WIFI及無線路由器基礎知識

1、WIFI及無線路由技術基礎知識介紹無線路由器指可以連接LAN和WAN,帶有路由功能和無線接入(AP)功能的網(wǎng)絡設備。 可以把無線路由器理解為具備寬帶接入端口、具有路由功能，采用無線方式連接客戶端的普 通路由器。無線路由器的技術已經(jīng)從早先的802.11b發(fā)展到如今的802.11g，以后還會向采 用MIMO技術的802.11n發(fā)展.IEEE 802.11b無線網(wǎng)絡規(guī)范是IEEE 802.11網(wǎng)絡規(guī)范的變種，最高帶寬為11 Mbps，在 信號較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，帶寬的自動調(diào)整， 有效地保障了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和可靠性。其主要特性為：速度快，可靠性高，在

2、開放性區(qū)域， 通訊距離可達305米，在封閉性區(qū)域，通訊距離為76米到122米，方便與現(xiàn)有的有線以太 網(wǎng)絡整合，組網(wǎng)的成本更低。WiFi (Wireless Fidelity)，無線保真 Wi-Fi第一個版本發(fā)表于1997年，其中定義了介 質(zhì)訪問接入控制層(MAC層)和物理層。物理層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種 無線調(diào)頻方式和一種紅外傳輸?shù)姆绞?，總?shù)據(jù)傳輸速率設計為2Mbit/s。兩個設備之間的通 信可以自由直接(ad hoc)的方式進行，也可以在基站(Base Station, BS)或者訪問點(Access Point，AP)的協(xié)調(diào)下進行。技術與藍牙技術一樣，同屬于在辦公室和

3、家庭中使用的短距離 無線技術。該技術使用的是2.4GHz附近的頻段，該頻段目前尚屬沒用許可的無線頻段。該 技術由于有著自身的優(yōu)點，因此受到廠商的青睞。802.11，1997 年，原始標準(2Mbit/s 工作在 2.4GHz)。802.11a，1999 年，物理層補充(54Mbit/s 工作在 5GHz)。802.11b，1999 年，物理層補充(11Mbit/s 工作在 2.4GHz)。802.11c，符合 802.1D 的媒體接入控制層(MAC)橋接(MAC Layer Bridging)。802.11d，根據(jù)各國無線電規(guī)定做的調(diào)整。802.11e，對服務等級(Quality of Ser

4、vice, QS)的支持。802.11f，基站的互連性(Interoperability)。802.11g，物理層補充(54Mbit/s 工作在 2.4GHz)。802.11h，無線覆蓋半徑的調(diào)整，室內(nèi)(indoor)和室外(outdoor)信道(5GHz頻段)。802.11i，安全和鑒權(Authentification)方面的補充。802.11n，導入多重輸入輸出(MIMO)技術，基本上是802.11a的延伸版。除了上面的IEEE標準，另外有一個被稱為IEEE802.11b+的技術，通過PBCC技術 (Packet Binary Convolutional Code)在 IEEE802.1

5、1b(2.4GHz 頻段)基礎上提供 22Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率。但這事實上并不是一個IEEE的公開標準，而是一項產(chǎn)權私有的技術(產(chǎn)權 屬于美國德州儀器，Texas Instruments)。也有一些被稱為802.11g+的技術，在IEEE802.11g 的基礎上提供108Mbit/s的傳輸速率，跟802.11b+一樣，同樣是非標準技術，由無線網(wǎng)絡芯片 生產(chǎn)商Atheros所提倡的則為SuperG。WiFi技術突出的優(yōu)勢在于：其一，無線電波的覆蓋范圍廣，基于藍牙技術的電波覆蓋范圍非常小，半徑大約只有 50英尺左右 約合15米，而WiFi的半徑則可達300英尺左右 約合100米，辦公室自不

6、 用說，就是在整棟大樓中也可使用。其二，雖然由WiFi技術傳輸?shù)臒o線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)安全性能比藍牙差一些， 傳輸質(zhì)量也有待改進，但傳輸速度非常快，可以達到11mbps(802.11b)，符合個人和社會信 息化的需求。其三，廠商進入該領域的門檻比較低。廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人 員較密集的地方設置“熱點”，并通過高速線路將因特網(wǎng)接入上述場所。這樣，由于“熱點” 所發(fā)射出的電波可以達到距接入點半徑數(shù)十米至100米的地方，用戶只要將支持無線LAN 的筆記本電腦或PDA拿到該區(qū)域內(nèi)，即可高速接入因特網(wǎng)。也就是說，廠商不用耗費資金 來進行網(wǎng)絡布線接入，從而節(jié)省了大量的成本。根據(jù)無線網(wǎng)

