第4章 無線局域網(wǎng)設(shè)備及附件

第4章無線局域網(wǎng)設(shè)備及附件無線網(wǎng)卡無線天線無線AP無線交換機（POE交換機、無線網(wǎng)橋、無線路由器、無線網(wǎng)關(guān)）Internet無線網(wǎng)卡是無線網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備，是無線局域網(wǎng)的無線覆蓋下通過無線連接網(wǎng)絡(luò)進行上網(wǎng)使用的無線終端設(shè)備。有線網(wǎng)絡(luò)提供電纜接口，而無線網(wǎng)卡則帶有天線。即無線網(wǎng)卡同有線網(wǎng)卡相比，僅僅是將有線網(wǎng)卡的插口換成了天線?！?.1無線網(wǎng)卡1、無線網(wǎng)卡和無線上網(wǎng)卡的區(qū)別：無線網(wǎng)卡用于組建無限局域網(wǎng)連接。無線上網(wǎng)卡像普通的56Kmodem一樣在手機信號可以覆蓋的范圍的任何地方進行Internet接入。常見的無線上網(wǎng)卡有GPRS無線上網(wǎng)卡、CDMA無線上網(wǎng)卡等。2、無線網(wǎng)卡的分類按無線標準可定為IEEE802.11b、IEEE802.11a、IEEE802.11g等幾種。802.11a不兼容802.11b，但是可以兼容802.11g，而802.11g和802.11b兩種標準可以相互兼容使用，但在使用時仍需注意，802.11g的設(shè)備在802.11b的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用只能使用802.11b標準，其數(shù)據(jù)數(shù)率只能達到11Mbps。

無線網(wǎng)卡按照接口的不同可以分為

PCI、PCMICA、USB、MINI-PCI、SF等接口的網(wǎng)卡。（1）PCI：peripheralcomponentinterconnect，外設(shè)部件互聯(lián)。采用并行技術(shù)，基于32位數(shù)據(jù)總線，工作在33MHz，數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到132Mbps。（2）USB：UniversalSerialBus，通用串行總線。（3）PCMCIA:PERSONALCOMPUTERMEMORYCARDINTERNATIONALASSOCIATION，個人計算機存儲卡國際協(xié)會。（4）MiniPCI：用于筆記本上的接口標準。（5）SD/CF：SecureDigitalCard/CompactFlash，安全數(shù)碼卡/壓縮閃存卡。

PCI接口的無線網(wǎng)卡

USE接口的無線網(wǎng)卡

PCMCIA接口無線網(wǎng)卡

MiniPCI接口無線網(wǎng)卡

板載特殊接口無線網(wǎng)卡：比如華碩的WiFi-WLAN網(wǎng)卡，結(jié)合了軟件軟AP和WiFi卡的功能，能夠連到現(xiàn)有的AP上，并且還捆綁了華碩的軟件AP功能，以使系統(tǒng)能夠轉(zhuǎn)到無線家庭網(wǎng)絡(luò)控制中心的模式。再如映泰P4TCAPro主板采用了映泰AirLink技術(shù)，將射頻和MAC功能合為一體?！?.2無線天線天線是將傳輸線中的電磁能轉(zhuǎn)化成為自由空間的電磁波，或?qū)⒖臻g電磁波轉(zhuǎn)化為傳輸中的電磁能的專用設(shè)備。一般來說，無線設(shè)備都自帶有天線，但信號傳輸距離有限，這就需要通過外接天線來增強無線信號，達到延伸傳輸距離的目的。通常，無線網(wǎng)卡的自帶天線的性能要弱于無線AP自帶天線的性能，內(nèi)置無線網(wǎng)卡自帶天線的性能又比外置無線網(wǎng)卡的性能要弱。而筆記本電腦的內(nèi)置無線網(wǎng)卡的自帶天線是所有內(nèi)置無線網(wǎng)卡自帶天線中性能最弱的。天線是能量置換設(shè)備，是無源器件，其主要作用是輻射或接收無線電波。輻射時將高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波，將電能轉(zhuǎn)換為電磁能；接收時將電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流，將電磁能轉(zhuǎn)換為電能。