無線區域網路簡介(Wireless LAN)
什麼是無限區域網路
許久以來我們對區域網路的印象,一直停留在連線 式網路的印象,然而往往佈線問題讓工程人員絞盡腦 汁,無線區域網路免除佈線困擾,克服環境上障礙, 並提供漫遊使用者(roaming user),隨時隨地的網 路環境
無線區域網路傳輸技術
無線區域網路傳輸技術大約可分為三種:
- 微波(Microwave):主要用於大樓間LAN網路 連接,這須要使用到碟形天線,且天線必需位於 視線範圍Line-of-sight
- 展頻(Spread Spectrum):目前Wireless LAN使用最廣泛的傳輸技術,原先由軍方發 展用以避免信號的擁擠與被監聽,又可分為兩 種展頻技術
- Frequency Hopping Spread Spectrum
信號透過一系列頻率範圍廣播出去,傳 送裝置會先去傾聽(listens)頻道 (channel),當此頻道處於閒置狀態, 信號會利用此頻道傳送出去,若此頻道 已經在使用,傳送端便會跳躍(hops) 到另一個頻道,因此接收端必須知道傳 送端的跳躍程序,且傳送端與接收端必 須同步切換頻道才可正常收送資料
- Direct Sequence Spread Spectrum
對每一信號加入多餘資料位元,這些資 料稱為”chips”,每一筆資料必須加入 至少10個chips,如此接收端才可以根據 這些編碼正確接收資料
- 紅外線(Infrared ray):使用紅外線傳送資 料,又可分為兩種型號
- 散射式(Difused )紅外線
一種非直線式傳輸方式,只要在一定區 域內,可介藉由物體表面反射方式,達 到傳送資料目的
- 直射式(Directed) 紅外線
以直線形態傳輸資料,若途中遇到任何 障礙,接收端將無法收到資料,因此網 路環境必須是視線範圍(Line-of-sight)
Wireless LAN傳輸技術比較表
Spread Spectrum Microwave Infrared 頻率 902MHz~928MHz; 2.4GHz~2.4385GHz;
5.725GHz~5.825GHz
18.825GHz~19.205GHz 3x10^14Hz 傳輸範圍 105~800呎,或50000平方呎 40~130呎,或5000平方呎 30~80呎 Line of sight No No Yes 傳輸功率 小於1W 25mW N/A 建築物內使用 須要天線 No Yes 傳輸率 2~5Mbps 3.3Mbps 1.152,4 Mbps
無線區域網路的種類
- Ad-Hoc LAN:
數個可攜帶式節點(例如:筆記型電腦), 同處於一個小區域,彼此以點對點 (peer-to-peer)方式通訊,而不必透過有 線或無線主幹的輔助,如圖示
- Infrastructured wireless LAN
包含有線或無線主幹(backbone),網 路交通可分為兩種: uplink(station到backbone)及 downlink(backbone到station),通往 backbone的接點稱之為Access Point ,Access Point可以是有線主幹或無線橋接 的base station,如圖示
標準化
1997年7月無線區域網路的標準化IEEE 802.11已正式 定案.它包含以下數個特性:
- Physical Layer
使用2.4GB頻帶,Fequency Hopping ,Direct Sequence兩種展頻技術以及紅外線
- MAC Layer
MAC(Media Access Control)層所使用之 存取方式為CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance), 類似Ethernet的標準CSMA/CD,它是一種 ”先聽再說”的設計,亦即傳送端在傳送 之前必須先偵測頻道上是否正被使用, 如果沒有則傳輸將進行.假如頻道上已有 信號正在傳遞,那麼傳送端將會短暫等 待再重新傳送,這個等待時間叫作 “backoff”,然而backoff時間並不保證 碰撞不會發生,為了避免訊框因碰撞及 干擾造成遺漏,接收端成功接收訊框後 會立刻回傳認可(Acknowledgment)信 號,當傳送端未收到acknowledgment,傳 送端將等待backoff時間再重送訊框
- 傳輸速度
使用展頻技術目前有1,2Mbps兩種傳輸 速度,後續將發展更快的傳輸速度
- 最高功率限制
由於無限區域網路所使用頻率屬於公用 頻率,不須FCC機構認可,因此為避免互相 干擾,最高功率限制為1W
- 電源管理
無線區域網路設備一般而言很輕巧,使 用電池進行供電,因此電源管理顯得有 其必要,不動作時進入睡眠狀態,必要 時即可喚醒,不會影響網路連線
什麼情形須要無線區域網路
無線區域網路絕不是用來取代有線區域網路,而是 用來彌補有線區域網路之不足,以達到網路延伸之目 的,下列情形可能須要無線區域網路
- 無固定工作場所的使用者
- 有線區域網路架設受環境限制
- 作為有線區域網路的備用系統
未來展望
- 經由無限區域網路的標準化,產品成本下 降,應用層面將大為提高,
- 1-2Mbps的傳輸速度,對於多媒體等高階應 用仍顯不足,預期未來IEEE 802.11可能支援 5.7GB的頻帶,可提供20到25Mbps速度