第一篇：無線局域網入侵檢測協議分析論文

無線局域網入侵檢測系統的研究

【摘要】 自從20世紀90年代出現無線局域網以來,由于WLAN具有多方面的優點,令其發展十分迅速,但在無線局域網蓬勃發展的同時,安全問題也越來越突出。本文先介紹了無線局域網的特點、IEEE802.11系列協議標準以及無線局域網中的固有漏洞,然后又介紹了常見的入侵方式,其次系統的介紹了入侵檢測的概念、基本原理、工作模式、分類及發展趨勢,并闡述了各種局域網入侵檢測系統的關鍵技術,并通過分析比較得出：無線局域網入侵檢測系統在設計上有別于有線入侵檢測系統。本文在深入分析了無線局域網技術以及常見入侵檢測技術的基礎上,針對無線局域網絡的特點,提出了一個將協議分析和模式匹配相結合的無線入侵檢測系統模型。模式匹配算法具有快速簡單的優點,在實際應用中最為廣泛,但計算量大,檢測準確性低,通過改進模式匹配算法,取得了較好的結果。協議分析技術可以利用網絡協議的高度規則性快速探測攻擊的存在,通過層次化、格式化的無線網絡報文逐層分析,可提高檢測效率,并有效控制漏報率和誤報率。最后提出了該系統的框架和主要的流程步驟,對其中的關鍵模塊進行了詳細設計。該系統利用Winpcap函數庫對無線傳輸數據進行捕獲,然后利用解碼模塊對捕獲到...更多還原

【Abstract】 Wireless local area network has developed very rapidly since the 1990s for it’s many advantages, and at the same time, the security problem has become more and more remarkable.This paper firstly describes the characteristics of WLAN, protocol standards of IEEE802.11 series and the inherent vulnerability in the WLAN, then presents the common intrusion method, and at last, introduces the concept of intrusion detection, basic principles, work patterns, classification and trends, systematically.At...更多還原

【關鍵詞】 無線局域網； 入侵檢測； 協議分析；

【Key words】 wireless LAN； intrusion detection； protocol analysis；

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目錄 摘要 3-4 ABSTRACT 4-5 第一章 緒論 8-11

1.1 研究背景 8

1.2 無線入侵檢測技術研究現狀 8-10

1.3 本文主要研究內容和結構 10-11 第二章 WLAN概述 11-18

2.1 WLAN標準 11-13

2.1.1 IEEE 802.11 11

2.1.2 IEEE 802.11b 11-12

2.1.3 IEEE 802.11a 12

2.1.4 IEEE 802.11g 12

2.1.5 IEEE 802.11i 12

2.1.6 IEEE 802.11n 12-13

2.2 WLAN的組成 13-14

2.3 WLAN組網方式 14-15

2.4 IEEE802.11協議分析 15-17

2.5 本章小結 17-18

第三章 無線局域網入侵檢測系統 18-28

3.1 無線局域網安全技術 18-19

3.1.1 MAC地址過濾和服務區標識符(SSID)匹配 18

3.1.2 WEP協議 18

3.1.3 WPA技術 18-19

3.1.4 802.11i協議 19

3.2 WLAN常見的入侵方式 19-21

3.2.1 網絡竊聽 19

3.2.2 假冒身份 19-20

3.2.3 拒絕服務攻擊 20

3.2.4 SSID猜解與誘騙 20

3.2.5 中間人攻擊 20-21

3.2.6 異常報文攻擊 21

3.2.7 重放攻擊 21

3.3 入侵檢測的概念 21-22

3.4 入侵檢測技術 22-27

3.4.1 入侵檢測的發展 22

3.4.2 入侵檢測的分類 22-27

3.5 本章小結 27-28

第四章 基于協議分析的入侵檢測系統設計 28-52

4.1 模式匹配與協議分析結合的入侵檢測方法 28-29

4.2 基于協議分析技術的檢測過程 29-31

4.2.1 協議分析樹的構建 30-31

4.3 基于協議分析技術的入侵檢測體系結構 31-32

4.4 檢測代理關鍵模塊設計 32-49

4.4.1 數據捕獲模塊 33-37

4.4.2 預檢測模塊 37-38

4.4.3 解碼模塊 38-42

4.4.4 規則解析模塊 42-43

4.4.5 協議分析模塊 43-44

4.4.6 模式匹配算法 44-47

4.4.7 改進的BM算法 47-49

4.5 對常見攻擊的檢測效果分析 49-51

4.5.1 IP 攻擊 49-50

4.5.2 ICMP 攻擊 50

4.5.3 其他攻擊 50-51

4.6 本章小結 51-52 結論 52-53 參考文獻

第二篇：無線局域網論文

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`目錄

一、無線局域網...................................................................1

二、無線局域網概述...............................................................1

1、無線局域網的優點...........................................................1

2、無線局域網的應用...........................................................1 3．無線局域網的理論基礎.......................................................2 4．無線局域網的不足之處.......................................................2

三、無線局域網協議標準...........................................................2

1．IEEE802.11系列協議........................................................2 3．HomeRF標準................................................................3 4．HyperLAN/2標準............................................................3 5．無線局域網標準的比較.......................................................4

四、無線局域網的體系架構.........................................................4

1．無線局域網的主要組件.......................................................4

2、無線局域網的結構...........................................................4 3．無線局域網的配置方式.......................................................4

五、未來的研究方向...............................................................5

1．安全性問題.................................................................5 2．漫游切換問題...............................................................5 3．無線網絡管理問題...........................................................5 4．無線局域網與3G............................................................5

六、致謝.........................................................................6 參考文獻：.......................................................................7

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一、無線局域網

隨著無線通信技術的廣泛應用，傳統局域網絡已經越來越不能滿足人們的需求，于是無線局域網（Wireless Local Area Network，WLAN）應運而生，且發展迅速。無線局域網是無線通信技術與網絡技術相結合的產物。從專業角度講，無線局域網就是通過無線信道來實現網絡設備之間的通信，并實現通信的移動化、個性化和寬帶化。通俗地講，無線局域網就是在不采用網線的情況下，提供以太網互聯功能。無線局域網(Wireless LAN,WLAN)是使用無線連接的局域網。它使用無線電波作為數據傳送的媒介。傳送距離一般為幾十米。無線局域網的主干網路通常使用電纜（CABLE），無線局域網用戶通過一個或更多無線接取器(wireless access points,WAP）接入無線局域網。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。

二、無線局域網概述

無線網絡的歷史起源可以追溯到50年前第二次世界大戰期間。當時，美國陸軍研發出了一套無線電傳輸技術，采用無線電信號進行資料的傳輸。這項技術令許多學者產生了靈感。1971年，夏威夷大學的研究員創建了第一個無線電通訊網絡，稱作ALOHNET。這個網絡包含7臺計算機，采用雙向星型拓撲連接，橫跨夏威夷的四座島嶼，中心計算機放置在瓦胡島上。從此，無線網絡正式誕生。

1、無線局域網的優點

（1）靈活性和移動性。在有線網絡中，網絡設備的安放位置受網絡位置的限制，而無線局域網在無線信號覆蓋區域內的任何一個位置都可以接入網絡。無線局域網另一個最大的優點在于其移動性，連接到無線局域網的用戶可以移動且能同時與網絡保持連接。

（2）安裝便捷。無線局域網可以免去或最大程度地減少網絡布線的工作量，一般只要安裝一個或多個接入點設備，就可建立覆蓋整個區域的局域網絡。

（3）易于進行網絡規劃和調整。對于有線網絡來說，辦公地點或網絡拓撲的改變通常意味著重新建網。重新布線是一個昂貴、費時、浪費和瑣碎的過程，無線局域網可以避免或減少以上情況的發生。（4）故障定位容易。有線網絡一旦出現物理故障，尤其是由于線路連接不良而造成的網絡中斷，往往很難查明，而且檢修線路需要付出很大的代價。無線網絡則很容易定位故障，只需更換故障設備即可恢復網絡連接。

（5）易于擴展。無線局域網有多種配置方式，可以很快從只有幾個用戶的小型局域網擴展到上千用戶的大型網絡，并且能夠提供節點間“漫游”等有線網絡無法實現的特性。

由于無線局域網有以上諸多優點，因此其發展十分迅速。最近幾年，無線局域網已經在企業、醫院、商店、工廠和學校等場合得到了廣泛的應用。

（6）經濟節約。由于有線網絡缺少靈活性，這就要求網絡規劃者盡可能地考慮未來發展的需要，這就往往導致預設大量利用率較低的信息點。而一旦網絡的發展超出了設計規劃，又要花費較多費用進行網絡改造,而無線局域網可以避免或減少以上情況的發生

2、無線局域網的應用

基于無線局域網的優點，它可廣泛應用于下列領域：

（1）接入網絡信息系統：電子郵件、文件傳輸和終端仿真。

（2）難以布線的環境：老建筑、布線困難或昂貴的露天區域、城市建筑群、校園和工廠。（3）頻繁變化的環境：頻繁更換工作地點和改變位置的零售商、生產商，以及野外勘測、試驗、軍事、公安和銀行等。