天線的性能質(zhì)量直接影響移動通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和服務(wù)質(zhì)量。1、天線的主要特性指標無線局域網(wǎng)天線兩個關(guān)鍵：（1）作為發(fā)送天線，將發(fā)射電路產(chǎn)生的電流電壓轉(zhuǎn)化為微波信號，同時為接收天線將微波信號轉(zhuǎn)化為能夠被接受電路檢測到的電流電壓。（2）天線的物理尺寸、導(dǎo)體的形成和制作天線的材質(zhì)，都直接關(guān)系到天線能夠傳播、接收的微波頻率與天線接受的特性。任何導(dǎo)線都能用作天線，但是為了使天線有一個相對較大而且是電阻性終端阻抗，天線必須至少有半波長或更長的臨界尺寸。表征天線性能的主要參數(shù)有方向圖、增益、輸入阻抗、駐波比、極化、雙極化天線的隔離度以及三階交調(diào)等。（1）方向圖：用來表征天線輻射特性空間角度關(guān)系的圖形。以發(fā)射天線為例，天線方向圖就是從不同角度方向輻射出去的功率或場強形成的圖形。一般用包括最大輻射方向的兩個相互垂直的平面方向圖來表示天線的立體方向圖，其分為水平面方向圖和垂直面方向圖。平行于地面在波束場強最大的位置剖開的圖形叫做水平面方向圖；垂直于地面在波束場強最大的位置剖開的圖形叫垂直方向面。不同輻射模式的天線在空中產(chǎn)生不同的模式覆蓋區(qū)域。定向天線在天線所指向的方向上以線性模式調(diào)制信號，而全向天線以放射模式覆蓋在天線周圍。描述天線輻射特性的另一重要參數(shù)是半功率寬度，在天線輻射功率分布在主瓣最大值的兩側(cè)，功率強度下降到最大值的一半（場強下降到最大值的0.707倍，3dB衰耗）的兩個方向的夾角，其表征了天線在指定方向上輻射功率的集中程度。一般地，GSM定向基站水平面半功率波瓣寬度為65。，在120。的小區(qū)邊沿，天線輻射功率要比最大輻射方向上低9~10dB。（2）方向性參數(shù)：用于表示不同天線集中輻射的程度和方向圖的尖銳程度。理想的電源天線輻射沒有方向性，在各方向上輻射強度相等，方向是個球體。以理想的電源天線作為標準與實際天線進行比較，在相同的輻射功率下某天線產(chǎn)生于某點的電場強度平方E2與理想的電源天線在同一點產(chǎn)生的電場強度平方E02的比值成為該點的方向性參數(shù)：D=E2/E02（3）天線增益：無線增益是天線的主要技術(shù)指標之一，它是方向系數(shù)與效率的乘積，是天線輻射或接收電波大小的表現(xiàn)。此參數(shù)表示天線功率的放大倍數(shù)，數(shù)值越大表示信號的放大倍數(shù)越大。也就是說，當增益數(shù)值越大，信號就越強，傳輸質(zhì)量也就越好。與方向性參數(shù)一樣，增益也是用來表征輻射功率集中程度的參數(shù)，但兩者又不盡相同。增益是在同一輸出功率條件下加以討論的，而方向性參數(shù)是在同一輻射功率條件下加以討論的。由于天線個方向的輻射強度并不相等，天線的方向性系數(shù)和增益隨著觀察點的不同而變化，但其變化趨勢是一致的。一般在實際應(yīng)用中，取最大輻射方向的方向性系數(shù)和增益作為天線的方向性系統(tǒng)和增益。表征天線增益的參數(shù)有dBd和dBi。dBi是相對于點源天線的增益，其在各方向上的輻射是均勻的，這里的I表示等方向性，意味著功率的改變相對參考與全向輻射體。dBd相對于對稱陣子天線的增益，且dBi=dBd+2.15。dBi和dBd都是考證增益的值，兩者都是一個相對值，但是參考基準不一樣，dBi的參考基準為全向天線，而dBd的參考基準為偶極子，所以兩者略有不同。在相同條件下，增益越大，電波傳播的距離就越遠。天線是無源器件，不放大電磁信號。天線的增益是將天線輻射電磁波進行聚焦后，理想?yún)⒖继炀€在輸入功率相同條件下，在同一點上接收功率的比值，顯然增益與天線的方向圖有關(guān)。方向圖中主波束越窄，副瓣尾越小，增益就越高?？梢钥闯觯叩脑鲆媸且詼p少天線波束的輻射范圍為代價的。（4）輸入阻抗：是指天線在工作頻段的高頻阻抗，即饋電點的高頻電壓與高頻電流的比值，可用矢量網(wǎng)絡(luò)測試分析儀測量。2.4G天線的標準阻抗為50Ω，因此與該天線連接的電纜和連接器的阻抗也應(yīng)是50Ω。天線阻抗指含有電阻、電感和電容的天線電路里，對交流電所起的阻礙，單位Ω（歐姆）。