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        無線局域網(wǎng)的主要類型和基本特點

        2012-08-15 00:52:53王海霞
        科技傳播 2012年14期
        關(guān)鍵詞:窄帶頻帶紅外線

        王海霞

        河北省邢臺縣電視臺,河北邢臺 054000

        無線局域網(wǎng)使用的是無線傳輸介質(zhì),按照所采用的技術(shù)可以分為三類:紅外線局域網(wǎng)、擴頻局域網(wǎng)和窄帶微波無線局域網(wǎng)。

        1 紅外線局域網(wǎng)

        紅外線是按視距方式傳播的,也就是說發(fā)送點可以直接看到接收點,中間沒有阻擋。紅外線相對于微波傳輸方案來說有一些明顯的優(yōu)點。首先,紅外線頻譜是非常寬的,所以就有可能提供極高的數(shù)據(jù)傳輸率。由于紅外線與可見光有一部分特性是一致的,所以它可以被淺色物體漫反射,這樣就可以用天花板反射來覆蓋整個房間。紅外線不會穿過墻壁或其他的不透明的物體,因此紅外線無線局域網(wǎng)具有以下幾個優(yōu)點:

        2)安裝在大樓中每個房間里的紅外線網(wǎng)絡(luò)可以互不干擾,因此建立一個大的紅外線網(wǎng)絡(luò)是可行的。

        3)紅外線局域網(wǎng)設(shè)備相對便宜又簡單。紅外線數(shù)據(jù)基本上是用強度調(diào)制,所以紅外線接收器只要測量光信號的強度,而大多數(shù)的微波接收器則是要測量信號的頻譜或相位。

        紅外線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸有三種基本技術(shù)。

        1)定向光束紅外線

        定向光束紅外線可以被用于點一點鏈路。在這種方式中,傳輸?shù)姆秶Q于發(fā)射的強度與接收裝置的性能。紅外線連接可以被用于連接幾座大樓的網(wǎng)絡(luò),但是每幢大樓的路由器或網(wǎng)橋都必須在視線范圍內(nèi);

        2)全方位紅外傳輸技術(shù)

        一個全方位 (Omini Direction) 配置要有一個基站?;灸芸吹郊t外線無線局域網(wǎng)中的所有結(jié)點。典型的全方位配置結(jié)構(gòu)是將基站安裝在天花板上?;镜陌l(fā)射器向所有的方向發(fā)送信號,所有的紅外線收發(fā)器都能接收到信號,所有結(jié)點的收發(fā)器都用定位光束瞄準(zhǔn)天花板上的基站;

        3)漫反射紅外傳輸技術(shù)

        進行秸稈覆蓋的另一個作用就是降低土壤中水分的蒸發(fā),通過試驗可以發(fā)現(xiàn),在進行秸稈覆蓋之后,可以有效的減緩?fù)寥乐兴至魇У娇諝庵械默F(xiàn)象。同時,秸稈覆蓋還可以降低陽光對耕地的暴曬,以此來減弱土壤中的水分氣化并調(diào)節(jié)土壤的溫度,達到保水保墑的效果。

        全方位配置需要在天花板安裝一個基站,而漫反射配置則不需要在天花板安裝一個基站。在漫反射紅外線配置中,所有結(jié)點的發(fā)射器都瞄準(zhǔn)天花板上的漫反射區(qū)。紅外線射到天花板上,被漫反射到房間內(nèi)的所有接收器上。

        紅外線局域網(wǎng)也存在一些缺點。例如,室內(nèi)環(huán)境中的陽光或室內(nèi)照明的強光線,都會成為紅外線接收器的噪聲部分,因此限制了紅外線局域網(wǎng)的應(yīng)用范圍。

        2 擴頻無線局域網(wǎng)

        擴展頻譜技術(shù)是指發(fā)送信息帶寬的一種技術(shù),又稱為擴頻技術(shù)。它是一種信息傳輸方式, 其信號所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必須的最小帶寬。頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成,用編碼及調(diào)制的方法來實現(xiàn)的,與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān);在接收端也用同樣的碼進行相關(guān)同步接收、解擴及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。

