郭仕剛，狄強
摘要：文章介紹了無線局域網的概念及特點，從IEEE802.11X、HiperLAN、HomeRF、中國無線局域網規范等方面介紹了無線局域網標準，介紹了無線局域網結構，并對無線局域網的安全問題進行了討論，對無線局域網的應用進行了闡述。
1．前言
通信網絡隨著INTERNET的飛速發展, 從傳統的布線網絡發展到了無線網絡，作為無線網絡之一的無線局域網WLAN（Wireless Local Area Network），滿足了人們實現移動辦公的夢想，為我們創造了一個豐富多彩的自由天空。
2．WLAN的概念
WLAN是利用無線通信技術在一定的局部范圍內建立的網絡，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，它以無線多址信道作為傳輸媒介，提供傳統有線局域網LAN（Local Area Network）的功能，能夠使用戶真正實現隨時、隨地、隨意的寬帶網絡接入。
3．WLAN的特點
WLAN開始是作為有線局域網絡地延伸而存在的，各團體、企事業單位廣泛地采用了WLAN技術來構建其辦公網絡。但隨著應用的進一步發展，WLAN正逐漸從傳統意義上的局域網技術發展成為“公共無線局域網”，成為國際互聯網INTERNET寬帶接入手段。WLAN具有易安裝、易擴展、易管理、易維護、高移動性、保密性強、抗干擾等特點。
4．WLAN的標準
由于WLAN是基于計算機網絡與無線通信技術，在計算機網絡結構中，邏輯鏈路控制（LLC）層及其之上的應用層對不同的物理層的要求可以是相同的，也可以是不同的，因此，WLAN標準主要是針對物理層和媒質訪問控制層(MAC)，涉及到所使用的無線頻率范圍、空中接口通信協議等技術規范與技術標準。
4. 1 IEEE 802.11X
（1）IEEE 802.11
1990年IEEE802標準化委員會成立IEEE802.11WLAN標準工作組。IEEE 802.11（別名：Wi-Fi (Wireless Fidelity) 無線保真）是在1997年6月由大量的局域網以及計算機專家審定通過的標準，該標準定義物理層和媒體訪問控制(MAC)規范。物理層定義了數據傳輸的信號特征和調制，定義了兩個RF傳輸方法和一個紅外線傳輸方法，RF傳輸標準是跳頻擴頻和直接序列擴頻，工作在2.4000～2.4835GHz頻段。
IEEE 802.11是IEEE最初制定的一個無線局域網標準，主要用于解決辦公室局域網和校園網中用戶與用戶終端的無線接入，業務主要限于數據訪問，速率最高只能達到2Mbps。由于它在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要，所以IEEE 802.11標準被IEEE 802.11b所取代了。
（2）IEEE 802.11b
1999年9月IEEE 802.11b被正式批準，該標準規定WLAN工作頻段在2.4-2.4835 GHz，數據傳輸速率達到11Mbps, 傳輸距離控制在50-150英尺。該標準是對IEEE 802.11的一個補充，采用補償編碼鍵控調制方式，采用點對點模式和基本模式兩運作模式，在數據傳輸速率方面可以根據實際情況在11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps、1 Mbps的不同速率間自動切換，它改變 了WLAN設計狀況，擴大了WLAN的應用領域。
IEEE 802.11b已成為當前主流的WLAN標準，被多數廠商所采用，所推出的產品廣泛應用于辦公室、家庭、賓館、車站、機場等眾多場合，但是由于許多WLAN的新標準的出現，IEEE 802.11a和IEEE 802.11g更是倍受業界關注。
（3）IEEE 802.11a
