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無線網路技術藍牙論文

發布時間: 2022-05-26 02:54:06

㈠ 關於畢業論文的藍牙研究方向

外技術與藍牙技術的比較

這一兩年以來,藍牙技術可謂風風火火、風光無限。自1998年藍牙技術問世至今,短短的兩三年時間,藍牙獲得了來自兩千多家企業的響應,並引起了公眾的廣泛關注。——很少能有一種新技術剛提出來便能受到社會的如此厚愛。

同為近距離無線數據通訊技術,紅外數據通訊技術(IRDA)卻顯得很平淡,盡管它已擁有每年一億五千萬套的設備安裝量,盡管它保持著每年40%的高速增長,而藍牙甚至至今也沒有拿出來一個大規模生產並被廣泛使用的成熟產品;

藍牙會淘汰紅外通訊技術嗎?目前已有人提出了這樣的疑問。藍牙技術描述了一個完美的近距離無線數據通訊解決方案,盡管我們還從未切身體驗過,但還是可以理解它之於紅外數據通訊的勝出之處,所以在理論上它應該是一種可以取代紅外通訊的技術。是的,藍牙技術可能最終會取代紅外通訊技術,但是其過程並不會那麼簡單。優秀的技術並不總是意味著市場的成功,銥星不是差點就掉下來了嗎?昆騰也不得已地放棄了硬碟的生產!

下面讓我們來分析一下這兩種技術。

紅外數據通訊技術

什麼是IRDA?

IRDA是紅外數據協會的簡稱,IRDA制訂的一系列紅外數據通訊標准形成了紅外數據通訊技術的基礎。紅外通訊技術是一種點對點的數據傳輸協議,是傳統的設備之間連接線纜的替代。它的通訊距離一般在0到1米之間,傳輸速率最快可達16Mbps,通訊介質為波長為900納米左右的近紅外線。

紅外通訊技術的特點

■它是目前在世界范圍內被廣泛使用的一種無線連接技術,被眾多的硬體和軟體平台所支持;
■通過數據電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現無線的數據收發。
■主要是用來取代點對點的線纜連接;
■新的通訊標准兼容早期的通訊標准;
■小角度(30度錐角以內),短距離,點對點直線數據傳輸,保密性強;
■傳輸速率較高,目前4M速率的FIR技術已被廣泛使用,16M速率的VFIR技術已經發布。

紅外數據通訊技術的用途

紅外通訊技術常被應用在下列設備中:

■筆記本電腦、台式電腦和手持電腦;
■列印機、鍵盤滑鼠等計算機外圍設備;
■電話機、行動電話、尋呼機;
■數碼相機、計算器、游戲機、機頂盒、手錶;
■工業設備和醫療設備;
■網路接入設備,如數據機。

廠家和消費者的認同度

紅外通訊技術已被全球范圍內的眾多軟硬體廠商所支持和採用,目前主流的軟體和硬體平台均提供對它的支持。紅外技術已被廣泛應用在移動計算和移動通訊的設備中,巨大的裝機量使紅外無線通訊技術有了龐大的用戶群體。

植入成本

由於多數系統晶元都具有紅外通訊控制電路,所以在系統里植入紅外功能只需添加紅外收發器件即可。這使紅外通訊植入成本大幅降低,大批量生產可使植入成本控制在3美元以內。

缺點

■通訊距離短,通訊過程中不能移動,遇障礙物通訊中斷。
■目前廣泛使用的SIR標准通訊速率較低(115.2kbit/s)
■紅外通訊技術的主要目的是取代線纜連接進行無線數據傳輸,功能單一,擴展性差。

藍牙技術簡介

什麼是藍牙?

藍牙(Bluetooth)是由東芝、愛立信、IBM、Intel和諾基亞於1998年5月共同提出的近距離無線數據通訊技術標准。它能夠在10米的半徑范圍內實現單點對多點的無線數據和聲音傳輸,其數據傳輸帶寬可達1Mbps。通訊介質為頻率在2.402GHz到2.480GHz之間的電磁波。

藍牙通訊技術的特點

■藍牙工作在全球開放的2.4GHz ISM(即工業、科學、醫學)頻段;
■使用跳頻頻譜擴展技術,把頻帶分成若干個跳頻信道(hop channel),在一次連接中,無線電收發器按一定的碼序列不斷地從一個信道「跳」到另一個信道;
■一台藍牙設備可同時與其它七台藍牙設備建立連接;
■數據傳輸速率可達1Mbit/s;
■低功耗、通訊安全性好;
■在有效范圍內可越過障礙物進行連接,沒有特別的通訊視角和方向要求;
■支持語音傳輸;
■組網簡單方便

藍牙通訊技術的用途

藍牙技術是一種新興的技術,尚未投入廣泛應用,目前許多藍牙設備還處於實驗室試驗階段。但可以肯定的是現在多數具有紅外無線數據通訊功能的設備,在將來一樣可以使用藍牙技術來實現無線連接。同時藍牙技術的網路特點和語音傳輸技術使它還可以實現紅外技術無法實現的某些特定功能,如無線電話、多台設備組網等等。

廠家和消費者的認同度

藍牙技術已獲得了兩千餘家企業的響應,從而擁有了巨大的開發和生產能力。藍牙已擁有了很高的知名度,廣大消費者對這一技術很有興趣。

植入成本

目前市面上的藍牙設備還是比較少見。USB介面藍牙適配器、藍牙PC卡和藍牙手機已經有了面向市場的產品,售價都很高。由此可見藍牙早期發展階段植入成本還是比較高的。但估計批量化後植入成本可在30美元以下。在藍牙技術發展成熟的時期,植入成本應該可以控制在10美元以內。