7、卡使用的標準不同，WiFi的速度也有所不同。其中IEEE802.11b最高為 11Mbps (部分廠商在設備配套的情況下可以達到 22Mbps)，IEEE802.11a為54Mbps、 IEEE802.11g 也是 54Mbps。WiFi是由AP(Access Point)和無線網(wǎng)卡組成的無線網(wǎng)絡。AP 一般稱為網(wǎng)絡橋接器或接 入點，它是當作傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)絡與無線局域網(wǎng)絡之間的橋梁，因此任何一臺裝有無線網(wǎng) 卡的PC均可透過AP去分享有線局域網(wǎng)絡甚至廣域網(wǎng)絡的資源，其工作原理相當于一個內(nèi)置 無線發(fā)射器的HUB或者是路由，而無線網(wǎng)卡則是負責接收由AP所發(fā)射信號的CLIENT端 設備。而wirel

8、ess b/g表示網(wǎng)卡的型號，按照其速度與技術的新舊可分為802.11a、802.11b、 802.11g 等。講起無線網(wǎng)，大家都有一種似是而非的感覺，無線是否簡單地兩臺計算機互聯(lián)？ No！ 這已經(jīng)是上個世紀的無線概念，新一代的無線網(wǎng)絡，將以無須布線和使用相對自由，建立起 人們對無線局域網(wǎng)的全新感受。需求決定了市場的發(fā)展，很少見到哪種IT技術或是產(chǎn)品能 夠象它樣有如此迅猛的增長勢頭，不受任何約束隨時隨地訪問互聯(lián)網(wǎng)不再是夢想，其中， WiFi發(fā)揮了至關重要的作用。WiFi代表了 ”無線保真，指具有完全兼容性的802.11標準 IEEE802.11b子集，它使用開放的2.4GHz直接序列擴頻，最大

9、數(shù)據(jù)傳輸速率為 11Mbps(802.11b)，也可根據(jù)信號強弱把傳輸率調(diào)整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps帶寬。無 需直線傳播傳輸范圍為室外最大300米，室內(nèi)有障礙的情況下最大100米，是現(xiàn)在使用的最 多的傳輸協(xié)議。它與有線網(wǎng)絡相較之下，有許多優(yōu)點：無須布線WiFi最主要的優(yōu)勢在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，因此非常適合移動辦 公用戶的需要，具有廣闊市場前景。目前它已經(jīng)從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存控制和管理服務等 特殊行業(yè)向更多行業(yè)拓展開去，甚至開始進入家庭以及教育機構(gòu)等領域。健康安全IEEE802.11規(guī)定的發(fā)射功率不可超過100毫瓦，實際發(fā)射功率約6070毫瓦，這是一 個什么樣

10、的概念呢？手機的發(fā)射功率約200毫瓦至1瓦間，手持式對講機高達5瓦，而且無 線網(wǎng)絡使用方式并非像手機直接接觸人體，應該是絕對安全的。簡單的組建方法一般架設無線網(wǎng)絡的基本配備就是無線網(wǎng)卡及一臺AP，如此便能以無線的模式，配合 既有的有線架構(gòu)來分享網(wǎng)絡資源，架設費用和復雜程序遠遠低于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡。如果只是 幾臺電腦的對等網(wǎng)，也可不要AP，只需要每臺電腦配備無線網(wǎng)卡。AP為Access Point簡稱， 一般翻譯為“無線訪問節(jié)點”，或“橋接器”。它主要在媒體存取控制層MAC中扮演無線工 作站及有線局域網(wǎng)絡的橋梁。有7AP，就像一般有線網(wǎng)絡的Hub 一般，無線工作站可以快 速且輕易地與網(wǎng)絡相連。特別

11、是對于寬帶的使用，WiFi更顯優(yōu)勢，有線寬帶網(wǎng)絡(ADSL、 小區(qū)LAN等)到戶后，連接到一個AP，然后在電腦中安裝一塊無線網(wǎng)卡即可。普通的家庭有一個AP已經(jīng)足夠，甚至用戶的鄰里得到授權后，則無需增加端口，也能以共享的方式 上網(wǎng)。長距離工作別看無線WiFi的工作距離不大，在網(wǎng)絡建設完備的情況下，802.11b的真實工作距離 可以達到100米以上，而且解決了高速移動時數(shù)據(jù)的糾錯問題、誤碼問題，WiFi設備與設 備、設備與基站之間的切換和安全認證都得到了很好的解決。WiFi的發(fā)展和未來這兩年內(nèi)，無線AP的數(shù)量呈迅猛的增長，無線網(wǎng)絡的方便與高效使其能夠得到迅速 的普及。除了在目前的一些公共地方有AP