1999年，IEEE 802.11a標準制定完成，該標準規定WLAN工作頻段在5.15-8.825 GHz，數據傳輸速率達到54Mbps/72Mbps(Turbo), 傳輸距離控制在10-100米。該標準也是IEEE 802.11的一個補充，擴充了標準的物理層，采用正交頻分復用（OFDM）的獨特擴頻技術，采用QFSK調制方式，可提供25Mbps的無線ATM接口和10Mbps的以太網無線幀結構接口，支持多種業務如話音、數據和圖像等，一個扇區可以接入多個用戶，每個用戶可帶多個用戶終端。
IEEE 802.11a標準是IEEE 802.11b的后續標準，其設計初衷是取代802.11b標準，然而，工作于2.4GHz頻帶是不需要執照的，該頻段屬于工業、教育、醫療等專用頻段，是公開的，工作于5.15-8.825 GHz頻帶需要執照的。一些公司仍沒有表示對802.11a標準的支持，一些公司更加看好最新混合標準――802.11g。
（4）IEEE 802.11g
目前，IEEE推出最新版本IEEE 802.11g認證標準,該標準提出擁有IEEE 802.11a的傳輸速率，安全性較IEEE 802.11b好，采用2種調制方式，含802.11a中采用的OFDM與IEEE802.11b中采用的CCK，做到與802.11a和802.11b兼容。
雖然802.11a較適用于企業，但WLAN運營商為了兼顧現有802.11b設備投資，選用802.11g的可能性極大。
（5）IEEE 802.11i
IEEE 802.11i標準是結合IEEE802.1x中的用戶端口身份驗證和設備驗證，對WLAN MAC層進行修改與整合,定義了嚴格的加密格式和鑒權機制，以改善WLAN的安全性。IEEE 802.11i新修訂標準主要包括兩項內容：“Wi-Fi保護訪問”(Wi-Fi Protected Access：WPA)技術和“強健安全網絡”(RSN)。Wi-Fi聯盟計劃采用 802.11i標準作為WPA的第二個版本，并于2004年初開始實行。
IEEE 802.11i標準在WLAN網絡建設中的是相當重要的，數據的安全性是WLAN設備制造商和WLAN網絡運營商應該首先考慮的頭等工作。
（6）IEEE 802.11e/f/h
IEEE 802.11e標準對WLAN MAC層協議提出改進，以支持多媒體傳輸，以支持所有WLAN無線廣播接口的服務質量保證QOS機制。
IEEE 802.11f，定義訪問節點之間的通訊，支持IEEE 802.11的接入點互操作協議（IAPP）。
IEEE 802.11h用于802.11a的頻譜管理技術。
4．2 HIPERLAN
歐洲電信標準化協會(ETSI)的寬帶無線電接入網絡(BRAN)小組著手制定Hiper(High Performance Radio)接入泛歐標準，已推出HiperLAN1和HiperLAN2。HIPERLAN1推出時，數據速率較低，沒有被人們重視，在2000年，HIPERLAN2標準制定完成，HIPERLAN2標準的最高數據速率能達到54Mbit/s，HIPERLAN2標準詳細定義了WLAN的檢測功能和轉換信令，用以支持許多無線網絡，支持動態頻率選擇、無線信元轉換、鏈路自適應、多束天線和功率控制等。該標準在WLAN性能、安全性、服務質量QOS等方面也給出了一些定義。
HiperLAN1對應1EEE802.11b，HiperLAN2與1EEE082.11a具有相同的物理層，他們可以采用相同的部件，并且，HiperLAN2強調與3G整合。HIPERLAN2標準也是目前較完善的WLAN協議。
4．3 HomeRF
HomeRF工作組是由美國家用射頻委員會領導于1997年成立的，其主要工作任務是為家庭用戶建立具有互操作性的話音和數據通信網，2001年8月推出HomeRF 2.0版，集成了語音和數據傳送技術，工作頻段在10 GHz，數據傳輸速率達到10Mbps，在WLAN的安全性方面主要考慮訪問控制和加密技術。
HomeRF是針對現有無線通信標準的綜合和改進：當進行數據通信時，采用IEEE802.11規范中的TCP/IP傳輸協議；進行語音通信時，則采用數字增強型無繩通信標準。