缺點

藍牙是一種還沒有完全成熟的技術,盡管被描述得前景誘人,但還有待於實際使用的嚴格檢驗。藍牙的通訊速率也不是很高,在當今這個數據爆炸的時代,可能也會對它的發展有所影響。

目前主流的軟體和硬體平台均不提供對藍牙的支持,這使得藍牙的應用成本升高,普及難度增大。

ISM頻段是一個開放頻段,可能會受到諸如微波爐、無繩電話、科研儀器、工業或醫療設備的干擾。

總結

綜上所述可見,藍牙在技術上顯然具有較大的優勢,應該可以成為紅外無線數據通訊的一種替代技術。但是由於目前藍牙技術尚處於發展初期,受多方面條件的制約,藍牙技術存在植入成本高,通訊對象少,通訊速率較低和技術不太成熟的問題,它的發展與普及尚需經過市場的磨煉和時間的考驗,其自身的技術也有待於不斷完善和提高。反觀紅外通訊技術,它具有技術成熟,成本低廉,兼容性好和通訊速率較高的特點,而且已經獲得了廣泛的軟硬體支持並且正在被普遍地使用。雖然藍牙技術可能最終會取代紅外通訊技術,但這一過程也許需要很長的一段時間,這個時期內紅外通訊技術仍會在近距離無線數據通訊領域擔當重要角色。

紅外技術(IRDA)與藍牙技術(Bluetooth)各有其自身的優勢和不足,在未來的一段時期內,它們將處於一種互相競爭,互相促進和互相補充的發展局面。藍牙技術短時間內還難以撼動紅外技術的穩固地位,實際上,紅外技術與藍牙技術的共同存在構成了完美的短距離無線數據通訊技術體系

㈡ 畢業論文--藍牙技術

藍牙技術定義了攜帶型設備之間無線通信的的物理媒介和電子通信協議。藍牙不僅僅是一種簡單的無線連接,而是一整套關於在特定范圍內,不同攜帶型設備之間互聯並識別的協議。

SIG組織於1999年7月26日推出了藍牙技術規范1.0版本。藍牙技術的系統結構分為三大部分:底層硬體模塊、中間協議層和高層應用。 底層硬體部分包括無線跳頻(RF)、基帶(BB)和鏈路管理(LM)。無線跳頻層通過2.4GHz無需授權的ISM頻段的微波,實現數據位流的過濾和傳輸,本層協議主要定義了藍牙收發器在此頻帶正常工作所需要滿足的條件。基帶負責跳頻以及藍牙數據和信息幀的傳輸。鏈路管理負責連接、建立和拆除鏈路並進行安全控制。

藍牙技術結合了電路交換與分組交換的特點,可以進行非同步數據通信,可以支持多達3個同時進行的同步話音信道,還可以使用一個信道同時傳送非同步數據和同步話音。每個話音信道支持64kb/秒的同步話音鏈路。非同步信道可以支持一端最大速率為721kb/秒、另一端速率為57.6kb/秒的不對稱連接,也可以支持43.2kb/秒的對稱連接。

中間協議層包括邏輯鏈路控制和適應協議、服務發現協議、串口模擬協議和電話通信協議。邏輯鏈路控制和適應協議具有完成數據拆裝、控制服務質量和復用協議的功能,該層協議是其它各層協議實現的基礎。服務發現協議層為上層應用程序提供一種機制來發現網路中可用的服務及其特性。串口模擬協議層具有模擬9針RS232串口的功能。電話通信協議層則提供藍牙設備間話音和數據的呼叫控制指令。

主機控制介面層(HCI)是藍牙協議中軟硬體之間的介面,它提供了一個調用基帶、鏈路管理、狀態和控制寄存器等硬體的統一命令介面。藍牙設備之間進行通信時,HCI以上的協議軟體實體在主機上運行,而HCI以下的功能由藍牙設備來完成,二者之間通過一個對兩端透明的傳輸層進行交互。

在藍牙協議棧的最上部是各種高層應用框架。其中較典型的有撥號網路、耳機、區域網訪問、文件傳輸等,它們分別對應一種應用模式。各種應用程序可以通過各自對應的應用模式實現無線通信。撥號網路應用可通過模擬串口訪問微微網(Piconet),數據設備也可由此接入傳統的區域網;用戶可以通過協議棧中的Audio(音頻)層在手機和耳塞中實現音頻流的無線傳輸;多台PC或筆記本電腦之間不需要任何連線,就能快速、靈活地進行文件傳輸和共享信息,多台設備也可由此實現同步操作。

總之,整個藍牙協議結構簡單,使用重傳機制來保證鏈路的可靠性,在基帶、鏈路管理和應用層中還可實行分級的多種安全機制,並且通過跳頻技術可以消除網路環境中來自其它無線設備的干擾。

應用前景

藍牙技術的應用范圍相當廣泛,可以廣泛應用於區域網絡中各類數據及語音設備,如PC、撥號網路、筆記本電腦、列印機、傳真機、數碼相機、行動電話和高品質耳機等,藍牙的無線通訊方式將上述設備連成一個微微網(Piconet),多個微微網之間也可以進行互連接,從而實現各類設備之間隨時隨地進行通信。應用藍牙技術的典型環境有無線辦公環境、汽車工業、信息家電、醫療設備以及學校教育和工廠自動控制等。目前,藍牙的初期產品已經問世,一些晶元廠商已經開始著手改進具有藍牙功能的晶元。與此同時,一些頗具實力的軟體公司或者推出自已的協議棧軟體,或者與晶元廠商合作推出藍牙技術實現的具體方案。盡管如此,藍牙技術要真正普及開來還需要解決以下幾個問題:首先要降低成本;其次要實現方便、實用,並真正給人們帶來實惠和好處;第三要安全、穩定、可靠地進行工作;第四要盡快出台一個有權威的國際標准。一旦上述問題被解決,藍牙將迅速改變人們的生活與工作方式,並大大提高人們的生活質量。

