近年來,無線局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，但無線局域網(wǎng)的性能與傳統(tǒng)以太網(wǎng)相比還有一定距離，因此如何提高和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能顯得十分重要。

　5.1網(wǎng)絡(luò)層的優(yōu)化：移動(dòng)IP

　移動(dòng)IP概述

　由于Internet使用域名來轉(zhuǎn)換成IP地址，一個(gè)發(fā)給一個(gè)地址的分組總是路由到同一個(gè)地方，因此，IP地址是與一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)的位置相對(duì)應(yīng)，傳統(tǒng)的IP鏈接方式不能經(jīng)受任何地址的變化。移動(dòng)IP的引入解決了WLAN跨IP子網(wǎng)漫游的問題，是網(wǎng)絡(luò)層的優(yōu)化方案?？梢园岩苿?dòng)IP歸結(jié)為一句話：假如用戶可以憑一個(gè)IP地址進(jìn)行不間斷跨網(wǎng)漫游，就是移動(dòng)IP（RFC2002）。如前文所述，802.11無線局域網(wǎng)只規(guī)定了MAC層和物理層。為了保證移動(dòng)站在擴(kuò)展服務(wù)區(qū)之間的漫游，需要在其MAC層之上引入Mobile IP技術(shù)。

　移IP的無線局域網(wǎng)

　移動(dòng)主機(jī)（MN）在外地通過外地代理（FA）向位于家鄉(xiāng)的家鄉(xiāng)代理（HA）注冊(cè),從而使HA得知MN當(dāng)前的位置，從而實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)性。有了移動(dòng)IP，主機(jī)就可以跨越IP子網(wǎng)實(shí)現(xiàn)漫游。如圖１所示，ＩＰ子網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)路由器旁連接一個(gè)FA，F(xiàn)A負(fù)責(zé)其下無線網(wǎng)段用戶的注冊(cè)認(rèn)證。FA不斷地向本地子網(wǎng)發(fā)送代理通告，當(dāng)移動(dòng)終端進(jìn)入子網(wǎng)Ａ?xí)r，接收到ＦＡ的代理廣播，獲得當(dāng)?shù)谾A的信息，通過當(dāng)?shù)谾A向HA注冊(cè),經(jīng)過認(rèn)證后可以被授權(quán)接入，訪問Internet。終端在本子網(wǎng)內(nèi)部移動(dòng)時(shí)，不斷監(jiān)測(cè)AP和FA的信號(hào)質(zhì)量，通過一定的算法得出當(dāng)前所有FA的優(yōu)先級(jí)，再根據(jù)指定的切換策略適時(shí)發(fā)起切換。假如只是在同一網(wǎng)段的AP間切換，因所處IP子網(wǎng)未變，不需要重新注冊(cè)，AP的功能可以支持這種二層的漫游。當(dāng)終端在跨網(wǎng)段的AP間切換時(shí)，所處IP子網(wǎng)發(fā)生改變,此時(shí)必須通過新的FA向HA重新注冊(cè)，告知當(dāng)前位置,以后的數(shù)據(jù)就會(huì)被ＨＡ轉(zhuǎn)發(fā)至新的位置。移動(dòng)IP技術(shù)大大擴(kuò)展了WLAN接入方案的覆蓋范圍,提供大范圍的移動(dòng)能力，使用戶在移動(dòng)中時(shí)刻保持Internet連接。

　

　圖1.7 無線局域網(wǎng)移動(dòng)IP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　WLAN實(shí)現(xiàn)移動(dòng)IP的問題

　為實(shí)現(xiàn)移動(dòng)IP，無線局域網(wǎng)要解決一些技術(shù)問題：

　IP地址分配：用戶將獲得唯一的IP地址，如同使用移動(dòng)電話時(shí)有一個(gè)唯一號(hào)碼。

　應(yīng)用透明性：無論上層應(yīng)用采用何種上層協(xié)議都感覺不到移動(dòng)的影響，這要求無縫移動(dòng)性在IP層實(shí)現(xiàn)。

　基礎(chǔ)設(shè)施：為保證服務(wù)品質(zhì)不受影響，用戶在漫游時(shí)，帶寬和服務(wù)質(zhì)量要有保證。

　協(xié)議軟件：包括網(wǎng)絡(luò)側(cè)和用戶側(cè)的軟件，客戶端軟件須向服務(wù)器端軟件報(bào)告自己的信息，網(wǎng)絡(luò)側(cè)軟件則負(fù)責(zé)解析用戶的實(shí)際位置，鑒定用戶身份、分配權(quán)限，并提供預(yù)定的業(yè)務(wù)。