12、之外，國外已經(jīng)有先例以無線標準來建設城域網(wǎng)， 因此，WiFi的無線地位將會日益牢固。WiFi是目前無線接入的主流標準，但是，WiFi會走多遠呢？在Intel的強力支持下， WiFi已經(jīng)有了接班人。它就是全面兼容現(xiàn)有WiFi的WiMAX，對比于WiFi的802.11X標準， WiMAX就是802.16xo與前者相比，WiMAX具有更遠的傳輸距離、更寬的頻段選擇以及更 高的接入速度等等，預計會在未來幾年間成為無線網(wǎng)絡的一個主流標準，Intel計劃將來采 用該標準來建設無線廣域網(wǎng)絡。這相比于現(xiàn)時的無線局域網(wǎng)或城域網(wǎng)，是質(zhì)的變革，而且現(xiàn) 有設備仍能得到支持，保護人們的每一分錢投資。最近，業(yè)界紛紛傳出W

13、iFi已出現(xiàn)生存危機的消息。據(jù)國外媒體報道，日前很多企業(yè)仍 然在WiFi這方面投入巨資，但從中贏利的企業(yè)幾乎沒有。據(jù)悉很多企業(yè)因WiFi而破產(chǎn)，前 不久R Wireless公司也放棄了該項業(yè)務。那么WiFi的盈利情況是否真的出現(xiàn)危機了？不可否認，WiFi技術的商用目前碰到了許多困難。一方面是受制于WiFi技術自身的 限制，比如其漫游性、安全性和如何計費等都還沒有得到妥善的解決。另一方面，由于WiFi 的贏利模式不明確，如果將WiFi作為單一網(wǎng)絡來經(jīng)營，商業(yè)用戶的不足會使網(wǎng)絡建設的投 資收益比較低，因此也影響了電信運營商的積極性。但從WiFi技術定位看，我認為，對于 電信運營商而言，WiFi技術

14、的定位主要是作為高速有線接入技術的補充，將來逐漸也會成 為蜂窩移動通信的補充。WiFi是高速有線接入技術的補充目前，有線接入技術主要包括以太網(wǎng)、xDSL等。WiFi技術作為高速有線接入技術的 補充，具有可移動性、價格低廉的優(yōu)點，WiFi技術廣泛應用于有線接入需無線延伸的領域， 如臨時會場等。由于數(shù)據(jù)速率、覆蓋范圍和可靠性的差異，WiFi技術在寬帶應用上將作為 高速有線接入技術的補充。而關鍵技術無疑決定著WiFi的補充力度。現(xiàn)在OFDM、MIMO （多入多出）、智能天線和軟件無線電等，都開始應用到無線局域網(wǎng)中以提升WiFi性能，比 如說802.11n計劃采用MIMO與OFDM相結(jié)合，使數(shù)據(jù)速率成

15、倍提高。另外，天線及傳輸 技術的改進使得無線局域網(wǎng)的傳輸距離大大增加，可以達到幾公里。WiFi是蜂窩移動通信的補充WiFi技術的次要定位一一蜂窩移動通信的補充。蜂窩移動通信可以提供廣覆蓋、高移 動性和中低等數(shù)據(jù)傳輸速率，它可以利用WiFi高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c彌補自己數(shù)據(jù)傳輸速率 受限的不足。而WiFi不僅可利用蜂窩移動通信網(wǎng)絡完善的鑒權與計費機制，而且可結(jié)合蜂 窩移動通信網(wǎng)絡廣覆蓋的特點進行多接入切換功能。這樣就可實現(xiàn)WiFi與蜂窩移動通信的融合，使蜂窩移動通信的運營錦上添花，進一步擴大其業(yè)務量。WiFi是現(xiàn)有通信系統(tǒng)的補充，可看作是3G的一種補充無線接入技術主要包括IEEE的802.11、80