㈢ 寫一篇關於無線網路的論文,重要的是論文中要有下面的要求里的啊!!最主要的是新技術方面的喲!!!急求!!!謝謝

1畢業論文屬於學術論文。
2隻要不是抄的,你寫出全世界最差的一篇論文就 可以。
3比著葫蘆畫瓢,找一篇去年畢業 同學的範文,格式樣式,照著寫就行了。
4畢業論文的實 質是讀後感,選一本書,花一個星期讀一遍。邊讀 邊做筆記。把筆記整理一下,按範文格式條理一下,就是很好的論文了。
5問題的關鍵是:你必須花一周的時間。許多同學不願花費這個時間,那就沒轍了。別的也別談了。 完了。
6有的同學找朋友幫忙,自已不寫,讓朋友替自己寫一篇。 這當然好,但現在的朋友大都靠不住。你讓他寫一篇給你,他滿口答應,沒過兩天就送給你一篇。你千恩萬謝。可是拿給老師一看,原來是從網上粘下來的,亂碼都 還沒改。更可氣者,一稿多用,他還把這篇「論文」送給好幾個人,賺了好幾頓飯,造成「雷同抄襲」、頻煩吃飯。
7結論:只能自己寫,花一周時 間。
8那位問了:「我寫得不好怎麼 辦?」答:「這是偽問題。別管好壞,先寫出來就行。老師還怕都寫好呢:沒法分優良中差了!總之,你寫出一篇全球最差的論文就行,只要不是抄的!」
9隻要硬著頭皮寫,傻瓜都能寫一篇。

第一章 選題
一、選題的原則
(一)有價值(有品位,內行)
(二)有可行性(或操作性,大小適中,難易恰當)
(三)有濃厚興趣(興趣是動力,必須是自己喜歡的。)
《論語·雍也篇》:「子曰:知之者不如好之者,好之者不如樂之者。」
如果你什麼都不喜歡,那就更好辦:讓輔導老師給你一個題目就行。
(四)專業對口(專業專長)
二、 選題的 方法
(一)亟待解決的課題
(二)填補空白的課題
(三)有爭議的課題
(四)有矛盾的課題
(五)可綜述的課題
第二章 搜集資料
學術研究往往是在前人已有成果的基礎上,有所突破。因此,搜集相關文獻信息,非常重要。要求能快 速、准確地搜集到所需的資料信息。
一、直接材料的搜集
第 一手材料
二、間接材料的搜集
從文獻及網路查取的材料
(二手材料一定要注意核對。)
圖書、期刊,紙本索引及網路檢索GOOGL、網路網等,關鍵詞檢索。
三、材料的分析
讓材料自然分類,類聚法。

第三章 寫提綱
提綱盡可能詳盡,條理清晰,條塊分明。
(鑲玻璃法: 把內容分成幾塊,一塊塊往上填內容就行了。)
一般分為序論、本論、結論三部分。
提出問題,分析問題,解決問題。
論證的形式,縱深式(遞進式),平列式,綜合式。

第四章 寫論文
一、格式及要求:前置部分及主體部分
前置部分:標題、署名、指導教師、目錄、摘要、關鍵詞
(一)標題:對論文重點的直接呈現。准確得體,通俗易懂,簡短精練(不能 簡短,可加副標題),符合規范。
(二)署名,在題下。
(三)指導教師:xxx
(四)摘要(可復制文中關鍵句子,稍作修 飾、連綴即可)
(五)關鍵 詞,一般3—5個即可,以重要程度為序。
(六)目錄
主體部分:
前言、正文、結論、參考文獻、致謝
(一)前言(引言,序論,導言,緒言)
(二)正文(本論,主體)
(三)結論
(四)注釋

(五)參考文獻
(文獻名,作者,出版社,版次)

二、具體方法與規 范
(一)寫作的順序
1按照提綱自首至尾
2先寫思考成熟的部分,最後焊接起來。(若不知從何寫起,就這樣寫)
寫此不管彼,只求一意法。
(二)引用材料的方法
1直接引用法
引證。推論,尊重,顯示自己並非標新立異,不乏同道。(拉贊助)
2先斬後奏法
先概述觀點,然後指出某人某文已詳言之(加註參見)
3映帶法
崇山峻嶺,又有清流急湍映帶左右。研究韓愈,不妨提及東坡;研究明清詩,也可上溯到漢魏。
4戒剽竊。學會運用,而不是照抄。
(三)論文的整體要求
准確,概括、簡練,嚴謹客觀,平實,文采。
不可以孤立的看問題,要注意上下影響。
(四)段落、標點規范
(五)語體的要求
要簡約典雅。
第五章 修改、定稿
文不厭改,要改得死去活來。
一、自己反復閱讀, (1)改正錯誤的字、詞、句(筆下誤)。(2)邏輯錯誤
(3)修正完善觀點(4)論據錯誤(5)調整結構布局(完美,圓滿,面團原理,增刪 材料)(6)修飾詞句。
面團原理:你如果原打算寫五個部分,最後只寫成三個部分;那你就說你本來就打算寫三個部分,現在如期完成了,很「圓滿」。因為沒有人知道你的原計劃,也 沒有人想知道,所以沒必要告訴他人。
二、他人審校(吸收他人意見;自己的錯誤往往看不出)。
互相審閱,互相挑毛病。
第六章 答辯
虛心點就行。自己寫的,也不用心虛

㈣ 無線區域網的技術與應用論文 (需要資料)

說明:

1.802.11、802.11b、802.11g都工作在2.4GHz的ISM(工業、科學、醫療)公共頻段,無需向無委申請;而802.11a工作在5GHz頻段,該頻段目前暫不開放,需要申請。

2.802.11a和802.11g物理層速率最高都可達54Mbps,傳輸層速率最高也可達25Mbps,但穩定性有待進一步改善,且成本也較高。而802.11b最高速率可達11Mbps,因為起步較早,技術較為成熟,成本也不高,將是未來最有前途的無線區域網標准,下面重點介紹802.11b標准。

二、IEEE 802.11b無線網路標准

1. 無線區域網的物理層

無線區域網同傳統有線區域網的區別,表現在物理層上就是無線區域網一般用無線電作為傳輸介質,而不是傳統的電纜。對於IEEE 802.11b無線區域網,有三種可選物理層:跳頻擴頻(FHSS)物理層、直接序列擴頻(DSSS)物理層和紅外線(IR)物理層。物理層的選擇取決於實際應用的要求。跳頻擴頻和直接序列擴頻是通信技術中兩種常用的擴展頻譜技術,用以提高無線信道的利用率和數據通信的安全性。目前大多數基於IEEE 802.11b的無線區域網產品的物理層介質工作在2.4000~2.4835GHz的無線射頻頻段(ISM頻段),採用直接序列擴展頻譜技術以提供高達11Mbps的數據傳輸速率。

2. 無線區域網的MAC協議

原則上講,無線區域網的MAC協議和有線區域網的MAC協議並無本質上的區別。然而,由於無線傳輸媒體固有的特性以及移動性的影響,無線區域網的MAC協議不能沿用原有的區域網協議。例如,IEEE 802.3的MAC層採用CSMA/CD來使各個不同的站點共享同一物理信道。而實現CSMA/CD的一個重要前提是,各站點能夠非常容易地實現沖突檢測功能。在有線區域網(如乙太網)的情況下,可根據檢測電纜線上直流分量的變化容易地實現沖突檢測。然而在使用無線傳輸媒體時,由於以下的原因,很難實現沖突檢測。

1) 沖突檢測的能力要求各站能同時發送(發送自己的信號)和接收(決定其他站的傳輸是否干擾自己的傳輸),這將增加信道的花費。

2) 更重要的是,由於隱藏終端問題的存在,即使一個站有沖突檢測的能力,並已經在發送時檢測到沖突,在接收端仍然會有沖突發生。

鑒於以上原因,無線區域網協議標准IEEE 802.11b採用了一種具有沖突避免的載波監聽多路訪問(CSMA/CA)協議實現無線信道的共享。

一種簡單的CSMA/CA可實現如下:在數據包傳輸之前,無線設備將先進行監聽,看是否有其他無線設備正在傳輸。若傳輸正在進行,該設備將等待一段隨機決定的時間,然後再監聽,若沒有其他設備正在使用介質,該設備開始傳輸數據;因為很有可能在一個設備傳輸數據的同時,另一個設備也開始傳輸數據,為了避免此類沖突造成的數據丟失,接收設備檢測所收到的分組的CRC,如果正確,則向發送設備傳輸一個確認信息(acknowledgement)以指示沒有沖突發生。否則,發送設備將重復上述CSMA/CA過程。

為了使兩個無線設備同時進行傳輸(這將導致沖突)的可能性減到最小,802.11設計者使用稱為發送請求/清除以發送(RTS/CTS)的機制。例如:若數據到達無線節點指定的無線訪問點(AP),該AP將給那個無線節點發送一個RTS幀,請求一定量的時間向它傳輸數據,無線節點將用CTS幀進行回應,表示它將阻止任何其他的通信,直到AP發送完數據為止。其他無線節點也能聽到正在發生的數據傳輸,並把它們的傳輸延遲到那段時間之後。在這種方式下,數據在節點之間進行傳遞時,由設備導致的在介質上產生沖突的可能性最小。這種傳輸機制同時解決了無線區域網中的隱藏終端問題。

為了確保數據在傳輸中不丟失,CSMA/CA還引入了確認(ACK)機制,接收者在收到數據後,向發送單元發一個確認通知ACK。若發送者沒有收到ACK,表明數據丟失,將再次傳輸該數據。

3. 無線區域網實時性性能分析

IEEE 802.11b無線區域網標准在媒體訪問控制層採用CSMA/CA協議以實現無線信道的共享。在網路負荷較輕的情況下,發生沖突的機會很少,再加上一些無線網路產品採取了一些附加的措施,甚至可以完全避免沖突的發生。如Wi-LAN的無線產品AWE 120-24無線網路橋接器利用動態時間分配輪詢的方式:當有多個無線遠端設備要與基站通信時,基站會根據遠端站的ID依次詢問各個遠端站是否有數據要發送,如果有數據要發送,就給其分配時間片,如果沒有,則會繼續向下詢問,周而復始。這里的所謂動態輪詢是指用戶可以設置基站的輪詢方式,對於非活動站減少對其詢問的次數,這樣可以保證時間片不會被浪費。動態時間分配輪詢技術完全避免了沖突的發生,可以獲得比CSMA/CA更好的實時性。這使得無線技術在工業控制網路中的應用成為可能。

三、基於無線技術的網路化智能感測器介紹

計算機網路技術、無線技術以及智能感測器技術的結合,產生了「基於無線技術的網路化智能感測器」的全新概念。這種智能感測器集成了數據採集、數據處理和無線網路介面模塊,無線網路介面模塊底層網路介面(硬體介面)採用基於IEEE 802.11b的網路介面晶元,高層網路介面(軟體介面)採用TCP/IP協議,把TCP/IP協議作為一種嵌入式應用,即把TCP/IP協議固化到智能感測器的ROM中,使得現場數據的收發都以TCP/IP協議進行。這種基於無線技術的網路化智能感測器使得工業現場的數據能夠通過無線鏈路直接在網路上傳輸、發布和共享。