        在50年前,擴展頻譜技術(shù)第一次被軍方公開介紹,用來進行保密傳輸。一開始它就被設(shè)計成抗噪音、抗干擾、抗阻塞和抗未授權(quán)檢測。在這種技術(shù)中,信號可以跨越很寬的頻段,數(shù)據(jù)基帶信號的頻譜被擴展至幾倍至幾十倍,然后才搬移至射頻發(fā)射出去。這一做法雖然犧牲了頻帶帶寬,但由于其功率密度隨頻譜擴寬而降低,甚至可以將通信信號淹沒在自然背景噪聲中。因此,其保密性很強,要截獲或竊聽、偵察信號非常困難,除非采用與發(fā)送端相同的擴頻碼與之同步后再進行相關(guān)的檢測,否則對擴頻信號無能為力。目前,最普遍的無線局域網(wǎng)技術(shù)是擴展頻譜(簡稱擴頻)技術(shù)。擴頻的第一種方法是跳頻(Frequency Hopping),第二種方法是直接序列(Direct Sequence)擴頻。這兩種方法都被無線局域網(wǎng)所采用。

        1)跳頻通信

        在跳頻方案中,發(fā)送信號頻率按固定的間隔從一個頻譜跳到另一個頻譜。接收器與發(fā)送器同步跳動,從而正確地接收信息。而那些可能的入侵者只能得到一些無法理解的標(biāo)記。發(fā)送器以固定的間隔一次變換一個發(fā)送頻率。IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每 300ms 的間隔變換一次發(fā)送頻率。發(fā)送頻率變換的順序由一個偽隨機碼決定,發(fā)送器和接收器使用相同變換的順序序列。數(shù)據(jù)傳輸可以選用頻移鍵控(FSK)或二進制相位鍵控(PSK)方法。

        2)直接序列擴頻

        在直接序列擴頻方案中,輸入數(shù)據(jù)信號進入一個通道編碼器(Channel Encoded)并產(chǎn) 生一個接近某中央頻譜的較窄帶寬的模擬信號。這個信號將用一系列看似隨機的數(shù)字(偽隨機序列)來進行調(diào)制,調(diào)制的結(jié)果大大地拓寬了要傳輸信號的帶寬,因此稱為擴頻通信。在接收端,使用同樣的數(shù)字序列來恢復(fù)原信號,信號再進入通道解碼器來還原傳送的數(shù)據(jù)。

        3 窄帶微波無線局域網(wǎng)

        窄帶微波 (Narrowband Microwave) 是指使用微波無線電頻帶來進行數(shù)據(jù)傳輸,其帶寬剛好能容納信號。以前所有的窄帶微波無線網(wǎng)產(chǎn)品都使用申請執(zhí)照的微波頻帶,直到最近至少有一個制造商提供了在工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)藥(ISM,Industrial Scientific and Medicine)頻帶內(nèi)的窄帶微波無線網(wǎng)產(chǎn)品。

        1)申請執(zhí)照的窄帶RF(Radio Frequency)

        用于聲音、數(shù)據(jù)和視頻傳輸?shù)奈⒉o線電頻率需要申請執(zhí)照和進行協(xié)調(diào),以確保在一個地理環(huán)境中的各個系統(tǒng)之間不會相互干擾。在美國,由FCC控制執(zhí)照。每個地理區(qū)域的半徑為28km,并可以容納5個執(zhí)照,每個執(zhí)照覆蓋兩個頻率。在整個頻帶中,每個相鄰的單元都避免使用互相重疊的頻率。為了提供傳輸?shù)陌踩裕械膫鬏敹冀?jīng)過加密。申請執(zhí)照的窄帶無線網(wǎng)的一個優(yōu)點是,它保證了無干擾通信。與免申請執(zhí)照的 ISM 頻帶相比,申請執(zhí)照的頻帶執(zhí)照擁有者,其無干擾數(shù)據(jù)通信的權(quán)利在法律上得到保護。

        2)免申請執(zhí)照的窄帶RF

        1995年,Radio LAN 成為第一個使用免申請執(zhí)照ISM的窄帶無線局域網(wǎng)產(chǎn)品。RadioLAN的數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps,使用5.8GHz的頻率,在半開放的辦公室有效范圍是50m,在開放的辦公室是100m。Radio LAN采用了對等網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)方法。傳統(tǒng)局域網(wǎng)(例如Ethernet網(wǎng))組網(wǎng)一般需要有集線器,而 Radio LAN 組網(wǎng)不需要有集線器,它可以根據(jù)位置、干擾和信號強度等參數(shù)來自動地選擇一個結(jié)點作為動態(tài)主管。當(dāng)連網(wǎng)的結(jié)點位置發(fā)生變化時,動態(tài)主管也會自動變化。這個網(wǎng)絡(luò)還包括動態(tài)中繼功能,它允許每個站點像轉(zhuǎn)發(fā)器一樣工作,以使不在傳輸范圍內(nèi)的站點之間也能進行數(shù)據(jù)傳輸。

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