　5.2 MAC層優(yōu)化：IEEE802.11e協(xié)議

　概述

　隨著用戶的增多，有線網(wǎng)絡(luò)中提出的業(yè)務(wù)要求，如視頻、語音等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)在WLAN中也將得到滿足。這些實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)要求WLAN的MAC層能夠提供可靠的分組傳輸，傳輸時(shí)延低且抖動(dòng)小。為此，IEEE 802.11工作組的媒體訪問控制(MAC—Medium access Control)改進(jìn)任務(wù)組(即E任務(wù)組)著手對(duì)目前802.11 MAC協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，使其可以支持具有QoS(Quality of Service)要求的應(yīng)用。

　IEEE802.11MAC協(xié)議

　普通的802.11無線局域網(wǎng)MAC層有兩種通訊方式，一種叫分布式協(xié)同式（DCF），另一種叫點(diǎn)協(xié)同式。分布式協(xié)同（DCF）基于具有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路存取方法(CSMA/CA)，無線設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)前，先探測(cè)一下線路的忙閑狀態(tài)，假如空閑，則立即發(fā)送數(shù)據(jù)，并同時(shí)檢測(cè)有無數(shù)據(jù)碰撞發(fā)生。這一方法能協(xié)調(diào)多個(gè)用戶對(duì)共享鏈路的訪問，避免出現(xiàn)因爭(zhēng)搶線路而誰也無法通信的情況。它對(duì)所有用戶都一視同仁，在共享通訊介質(zhì)時(shí)沒有任何優(yōu)先級(jí)的規(guī)定。

　點(diǎn)協(xié)同方式（PCF）是指無線接入點(diǎn)設(shè)備周期性地發(fā)出信號(hào)測(cè)試幀，通過該測(cè)試幀與各無線設(shè)備就網(wǎng)絡(luò)識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)治理參數(shù)等進(jìn)行交互。測(cè)試幀之間的時(shí)間段被分成競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間段和無競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間段，無線設(shè)備可以在無競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間段發(fā)送數(shù)據(jù)。由于這種通訊方式無法預(yù)先估計(jì)傳輸時(shí)間，因此，與分布式協(xié)同相比，目前用得還比較少。

　IEEE802.11e的EDCF機(jī)制

　無論是分布式協(xié)同還是點(diǎn)協(xié)同，它們都沒有對(duì)數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)類型進(jìn)行區(qū)分。因此，IEEE對(duì)分布式協(xié)同和點(diǎn)協(xié)同在QoS的支持功能方面進(jìn)行增補(bǔ)，通過設(shè)置優(yōu)先級(jí)，既保證大帶寬應(yīng)用的通訊質(zhì)量，又能夠向下兼容普通802.11設(shè)備。

　對(duì)分布式協(xié)同（DCF）的修訂標(biāo)準(zhǔn)稱為增強(qiáng)型分布式協(xié)同（EDCF）。增強(qiáng)型分布式協(xié)同（EDCF）把流量按設(shè)備的不同分成8類，也就是8個(gè)優(yōu)先級(jí)。當(dāng)線路空閑時(shí)，無線設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)前必須等待一個(gè)約定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間稱為“給定幀間時(shí)隙”(AIFS)，其長(zhǎng)短由其流量的優(yōu)先級(jí)決定：優(yōu)先級(jí)越高，這個(gè)時(shí)間就越短。不難看出，優(yōu)先級(jí)高的流量的傳輸延遲比優(yōu)先級(jí)低的流量小得多。為了避免沖突，在8個(gè)優(yōu)先級(jí)之外還有一個(gè)額外的控制參數(shù)，稱為競(jìng)爭(zhēng)窗口，實(shí)際上也是一個(gè)時(shí)間段，其長(zhǎng)短由一個(gè)不斷遞減的隨機(jī)數(shù)決定。哪個(gè)設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)窗口第一個(gè)減到零，哪個(gè)設(shè)備就可以發(fā)送數(shù)據(jù)，其它設(shè)備只好等待下一個(gè)線路空閑時(shí)段，但決定競(jìng)爭(zhēng)窗口大小的隨機(jī)數(shù)接著從上次的剩余值減起。

　對(duì)點(diǎn)協(xié)同的改良稱為混和協(xié)同(HCF)，混和查詢控制器在競(jìng)爭(zhēng)時(shí)段探測(cè)線路情況，確定發(fā)送數(shù)據(jù)的起始時(shí)刻，并爭(zhēng)取最大的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。