無線區域網可以在普通區域網基礎上通過無線Hub、無線接入站(AP)、無線網橋、無線Modem及無線網卡等來實現。

在工業自動化領域,有成千上萬的感應器,檢測器,計算機,PLC,讀卡器等設備,需要互相連接形成一個控制網路,通常這些設備提供的通信介面是RS- 232或RS-485。無線區域網設備使用隔離型信號轉換器,將工業設備的RS-232串口信號與無線區域網及乙太網絡信號相互轉換,符合無線區域網IEEE802.11b和乙太網絡IEEE 802.3標准,支持標準的TCP/IP網路通信協議,有效的擴展了工業設備的聯網通信能力。

四、無線區域網在工業控制網路中的應用

工業控制系統的網路化為無線技術在工業控制系統中的應用提供了基礎和可能。近幾年很多研究人員也展開了這方面的研究工作。中國科學院沈陽自動化所的曾鵬等人以FF(現場匯流排基金會)頒布的FFHSE(高速乙太網)為藍本,結合無線乙太網標准IEEE802.11b,構造了現場級無線通信協議棧。該協議棧保持了基金會現場匯流排的通信模型,能夠完成無線設備間的時間同步和實時通信。韓國釜山國立大學的Kyung Chang Lee等人設計了協議轉換模型,實現了Profibus-DP網路和IEEE802.11無線區域網的互連。Mario Alves等人對基於廣播方式的現場匯流排/無線網路的混合網路報文傳送延遲時間進行了估算。C.Koulamas等人研究了Profibus現場匯流排與基於IEEE802.11b的DSSS物理層相結合的性能。

除了在理論上的研究工作外,在一些工業控制網路中,無線通信技術已獲得了應用。如美國羅克威爾公司在基於DeviceNet、Control-net、Ethernet/IP的三層控制網路體系中,加入了無線乙太網部分,可以實現無線通信。德國西門子公司在基於Profibus-DP、Profinet的控制網路中結合無線乙太網技術,使控制網路具有了無線通信功能。由於無線網路無可比擬的優越性,它可以免去大量的線路連接,節省系統的構建費用和維護成本,還可以滿足一些特殊場合的需要,與此同時,大大增強了系統構成的靈活性。加之無線通信技術自身的不斷改進,無線通信技術在工業控制領域中必將具有廣闊的發展空間和應用前景。

五、無線技術在工控網路中的應用方案及使用設備

1.無線工業控制的方法

通過使用基於無線技術的網路化智能感測器,結合目前市場上出現的各種基於IEEE 802.11b的無線區域網網橋,就可以實現無線區域網技術在工業控制網路中的一種應用方案。無線區域網網橋用作無線訪問點(AP),基於無線技術的網路化智能感測器採集現場數據、處理,並以TCP/IP協議對數據進行打包,通過無線鏈路發送到AP,由於無線鏈路和有線乙太網高層均採用TCP/IP協議,且低層協議對高層協議是透明的,就實現了無線網路和有線網路的無縫連接。通過Internet,就可以實現遠程監控。

2.無線設備的選擇

要實現無線網路,需要選擇的設備一般為兩種。一種為無線區域網網橋,可將多個無線站點連入已有的區域網之中;另一種為無線通訊裝置,例如無線網卡、無線Modem等。下面介紹一下研華公司的無線裝置。

A.WLAN-9200系列11Mbps工業無線區域網接入器

WLAN-9200是一款用於室外的增強11Mbps無線區域網網橋。它能夠在無須任何物理布線的情況下,將多個遠程站連接到區域網中。

㈤ 無線網路 發展狀況的論文

無線網路發展狀況

計算機通信分兩種:有線通信和無線通信
無線通信包括衛星,微波,紅外等等

無線區域網(Wireless LAN)技術可以非常便捷地以無線方式連接網路設備,人們可隨時、隨地、隨意地訪問網路資源。在推動網路技術發展的同時,無線區域網也在改變著人們的生活方式。本文分析了無線區域網的優缺點極其理論基礎,介紹了無線區域網的協議標准,闡述了無線區域網的體系結構,探討了無線區域網的研究方向。

關鍵詞 乙太網 無線區域網 擴頻 安全性 移動IP

一、引 言

隨著無線通信技術的廣泛應用,傳統區域網絡已經越來越不能滿足人們的需求,於是無線區域網(Wireless Local Area Network,WLAN)應運而生,且發展迅速。盡管目前無線區域網還不能完全獨立於有線網路,但近年來無線區域網的產品逐漸走向成熟,正以它優越的靈活性和便捷性在網路應用中發揮日益重要的作用。

無線區域網是無線通信技術與網路技術相結合的產物。從專業角度講,無線區域網就是通過無線信道來實現網路設備之間的通信,並實現通信的移動化、個性化和寬頻化。通俗地講,無線區域網就是在不採用網線的情況下,提供乙太網互聯功能。

廣闊的應用前景、廣泛的市場需求以及技術上的可實現性,促進了無線區域網技術的完善和產業化,已經商用化的802.11b網路也正在證實這一點。隨著802.11a網路的商用和其他無線區域網技術的不斷發展,無線區域網將迎來發展的黃金時期。

二、無線區域網概述

無線網路的歷史起源可以追溯到50年前第二次世界大戰期間。當時,美國陸軍研發出了一套無線電傳輸技術,採用無線電信號進行資料的傳輸。這項技術令許多學者產生了靈感。1971年,夏威夷大學的研究員創建了第一個無線電通訊網路,稱作ALOHNET。這個網路包含7台計算機,採用雙向星型拓撲連接,橫跨夏威夷的四座島嶼,中心計算機放置在瓦胡島上。從此,無線網路正式誕生。