常見的天線阻抗為50Ω或75Ω。（5）電壓駐波比（VSWR）：VoltageStandingWaveRate，是在兩個微波系統(tǒng)設(shè)備之間阻抗不匹配時發(fā)生的，指的是阻止電流的能力。在微波信號的傳播的路徑上，不匹配的阻抗將導(dǎo)致電壓駐波比的發(fā)生。匹配：簡單認為是當饋線終端所接負載阻抗等于饋線特性阻抗時，稱為饋線終端是匹配連接的。當使用終端負載是天線時，如果天線振子較粗，輸入阻抗隨頻率的變化而變小，容易和饋線保持匹配，這時振子的工作頻率范圍就較寬；反之，則較窄。在實際工作中，天線的輸入阻抗還會受周圍物體存在和雜散電容的影響。為了使天線與饋線嚴格匹配，在架設(shè)天線時需要通過測試，適當?shù)卣{(diào)整天線結(jié)構(gòu)，或加裝匹配裝置。電壓駐波比是一個比率，表示為兩個數(shù)字的關(guān)系。一個典型的電壓駐波比是1.5：1。這個比值相當于匹配阻抗和正確阻抗的比率。第二數(shù)字往往是1，表示正確匹配，第一個數(shù)字較小，說明系統(tǒng)有較好的阻抗匹配。當饋線與天線匹配時，高頻能量全部被負載吸收，饋線上只有入射波，沒有發(fā)射波。饋線上傳輸?shù)氖切胁?，饋線上各處的電壓幅度相等，饋線上任意一點的阻抗等于它的特性阻抗。當饋線和天線不匹配時，也就是天線阻抗不等于饋線的特性阻抗時，負載就不能全部將饋線上的傳輸?shù)母哳l能量吸收，只能吸收部分能量。入射波的一部分能量回來形成發(fā)射波。在不匹配的情況下，饋線上同時存在入射波和反射波，兩者疊加，在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；在入射波和反射波相位不同的地方振幅相減為最小，形成波節(jié)。其他振幅位于波腹和波節(jié)之間，這種合成波稱為駐波。發(fā)射系數(shù)：反射波和入射波的幅度之比。終端負載阻抗和特性阻抗越接近，發(fā)射系數(shù)越小，駐波比系數(shù)越接近于1，匹配就越好。嚴重的駐波比可能導(dǎo)致嚴重的微波電路問題。由于一些能量被反射回傳輸者而導(dǎo)致前向傳輸能量損耗，電壓駐波比導(dǎo)致回波損耗。如果終端連接器的阻抗不能匹配，那么無限局域網(wǎng)將不能接收到最大的傳輸功率。當部分微波信號被反射回傳輸者，在傳輸線上的信號變得不穩(wěn)定，傳輸微波信號的振幅下降。（6）極化方向：一個無線電波實際由兩個區(qū)域組成：一個是電場平面，另一個是磁場平面。E平面H平面導(dǎo)體（7）雙極化天線隔離度雙極化天線有兩個信號輸入端口，從一個端口輸入功率信號P1dBm，從另一個端口接收到的同一信號功率P2dBm，兩者之差稱為隔離度，即隔離度=P1-P2。（8）頻率范圍：是指天線工作在哪個頻段，這個參數(shù)決定了它適用于哪個無線標準的無線設(shè)備。比如天線的技術(shù)指標中頻率范圍為2400~2485MHz，表示它適用于工作頻段在2.4GHz的802.11b或802.11g標準的無線設(shè)備。2、天線的分類根據(jù)天線輻射和接收在水平面的方向性分為定向天線和全向天線。全向天線有較大的覆蓋區(qū)域，而定向天線有較大的信號強度（較高的增益）。因此，全向天線通常用于點對多點的環(huán)境中，而定向天線常用于點對點的環(huán)境中。另外一種介于全向和定向之間的天線，扇面天線，具有能量定向聚焦功能，可以在1800、1200、900的范圍內(nèi)進行有效覆蓋。所以可以將扇面天線看成壓縮了的全向天線。（1）全向天線：在水平面上，輻射和接收無最大方向的天線，或者說，在所有水平方向上信號的發(fā)射和接收都相等，即在水平方向圖上表現(xiàn)為360o都均勻輻射。使用：因為無方向性，多用于點對多點通信的中心臺。如用于一棟樓或相隔很近的樓宇間搭建無線網(wǎng)絡(luò)，可以選用高增益全向天線。優(yōu)點與缺點：安裝無需考慮角度問題，方便，但最大增益無法做得很大，不適合遠距離。（2）定向天線：有一個或多個輻射與接收能力最大方向的天線。能量集中，增益相對較高，適合遠距離通信，具有方向性，抗干擾能力強。但隨著方向性越強，增益也就越高，然安裝時角度要求就更高，難度越大。室內(nèi)定向天線：用于室內(nèi)傳輸距離近，發(fā)射、接收功率較弱的環(huán)境。室外定向天線：用于傳輸距離遠，發(fā)射、接收功率大。