　5.3物理層優(yōu)化：雙頻多模無線局域網(wǎng)

　雙頻多模WLAN的引入

　IEEE802.11工作組先后推出了802.11a、802.11b，和802.11g物理層標(biāo)準(zhǔn)。豐富多樣的標(biāo)準(zhǔn)提升了無線局域網(wǎng)的性能，同時(shí)帶來了新的問題。如前文所述802.11a和802.11b分別工作在不同頻段（802.11a工作在5GHz，而802.11b工作在2.4GHz），采用不同調(diào)制方式（802.11a采用OFDM，而802.11b采用CCK方式）。一個(gè)采用802.11b標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備工作站進(jìn)入一個(gè)802.11a標(biāo)準(zhǔn)的小區(qū)中（其AP節(jié)點(diǎn)采用802.11a的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備），無法與AP節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系。因此，其必須更換為同比標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，才能正常工作。這就是由不同物理層標(biāo)準(zhǔn)，引起的網(wǎng)絡(luò)兼容性問題。

　

　圖1.8 雙頻多模無線局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

　為了解決上述問題，使不同標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以更為自由的移動(dòng)，出現(xiàn)了一種無線局域網(wǎng)的優(yōu)化方式：“雙頻多模”的工作方式。如同有線網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程，現(xiàn)在有線網(wǎng)絡(luò)主要工作在多模方式下，例如10Mbps/100Mbps混合的局域網(wǎng)加速了有線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，成為有線局域網(wǎng)的主要工作方式。WLAN也開始走向“多模”發(fā)展趨勢(shì)。

　雙頻多模WLAN簡(jiǎn)述

　所謂“雙頻”產(chǎn)品，是指可工作在2.4GHz和5GHz的自適應(yīng)產(chǎn)品。也就是說，可支持802.11a與802.11b兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。由于802.11b和802.11a兩種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備互不兼容，用戶在接入支持802.11a和802.11b的公共無線接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須隨著地點(diǎn)而更換無線網(wǎng)卡，這給用戶帶來很大的不便。而采用支持802.11a/b雙頻自適應(yīng)的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品就可以很好的解決這一問題。雙頻產(chǎn)品可以自動(dòng)辨認(rèn)802.11a和802.11b信號(hào)并支持漫游連接，使用戶在任何一種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下都能保持連接狀態(tài)。54Mbps的802.11a標(biāo)準(zhǔn)和11Mbps802.11b標(biāo)準(zhǔn)各有優(yōu)劣，但從用戶的角度出發(fā)，這種雙頻自適應(yīng)無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，無疑是一種將兩種無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)融合的解決方案,其需要的投資也很大。

　隨著802.11g標(biāo)準(zhǔn)的誕生，雙頻產(chǎn)品隨后也將該標(biāo)準(zhǔn)融入其中，成為全方位的無線網(wǎng)絡(luò)解決方案。而這種可與三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)的產(chǎn)品叫做“雙頻三?！碑a(chǎn)品，也稱雙頻多模（Dual Band and Multimode WLAN）?！半p頻三?！鳖櫭剂x，就是運(yùn)行在兩個(gè)頻段，支持三種模式（標(biāo)準(zhǔn)）的產(chǎn)品。即同時(shí)支持802.11a/b/g三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)自適應(yīng)的無線產(chǎn)品，通過該產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)目前大多無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)與兼容。可使用戶順暢地高速漫游于802.11a、b、g標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)中，橫跨于三種標(biāo)準(zhǔn)之上，這類產(chǎn)品目前市面上還比較少見，但卻是“雙頻”產(chǎn)品的發(fā)展方向，具有良好的前景。（如圖1.9）

　圖1.9 雙頻多模WLAN接收發(fā)送端組成框圖

　雙頻多模WLAN的應(yīng)用

　隨著802.11標(biāo)準(zhǔn)b, a和g不斷融合，雙頻多模無線局域網(wǎng)越來越顯示出其優(yōu)越性。首先，如前文所述b, a和g標(biāo)準(zhǔn)有其各自的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)以及適合它們的工作環(huán)境。雙頻多模方式根據(jù)不同的環(huán)境，使用不同的標(biāo)準(zhǔn)，最大程度的發(fā)揮802.11標(biāo)準(zhǔn)的各自優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。其次，在熱點(diǎn)地區(qū)如車站，飛機(jī)場(chǎng)，倉庫，超市等，無線局域網(wǎng)的密度大，小區(qū)間的切換頻繁。雙頻多模的工作方式也是解決小區(qū)間無縫切換的問題的好的思路。