除了IEEE 802.11委員會、歐洲電信標準化協會和美國家用射頻委員會之外，無線局域網聯盟WLANA （Wireless LAN Association）在WLAN的技術支持和實施方面也做了大量工作。WLANA是由無線局域網廠商建立的非營利性組織，由3Com、Aironet、Cisco、Intersil、Lucent、Nokia、Symbol和中興通訊等廠商組成，其主要工作驗證不同廠商的同類產品的兼容性，并對WLAN產品的用戶進行培訓等。 4．4 中國WLAN規范
中華人民共和國國家信息產業部正在制訂WLAN的行業配套標準，包括：《公眾無線局域網總體技術要求》和《公眾無線局域網設備測試規范》。該標準涉及的技術體制包括IEEE802.11X系列(IEEE802.11、802.11a 、 IEEE802.11b、 IEEE802.11g、 IEEE802.11h、 IEEE802.11i)和HIPERLAN2。信息產業部通信計量中心承擔了相關標準的制訂工作，并聯合設備制造商和國內運營商進行了大量的試驗工作，同時，信息產業部通信計量中心和中興通訊股份有限公司等聯合建成了WLAN的試驗平臺，對WLAN系統設備的各項性能指標、兼容性和安全可靠性等方面進行全方位的測評。
此外，由信息產業部科技公司批準成立的“中國寬帶無線IP標準工作組（www.chinabwips.org）”在移動無線IP接入、IP的移動性、移動IP的安全性、移動IP業務等方面進行標準化工作。2003年5月，國家首批頒布了由“中國寬帶無線IP標準工作組”負責起草的WLAN兩項國家標準：《信息技術 系統間遠程通信和信息交換 局域網和城域網特定要求 第11部分：無線局域網媒體訪問(MAC)和物理(PHY)層規范》、《信息技術 系統間遠程通信和信息交換 局域網和城域網特定要求 第11部分：無線局域網媒體訪問(MAC)和物理(PHY)層規范：2.4GHz頻段較高速物理層擴展規范》。這兩項國家標準所采用的依據是ISO/IEC8802.11和ISO/IEC8802.11b，兩項國家標準的發布，將規范WLAN產品在我國的應用。
5．WLAN網絡結構
一般地，WLAN有兩種網絡類型：對等網絡和基礎結構網絡。
對等網絡：由一組有無線接口卡的計算機組成。這些計算機以相同的工作組名、ESSID和密碼等對等的方式相互直接連接，在WLAN的覆蓋范圍的之內，進行點對點與點對多點之間的通信通信。
基礎結構網絡：在基礎結構網絡中，具有無線接口卡的無線終端以無線接入點AP為中心，通過無線網橋AB、無線接入網關AG、無線接入控制器AC和無線接入服務器AS等將無線局域網與有線網網絡連接起來，可以組建多種復雜的無線局域網接入網絡，實現無線移動辦公的接入。
6．WLAN應用
作為有線網絡無線延伸，WLAN可以廣泛應用在生活社區、游樂園、旅館、機場車站等游玩區域實現旅游休閑上網；可以應用在政府辦公大樓、校園、企事業等單位實現移動辦公，方便開會及上課等；可以應用在醫療、金融證券等方面，實現醫生在路途中對病人在網上診斷，實現金融證券室外網上交易。
對于難于布線的環境，如老式建筑、沙漠區域等，對于頻繁變化的環境，如各種展覽大樓；對于臨時需要的寬帶接入，流動工作站等，建立WLAN是理想的選擇。
6.1 銷售行業應用
對于大型超市來講，商品的流通量非常大，接貨的日常工作包括定單處理、送貨單、入庫等需要在不同地點的現場將數據錄入數據庫中。倉庫的入庫和出庫管理，物品的搬動較多，數據在變化，目前，很多的做法是手工做好記錄，然后再將數據錄入數據庫中，這樣費時而且易錯，采用WLAN，即可輕松解決上面兩個問題，在超市的各個角落，在接貨區、在發貨區、貨架、中倉庫中利用WLAN，可以現場處理各種單據。
6.2 物流行業應用
隨著我國WTO的加入，各個港口、儲存區對物流業務的數字化提出了較高的要求。一個物流公司一般都有一個網絡處理中心，還有些辦公地點分布在比較偏僻的地方，對于那些運輸車輛、裝卸裝箱機組等的工作狀況，物品統計等等，需要及時將數據錄入并傳輸到中心機房。部署WLAN是物流業的一項現代化必不可少的基礎設施。