（4）使用便攜式計算機等可移動設備進行快速網絡連接。

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（5）用于遠距離信息的傳輸：如在林區進行火災、病蟲害等信息的傳輸；公安交通管理部門進行交通管理等。

（6）專門工程或高峰時間所需的暫時局域網：學校、商業展覽、建設地點等人員流動較強的地方；利用無線局域網進行信息的交流；零售商、空運和航運公司高峰時間所需的額外工作站等。（7）流動工作者可得到信息的區域：需要在醫院、零售商店或辦公室區域流動時得到信息的醫生、護士、零售商、白領工作者。

（8）辦公室和家庭辦公室（SOHO）用戶，以及需要方便快捷地安裝小型網絡的用戶。3．無線局域網的理論基礎 目前，無線局域網采用的傳輸媒體主要有兩種，即紅外線和無線電波。按照不同的調制方式，采用無線電波作為傳輸媒體的無線局域網又可分為擴頻方式與窄帶調制方式。（1）紅外線（Infrared Rays，IR）局域網

采用紅外線通信方式與無線電波方式相比，可以提供極高的數據速率，有較高的安全性，且設備相對便宜而且簡單。但由于紅外線對障礙物的透射和繞射能力很差，使得傳輸距離和覆蓋范圍都受到很大限制，通常IR局域網的覆蓋范圍只限制在一間房屋內。（2）擴頻（Spread Spectrum，SS）局域網

如果使用擴頻技術，網絡可以在ISM（工業、科學和醫療）頻段內運行。其理論依據是，通過擴頻方式以寬帶傳輸信息來換取信噪比的提高。擴頻通信具有抗干擾能力和隱蔽性強、保密性好、多址通信能力強的特點。擴頻技術主要分為跳頻技術（FHSS）和直接序列擴頻（DSSS）兩種方式。

所謂直接序列擴頻，就是用高速率的擴頻序列在發射端擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴，把展開的擴頻信號還原成原來的信號。而跳頻技術與直序擴頻技術不同，跳頻的載頻受一個偽隨機碼的控制，其頻率按隨機規律不斷改變。接收端的頻率也按隨機規律變化，并保持與發射端的變化規律一致。跳頻的高低直接反映跳頻系統的性能，跳頻越高，抗干擾性能越好，軍用的跳頻系統可達到每秒上萬跳。（3）窄帶微波局域網

這種局域網使用微波無線電頻帶來傳輸數據，其帶寬剛好能容納信號。但這種網絡產品通常需要申請無線電頻譜執照，其它方式則可使用無需執照的ISM頻帶。4．無線局域網的不足之處

無線局域網在能夠給網絡用戶帶來便捷和實用的同時，也存在著一些缺陷。無線局域網的不足之處體現在以下幾個方面：

（1）性能。無線局域網是依靠無線電波進行傳輸的。這些電波通過無線發射裝置進行發射，而建筑物、車輛、樹木和其它障礙物都可能阻礙電磁波的傳輸，所以會影響網絡的性能。

（2）速率。無線信道的傳輸速率與有線信道相比要低得多。目前，無線局域網的最大傳輸速率為54Mbit/s，只適合于個人終端和小規模網絡應用。

（3）安全性。本質上無線電波不要求建立物理的連接通道，無線信號是發散的。從理論上講，很容易監聽到無線電波廣播范圍內的任何信號，造成通信信息泄漏。

三、無線局域網協議標準

無線局域網技術（包括IEEE802.11、藍牙技術和HomeRF等）將是新世紀無線通信領域最有發展前景的重大技術之一。以IEEE（電氣和電子工程師協會）為代表的多個研究機構針對不同的應用場合，制定了一系列協議標準，推動了無線局域網的實用化。1．IEEE802.11系列協議

作為全球公認的局域網權威，IEEE 802工作組建立的標準在局域網領域內得到了廣泛應用。這些協議包括802.3以太網協議、802.5令牌環協議和802.3z100BASE-T快速以太網協議等。IEEE于1997年發布了無線局域網領域第一個在國際上被認可的協議——802.11協議。1999年9月，IEEE提出802.11b協議，用于對802.11協議進行補充，之后又推出了802.11a、802.11g等一

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系列協議，從而進一步完善了無線局域網規范。IEEE802.11工作組制訂的具體協議如下：（1）802.11a 802.11a采用正交頻分（OFDM）技術調制數據，使用5GHz的頻帶。OFDM技術將無線信道分成以低數據速率并行傳輸的分頻率，然后再將這些頻率一起放回接收端，可提供25Mbit/s的無線ATM接口和10Mbit/s的以太網無線幀結構接口，以及TDD/TDMA的空中接口。在很大程度上可提高傳輸速度，改進信號質量，克服干擾。物理層速率可達54Mbit/s，傳輸層可達25Mbit/s，能滿足室內及室外的應用。（2）802.11b 802.11b也被稱為Wi-Fi技術，采用補碼鍵控（CCK）調制方式，使用2.4GHz頻帶，其對無線局域網通信的最大貢獻是可以支持兩種速率--5.5Mbit/s和11Mbit/s。多速率機制的介質訪問控制可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11Mbit/s自動降到5.5Mbit/s，或根據直序擴頻技術調整到2Mbit/s和1Mbit/s。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，因此需要選擇DSSS作為該標準的惟一物理層技術。（3）802.11g 2001年11月，在802.11 IEEE會議上形成了802.11g標準草案，目的是在2.4GHz頻段實現802.11a的速率要求。該標準將于2003年初獲得批準。802.11g采用PBCC或CCK/OFDM調制方式，使用2.4GHz頻段，對現有的802.11b系統向下兼容。它既能適應傳統的802.11b標準(在2.4GHz頻率下提供的數據傳輸率為11Mbit/s)，也符合802.11a標準(在5GHz頻率下提供的數據傳輸率56Mbit/s)，從而解決了對已有的802.11b設備的兼容。用戶還可以配置與802.11a、802.11b以及802.11g均相互兼容的多方式無線局域網，有利于促進無線網絡市場的發展。（4）其他相關協議

IEEE802工作組今后將繼續對802.11系列協議進行探討，并計劃推出一系列用于完善無線局域網應用的協議，其中主要包括802.11e（定義服務質量和服務類型）、802.11f（AP間協議）、802.11h（歐洲5GHz規范）、802.11i（增強的安全性&認證）、802.11j（日本的4.9GHz規范）、802.11k（高層無線/網絡測量規范）以及高吞吐量研究工作組的相關協議。2．藍牙規范（Bluetooth）

藍牙規范是由SIG（特別興趣小組）制定的一個公共的、無需許可證的規范，其目的是實現短距離無線語音和數據通信。藍牙技術工作于2.4GHz的ISM頻段，基帶部分的數據速率為1Mbit/s，有效無線通信距離為10~100m，采用時分雙工傳輸方案實現全雙工傳輸。藍牙技術采用自動尋道技術和快速跳頻技術保證傳輸的可靠性，具有全向傳輸能力，但不需對連接設備進行定向。其是一種改進的無線局域網技術，但其設備尺寸更小，成本更低。在任意時間，只要藍牙技術產品進入彼此有效范圍之內，它們就會立即傳輸地址信息并組建成網，這一切工作都是設備自動完成的，無需用戶參與。3．HomeRF標準

在美國聯邦通信委員會（FCC）正式批準HomeRF標準之前，HomeRF工作組于1998年為在家庭范圍內實現語音和數據的無線通信制訂出一個規范，即共享無線訪問協議（SWAP）。該協議主要針對家庭無線局域網，其數據通信采用簡化的IEEE802.11協議標準。之后，HomeRF工作組又制定了HomeRF標準，用于實現PC機和用戶電子設備之間的無線數字通信，是IEEE802.11與泛歐數字無繩電話標準（DECT）相結合的一種開放標準。HomeRF標準采用擴頻技術，工作在2.4GHz頻帶，可同步支持4條高質量語音信道并且具有低功耗的優點，適合用于筆記本電腦。4．HyperLAN/2標準

2002年2月，ETI的寬帶無線接入網絡（Broadband Radio Access Networks，BRAN）小組公布了HiperLAN/2標準。HiperLAN/2標準由全球論壇（H2GF）開發并制定，在5GHz的頻段上運行，并采用OFDM調制方式，物理層最高速率可達54Mbit/s，是一種高性能的局域網標準。HyperLAN/2標準定義了動態頻率選擇、無線小區切換、鏈路適配、多波束天線和功率控制等多

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種信令和測量方法，用來支持無線網絡的功能。基于HyperRF標準的網絡有其特定的應用，可以用于企業局域網的最后一部分網段，支持用戶在子網之間的IP移動性。在熱點地區，為商業人士提供遠端高速接入因特網的服務，以及作為W-CDMA系統的補充，用于3G的接入技術，使用戶可以在兩種網絡之間移動或進行業務的自動切換，而不影響通信。5．無線局域網標準的比較