　六、 無線局域網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

　無線局域網(wǎng)的應(yīng)用范圍非常廣泛，假如其應(yīng)用劃分為室內(nèi)和室外的話，室內(nèi)應(yīng)用包括大型辦公室、車間、智能倉庫、臨時(shí)辦公室、會(huì)議室、證券市場(chǎng)；室外應(yīng)用包括城市建筑群間通信、學(xué)校校園網(wǎng)絡(luò)、工礦企業(yè)廠區(qū)自動(dòng)化控制與治理網(wǎng)絡(luò)、銀行金融證券城區(qū)網(wǎng)、礦山、水利、油田、港口、碼頭、江河湖壩區(qū)、野外勘測(cè)實(shí)驗(yàn)、軍事流動(dòng)網(wǎng)、公安流動(dòng)網(wǎng)等。

　6.1石油工業(yè)

　油礦的地形起伏不平，敷設(shè)電纜后不易傳導(dǎo)，而且電纜穿過煉油廠可能是潛在的危險(xiǎn)。無線網(wǎng)連接可提供從鉆井臺(tái)到壓縮機(jī)房的數(shù)據(jù)鏈路以便顯示和輸入由鉆井獲取的重要數(shù)據(jù)。海上鉆井平臺(tái)由于寬大的水域阻隔，數(shù)據(jù)和資料的傳輸比較困難。敷設(shè)光纜費(fèi)用又很高，施工難度很大。使用無線網(wǎng)技術(shù)，費(fèi)用不及敷設(shè)光纜的十分之一，效率高，質(zhì)量好。

　6.2運(yùn)輸行業(yè)

　鐵路運(yùn)輸貨場(chǎng)和碼頭貨場(chǎng)，由于大型吊車，運(yùn)輸?shù)缆泛拓浳锿ǖ啦荒芊笤O(shè)電纜，使用步話機(jī)報(bào)告貨位和貨號(hào)極易產(chǎn)生差錯(cuò)，無線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以把貨物情況和資料直接傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，大大提高了工作效率和服務(wù)質(zhì)量，避免了不必要的差錯(cuò)。

　6.3醫(yī)療行業(yè)

　現(xiàn)在很多醫(yī)院都有了計(jì)算機(jī)治理系統(tǒng)、大量的計(jì)算機(jī)病人監(jiān)護(hù)設(shè)備、計(jì)算機(jī)控制的醫(yī)療裝置和藥品等庫存計(jì)算機(jī)治理系統(tǒng)。無線網(wǎng)絡(luò)可以使醫(yī)療專家和治理者在醫(yī)院內(nèi)的任何地方使用移動(dòng)和手持計(jì)算機(jī)設(shè)備方便地存取這些信息。利用無線網(wǎng)，醫(yī)生和護(hù)士在設(shè)置計(jì)算機(jī)專線的病房、診室或急救中進(jìn)行匯診、查房、手術(shù)時(shí)可以不必帶著沉重的病例，而使用筆記本電腦實(shí)時(shí)記錄醫(yī)囑，并傳遞處置意見，查詢病人病歷和檢索藥品，還可以訪問中心專家系統(tǒng)以幫助診斷或猜測(cè)藥物的相互作用和反應(yīng)。

　6.4制造行業(yè)

　制造工廠往往不能敷設(shè)連到計(jì)算機(jī)的電纜，在加固混凝土的地板下面也無法敷設(shè)計(jì)算機(jī)電纜，空中起重機(jī)使人很難在空中布線，零備件及貨物運(yùn)輸通道使得也不便在地面布線。這種情況使用數(shù)字化制造設(shè)備、數(shù)字采集裝置、機(jī)器人設(shè)備時(shí)應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)是很合適的。工程師和技術(shù)人員在進(jìn)行檢修，更改產(chǎn)品設(shè)計(jì)，討論工程方案以及其他技術(shù)處理時(shí)，可以利用無線網(wǎng)在工廠車間或廠區(qū)的任何地方查閱技術(shù)檔案、工程工藝和過程圖，發(fā)出技術(shù)指令，請(qǐng)求技術(shù)求援，甚至和廠外專家討論問題。

　6.5零售業(yè)

　倉庫零備件和貨物的發(fā)送和貯存注冊(cè)可以使用無線鏈路直接為條形碼閱覽器、筆記本電腦和中心處理計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，進(jìn)行清查貨物，更新存儲(chǔ)記錄和出據(jù)清單。流動(dòng)的工作人員直接使用手持設(shè)備就可以進(jìn)行庫存治理和數(shù)據(jù)采集加工。