6.3 電力行業應用
如何對遙遠的變電站進行遙測、遙控、遙調，這是擺在電力系統的一個老問題。WLAN能監測并記錄變電站的運行情況，給中心監控機房提供實時的監測數據，也能夠將中心機房的調控命令傳入到各個變電站。這是WLAN在電力系統遍布到千家萬戶，但又無法完全用有線網絡來檢測與控制的一個潛在應用。
6.4 服務行業應用
由于PC機的移動終端化、小型化，一個旅客在進入一個酒店的大廳要及時處理郵件，這時酒店大堂的Internet WLAN接入是必不可少的；客房Internet 無線上網服務也是需要的，尤其是星級比較高的酒店，客人可能在床上躺著上網，客人希望無線上網無處不在，由于WLAN的移動性、便捷性等特點，更是受到了一些大中型酒店的青睞。
在機場和車站是旅客候機候車的一段等待時光，這時打開筆記本電腦來上上網，何嘗不是高興的事兒，目前，在北美和歐洲的大部分機場和車站，都部署了WLAN，在我國，也在逐步實施和建設中。
6.5教育行業應用
WLAN可以讓教師和學生對教與學的時時互動。學生可以在教師、宿舍、圖書館利用移動終端機向老師問問題、提交作業；老師可以時時給學生上輔導課。學生可以利用WLAN在校園的任何一個角落訪問校園網。WLAN可以成為一種多媒體教學的輔助手段。
6.6證券行業應用
有了WLAN，股市有了菜市場般的普及和活躍。原來，很多炒股者利用股票機看行情，現在不用了，WLAN能夠讓您實現實時看行情，時時交易。股市大戶室也可以不去了，不用再為大戶室交納任何費用。
6.7展廳應用
一些大型展覽的展廳內，一般都布有WLAN，服務商、參展商、客戶走入大廳內可以隨時接入Internet。WLAN的可移動性、可重組性、靈活性為會議廳和展會中心等具有臨時租用性質的服務行業提供了盈利的無限空間。
6.8中小型辦公室/家庭辦公應用
WLAN可以讓人們在中小型辦公室或者在家里任意的地方上網辦公，收發郵件,隨時隨地可以連接上Internet,上網資費與有線網絡一樣，有了WLAN，我們的自由空間增大了。
6.9企業辦公樓之間辦公應用
對于一些中大型企業，有一個主辦公樓，還有其他附屬的辦公樓，樓與樓之間、部門與部門之間需要通信，如果搭健有限網絡，需要支付昂貴的月租費和維護費，而WLAN不需要，也不需要綜合布線，一樣能夠實現有限網絡的功能。
7．WLAN安全
WLAN應用中，對于家庭用戶、公共場景安全性要求不高的用戶，使用VLAN（Virtual Local Area Networks）隔離、MAC地址過濾、服務區域認證ID（ESSID）、密碼訪問控制和無線靜態加密協議WEP(Wired Equivalent Privacy)可以滿足其安全性需求。但對于公共場景中安全性要求較高的用戶，仍然存在著安全隱患，需要將有線網絡中的一些安全機制引進到WLAN中，在無線接入點AP（Access Point）實現復雜的加密解密算法，通過無線接入控制器AC，利用PPPoE或者DHCP+WEB認證方式對用戶進行第二次合法認證，對用戶的業務流實行實時監控。這方面的WLAN安全策略有待于實踐與進一步探討并完善。
8．WLAN前景
WLAN在金融、旅游、醫護、會展等領域具有廣泛的發展前景，當WLAN的標準一問世，中國電信集團公司根據現有的網絡運行情況，準備利用WLAN，提出了《中國電信無線以太網接入技術要求》，規劃WLAN在中國電信市場的應用；隨后，中國移動通信集團公司結合現有的移動技術，先后制定了《中國移動WLAN業務總體技術要求》、《中國移動WLAN業務接口規范》、《中國移動WLAN業務業務規范》等。這表明，在我國，WLAN技術將得到大范圍的廣泛應用，勢必呈現出迅速崛起的趨勢，將催生出許多新的發展商機。
9．結束語
以上介紹了WLAN的概念、特點、重點介紹了WLAN的標準與發展，介紹了WLAN的網絡結構層次及其應用等，系統地解析了WLAN技術。WLAN在網絡建設中將起到舉足輕重的作用。