802.11系列協議是由IEEE制定的，目前居于主導地位的無線局域網標準。HomeRF主要是為家庭網絡設計的，是802.11與DECT的結合。HomeRF和藍牙都工作在2.4GHz ISM頻段，并且都采用跳頻擴頻（FHSS）技術。因此，HomeRF產品和藍牙產品之間幾乎沒有相互干擾。藍牙技術適用于松散型的網絡，可以讓設備為一個單獨的數據建立一個連接，而HomeRF技術則不像藍牙技術那樣隨意。組建HomeRF網絡前，必須為各網絡成員事先確定一個惟一的識別代碼，因而比藍牙技術更安全。802.11使用的是TCP/IP協議，適用于功率更大的網絡，有效工作距離比藍牙技術和HomeRF要長得多。

四、無線局域網的體系架構

1．無線局域網的主要組件

（1）無線網卡。提供與有線網卡一樣豐富的系統接口，包括PCMCIA、Cardbus、PCI和USB等。在有線局域網中，網卡是網絡操作系統與網線之間的接口。在無線局域網中，它們是操作系統與天線之間的接口，用來創建透明的網絡連接。

（2）接入點。接入點的作用相當于局域網集線器。它在無線局域網和有線網絡之間接收、緩沖存儲和傳輸數據，以支持一組無線用戶設備。接入點通常是通過標準以太網線連接到有線網絡上，并通過天線與無線設備進行通信。在有多個接入點時，用戶可以在接入點之間漫游切換。接入點的有效范圍是20~500m。根據技術、配置和使用情況，一個接入點可以支持15~250個用戶，通過添加更多的接入點，可以比較輕松地擴充無線局域網，從而減少網絡擁塞并擴大網絡的覆蓋范圍。

2、無線局域網的結構

根據不同局域網的應用環境與需求的不同，無線局域網可采取不同的網絡結構來實現互聯。常用的具體有如下幾種：

（1）網橋連接型：不同的局域網之間互聯時，由于物理上的原因，若采取有線方式不方便，則可利用無線網橋的方式實現二者的點對點連接，無線網橋不僅提供二者之間的物理與數據鏈路層的連接，還為兩個網的用戶提供較高層的路由與協議轉換。

（2）基站接入型：當采用移動蜂窩通信網接入方式組建無線局域網時，各站點之間的通信是通過基站接入、數據交換方式來實現互聯的。各移動站不僅可以通過交換中心自行組網，還可以通過廣域網與遠地站點組建自己的工作網絡。

（3）HUB接入型：利用無線Hub可以組建星型結構的無線局域網，具有與有線Hub組網方式相類似的優點。在該結構基礎上的WLAN，可采用類似于交換型以太網的工作方式，要求Hub具有簡單的網內交換功能。

（4）無中心結構：要求網中任意兩個站點均可直接通信。此結構的無線局域網一般使用公用廣播信道，MAC層采用CSMA類型的多址接入協議。

無線局域網可以在普通局域網基礎上通過無線Hub、無線接入站（AP）、無線網橋、無線Modem及無線網卡等來實現，其中以無線網卡最為普遍，使用最多。無線局域網的關鍵技術，除了紅外傳輸技術、擴頻技術、網同步技術外還有一些其他技術，如：調制技術、加解擾技術、無線分集接收技術、功率控制技術和節能技術。3．無線局域網的配置方式

（1）對等模式。Ad-hoc模式。這種應用包含多個無線終端和一個服務器，均配有無線網卡，但不連接到接入點和有線網絡，而是通過無線網卡進行相互通信。它主要用來在沒有基礎設施的地方快速而輕松地建無線局域網。

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（2）基礎結構模式。Infrastructure模式。該模式是目前最常見的一種架構，這種架構包含一個接入點和多個無線終端，接入點通過電纜連線與有線網絡連接，通過無線電波與無線終端連接，可以實現無線終端之間的通信，以及無線終端與有線網絡之間的通信。通過對這種模式進行復制，可以實現多個接入點相互連接的更大的無線網絡。

五、未來的研究方向

如上所述，無線局域網技術的研究和應用方興未艾，是目前無線通信領域乃至整個通信行業的研究熱點。從無線局域網的進一步推廣應用來看，未來的研究方向主要集中在安全性、移動漫游、網絡管理以及與3G等其他移動通信系統之間的關系上。1．安全性問題

IEEE802.11協議標準建議使用兩種安全解決方案。一種是IEEE 802.11安全任務組（TGi）構建的安全框架--魯棒型安全網絡（RSN）。這種網絡用IEEE 802.1x提供基于端口的接入控制、鑒權和密鑰管理。該標準用可擴展鑒權協議（EAP）實現對用戶的鑒權。鑒權服務器和用戶之間使用遠程鑒權撥入用戶服務協議（RADIUS）進行通信，RADIUS協議在網絡接入的鑒權、授權和計費（AAA）中得到廣泛采用。由于IEE802.1x主要是針對有線局域網設計的，在無線局域網中使用IEE802.1x不可避免地存在漏洞。所以，盡管它對無線局域網的安全性能有很大改善，802.1x和802.11的結合仍然不能提供足夠的安全。

另一種方式則是目前廣泛應用于局域網絡及遠程接入等領域的虛擬專用網（VPN）安全技術。與802.11b標準所采用的安全技術不同，在IP網絡中，VPN主要采用IPSec技術來保障數據傳輸的安全。對于安全性要求更高的用戶，將現有的VPN安全技術與802.11b安全技術結合起來，是目前較為理想的無線局域網絡的安全解決方案。2．漫游切換問題

無線局域網的漫游問題是繼安全問題之后的一個至關重要的問題。在無線網絡中，如果一邊使用無線局域網接入服務，一邊移動接入位置，那么一旦移動終端超越子網覆蓋范圍，IP數據包就無法到達移動終端，正在進行的通信將被中斷。為此，IETF制定了擴展IP網絡移動性的系列標準。所謂移動IP，就是指在IP網絡上的多個子網內均可使用同一IP地址的技術。這種技術是通過使用被稱為本地代理（Home Agent）和外地代理（Foreign Agent）的特殊路由器對網絡終端所處位置的網絡進行管理來實現的。在移動IP系統中，可保證用戶的移動終端始終使用固定的IP地址進行網絡通信，不管在怎樣的移動過程中皆可建立TCP連接并不會發生中斷。在無線局域網系統中，廣泛的應用移動IP技術可以突破網絡的地域范圍限制，并可克服在跨網段時使用動態主機配置協議（DHCP）方式所造成的通信中斷、權限變化等問題。3．無線網絡管理問題

相對于有線網絡，無線局域網具有非常獨特的特性，因此必須建立相應的無線網絡管理系統。除了系統結構、用戶需求和典型應用等模塊之外，一個好的無線網絡管理系統還必須考慮以下因素：

（1）標準的網管通信方式。網管子系統通常與中央主機相連。網管子系統必須基于工業標準的管理協議(比如SNMP)，這樣才能監視主機和子系統之間每條鏈路上的狀態信息，并可根據狀態信息快速分析和解決出現的問題。

（2）網絡監視和報告。主機必須能夠監視無線網絡系統中所有單元?？紤]到無線網絡的連接性不如有線網絡那樣穩定，無線網絡管理系統必須監視和報告無線信號的變化以及接入點的業務類型和負載情況，還須能自動發現進入無線網絡體系結構的新設備。

（3）有效地利用帶寬。盡管隨著新技術的發展，無線網絡的可用帶寬逐步增大，但還是遠遠小于有線局域網的帶寬。因此，在實際應用中必須考慮帶寬的合理使用。4．無線局域網與3G 無線局域網不否會對第三代移動通信系統構成威脅是近年來業界關心的一個問題。實際上，無線局域網與3G采用的是截然不同的兩種技術，用于滿足不同的需要。與3G不同的是，無線

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局域網并不是一個完備的全網解決方案，而只用于滿足小型用戶群的需求。無線局域網與3G可以互補，因此不會對3G運營商造成威脅，運營商還可以從無線局域網和3G的共存中獲得好處。NorthStream的研究表明，無線局域網與3G和GPRS的結合可增加用戶的滿意程度和業務量，從而增加移動運營商的利潤。作為3G的一個重要補充，無線局域網可用于在諸如機場候機廳、賓館休息室和咖啡廳等地方建立無線Internet連接。

六、致謝

本論文是在導師劉佳的悉心指導下完成的。導師淵博的專業知識，嚴謹的治學態度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。在此，謹向導師表示崇高的敬意和衷心的感謝！

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參考文獻：

1、金純,陳林星,楊吉云.《IEEE802.11無線局域網》.電子工業出版社,2004.2、趙紅禮,吳昊,黃清.《21世紀高等院校教材--無線局域網》.科學出版社2004.3、劉元安,翟明岳,吳惠蘭.《寬帶無線接入和無線局域網》..上海：北京郵電大學出版社,2000.