一般室內(nèi)天線未經(jīng)過防水和防雷處理，不可用于室外。（3）柱狀天線（4）扇面天線（5）平板天線（6）蝶形天線也叫片面天線，可以看作八木天線的一種，方向性很強，適合點對點環(huán)境。（7）組合天線3、雙天線和單天線早期AP使用單根天線，目前大部分AP使用雙天線設(shè)計。雙天線能提高有效覆蓋面。發(fā)射信道時，使用其中一根天線（主插頭），接收時會在兩根天線中選擇信噪比高的接收。雙天線設(shè)置會平均帶來約3dB的信噪比增益。4、天線的選購天線標準：802.11b、802.11g、802.11a使用環(huán)境：室內(nèi)還是室外。信號傳輸范圍：天線增益大小選擇。連接設(shè)備：全向還是定向。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型：對等網(wǎng)的無線網(wǎng)卡應(yīng)選用全向天線，無線AP或路由器天線應(yīng)為全向天線。安裝位置：桌面或墻壁。品牌選擇：盡量選擇同一品牌。防雷、防水等其他考慮?！?.3饋線與連接器、功分器和避雷器饋線：將天線和AP或網(wǎng)卡連接起來。一般為50Ω的同軸電纜。不宜太長，減少信號衰減，還要考慮頻率響應(yīng)區(qū)間，在2.4GHz的無線局域網(wǎng)中應(yīng)使用2.5GHz的連接線纜，5GHz的應(yīng)選6GHz的連接線纜。連接器：饋線端接用設(shè)備。功分器：組合天線中需要將能量分給多個天線，常有四功分器、三功分器、二功分器等。避雷器：Antenna（天線）端接天線，Equipment（設(shè)備）端接饋線到設(shè)備?！?.4無線接入點（AP）類似于有線局域網(wǎng)中的Hub。有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)之間的橋接器。802.11b、802.11g通常室內(nèi)覆蓋范圍30m，室外覆蓋范圍100m。無線路由器：無線AP和寬帶路由器組合。1、“胖”AP和“瘦”AP“瘦”AP：基本功能的AP，充當無線環(huán)境中的Hub，提供有線無線間橋接?！芭帧盇P：集成安全、QoS、接入控制和負載均衡等功能的AP。優(yōu)缺點比較：“胖”AP功能強，但安裝困難，價格貴，維護不方便?！笆荨盇P安裝簡單，價格便宜，維護方便，管理簡單。2、雙頻多模AP所謂雙頻多模，指的是可以自適應(yīng)地同時工作在2.4GHz和5GHz頻段，可以同時支持802.11b/g和802.11a等多種標準（模式）。3、產(chǎn)品實例QuidwayWA1208E硬件配件說明：使用環(huán)境產(chǎn)品型號配置說明室內(nèi)WA1208E-DGIEEE802.11g模塊+IEEE802.11g模塊WA1208E-AGPIEEE802.11a模塊+IEEE802.11g模塊（大功率）WA1208E-AGIEEE802.11a模塊+IEEE802.11g模塊室外WA1208E-DG室外機箱+IEEE802.11g模塊+IEEE802.11g模塊WA1208E-AGP室外機箱+IEEE802.11a模塊+IEEE802.11g模塊（大功率）WA1208E-AG室外機箱+IEEE802.11a模塊+IEEE802.11g模塊WA1208E指示燈說明指示燈類型及標識顏色數(shù)量狀態(tài)說明系統(tǒng)/電源燈（power）綠、紅1個顯示電源及設(shè)備工作狀態(tài)，兼作運行指示燈、告警指示燈綠燈慢閃：設(shè)備正常上電和運轉(zhuǎn)綠燈滅：電源未接好，或設(shè)備不工作綠燈快速閃爍：內(nèi)存自檢不通過綠燈常亮或常滅：出現(xiàn)故障紅燈亮：設(shè)備告警無線狀態(tài)燈（11g-1）（11a）綠1個顯示無線鏈路的狀態(tài)長亮：無線鏈路正常滅：無線鏈路未初始化或故障慢速閃爍:有STA接入快速閃爍：正在進行數(shù)據(jù)收發(fā)無線狀態(tài)燈（11g-2）（11g）綠1個同上WA1208E后面接口說明網(wǎng)絡(luò)接口指示燈§4.5無線網(wǎng)橋網(wǎng)橋：Bridge，局域網(wǎng)中實現(xiàn)網(wǎng)段互聯(lián)的設(shè)備。交換機被稱為多端口網(wǎng)橋。無線AP要實現(xiàn)有線和無線之間的橋接。