没有集成无线网卡的笔记本电脑只需要插进一张PCMCIA/USB无线网卡,或通过Mini PCI、Mini PCI-E内置卡扩展,便可以通过无线局域网连接到Internet。而且,随着技术的不断完善,今后各个城市也会陆续实现“无线化”。届时无论用户身在何处,只要无线网络信号能够到达,都可以随时随地连接Internet,方便至极。

在选购无线产品时,我们一定要注意产品包装或说明书是否有“Wi-Fi”认证标志。Wi-Fi认证是对IEEE规范的质保衡量,通过Wi-Fi认证的产品,在信号强度、传输距离以及使用安全性上都达到国际标准。如果一款产品没有通过Wi-Fi认证,则该产品很可能存在兼容性隐患。

7.3不再束手束脚!无线局域网硬件概述

本节知识点难易程度

无线网卡选购

无线接入点选购

无线路由器选购

组建一套完整的无线局域网,需要采用“无线网卡+无线网卡”、“无线网卡+无线AP”、“无线网卡+无线宽带路由器”等结构形式。因此,无线网卡、无线AP和无线宽带路由器作为节点设备,在无线局域网组建中起到根基作用。

7.3.1组网基础,无线网卡选购

无线网卡与普通网卡的区别在于它是通过无线方式连接到局域网,利用无线信号接收、发送数据。如果能找到Internet接口,还可以实现与Internet的连接。

1.接口类型

在市场上,只要你留心观察便会发现,无线网卡的世界非常精彩,既有对应台式电脑的PCI、USB接口产品,也有面向笔记本电脑的PCMCIA、Mini PCI、Mini PCI-E接口产品,甚至还有针对PPC掌上电脑的CF型和SD型等产品。

对于台式电脑而言,PCI和USB型都是不错的选择,前者可以直接插在主板PCI插槽中,后者与主板USB接口相连,使用便捷。如果考虑到成本因素,PCI型无线网卡更有优势,其价格相对USB型更便宜。不过某些PCI型无线网卡外置天线会给安装带来些许麻烦。如果只考虑使用便捷性,USB型无疑是最好的选择,除支持热拔插外,体积小巧、携带方便是其最大的优势。

有的读者朋友可能会问:为什么USB无线网卡没有天线,而PCI的就有呢?其实USB无线网卡也是有天线的,只不过已经将其缠绕在网卡内部,目的是让产品外型更加美观(直板手机也是这个原理)。当然,内置天线在性能上要比外置天线稍差,鱼与熊掌无法兼得。

为笔记本电脑DIY添加无线网卡使其具有无线网络功能是近年来比较流行的笔记本升级方法。除了上面介绍的USB型外,适合笔记本电脑升级的无线网卡主要有PCMCIA型、Mini PCI型以及Mini PCI-E型3种。其中PCMCIA型大家最为熟悉,它直接与笔记本电脑的PCMCIA插槽连接。由于有独立天线,大多数PCMCIA型无线网卡都具有良好的信号收发效果,兼容性也较出色。不过PCMCIA型无线网卡的卡身较长,插入笔记本电脑后会突出一部分,给携带和使用造成不便。

相对于PCMCIA型产品,笔记本电脑独有的Mini PCI、Mini PCI-E型内置无线网卡则独具特色。首先,它能作为一个功能模块存在于笔记本电脑这个“整体”中,即用内置替代扩展;其次,内置产品不会像PCMCIA型那样突出在机身外,给携带造成不便;第三,在资源占用率和节电性能方面,Mini PCI、Mini PCI-E产品也更具优势。目前,不仅主流迅驰笔记本毫无例外地采用内置无线网卡,其他带无线网络功能的非迅驰笔记本也同样使用这类无线网卡。而且,现在许多笔记本厂商都为没有标配无线网卡的机型预留了天线,用户安装网卡时只要将天线接入无线网卡相关接口,即可大幅提高信号质量。

什么是迅驰技术:迅驰技术是英特尔公司于2003年3月12日面向笔记本电脑推出的无线移动计算技术。它由移动式处理器、相关芯片组以及802.11系列无线网络模块组成,缺一不可。经过几年的快速发展,目前迅驰技术已经更新至第四代,支持双核心处理器和百兆传输速率的无线网络。

至于CF型和SD型无线网卡,由于其产量少、价格高、应用面窄,这里不再赘述。对于此类无线网卡,重点要注意的是驱动程序,它们大多为PPC、Palm等掌上电脑设计,购买前一定要确认是否支持相应的操作系统。

2.标准与速率

从传输速率上看,基于802.11b标准的无线网卡理论速率为11Mbps,802.11g标准达到54Mbps,802.11n标准最高可达540Mbps。目前主流802.11g标准由于采用了与802.11b同样的2.4GHz频段,绝大多数802.11g标准的无线网卡都向下兼容802.11b。更高的标准意味着更高的传输速率,当然也意味着更高的价格。

3.信号强度和覆盖范围

无线网卡的信号强度将直接影响无线网络的覆盖范围,而无线网络的覆盖范围又将影响到无线信号的收发与传输。目前,主流无线网卡的室内覆盖范围一般为40~120m,室外覆盖范围为100~350m,部分产品借助外置天线可以达到室外600m以上。

决定无线网卡信号强度和覆盖范围的因素有很多,影响最大的当属发射功率。一般来说,产品发射功率越大,信号强度则越好,覆盖范围也越广(这里当然还要看网卡的用料与做工。品质相同的情况下,发射功率大的产品将获得更好的使用性能)。目前主流无线网卡的发射功率在30mW~100mW之间。对自行升级无线网卡的用户而言,PCI型和PCMCIA型无线网卡信号最好,USB型和CF型稍弱,Mini PCI/PCI-E型的表现只能说是一般。

除了功率上的差别外,信号干扰和天线布局也是影响网卡性能的主要原因。以笔记本电脑为例,其狭小的内部空间中,信号干扰尤为突出。每一部分元件都会辐射出电磁波,互相干扰,降低无线信号的传输性能。

其次,Mini PCI/PCI-E无线网卡的天线设计也值得注意。从本质上讲,天线是一种方向性元件,它只能向特定方向辐射能量,其摆放位置直接影响到无线信号的效果。目前市场中,IBM ThinkPad新款T系列笔记本屏幕顶端集成的双天线系统是较佳的解决方案。因为此处不易受到干扰,而且构成的电磁波场型效果最好。