第三篇：無線局域網論文

擴頻通信在無線局域網中的應用

Spectrum Spreading Technology for Wireless LAN 摘 要：無線局域網是計算機通信來統中的一個重要的組成部分，具有傳輸速率高、安

全保密性強、使用靈活方便等特點。擴頻技術不僅具有很強的抗干擾性能，而且其多址功 能、安全保密、杭多徑干擾等功能也備受人們青睞，把擴頻技術用于無線局網中.必將使無 線局域網的整體性能大大提高，滿足各種情況下對系統的要求。本文介紹了無線局域網調制方式及擴頻技術的理論基礎和工作方式，并對常見的兩種擴頻技術的性能進行分析比較，進而說明擴頻技術是未來無線通信技術中必不可少的一種重要技術。關鍵字：擴頻；抗干擾；無線局域網；頻帶；調制；解調

Abstract:Wireless LAN is an important communication system.which is charac-terized by high transmission speed，strong security and easy use.Spectrum sprea-ding is quite attractive for not only its strong anti-jamming ability but also its multi-address functionality，security and performance of antimultipath interfe-rence.Using spectrum spreading technology in wireless LAN would result in great improvement of wireless LAN's overall performance and thus meet the re-Quirements for the system under various conditions.Keyword: spread spectrum;anti-jamming;wireless LAN;band;modulation;demodulation

引言

無線局域網(WLAN—WirelessLoealAreaNetwork)是一種高速計算機通信網，也是全球個人通信的一個重要組成部分。無線局域網是在有線局域網的基礎上發展起來的。近年來，有線局域網(如以太網)的使用已非常普及，世界各國聯入局域網的微機數量巨大，大大提高了工作效率和生產效率。但有線局域網有其本質的缺陷:網中的站不可移動，布線、改線不易，抗毀性差等。無線局域網采用無線方式傳輸，正好克服了有線局域網的本質的不足，且無線局域網具有傳輸速率高(可一與有線局域網相比擬)、安全保密性好、抗干擾能力強、使用靈活等優點。

擴展頻譜技術具有很強的抗干擾性能，多址能力強、頻譜利用率高和安全保密性好也是擴頻技術固有的優點，因而被廣泛地應用于通信的各個領域，發展非

常迅速。將擴頻技術用干無線局域網中，必將大大提高系統性能，滿足各種情況下對系統提出的要求。

1.擴頻通信技術

擴頻通信技術是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬;頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成，用編碼及調制的方法來實現的，與所傳信息數據無關;在接收端則用同樣的碼進行相關同步接收、解擴及恢復所傳信息數據.擴頻通信的產生也是通信的需要，主要是出于對無線通信安全性的考慮，于是，產生了以拓寬帶寬來為代價的擴頻通信技術.1.1擴頻技術的理論基礎

1.1.1仙農公式

信息論中關于信息容量的仙農(Shannon)公式為: C=WLog2(1十P/N)(1-1)

式中: C—信道容量(用傳輸速率度量)，W—信號頻帶寬度，P—信號功率，N—白噪聲功率。式(1-1)說明，在給定的傳輸速率C不變的條件下，頻帶寬度W和信噪比P/N是可以互換的。即可通過增加頻帶寬度的方法，在較低的信噪比P/N(S/N)情況下，傳輸信息。擴展頻譜換取信噪比要求的降低，正是擴頻通信的重要特點，由此為擴頻通信的應用奠定了基礎。

1.2擴頻技術的主要工作方式

目前，擴頻通信技術的擴頻方式主要有:直接序列擴頻(DS)、跳頻(FH)、跳時(TH)、線性調頻(CHIRP)，此外，還有這些擴頻方式的各種組合方式，如FH/DS、TH/DS、FH/TH等。各種擴頻方式都有自己的特點和共性，在無線通信中不同程 度

2．擴頻技術在無線局域網中的應用

無線局域網擴頻技術目前已有直接序列擴頻、跳頻、跳時三種基本方式。

2.1直接序列擴頻

圖 2-1 直擴系統組成框圖

如2-1所述，直接序列擴頻(Direct Se-quence Spread Spectrum)是直接利用具有高碼率的擴頻碼序列，在發射端采用各種調制方式擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列去進行解碼，把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。它是一種數字調制方法，其原理如圖2-2所示，具體地說，就是將信源與一定的PN碼(偽噪聲碼)進行模二加。

由信源輸出的信號a(t)是碼元持續時間為Ta的信息流，偽隨機碼產生器產生偽隨機碼c(t)，每一偽隨機碼寬度或切普(chip)寬度為Tc。將信息碼a(t)與偽隨機碼c(t)進行相乘或模二加，產生一速率與偽隨機碼速率相同的信頻序列d(t)，然后用信頻序列d(t)去調制載波，這樣就可以得到已擴頻調制的射頻信號s(t)，即s(t)=a(t)c(t)cos(w0t)。而直擴信號的接收一般采用相關接收，通過解擴和解調兩步進行。

圖 2-2 直接序列擴頻原理圖

2.2跳頻擴頻

跳頻擴頻技術(Frequency Hopping)是通過偽隨機碼的調制，使載波工作的 中心頻率不斷跳躍改變，而噪音和干擾信號的中心頻率卻不會改變。這樣，只要收、發信機之間按照固定的數字算法產生相同的偽隨機碼，就可以達到同步，排除噪音和其他干擾信號。跳頻技術用一定碼序列進行選擇的多頻率頻移鍵控，也就是用擴頻碼序列去進行頻移鍵控調制，使載波頻率不斷地跳變，所以稱為跳頻，圖4-3為跳頻系統的組成。發射端信息碼序列與擴頻碼序列組合以后按照不同的碼

圖 2-3 跳頻擴頻系統(FH)原理圖

字去控制頻率合成器，其輸出的頻率根據碼字的改變而改變，從而形成了頻率的跳變。從圖2-4我們可以看到橫軸為時間，縱軸為頻率。這個時間與頻率的平面叫做時-頻域，它表明了什么時間采用什么頻率進行通信，時間不同頻率也不同。

2.3跳時擴頻

跳時是使發射信號在時間軸上跳變。先把時間軸分成許多時片。在一幀內哪個時片發射信號由擴頻碼序列進行控制?？梢园烟鴷r理解為用一定碼序列進行選擇的多時片的時移鍵控。由于采用窄得很多的時片去發送信號，相對說來，信號

圖 2-4 時-頻域上的調頻序列 的頻譜也就展寬了。在發射端，輸入的數據先存儲起來，由擴頻碼發生器的擴頻碼序列去控制通-斷開關，經二相或四相調制后再經射頻調制后發射。在接收端，4

由射頻接收機輸出的中頻信號經本地產生的與發射端相同的擴頻碼序列控制通-斷開關，再經二相或四相解調器，送到數據存儲器后再定時后輸出數據。只要收、發兩端在時間上嚴格同步進行，就能正確地恢復原始數據。Internet無線局域網擴頻技術的特點

擴展頻譜技術具有抗干擾性強、信息保密性好、易于實現碼分多址和抗多徑干擾四個特點，下面主要論述它的抗干擾性。擴頻通信系統擴展的頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾能力就越強。另外，由于接收端采用擴頻碼序列進行相關檢測，空中即使有同類信號進行干擾，如果不能檢測出有用信號的碼序列，干擾也起不了太大作用，因此抗干擾性能強是擴頻通信的最突出的優點。

3.1抗干擾性強

擴頻本身具有一定的抗干擾能力，用“擴頻處理增益Gp”來表示，即Gp=W /F;其中，W是擴頻信號帶寬，F是信息帶寬。它表示了擴頻系統信噪比改善的程度，Gp越大，則抗干擾能力越強，其代價是帶寬的增加。受器件水平、捕獲同步和寬帶均衡等實際條件的限制，其帶寬不能無限制地增加。提高增益的方法有以下幾種:(1)混合擴頻系統。

在直接序列擴頻的基礎上增加了載波頻率跳變的功能組成直擴/跳頻(DS/FH)混合擴頻技術，綜合了DS和FH兩種擴頻方式的優點，能更有效地對抗干擾。由于DS/FH系統的處理增益是兩種處理增益(dB)之和，可以采用相對簡單的技術實現高的處理增益。通過理論分析和仿真研究表明，在干擾和噪聲低于直擴信號的噪聲容限時，混合系統的誤碼性能優于純跳頻系統;在干擾和噪聲高于直擴的噪聲容限時，純跳頻系統的誤碼性能優于混合系統。(2)高效擴頻技術。

即利用編碼擴頻理論和正交多載波理論，實現高效擴頻。高效編碼擴頻是一種(N，k)編碼的直序擴頻，把k位信息碼由長為N的偽隨機碼來代替。k位信息碼有2k個狀態，則需2k條長為N的偽隨機碼來代表k位信息碼的2k個狀態，其擴頻帶寬為傳輸數據速率的N/k倍。

3.2信息保密性好

由于擴頻信號在很寬的頻帶上被擴展了，單位頻帶內的功率就很小，即信號的功率譜密度很低，所以應用擴頻碼序列擴展頻譜的直接序列擴頻系統，可在信道噪聲和熱噪聲的背景下，在很低的信號功率譜密度上進行通信。信號被湮沒在噪聲里，很不容易被發現，想進一步檢測出信號的參數就更加困難了。

3.3易于實現碼分多址

由于擴頻通信中存在擴頻碼序列的擴頻調制，可充分利用各種不同碼型擴頻序列之間優良的自相關特性和互相關特性，在接收端利用相關檢測技術進行解擴，則在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統可以區分不同用戶的信號，這樣在同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。