無線網(wǎng)橋：無線網(wǎng)絡(luò)中的橋接器，通過無線實現(xiàn)多個網(wǎng)段之間的互聯(lián)。無線網(wǎng)橋適用環(huán)境：某些不方便實用有線連接的地方；臨時網(wǎng)絡(luò)場所1、無線網(wǎng)橋的傳輸模式點對點模式：點對多點模式：2、網(wǎng)橋的中繼方式應(yīng)用C點配置：一個網(wǎng)橋+一全向天線；雙天線網(wǎng)橋；兩網(wǎng)橋和兩定向天線?！?.6無線路由器單純型AP和寬帶路由器的一種結(jié)合體。1、無線路由器端口認識（1）WAN口，用來與ADSLModem相連；（2）LAN口，用來用網(wǎng)線連局域網(wǎng)內(nèi)有線網(wǎng)絡(luò)。2、無線路由器的NAT網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（1）靜態(tài)NAT（2）NAT池，動態(tài)NAT（3）端口NAT，PNAT或NAPT，超載NAT。3、無線路由器的DHCP服務(wù)4、無線路由器的MAC地址克隆§4.7POE交換機和以太網(wǎng)供電模塊所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都同時要求數(shù)據(jù)連接和電源，才能正常運行。POTs：通過局端交換機將48V的額定電壓傳送到用戶的電話上。POE：PowerOnEthernet，指在現(xiàn)有的以太網(wǎng)布線基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不作任何改動的情況下，在為一些基于IP的終端（如IP電話、無線局域網(wǎng)接入點AP、網(wǎng)絡(luò)攝像頭等）傳輸數(shù)據(jù)信號的同時，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。POE也稱為POL，PowerOnLAN。標準為IEEE802.3af。1、POE的關(guān)鍵技術(shù)（1）POE的系統(tǒng)構(gòu)成及供電特性參數(shù)一個完整的POE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備（PowerSourcingEquipment，PSE）和受電端設(shè)備（PowerDevice，PD）。POE系統(tǒng)的主要供電特性參數(shù)：電壓在44~57V，典型值為48V。允許最大電流為550mA，最大啟動電流為500mA。典型工作電流為10~350mA，超載檢測電流為350~500mA。在空載條件下，最大需要電流為5mA。（2）POE供電的工作過程檢測：一開始，PSE設(shè)備在端口輸出很小的電壓，直到其檢測到線纜中端的連接為一個支持IEEE802.3af標準的受電端設(shè)備。PD端設(shè)備分類：當檢測到受電端設(shè)備PD之后，PSE設(shè)備可能會為PD設(shè)備進行分類，并且評估此PD設(shè)備所需的功率損耗。開始供電：在一個可配置時間（一般小于15μs）的啟動期內(nèi)，PSE設(shè)備開始從低電壓向PD設(shè)備供電，直至提供48V的直流電源。供電：為PD設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的48V直流電，滿足PD設(shè)備不越過12.95W的功率消耗。斷電：當PD設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)上斷開時，PSE就會快速地停止設(shè)備供電，并重復(fù)檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設(shè)備。（3）POE通過電纜供電的原理2、POE技術(shù)的優(yōu)勢（1）在網(wǎng)絡(luò)中引入以太網(wǎng)在線供電非常簡便。（2）增加管理功能，監(jiān)測和控制POE功率。（3）以太網(wǎng)在線供電的好處：POE只需要安裝和支持一條電纜，簡單而且節(jié)省空間。節(jié)約成本。空間影響小，可以放置在局域網(wǎng)電纜到達處。只對需要供電的設(shè)備供電，消除漏電的風(fēng)險。通用電源（UPS）的支持?？梢?/p>