1.無線區域網的優點

(1)靈活性和移動性。在有線網路中,網路設備的安放位置受網路位置的限制,而無線區域網在無線信號覆蓋區域內的任何一個位置都可以接入網路。無線區域網另一個最大的優點在於其移動性,連接到無線區域網的用戶可以移動且能同時與網路保持連接。

(2)安裝便捷。無線區域網可以免去或最大程度地減少網路布線的工作量,一般只要安裝一個或多個接入點設備,就可建立覆蓋整個區域的區域網絡。

(3)易於進行網路規劃和調整。對於有線網路來說,辦公地點或網路拓撲的改變通常意味著重新建網。重新布線是一個昂貴、費時、浪費和瑣碎的過程,無線區域網可以避免或減少以上情況的發生。

(4)故障定位容易。有線網路一旦出現物理故障,尤其是由於線路連接不良而造成的網路中斷,往往很難查明,而且檢修線路需要付出很大的代價。無線網路則很容易定位故障,只需更換故障設備即可恢復網路連接

(5)易於擴展。無線區域網有多種配置方式,可以很快從只有幾個用戶的小型區域網擴展到上千用戶的大型網路,並且能夠提供節點間"漫遊"等有線網路無法實現的特性。

由於無線區域網有以上諸多優點,因此其發展十分迅速。最近幾年,無線區域網已經在企業、醫院、商店、工廠和學校等場合得到了廣泛的應用。

2.無線區域網的理論基礎

目前,無線區域網採用的傳輸媒體主要有兩種,即紅外線和無線電波。按照不同的調制方式,採用無線電波作為傳輸媒體的無線區域網又可分為擴頻方式與窄帶調制方式。

(1)紅外線(Infrared Rays,IR)區域網

採用紅外線通信方式與無線電波方式相比,可以提供極高的數據速率,有較高的安全性,且設備相對便宜而且簡單。但由於紅外線對障礙物的透射和繞射能力很差,使得傳輸距離和覆蓋范圍都受到很大限制,通常IR區域網的覆蓋范圍只限制在一間房屋內。

(2)擴頻(Spread Spectrum,SS)區域網

如果使用擴頻技術,網路可以在ISM(工業、科學和醫療)頻段內運行。其理論依據是,通過擴頻方式以寬頻傳輸信息來換取信噪比的提高。擴頻通信具有抗干擾能力和隱蔽性強、保密性好、多址通信能力強的特點。擴頻技術主要分為跳頻技術(FHSS)和直接序列擴頻(DSSS)兩種方式。

所謂直接序列擴頻,就是用高速率的擴頻序列在發射端擴展信號的頻譜,而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴,把展開的擴頻信號還原成原來的信號。而跳頻技術與直序擴頻技術不同,跳頻的載頻受一個偽隨機碼的控制,其頻率按隨機規律不斷改變。接收端的頻率也按隨機規律變化,並保持與發射端的變化規律一致。跳頻的高低直接反映跳頻系統的性能,跳頻越高,抗干擾性能越好,軍用的跳頻系統可達到每秒上萬跳。

(3)窄帶微波區域網

這種區域網使用微波無線電頻帶來傳輸數據,其帶寬剛好能容納信號。但這種網路產品通常需要申請無線電頻譜執照,其它方式則可使用無需執照的ISM頻帶。

3.無線區域網的不足之處

無線區域網在能夠給網路用戶帶來便捷和實用的同時,也存在著一些缺陷。無線區域網的不足之處體現在以下幾個方面:

(1)性能。無線區域網是依靠無線電波進行傳輸的。這些電波通過無線發射裝置進行發射,而建築物、車輛、樹木和其它障礙物都可能阻礙電磁波的傳輸,所以會影響網路的性能。

(2)速率。無線信道的傳輸速率與有線信道相比要低得多。目前,無線區域網的最大傳輸速率為54Mbit/s,只適合於個人終端和小規模網路應用。

(3)安全性。本質上無線電波不要求建立物理的連接通道,無線信號是發散的。從理論上講,很容易監聽到無線電波廣播范圍內的任何信號,造成通信信息泄漏。

三、無線區域網協議標准

無線區域網技術(包括IEEE802.11、藍牙技術和HomeRF等)將是新世紀無線通信領域最有發展前景的重大技術之一。以IEEE(電氣和電子工程師協會)為代表的多個研究機構針對不同的應用場合,制定了一系列協議標准,推動了無線區域網的實用化。

1.IEEE802.11系列協議

作為全球公認的區域網權威,IEEE 802工作組建立的標准在區域網領域內得到了廣泛應用。這些協議包括802.3乙太網協議、802.5令牌環協議和802.3z100BASE-T快速乙太網協議等。IEEE於1997年發布了無線區域網領域第一個在國際上被認可的協議——802.11協議。1999年9月,IEEE提出802.11b協議,用於對802.11協議進行補充,之後又推出了802.11a、802.11g等一系列協議,從而進一步完善了無線區域網規范。IEEE802.11工作組制訂的具體協議如下:

(1)802.11a

802.11a採用正交頻分(OFDM)技術調制數據,使用5GHz的頻帶。OFDM技術將無線信道分成以低數據速率並行傳輸的分頻率,然後再將這些頻率一起放回接收端,可提供25Mbit/s的無線ATM介面和10Mbit/s的乙太網無線幀結構介面,以及TDD/TDMA的空中介面。在很大程度上可提高傳輸速度,改進信號質量,克服干擾。物理層速率可達54Mbit/s,傳輸層可達25Mbit/s,能滿足室內及室外的應用。