3.4抗多徑干擾

在無線電通信的各個頻段，短波、超短波、微波和光波中存在大量的多徑干擾。一般方法是采用分集接收技術，或設法把不同路徑的不同延遲信號在接收端從時間上對齊相加，合并成較強的有用信號，這兩種基本方法在擴頻通信中都是很容易實現的。

4.總結

本文就無線局域網和擴頻技術進行了基本的介紹，重點介紹了用于無線局域網的擴頻通信技術，并給出了無線局域網中擴頻通信技術中幾種實現方式的特點和其中的不足，就擴頻技術在無線局域網中的應用進行了詳細的討論，總結了用于無線局域網的擴頻通信技術的的常見幾種方法并簡要分析了各自的優缺點和應用的場合?；跀U頻技術抗干擾性強、信息保密性好、易于實現碼分多址和抗多徑干擾四個特點，探討了擴頻技術在無線局域網中應用的可行性。

目前，無限局域網的發展方興未艾，組網技術也有多種。對于無限局域網來說，抗干擾性和保密性的好壞應該是最主要衡量指標。擴頻通信抗干擾性和保密性好的特點使其在無線局域網中的應用前景十分廣闊。

由于時間所限，本文對無線局域網的擴頻通信技術的研究沒有做更深入的探討，同時對系統設計沒能進行仿真設計。這些不足需要在以后的研究工作中完善。

參考文獻

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第四篇：無線局域網論文

局域網無線

在這個“網絡就是計算機”的時代，伴隨著有線網絡的廣泛應用，以快捷高效，組網靈活為優勢的無線網絡技術也在飛速發展。無線局域網是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。從專業角度講，無線局域網利用了無線多址信道的一種有效方法來支持計算機之間的通信，并為通信的移動化、個性化和多媒體應用提供了可能。通俗地說，無線局域網（Wireless local-area network，WLAN）就是在不采用傳統纜線的同時，提供以太網或者令牌網絡的功能。通常計算機組網的傳輸媒介主要依賴銅纜或光纜，構成有線局域網。但有線網絡在某些場合要受到布線的限制：布線、改線工程量大；線路容易損壞；網中的各節點不可移動。特別是當要把相離較遠的節點連接起來時，敷設專用通信線路的布線施工難度大、費用高、耗時長,對正在迅速擴大的聯網需求形成了嚴重的瓶頸阻塞。無線局域網就是解決有線網絡以上問題而出現的。

無線局域網的歷史

說到無線網絡的歷史起源，可能比各位想像的還要早。無線網絡的初步應用，可以追溯到五十年前的第二次世界大戰期間，當時美國陸軍采用無線電信號做資料的傳輸。他們研發出了一套無線電傳輸科技，并且采用相當高強度的加密技術。當初美軍和盟軍都廣泛使用這項技術。這項技術讓許多學者得到了靈感，在1971年時，夏威夷大學（University of Hawaii）的研究員創造了第一個基于封包式技術的無線電通訊網絡，這被稱作ALOHNET的網絡，可以算是相當早期的無線局域網絡（WLAN）。這最早的WLAN包括了7臺計算機，它們采用雙向星型拓撲（bi-directional star topology）,橫跨四座夏威夷的島嶼，中心計算機放置在瓦胡島（Oahu Island）上。從這時開始，無線網絡可說是正式誕生了。雖然目前幾乎所有的局域網絡（LAN）都仍舊是有線的架構，不過近年來無線網絡的應用卻日漸增加，主要應用在學術界（像是大學校園）、醫療界、制造業和倉儲業等，而且相關的技術也一直在進步，對企業而言要轉換到無線網絡也更加容易、更加便宜了。

無線局域網的技術特點

無線局域網利用電磁波在空氣中發送和接受數據，而無需線纜介質。無線局域網的數據傳輸速率現在已經能夠達到11Mbps，傳輸距離可遠至20km以上。它是對有線聯網方式的一種補充和擴展，使網上的計算機具有可移動性，能快速方便地解決使用有線方式不易實現的網絡聯通問題。

1.無線局域網的優點

與有線網絡相比，無線局域網具有以下優點：

安裝便捷

一般在網絡建設中，施工周期最長、對周邊環境影響最大的，就是網絡布線施工工程。在施工過程中，往往需要破墻掘地、穿線架管。而無線局域網最大的優勢就是免去或減少了網絡布線的工作量，一般只要安裝一個或多個接入點AP(Access Point)設備，就可建立覆蓋整個建筑或地區的局域網絡。

使用靈活

在有線網絡中，網絡設備的安放位置受網絡信息點位置的限制。而一旦無線局域網建成后，在無線網的信號覆蓋區域內任何一個位置都可以接入網絡。

經濟節約

由于有線網絡缺少靈活性，這就要求網絡規劃者盡可能地考慮未來發展的需要，這就往往導致預設大量利用率較低的信息點。而一旦網絡的發展超出了設計規劃，又要花費較多費用進行網絡改造,而無線局域網可以避免或減少以上情況的發生。

易于擴展

無線局域網有多種配置方式，能夠根據需要靈活選擇。這樣，無線局域網就能勝任從只有幾個用戶的小型局域網到上千用戶的大型網絡，并且能夠提供像“漫游(Roaming)”等有線網絡無法提供的特性。由于無線局域網具有多方面的優點，所以發展十分迅速。在最近幾年里，無線局域網已經在醫院、商店、工廠和學校等不適合網絡布線的場合得到了廣泛應用。

2．無線局域網的相關技術

1).IEEE 802.11標準

IEEE 802.11是在1997年由大量的局域網以及計算機專家審定通過的標準。IEEE 802.11規定了無線局域網在2.4GHz波段進行操作，這一波段被全球無線電法規實體定義為擴頻使用波段。

1999年8月，802.11標準得到了進一步的完善和修訂，包括用一個基于SNMP的MIB來取代原來基于OSI協議的MIB。另外還增加了兩項內容，一是802.11a，它擴充了標準的物理層，頻帶為5GHz，采用QFSK調制方式，傳輸速率為6Mb/s－54Mb/s。它采用正交頻分復用（OFDM）的獨特擴頻技術，可提供25Mbps的無線ATM接口和10Mbps的以太網無線幀結構接口，并支持語音、數據、圖像業務。這樣的速率完全能滿足室內、室外的各種應用場合。但是，采用該標準的產品目前還沒有進入市場。另一種是802.11b標準，在2.4GHz頻帶，采用直接序列擴頻（DSSS）技術和補償編碼鍵控(CCK)調制方式。該標準可提供11Mb/s的數據速率，還能夠根據情況的變化，在11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps、1 Mbps的不同速率之間自動切換。它從根本上改變無線局域網設計和應用現狀，擴大了無線局域網的應用領域，現在，大多數廠商生產的無線局域網產品都基于802.11b標準。

2).無線局域網的相關概念

在一個典型的無線局域網環境中，有一些進行數據發送和接收的設備，稱為接入點(AP)。通常，一個AP能夠在幾十至上百米的范圍內連接多個無線用戶。在同時具有有線和無線網絡的情況下，AP可以通過標準的Ethernet電纜與傳統的有線網絡相聯，作為無線網絡和有線網絡的連接點。無線局域網的終端用戶可通過無線網卡等訪問網絡。

無線局域網在室外主要有以下幾種結構：點對點型、點對多點型、多點對點型和混合型。

● 點對點型

該類型常用于固定的要聯網的兩個位置之間，是無線聯網的常用方式，使用這種聯網方式建成的網絡，優點是傳輸距離遠，傳輸速率高，受外界環境影響較小。

● 點對多點型

該類型常用于有一個中心點，多個遠端點的情況下。其最大優點是組建網絡成本低、維護簡單；其次，由于中心使用了全向天線，設備調試相對容易。該種網絡的缺點也是因為使用了全向天線，波束的全向擴散使得功率大大衰減，網絡傳輸速率低，對于較遠距離的遠端點，網絡的可靠性不能得到保證。

● 混合型

這種類 型適用于所建網絡中有遠距離的點、近距離的點，還有建筑物或山脈阻擋的點。在組建這種網絡時，綜合使用上述幾種類型的網絡方式，對于遠距離的點使用點對點方式，近距離的多個點采用點對多點方式，有阻擋的點采用中繼方式。

無線局域網的室內應用則有以下兩類情況

● 獨立的無線局域網

這是指整個網絡都使用無線通信的情形。在這種方式下可以使用AP，也可以不使用AP。在不使用AP時，各個用戶之間通過無線直接互聯。但缺點是各用戶之間的通信距離較近，且當用戶數量較多時，性能較差。

● 非獨立的無線局域網

在大多數情況下，無線通信是作為有線通信的一種補充和擴展。我們把這種情況稱為非獨立的無線局域網。在這種配置下，多個AP通過線纜連接在有線網絡上，以使無線用戶即能夠訪問網絡的各個部分。

