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無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信傳輸媒介

目前，計(jì)算機(jī)無(wú)線(xiàn)通信傳輸手段有兩種。

1）無(wú)線(xiàn)電波：短波或超短波、微波。

2）光波：激光、紅外線(xiàn)。

短波、超短波類(lèi)似電臺(tái)或電視臺(tái)廣播，采用調(diào)幅、調(diào)頻或調(diào)相的載波，通信距離可達(dá)數(shù)十公里。這種通信方式早已用于計(jì)算機(jī)通信，但其速率慢、保密性差、沒(méi)有通信的單一性、易受其他電臺(tái)或電氣設(shè)備的干擾，使之可靠性差。另外頻道、頻度都要專(zhuān)門(mén)申請(qǐng)，因此一般不用作為無(wú)線(xiàn)連網(wǎng)。

微波以微波收/發(fā)機(jī)作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)的通信信道。因?yàn)槲⒉ǖ念l率很高，所以能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸高速率，受氣候條件環(huán)境影響很小。

它的頻率范圍F=300MHz?300GHz內(nèi)。微波波段又可分為分米波、厘米波、毫米波,還有用字母命名來(lái)更細(xì)分微波各波段的。微波波段劃分如下：

微波的波長(zhǎng)很短，具有如下特性：

1)直線(xiàn)傳播。

2)頻譜寬，攜帶信息容量大。

3)微波元器件受尺寸大小的影響。

4)微波受金屬物體屏蔽，但能穿越非金屬物體，耗損大。

5)可穿透大氣層，向外空傳播。

由于激光和紅外線(xiàn)易受天氣影響，也不具備穿透的能力，因此在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中一般不用。根據(jù)前面敘述，我們可以看到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信傳輸媒介最有能力的是微波。以微波頻段為媒介，采用直序擴(kuò)展頻譜或跳頻方式發(fā)射的傳輸技術(shù)，并以此技術(shù)制作了發(fā)射、接收機(jī)，遵照IEEE802.3以太網(wǎng)協(xié)議(EthernetProtocol),開(kāi)發(fā)了整套的計(jì)算機(jī)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。

其通信方面的主要技術(shù)特點(diǎn)是：用900MHz或2.45GHz微波作傳輸媒介，以先進(jìn)的直序擴(kuò)展頻譜(DSSS)或跳頻(FH)方式發(fā)射信號(hào)，其擴(kuò)頻編碼(SpreadingCode)位長(zhǎng)為216,射頻帶寬為26MHz。與傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)電窄帶調(diào)制發(fā)射方式不同，這是寬帶調(diào)制發(fā)射。故它具有傳輸數(shù)據(jù)率高(可到2Mbps),發(fā)射功率小(只有100?200mW),保密性好，抗干擾能力很強(qiáng)，不會(huì)發(fā)生與其他無(wú)線(xiàn)電設(shè)備及用戶(hù)互相干擾的特點(diǎn)。更方便的是易于多點(diǎn)通信,這是因?yàn)樗鸵话銦o(wú)線(xiàn)電通信采用的頻分式或時(shí)分式的不同，擴(kuò)頻調(diào)制是碼分方式。很多用戶(hù)可以使用相同的通信頻率，只要設(shè)置不同的標(biāo)識(shí)碼ID,就可以產(chǎn)生不同的偽隨機(jī)碼來(lái)控制擴(kuò)頻調(diào)制，即能做到互不干擾的同時(shí)通信。其通信距離和覆蓋范圍視所選用的天線(xiàn)不同而異；定向傳送可到5~40km；室外的全向天線(xiàn)可覆蓋1.5~10km的半徑范圍；室內(nèi)全向可覆蓋最大半徑250m的5000m2的范圍。電波能穿透幾層墻或兩層樓的混凝土樓板。

由此可見(jiàn)，微波擴(kuò)頻通信技術(shù)為計(jì)算機(jī)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)提供了良好的通信信道。

二、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連設(shè)備

1.無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡

(1)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的硬件組成

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的硬件組成包括RF、IF、SS和NIC等幾部分，如圖1所示。

圖1   網(wǎng)卡的硬件組成示意圖

對(duì)于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)卡，西安電子科技大學(xué)和上海康泰克電子技術(shù)有限公司，都研制生產(chǎn)出符合IEEE802.11協(xié)議的網(wǎng)卡，而且具有漫游和散布功能。

NIC是網(wǎng)絡(luò)接口控制單元，它完成SS單元與計(jì)算機(jī)之間的接口控制。SS是擴(kuò)頻解擴(kuò)頻及解調(diào)單元，它完成對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)的頻譜擴(kuò)展和對(duì)接收信號(hào)的解擴(kuò)解調(diào)，同時(shí)，它還具有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解擾處理的功能，在QRSK時(shí)還要進(jìn)行并/串和串/并變換。在SS單元，還要對(duì)發(fā)射功率和分集接進(jìn)行相應(yīng)的控制，并具有信道能量檢測(cè)(ED)和載波強(qiáng)度(CS)、實(shí)際是信號(hào)質(zhì)量(SQ)檢測(cè)等功能。IF是中頻單元，它完成對(duì)已擴(kuò)頻信號(hào)的調(diào)制(BPSK/QPSK)和對(duì)接收信號(hào)的變頻及其他處理。RF&Antenna單元完成對(duì)發(fā)送中頻信號(hào)的向上和向下變頻、功率放大(PA)及低噪聲放大等功能，一般包括Antenna及分集開(kāi)關(guān)、T/R開(kāi)關(guān)、LAN和PA、Localoscillator,向上/向下混頻器、濾波器幾個(gè)部分。

RF&Antenna、IF和SS單元構(gòu)成了擴(kuò)頻通信機(jī)(SSTransceiver)。

(2)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的工作原理

按照IEEE802.11協(xié)議，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)卡分為媒體訪(fǎng)問(wèn)控制(MAC)層和物理層(PHYLayer),兩者之間還定義了一個(gè)媒體訪(fǎng)問(wèn)控制一物理(MAC-PHY)子層(Sublayer)。MAC層提供主機(jī)與物理層之間的接口，并管理外部存儲(chǔ)器，它與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡硬件的NIC單元相對(duì)應(yīng)。物理層具體實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)的接收與發(fā)射，它與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡硬件中的擴(kuò)頻MAC層一起決定是否可以發(fā)送信號(hào)，通過(guò)MAC層的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的CSMA/CA協(xié)議，而MAC-PHY子層主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的打包與拆包，把必要的控制信息放在數(shù)據(jù)包的前面。

IEEE802.11協(xié)議指出，物理層必須有至少一種提供空閑信道估計(jì)CCA信號(hào)的方法。