(2)802.11b

802.11b也被稱為Wi-Fi技術,採用補碼鍵控(CCK)調制方式,使用2.4GHz頻帶,其對無線區域網通信的最大貢獻是可以支持兩種速率--5.5Mbit/s和11Mbit/s。多速率機制的介質訪問控制可確保當工作站之間距離過長或干擾太大、信噪比低於某個門限值時,傳輸速率能夠從11Mbit/s自動降到5.5Mbit/s,或根據直序擴頻技術調整到2Mbit/s和1Mbit/s。在不違反FCC規定的前提下,採用跳頻技術無法支持更高的速率,因此需要選擇DSSS作為該標準的惟一物理層技術。

(3)802.11g

2001年11月,在802.11 IEEE會議上形成了802.11g標准草案,目的是在2.4GHz頻段實現802.11a的速率要求。該標准將於2003年初獲得批准。802.11g採用PBCC或CCK/OFDM調制方式,使用2.4GHz頻段,對現有的802.11b系統向下兼容。它既能適應傳統的802.11b標准(在2.4GHz頻率下提供的數據傳輸率為11Mbit/s),也符合802.11a標准(在5GHz頻率下提供的數據傳輸率56Mbit/s),從而解決了對已有的802.11b設備的兼容。用戶還可以配置與802.11a、802.11b以及802.11g均相互兼容的多方式無線區域網,有利於促進無線網路市場的發展。

(4)其他相關協議

IEEE802工作組今後將繼續對802.11系列協議進行探討,並計劃推出一系列用於完善無線區域網應用的協議,其中主要包括802.11e(定義服務質量和服務類型)、802.11f(AP間協議)、802.11h(歐洲5GHz規范)、802.11i(增強的安全性&認證)、802.11j(日本的4.9GHz規范)、802.11k(高層無線/網路測量規范)以及高吞吐量研究工作組的相關協議。

2.藍牙規范(Bluetooth)

藍牙規范是由SIG(特別興趣小組)制定的一個公共的、無需許可證的規范,其目的是實現短距離無線語音和數據通信。藍牙技術工作於2.4GHz的ISM頻段,基帶部分的數據速率為1Mbit/s,有效無線通信距離為10~100m,採用時分雙工傳輸方案實現全雙工傳輸。藍牙技術採用自動尋道技術和快速跳頻技術保證傳輸的可靠性,具有全向傳輸能力,但不需對連接設備進行定向。其是一種改進的無線區域網技術,但其設備尺寸更小,成本更低。在任意時間,只要藍牙技術產品進入彼此有效范圍之內,它們就會立即傳輸地址信息並組建成網,這一切工作都是設備自動完成的,無需用戶參與。

3.HomeRF標准

在美國聯邦通信委員會(FCC)正式批准HomeRF標准之前,HomeRF工作組於1998年為在家庭范圍內實現語音和數據的無線通信制訂出一個規范,即共享無線訪問協議(SWAP)。該協議主要針對家庭無線區域網,其數據通信採用簡化的IEEE802.11協議標准。之後,HomeRF工作組又制定了HomeRF標准,用於實現PC機和用戶電子設備之間的無線數字通信,是IEEE802.11與泛歐數字無繩電話標准(DECT)相結合的一種開放標准。HomeRF標准採用擴頻技術,工作在2.4GHz頻帶,可同步支持4條高質量語音信道並且具有低功耗的優點,適合用於筆記本電腦。

4.HyperLAN/2標准

2002年2月,ETI的寬頻無線接入網路(Broadband Radio Access Networks,BRAN)小組公布了HiperLAN/2標准。HiperLAN/2標准由全球論壇(H2GF)開發並制定,在5GHz的頻段上運行,並採用OFDM調制方式,物理層最高速率可達54Mbit/s,是一種高性能的區域網標准。HyperLAN/2標準定義了動態頻率選擇、無線小區切換、鏈路適配、多波束天線和功率控制等多種信令和測量方法,用來支持無線網路的功能。基於HyperRF標準的網路有其特定的應用,可以用於企業區域網的最後一部分網段,支持用戶在子網之間的IP移動性。在熱點地區,為商業人士提供遠端高速接入網際網路的服務,以及作為W-CDMA系統的補充,用於3G的接入技術,使用戶可以在兩種網路之間移動或進行業務的自動切換,而不影響通信。

5.無線區域網標準的比較

802.11系列協議是由IEEE制定的,目前居於主導地位的無線區域網標准。HomeRF主要是為家庭網路設計的,是802.11與DECT的結合。HomeRF和藍牙都工作在2.4GHz ISM頻段,並且都採用跳頻擴頻(FHSS)技術。因此,HomeRF產品和藍牙產品之間幾乎沒有相互干擾。藍牙技術適用於鬆散型的網路,可以讓設備為一個單獨的數據建立一個連接,而HomeRF技術則不像藍牙技術那樣隨意。組建HomeRF網路前,必須為各網路成員事先確定一個惟一的識別代碼,因而比藍牙技術更安全。802.11使用的是TCP/IP協議,適用於功率更大的網路,有效工作距離比藍牙技術和HomeRF要長得多。

四、無線區域網的體系架構

1.無線區域網的主要組件

(1)無線網卡。提供與有線網卡一樣豐富的系統介面,包括PCMCIA、Cardbus、PCI和USB等。在有線區域網中,網卡是網路操作系統與網線之間的介面。在無線區域網中,它們是操作系統與天線之間的介面,用來創建透明的網路連接。

(2)接入點。接入點的作用相當於區域網集線器。它在無線區域網和有線網路之間接收、緩沖存儲和傳輸數據,以支持一組無線用戶設備。接入點通常是通過標准乙太網線連接到有線網路上,並通過天線與無線設備進行通信。在有多個接入點時,用戶可以在接入點之間漫遊切換。接入點的有效范圍是20~500m。根據技術、配置和使用情況,一個接入點可以支持15~250個用戶,通過添加更多的接入點,可以比較輕松地擴充無線區域網,從而減少網路擁塞並擴大網路的覆蓋范圍。