其他相關概念

● 微單元和無線漫游

無線電波在傳播過程中會不斷衰減，導致AP的通訊范圍被限定在一定的范圍之內，這個范圍被稱為微單元。當網絡環境存在多TAP，且它們的微單元互相有一定范圍的重合時，無線用戶可以在整個無線局域網覆蓋區內移動，無線網卡能夠自動發現附近信號強度最大的AP，并通過這個AP收發數據，保持不間斷的網絡連接，這就稱為無線漫游。

● 擴頻

大多數的無線局域網產品都使用了擴頻技術。擴頻技術原先是軍事通訊領域中使用的寬帶無線通信技術。使用擴頻技術，能夠使數據在無線傳輸中完整可靠，并且確保同時在不同頻段傳輸的數據不會互相干擾。

● 直序擴頻

所謂直接序列擴頻，就是使用具有高碼率的擴頻序列，在發射端擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴，把展開的擴頻信號還原成原來的信號。

● 跳頻擴頻

跳頻技術與直序擴頻技術完全不同，是另外一種擴頻技術。跳頻的載頻受一個偽隨機碼的控制，在其工作帶寬范圍內，其頻率按隨機規律不斷改變頻率。接收端的頻率也按隨機規律變化，并保持與發射端的變化規律一致。

跳頻的高低直接反映跳頻系統的性能，跳頻越高，抗干擾的性能越好，軍用的跳頻系統可以達到每秒上萬跳。實際上移動通信GSM系統也是跳頻系統。出于成本的考慮，商用跳頻系統跳速都較慢，一般在50跳/秒以下。由于慢跳跳頻系統實現簡單，因此低速無線局域網常常采用這種技術。

無線局域網的應用

基于無線局域網具有的諸多優點，它可廣泛應用于下列領域：

1.接入網絡信息系統：電子郵件、文件傳輸和終端仿真。

2.難以布線的環境：老建筑、布線困難或昂貴的露天區域、城市建筑群、校園和工廠。

3.頻繁變化的環境：頻繁更換工作地點和改變位置的零售商、生產商，以及野外勘測、試驗、軍事、公安和銀行等。

4.使用便攜式計算機等可移動設備進行快速網絡連接。

5.用于遠距離信息的傳輸：如在林區進行火災、病蟲害等信息的傳輸；公安交通管理部門進行交通管理等。

6.專門工程或高峰時間所需的暫時局域網：學校、商業展覽、建設地點等人員流動較強的地方；利用無線局域網進行信息的交流；零售商、空運和航運公司高峰時間所需的額外工作站等。

7.流動工作者可得到信息的區域：需要在醫院、零售商店或辦公室區域流動時得到信息的醫生、護士、零售商、白領工作者。

8.辦公室和家庭辦公室（SOHO）用戶，以及需要方便快捷地安裝小型網絡的用戶。

結束語

無線網絡的出現就是為了解決有線網絡無法克服的困難。雖然無線網絡有諸多優勢，但與有線網絡相比，無線局域網也有很多不足。無線網絡速率較慢、價格較高，因而它主要面向有特定需求的用戶。目前無線局域網還不能完全脫離有線網絡，無線網絡與有線網絡是互補的關系，而不是競爭；目前還只是有線網絡的補充，而不是替換。但也應該看到，近年來，隨著適用于無線局域網產品的價格正逐漸下降，相應軟件也逐漸成熟。此外，無線局域網已能夠通過與廣域網相結合的形式提供移動互聯網的多媒體業務。相信在未來，無線局域網將以它的高速傳輸能力和靈活性發揮更加重要的作用！

第五篇：無線局域網論文

安徽新華學院2011年10月30日星期日

《計算機網絡》課程論文

題目：無線局域網

專業班級:

通信技術（2）

學生姓名：

余春聯

學

號： 0932002237

授課教師：

葉承瓊

頁 1 安徽新華學院2011年10月30日星期日

引言

在這個“網絡就是計算機”的時代，伴隨著有線網絡的廣泛應用，以快捷高效，組網靈活為優勢的無線網絡技術也在飛速發展。無線局域網是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。從專業角度講，無線局域網利用了無線多址信道的一種有效方法來支持計算機之間的通信，并為通信的移動化、個性化和多媒體應用提供了可能。通俗地說，無線局域網（Wireless local-area network，WLAN）就是在不采用傳統纜線的同時，提供以太網或者令牌網絡的功能。通常計算機組網的傳輸媒介主要依賴銅纜或光纜，構成有線局域網。但有線網絡在某些場合要受到布線的限制：布線、改線工程量大；線路容易損壞；網中的各節點不可移動。特別是當要把相離較遠的節點連接起來時，敷設專用通信線路的布線施工難度大、費用高、耗時長,對正在迅速擴大的聯網需求形成了嚴重的瓶頸阻塞。無線局域網就是解決有線網絡以上問題而出現的。

關鍵字：無線局域

無線網卡

無線AP

擴頻

藍牙

Home RF

]

頁 2 安徽新華學院2011年10月30日星期日

目錄

第一章無線局域網概述.............................................................................4

1.1無線網絡歷史與使用技術...........................................................4 1.2無線局域網標準體系....................................................................5

1.2.1 IEE802.11協議族.................................................5

第二章 無線局域網技術介紹...................................................................7

2.1無線局域網定義..............................................................................7 2.2 無線局域網的優點........................................................................7 2.3無線局域網的結構.........................................................................8 2.4 無線局域設備.................................................................................8

2.4.1 無線網卡...............................................................8 2.4.2無線AP..................................................................8 2.4.3無線路由................................................................9 2.4.4無線網橋................................................................9 2.4.5無線天線..............................................................10 2.4.6其他無線網絡設備..............................................10

第三章 無線局域網關鍵技術.................................................................11

3.1 擴頻技術.........................................................................................11 3.2藍牙技術..........................................................................................12 3.3紅外技術..........................................................................................12 3.4 Home RF.........................................................................................13 結束語.....................................................................................................14 參考文獻.................................................................................................15

頁 3 安徽新華學院2011年10月30日星期日

第一章 無線局域網概述

一般而言，凡是采用無線傳輸的計算機局域網都可以稱為無線局域網（Wireless Local Area Network ,WLAN）。它是指應用無線通信技術將計算機設備互聯起來，構成可以相互通信和實現資源共享的網絡體系。無線局域網本質的特點是不再使用通信電纜將計算機與網絡連接起來，而是通過無線的方式連接，從而使用網絡的構建和終端的移動更加靈活。

無線局域網是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。它利用射頻（radio frequency，RF）技術，取代舊式的有線構成的局域網網絡；從專業角度講，無線局域網利用了無線多址信道的一種有效方法來支持計算機之間的通信，并為通信的移動化、個性化和多媒體應用提供了可能。通俗的說，無線局域網（Wireless Local Area Network ,WLAN）就是在不采用傳統纜線的同時，提供以太網或者令牌網絡的功能。

1.1無線網絡歷史與使用技術

說到無線網絡的歷史起源，可能比各位想像的還要早。無線網絡的初步應用，可以追溯到五十年前的第二次世界大戰期間，當時美國陸軍采用無線電信號做資料的傳輸。他們研發出了一套無線電傳輸科技，并且采用相當高強度的加密技術。當初美軍和盟軍都廣泛使用這項技術。這項技術讓許多學者得到了靈感，在1971年時，夏威夷大學（University of Hawaii）的研究員創造了第一個基于封包式技術的無線電通訊網絡，這被稱作ALOHNET的網絡，可以算是相當早期的無線局域網絡（WLAN）。這最早的WLAN包括了7臺計算機，它們采用雙向星型拓撲（bi-directional star topology）,橫跨四座夏威夷的島嶼，中心計算機放置在瓦胡島（Oahu Island）上。從這時開始，無線網絡可說是正式誕生了。雖然目前幾乎所有的局域網絡（LAN）都仍舊是有線的架構，不過近年來無線網絡的應用卻日漸增加，主要應用在學術界（像是大學校園）、醫療界、制造業和倉儲業等，而且相關的技術也一直在進步，對企業而言要轉換到無線網絡也更加容易、更加便宜了。

目前，使用的比較廣泛的近距離無線通信技術有藍牙（Bluetooth）、無線IEE802.11(Wi-Fi)和紅外線數據傳輸（IrDA）。此外，還有一些具有發展潛力的近距離無線技術標準，它們分別是ZigBee、超寬頻（ultra wideband）、短距通信（NFC）、WiMedia、GPS、DECT和專用的無線系統等。

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1.2無線局域網標準體系

無線局域網（Wireless Local Area Network ,WLAN）技術反正至今，主要為兩大類：IEE802.11標準和歐洲郵電委員會（CEPT）制定的HIPERLAN(High Performance Radio LAN)標準體系。IEE802.11標準是由面向數據的計算機局域網發展而來的，網絡采用無線連接的協議，目前市場上的大部分產品都是按這個標準開發的；與之對抗的HIPERLAN-2標準則是基于連接的無線局域網。致力于面向語音的蜂窩電話，這個網絡標準還在完善之中，所以暫時還少有產品上市；現在市場上主要的運用IEE802.11標準。這里主要介紹的是IEE802.11系列的標準體系。