　6.6 金融服務(wù)行業(yè)

　銀行和證券、期貨交易業(yè)務(wù)都需要無線網(wǎng)絡(luò)的支持，把一個(gè)城市的銀行與其分布在城市各處的下屬機(jī)構(gòu)相連。即使已經(jīng)有了有線計(jì)算機(jī)網(wǎng)，為了避免由于線路等出現(xiàn)的故障，仍可使用無線計(jì)算機(jī)網(wǎng)做備份。在證券和期貨交易業(yè)務(wù)中，價(jià)格以"買"和"賣"的信息變化極為迅速、頻繁，利用手持通信器輸入信息，通過無線網(wǎng)絡(luò)迅速傳遞到計(jì)算機(jī)、報(bào)價(jià)服務(wù)系統(tǒng)和交易大廳的顯示屏，治理員、經(jīng)紀(jì)人和交易者可以迅速利用信息進(jìn)行治理和手持通信器進(jìn)行交易。避免了用手勢(shì)、送話器和人工錄入及報(bào)價(jià)而產(chǎn)生的不準(zhǔn)確和時(shí)間延誤而造成的損失。

　6.7飲食、交通旅游服務(wù)行業(yè)

　很多餐廳的服務(wù)員已經(jīng)使用步話機(jī)或?qū)ず艏夹g(shù)把餐廳中顧客需要的菜通知廚房，廚房也用同樣的辦法通知餐廳，顧客所需要的菜已經(jīng)預(yù)備好了，這實(shí)際只是整個(gè)過程中的一部分。無線網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)一步做到，由餐廳中走來走去的點(diǎn)菜服務(wù)員通過手持終端機(jī)把顧客的需求送入計(jì)算機(jī)，把菜單立即打印給廚房并且把做好的菜立即通知給服務(wù)員，當(dāng)然也可以在手持終端機(jī)屏幕顯示的菜單上直接點(diǎn)菜，結(jié)賬時(shí)可通過同一個(gè)系統(tǒng)及時(shí)打印結(jié)賬單。旅館采用無線網(wǎng)，可以做到隨時(shí)隨地為顧客進(jìn)行及時(shí)周到的服務(wù)。登記和記賬系統(tǒng)一經(jīng)建立，顧客無論在區(qū)域范圍內(nèi)的任何地點(diǎn)進(jìn)行任何活動(dòng)，比如在酒吧、健身房、娛樂廳或餐廳等都可以通過服務(wù)員的手持通信終端來更新記賬系統(tǒng)，而不必等待復(fù)雜的核算系統(tǒng)結(jié)果。

　6.8比賽競(jìng)技場(chǎng)

　無線網(wǎng)可以用來完成比賽場(chǎng)館進(jìn)行的各種競(jìng)賽記分的處理、統(tǒng)計(jì)、發(fā)送和記錄存儲(chǔ)工作。也適合于一些文藝及其他競(jìng)賽的比賽記分系統(tǒng)，非凡是在那些多用途并進(jìn)行多種比賽的場(chǎng)合。

　6.9移動(dòng)辦公環(huán)境

　在辦公環(huán)境中使用無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以使辦公用的計(jì)算機(jī)具有移動(dòng)能力，在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)漫游。各種業(yè)務(wù)人員、部門負(fù)責(zé)人、工程技術(shù)專家和治理人員，只要有可移動(dòng)計(jì)算機(jī)或筆記本電腦，無論是在辦公室、會(huì)議室、洽談室，甚至在宿舍都可通過無線網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)查閱資料、獲取信息。

　目前，越來越多的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品投放市場(chǎng)，價(jià)格越來越低、覆蓋范圍也不斷增大，而依據(jù)規(guī)范開發(fā)網(wǎng)絡(luò)底層到應(yīng)用層接口的中間件廠家也將有更多的應(yīng)用產(chǎn)品投放市場(chǎng)。無線局域網(wǎng)已作為一種寬帶網(wǎng)絡(luò)解決方案得到了應(yīng)用，可以預(yù)見，隨著網(wǎng)上多媒體技術(shù)的日益應(yīng)用發(fā)展，傳輸速率更高的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將會(huì)涌現(xiàn)。所以，對(duì)無線局域網(wǎng)設(shè)備和服務(wù)的投資前景將會(huì)非常樂觀?？傊?，在無線局域網(wǎng)用戶和運(yùn)營(yíng)商的雙重推動(dòng)下，未來兩年內(nèi)，WLAN網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用將會(huì)成為未來網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)主流之一。