16、2.15、802.16和802.20標準，分別指 WLAN、 無線個域網(wǎng)WPAN：藍牙與UWB、無線城域網(wǎng) WMAN： WIMAX 和寬帶移動接入 WBMA 等。一般地說WPAN提供超近距離的無線高速率連接；WMAN提供城域覆蓋和 高數(shù)據(jù)傳輸速率；WBMA提供廣覆蓋、高移動性和高數(shù)據(jù)傳輸速率；WiFi則可以提供熱點 覆蓋、低移動性和高數(shù)據(jù)傳輸速率。對于電信運營商來說，WiFi技術的定位主要是作為高速有線接入技術的補充，逐漸也 會成為蜂窩移動通信的補充。當然WiFi與蜂窩移動通信也存在少量競爭。一方面，用于 WiFi的IP話音終端已經(jīng)進入市場，這對蜂窩移動通信有一部分替代作用。另一方面，隨著 蜂

17、窩移動通信技術的發(fā)展，熱點地區(qū)的WiFi公共應用也可能被蜂窩移動通信系統(tǒng)部分取代。 但是總的來說，他們是共存的關系，比如一些特殊場合的高速數(shù)據(jù)傳輸必須借助于WiFi， 象波音公司提出的飛機內(nèi)部無線局域網(wǎng)；而在另外一些場合使用WiFi可以較為經(jīng)濟，象實 現(xiàn)高速列車內(nèi)部的無線局域網(wǎng)時。目前主流的無線路由器芯片方案大都是將無線路由處理器和交換芯片分開，但也有芯片 公司推出了集成路由處理器和百兆交換的方案，如Realtek。中國無線路由器廠商主要采用 Atheros、Broadcom、Marvell公司的芯片方案，而且大都采用百兆交換芯片，千兆交換功能 由于千兆交換芯片的功耗和成本問題，還未在家用的無

18、線路由器中大規(guī)模采用。在短期內(nèi)家 用的無線路由器還是會以百兆為主。在企業(yè)和網(wǎng)吧中，由于速度的考慮，千兆無線路由器有 較多的應用，今后無線路由器會加強安全功能，原來的WEP加密技術會向802.1x發(fā)展。雖然802.11n的標準還未最終制定完成，但是國外一些網(wǎng)絡設備廠商已經(jīng)推出了采用 802.11n核心技術MIMO技術的無線路由器產(chǎn)品，而中國的廠商現(xiàn)在正在研發(fā)之中，不久以 后也會推出采用MIMO技術的無線路由器產(chǎn)品。采用MIMO技術的新一代無線路由器使得 無線局域網(wǎng)的速度真正跨越了 100Mbps的界限，從而真正達到并超越了早已成為主流的百 兆快速以太網(wǎng)的速度。隨著大容量數(shù)據(jù)和高清晰視頻流的即將流

19、行，這種高速無線局域網(wǎng)技 術將會越來越受到消費者的歡迎。MIMO無線路由器芯片方案概覽MIMO就是指無線網(wǎng)絡信號通過多重天線進行同步收發(fā)，MIMO系統(tǒng)在發(fā)射端和接收 端均采用多天線（或陣列天線）和多通道，這樣可以提高傳輸率。采用MIMO技術的產(chǎn)品，可以完全兼容當前的IEEE802.11a/b/g標準，并且能有效提高 產(chǎn)品的信號范圍，使其具有更高的數(shù)據(jù)傳輸率；同時能夠確保在傳輸范圍內(nèi)信號的穩(wěn)固無線 連接，以及保持對網(wǎng)絡上其他設備的兼容性，并對周圍的網(wǎng)絡沒有任何影響。目前支持MIMO技術的無線路由器芯片除了 Realtek（瑞昱半導體）的RTL8651B之外， 大都是由一塊無線路由處理器和一塊交換

20、芯片搭配而成。并且為了支持速度更高的MIMO 技術，都帶有MiniPCI接口以外接無線模塊?，F(xiàn)在MIMO技術的主要廠商Airgo已經(jīng)推出 了第三代“True MIMO芯片組，最高能實現(xiàn)240Mbps的速度。如今一些領先的MIMO無線路由器主要采用了下面幾種芯片解決方案：BCM4704+BCM5325無線網(wǎng)絡處理器為BCM4704。BCM4704是Broadcom公司成熟的第四代無線網(wǎng)絡處理 器，其提供了先進的無線和橋接功能，并已經(jīng)優(yōu)化達到802.11n草案規(guī)范所要求的無線路由 器/網(wǎng)關芯片組的性能要求。交換芯片BCM5325為百兆交換芯片，為無線路由器提供了 10M/100M的交換功能。現(xiàn)在貝爾金(Belkin)的Wireless pre-N和Linksys的 WRT54GX就是 采用這種方案。Realt