IEE802.11標準的制定始于1987年，當初是在802.4L小組作為令牌總線上網一部分來研究的。其主要目的是用作工廠設備通信和控制設施。1990年，IEE802.11小組正式獨立出來。專門從事制定WLAN的物理層和MAC層標準。1991年5月，IEE802.11工作組成立，1997年6月26 日，IEE802.11標準制定完成，并在同年11月份正式發布。該標準運行在2.4GHz的ISM(Industrial Scientific and Medical)頻段。采用擴頻通信技術，支持1Mb/s和2Mb/s數據速率。1999年推出的IEE802.11a標準運行在U-NII(Unlicensed National Information Infrastructure)頻段。采用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)調制技術，支持高達54Mb/s的數據速率。以及后來發展的IEE802.11x標準是第一代無線網絡標準之一，對無線網絡技術的發展和應用起到了重要的推動作用，促進的不同廠家的無線網絡產品的互通。

1.2.1 IEE802.11協議族

（1）802.11a

802.11a采用正交頻分（OFDM）技術調制數據，使用5GHz的頻帶。OFDM技術將無線信道分成以低數據速率并行傳輸的分頻率，然后在將這些頻率一起放回接受端，可提供25Mbit/s的無線ATM接口和10Mbit/s的以太網無線幀結構接口，以及TDD/TDMA的空中接口。在很大程度上可提高傳輸速率，改進信號質量，克服干擾。物理層速率可達54Mbit/s,傳輸層可達到25Mbit/s，能滿足室內及室外的應用。（2）802.11b 802.11b也被稱為Wi-Fi技術，采用補碼鍵控（CCK）調制方式，使用2.4GHz頻帶，其對無線局域網通信的最大貢獻是可以支持兩種速率--5.5Mbit/s和11Mbit/s。多速率機制的介質訪問控制可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制時，傳輸速率能

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過從11Mbit/s自動降到5.5Mbit/s，或根據直序擴頻技術調整到2Mbit/s和1Mbit/s。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，因此需要選擇DSSS作為該標準的唯一物理層技術。（3）802.11g 2001年11月。在802.11 IEEE會議上形成了802.11g標準草案，目前是在2.4GHz頻段實現802.11a的速率要求。該標準將2003年初獲得批準。802.11g采用PBCC和CCK/OFDM調制方式。使用2.4GHz頻段，對現有的802.11b系統向下兼容。它既能適應傳統的802.11b標準（在2.4GHz頻段下提供的數據傳輸率為11Mbit/s）,也符合802.11a標準（在5GHz頻率下提供的據傳輸率為56Mbit/s），從而解決了對已有的802.11b設備的兼容。用戶還可以配置與802.11a、802.11b以及802.11g均互相兼容的多方式無線局域網，有利于促進無線網絡市場的發展。

（4）其他相關協議

IEEE802工作組今后將繼續對802.11系列協議進行探討，并計劃推出一系列用于完善無線局域網應用的協議，其中主要包括802.11e（定義服務質量和服務類型）、802.11f（AP間協議）、802.11h（歐洲5GHz規范）、802.11i（增強的安全性&認證）、802.11j（日本的4.9GHz規范）、802.11k（高層無線/網絡測量規范）以及高吞量研究組的相關協議等。

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第二章 無線局域網技術介紹

2.1無線局域網定義

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。

2.2 無線局域網的優點

與有線網絡相比，無線局域網具有以下優點：(1)安裝便捷。

一般在網絡建設中，施工周期最長、對周邊環境影響最大的，就是網絡布線施HIH工程，在施工過程中，往往需要破墻掘地、穿線架管。而無線局域網最大的優勢就是免去或減少了網絡布線的工作量，一般只要安裝一個或多個接入點AP(Access Point)設備，就可建立覆蓋整個建筑或地區的局域網絡。(2)使用靈活。

在有線網絡中，網絡設備的安放位置受網絡信息點位置的限制，而一旦無線局域網建成后，在無線網的信號覆蓋區域內任何一個位置都可以接入網絡。(3)經濟節約。

由于有線網絡缺少靈活性，這就要求網絡規劃者盡可能地考慮未來發展的需要，這就往往導致預設大量利用率較低的信息點，而一旦網絡的發展超出了設計規劃，又要花費較多費用進行網絡改造，而無線局域網可以避免或減少以上情況的發生。(4)易于擴展。

無線局域網有多種配置方式，能夠根據需要靈活選擇。這樣，無線局域網就能勝任從只有幾個用戶的小型局域網到上千用戶的大型網絡，并且能夠提供像“漫游(Roaming)”等有線網絡無法提供的特性，由于無線局域網具有多方面的優點，所以發展十分迅速。在最近幾年里，無線局域網已經在醫院、商店、工廠和學校等不適合網絡布線的頁 7 安徽新華學院2011年10月30日星期日

場合得到了廣泛應用。

2.3無線局域網的結構

(1)網橋連接型：不同的局域網之間互聯時，由于物理上的原因，若采取有線方式不方便，則可利用無線網橋的方式實現二者的點對點連接，無線網橋不僅提供二者之間的物理與數據鏈路層的連接，還為兩個網的用戶提供較高層的路由與協議轉換。

(2)基站接人型：當采用移動蜂窩通信網接入方式組建無線局域網時，各站點之間的通信是通過基站接人、數據交換方式來實現互聯的。各移動站不僅可以通過交換中心自行組網，還可以通過廣域網與遠地站點組建自己的工作網絡。

(3)HUB接人型：利用無線Hub可以組建星型結構的無線局域網，具有與有線Hub組網方式相類似的優點。在該結構基礎上的WLAN，可采用類似于交換型以太網的工作方式，要求Hub具有簡單的網內交換功能。

2.4 無線局域設備 2.4.1 無線網卡

網卡（network interface card , NIC）又被稱為網絡適配器（network interface adapter）,網卡是連接計算機和網絡電纜之間的基礎設備，它能夠為計算機之間相互通信提供一條物理通道，并通過這條通道進行數據傳輸。

網卡又分為有線和無線之分，無線網卡的作用類似于以太網中的網卡（即有線網卡），作為無線網絡的接口，實現與無線網絡的連接。無線網卡根據接口類型的不同，主要分為三種類型，即PCMCIA無線網卡，PCI無線網卡和USB無線網卡。

2.4.2無線AP 無線AP（Access Point）即無線接人點，它是用于無線網絡的無線交換機，也是無線網絡的核心。無線AP是移動計算機用戶進入有線網絡的接入點，主要用于寬帶家庭、大樓內部以及園區內部，典型距離覆蓋幾十米至上百米，目前主要主要技術為802.11系列。大多數無線AP還帶有接入點客戶端模式（AP client）,可以和其它AP進行無

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線連接，延展網絡的覆蓋范圍。

無線AP（AP，Access Point，無線訪問節點、會話點或存取橋接器）是一個包含很廣的名稱，它不僅包含單純性無線接入點（無線AP），也同樣是無線路由器（含無線網關，無線網橋）等類設備的統稱。

2.4.3無線路由

無線路由器：無線路由器是單純型AP與寬帶路由器的一種結合體；借助于路由器功能，可實現通過無線網絡與Internet連接共享，實現ADSL和小區寬帶的無線共享接入，另外，無線路由器可以把通過它進行無線和有線連接的終端都分配到一個子網，這樣子網內的各種設備交換數據就非常方便。

無線路由器可廣范應用于金融、保險、電力、監控、交通、氣象、水文監測等行業。無線路由器借助CDMA，GPRS等無線網絡在公用移動網絡覆蓋的條件下，原先采用以太網接口，依靠有線以太網通信系統的各個終端設備，如PC機、工控機、ATM機、POS機、網絡攝像機等，都可以很方便地通過無線路由器接入到GPRS/CAMA 1X網絡中，利用移動互聯網提供的數據服務來進行數據通信。隨著現在越來越多的公司深入研究WIFI WIMAX的技術，使得無線路由的應用也越來越廣。

現階段無線路由的開發處于一個飛速發展的階段，無線模式由2.4G時代開始進入5G網絡，由B過渡的B and G至現在的B/G/N模式，在無線網絡需求越來越大的現在，無線路由產品的研發已經進入一個升華的發展階段。

2.4.4無線網橋

無線網橋是為使用無線（微波）進行遠距離數據傳輸的點對點網間互聯而設計。從作用上來理解無線網橋，它可以用于連接兩個或多個獨立的網絡段，這些獨立的網絡段通常位于不同的建筑內，相距幾百米到幾十公里。所以說它可以廣泛應用在不同建筑物間是互聯。同時，根據協議不同，無線網橋又可以分為2.4GHz頻段的802.11b或802.11G以及采用5.8GHz頻段的802.11a無線網橋。無線網橋有三種工作方式，點對點，點對多點中繼連接。特別適用于城市中的遠距離通訊。它有2種接入方式，IP+E1雙接口接入。

在無高大障礙的條件下，一對速組網和野外作業的臨時組網。其作用距離取決于環境和天線，現7km的點對點微波互連，一對27dbi的定向天線可以實現10km的點對點微波互連。12dbi的定向天線可以

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實現2km的點對點微波互連；一對只實現到鏈路層功能的無線網橋是透明網橋，而具有路由等網絡層功能、在網絡24dbi的定向天線可以異種網絡互聯的設備交無線路由器，也可作為第三層網橋使用。無線網橋通常是用于室外，主要用于連接兩個網絡，使用無線網橋不可能只使用一個，必須兩個以上，而AP可以單獨使用。無線網橋功率大，傳輸距離遠（最大可達約50km），抗干擾能力強等，不自帶天線，一般配備拋物面天線實現長距離的點對點連接。

現在市面上已經出現了802.11n的無線網橋，傳輸速率可達到300Mbps以上。不過由于各種因素是影響，實際速率遠遠低于商家標榜的數值。但相對于11g的速率的確提高了很多，這也使得我們要求高寬帶，高傳輸速率成為可能。隨著技術的不斷發展，相信有更好的新產品會隨著新技術的出現而衍生出來。

2.4.5無線天線

天線是將傳輸線中的電磁能轉化為自由空間的電磁波，或空間電磁波轉化成傳輸線中的電磁專用設備。

天線的分類標準很多，一般按照天線的輻射和接受水平面的方向性可分為定西和全向天線。全向天線具有較大的覆蓋區域，而定向天線則具有較大的信號強度。另外，在介于這兩種之間的就是扇面天線，它具有能量定向聚焦的功能，可以在水平不同的角度范圍內進行有效覆蓋。

天線的主要特性指標包括了：方向圖、方向性參數、天線增益、輸入阻抗、電壓駐波比（voltage standing wave ratio，VSWR）、頻率范圍等。

2.4.6其他無線網絡設備

除了以上的主要無線網絡設備外，還有眾多的設備；比如：AP控制器、無線交換機等，它們在實際的應用中都各有特點。

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第三章 無線局域網關鍵技術

3.1 擴頻技術

擴展頻譜通信（Spread Spectrum Communication）簡稱擴頻通信，其特點是傳輸信息所用的帶寬遠大于信息本身帶寬。擴頻通信技術在發端以擴頻編碼進行擴頻調制，在收端以相關解調技術收信，這一過程使其具有諸多優良特性：

1、抗干擾性能好：它具有極強的抗人為寬帶干擾、窄帶瞄準式干擾、中繼轉發式干擾的能力，有利于電子反對抗。如果再采用自適應對消、自適應天線、自適應濾波，可以使多徑干擾消除，這對軍用和民用移動通信是很有利的。

2、隱蔽性強、干擾小：因信號在很寬的頻帶上被擴展，則單位帶寬上的功率很小，即信號功率譜密度很低。信號淹沒在白噪聲之中，別人難于發現信號的存在，再加之不知擴頻編碼，就更難拾取有用信號。而極低的功率譜密度，也很少對其它電訊設備構成干擾。擴頻通信技術把被傳送的信號帶寬展寬，從而降低了系統在單位頻帶內的電波“通量密度”，這對空間通信大有好處。國際無線電咨詢委員會及國際電信聯盟規定了空間通信系統在地面上產生“通量密度”的國際標準，以防止對地面通信的干擾。例如規定在S波段內每4KHz頻帶內“通量密度”為-154dB/m2。

3、易于實現碼分多址：擴頻通信占用寬帶頻譜資源通信，改善了抗干擾能力，是否浪費了頻譜資源呢？其實正相反，是提高了頻帶的利用率。正是由于擴頻通信要用擴頻編碼進行擴頻調制發送，而信號接收需要用相同的擴頻編碼之間的相關解擴才能得到，這就給頻率復用和多址通信提供了基礎。充分利用不同碼型的擴頻編碼之間的相關特性，分配給不同用戶不同的擴頻編碼，就可以區別不同用戶的信號，眾多用戶，只要配對使用自己的擴頻編碼，就可以互不干擾地同時使用同一頻率通信，從而實現了頻率復用，使擁擠的頻譜得到充分的利用。

4、數模兼容：可以傳輸數字信號，也可以傳輸模擬信號。常規的無線電通信是在頻率上分配（稱為頻分）或從時間上分配（稱為時分）給通信用戶，使之在頻段上或時間上互不相同，以使彼此互不干擾共用頻譜資源。擴頻通信是以各用戶使用不同的擴頻編碼來共用同一頻率。采用擴頻通信多址方式的頻譜利用率高于采用頻分多址方式的頻譜利用率。而且擴頻碼分多址還易于解決增加新用戶的問題。

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擴頻系統的缺點 ：

1.系統用頻帶寬。

2.相對于FDMA、TDMA多址方式，采用擴頻技術的CDMA多址方式在移動通信的系統實現更為復雜。

擴頻技術的研究現狀：

擴頻技術由于其本身具備的優良性能而得到廣泛應用，到目前為止，其最主要的兩個應用領域仍是軍事抗干擾通信和移動通信系統,而跳頻系統與直擴系統則分別是在這兩個領域應用最多的擴頻方式。一般而言，跳頻系統主要在軍事通信中對抗故意干擾，在衛星通信中也用于保密通信，而直擴系統則主要是一種民用技術。

對跳頻系統的分析，現在仍集中在其對抗各種干擾的性能方面，如對抗部分邊帶干擾以及多頻干擾等。而直擴系統，即DS-CDMA系統，在移動通信系統中的應用則成為擴頻技術的主流。歐洲的GSM標準和北美的以CDMA技術為基礎的IS-95都在第二代移動通信系統（2G）的應用中取得了巨大的成功。而在目前所有建議的第三代移動通信系統（3G）標準中（除了EDGE）都采用了某種形式的CDMA。因此CDMA技術成為目前擴頻技術中研究最多的對象，其中又以碼捕獲技術和多用戶檢測（MUD）技術代表了目前擴頻技術研究的現狀。

3.2藍牙技術

藍牙，是一種支持設備短距離通信（一般10m內）的無線電技術。能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化移動通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡化設備與因特網Internet之間的通信，從而數據傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍牙采用分散式網絡結構以及快跳頻和短包技術，支持點對點及點對多點通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工業、科學、醫學）頻段。其數據速率為1Mbps。采用時分雙工傳輸方案實現全雙工傳輸。

3.3紅外技術

研究紅外輻射的產生、傳播、轉化、測量及其應用的技術科學。通常人們將其劃分為近、點擊此處添加圖片說明中、遠紅外三部分。近紅外指波長為0.75～3.0微米；中紅外指波長為3.0～20微米；遠紅外則指波長為20～1000微米。在光譜學中，波段的劃分方法尚不統一，也有人將0.75～3.0微米、3.0～40微米和40～1000微米作為近紅外、中紅外和遠紅外波段。另外，由于大氣對紅外輻射的吸收，只留下三

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個重要的“窗口”區，即1～3微米、3～5微米和8～13微米可讓紅外輻射通過，因而在軍事應用上，又分別將這三個波段稱為近紅外、中紅外和遠紅外。

紅外技術的內容包含四個主要部分：

1.紅外輻射的性質，其中有受熱物體所發射的輻射在光譜、強度和方向的分布；輻射在媒質中的傳播特性--反射、折射、衍射和散射；熱電效應和光電效應等。

2.紅外元件、部件的研制，包括輻射源、微型制冷器、紅外窗口材料和濾光電等。

3.把各種紅外元、部件構成系統的光學、電子學和精密機械。4.紅外技術在軍事上和國民經濟中的應用。由此可見，紅外技術的研究涉及的范圍相當廣泛，既有目標的紅外輻射特性，背景特性，又有紅外元、部件及系統；既有材料問題，又有應用問題。

3.4 Home RF Home RF(家庭射頻)是無繩電話技術和無線局域網技術相互融合發展的產物。Home RF是專門為家庭網絡應用而制定的一項無線局域網技術標準，由Home RF工作組（Home RF working group）負責開發。Home RF工作組成立于1998年，主要有intel、IBM、Companq、3com、Philips、Microsoft、Motorola等幾家大公司組成，旨在制定PC和用戶電子設備之間無線數字通信的開放性工作標準為家庭用戶建立具有互操性的音頻和數據通信網。

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結束語

無線網絡的出現就是為了解決有線網絡無法克服的困難。雖然無線網絡有諸多優勢，但與有線網絡相比，無線局域網也有很多不足。無線網絡速率較慢、價格較高，因而它主要面向有特定需求的用戶。目前無線局域網還不能完全脫離有線網絡，無線網絡與有線網絡是互補的關系，而不是競爭；目前還只是有線網絡的補充，而不是替換。但也應該看到，近年來，隨著適用于無線局域網產品的價格正逐漸下降，相應軟件也逐漸成熟。此外，無線局域網已能夠通過與廣域網相結合的形式提供移動互聯網的多媒體業務。相信在未來，無線局域網將以它的高速傳輸能力和靈活性發揮更加重要的作用。

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參考文獻

1謝希仁.計算機網絡第五版[M].電子工業出版社.2008年01月 2（美）巴恩斯，（美）薩坎達 著，劉大偉譯.人民郵電出版社.2011-05-30 3網絡搜集.頁 15