2.無線區域網的配置方式

(1)對等模式。Ad-hoc模式。這種應用包含多個無線終端和一個伺服器,均配有無線網卡,但不連接到接入點和有線網路,而是通過無線網卡進行相互通信。它主要用來在沒有基礎設施的地方快速而輕松地建無線區域網。

(2)基礎結構模式。Infrastructure模式。該模式是目前最常見的一種架構,這種架構包含一個接入點和多個無線終端,接入點通過電纜連線與有線網路連接,通過無線電波與無線終端連接,可以實現無線終端之間的通信,以及無線終端與有線網路之間的通信。通過對這種模式進行復制,可以實現多個接入點相互連接的更大的無線網路。

五、未來的研究方向

如上所述,無線區域網技術的研究和應用方興未艾,是目前無線通信領域乃至整個通信行業的研究熱點。從無線區域網的進一步推廣應用來看,未來的研究方向主要集中在安全性、移動漫遊、網路管理以及與3G等其他移動通信系統之間的關繫上。

1.安全性問題

IEEE802.11協議標准建議使用兩種安全解決方案。一種是IEEE 802.11安全任務組(TGi)構建的安全框架--魯棒型安全網路(RSN)。這種網路用IEEE 802.1x提供基於埠的接入控制、鑒權和密鑰管理。該標准用可擴展鑒權協議(EAP)實現對用戶的鑒權。鑒權伺服器和用戶之間使用遠程鑒權撥入用戶服務協議(RADIUS)進行通信,RADIUS協議在網路接入的鑒權、授權和計費(AAA)中得到廣泛採用。由於IEE802.1x主要是針對有線區域網設計的,在無線區域網中使用IEE802.1x不可避免地存在漏洞。所以,盡管它對無線區域網的安全性能有很大改善,802.1x和802.11的結合仍然不能提供足夠的安全。

另一種方式則是目前廣泛應用於區域網絡及遠程接入等領域的虛擬專用網(VPN)安全技術。與802.11b標准所採用的安全技術不同,在IP網路中,VPN主要採用IPSec技術來保障數據傳輸的安全。對於安全性要求更高的用戶,將現有的VPN安全技術與802.11b安全技術結合起來,是目前較為理想的無線區域網絡的安全解決方案。

2.漫遊切換問題

無線區域網的漫遊問題是繼安全問題之後的一個至關重要的問題。在無線網路中,如果一邊使用無線區域網接入服務,一邊移動接入位置,那麼一旦移動終端超越子網覆蓋范圍,IP數據包就無法到達移動終端,正在進行的通信將被中斷。為此,IETF制定了擴展IP網路移動性的系列標准。所謂移動IP,就是指在IP網路上的多個子網內均可使用同一IP地址的技術。這種技術是通過使用被稱為本地代理(Home Agent)和外地代理(Foreign Agent)的特殊路由器對網路終端所處位置的網路進行管理來實現的。在移動IP系統中,可保證用戶的移動終端始終使用固定的IP地址進行網路通信,不管在怎樣的移動過程中皆可建立TCP連接並不會發生中斷。在無線區域網系統中,廣泛的應用移動IP技術可以突破網路的地域范圍限制,並可克服在跨網段時使用動態主機配置協議(DHCP)方式所造成的通信中斷、許可權變化等問題。

3.無線網路管理問題

相對於有線網路,無線區域網具有非常獨特的特性,因此必須建立相應的無線網路管理系統。除了系統結構、用戶需求和典型應用等模塊之外,一個好的無線網路管理系統還必須考慮以下因素:

(1)標準的網管通信方式。網管子系統通常與中央主機相連。網管子系統必須基於工業標準的管理協議(比如SNMP),這樣才能監視主機和子系統之間每條鏈路上的狀態信息,並可根據狀態信息快速分析和解決出現的問題。

(2)網路監視和報告。主機必須能夠監視無線網路系統中所有單元。考慮到無線網路的連接性不如有線網路那樣穩定,無線網路管理系統必須監視和報告無線信號的變化以及接入點的業務類型和負載情況,還須能自動發現進入無線網路體系結構的新設備。

(3)有效地利用帶寬。盡管隨著新技術的發展,無線網路的可用帶寬逐步增大,但還是遠遠小於有線區域網的帶寬。因此,在實際應用中必須考慮帶寬的合理使用。

4.無線區域網與3G

無線區域網不否會對第三代移動通信系統構成威脅是近年來業界關心的一個問題。實際上,無線區域網與3G採用的是截然不同的兩種技術,用於滿足不同的需要。與3G不同的是,無線區域網並不是一個完備的全網解決方案,而只用於滿足小型用戶群的需求。無線區域網與3G可以互補,因此不會對3G運營商造成威脅,運營商還可以從無線區域網和3G的共存中獲得好處。NorthStream的研究表明,無線區域網與3G和GPRS的結合可增加用戶的滿意程度和業務量,從而增加移動運營商的利潤。作為3G的一個重要補充,無線區域網可用於在諸如機場候機廳、賓館休息室和咖啡廳等地方建立無線Internet連接。

六、結束語

經過10多年的發展,無線區域網在技術上已經日漸成熟,應用日趨廣泛,無線區域網將從小范圍應用進入主流應用。預計全球無線區域網接入點的銷售量將從2000年的50萬台穩步增長到450萬台,每年的漲幅為55%。無線網卡的銷售量將從2000年的約300萬塊增加到2005年的3400萬塊,每年的漲幅為53%。今後幾年,無線區域網技術將更加成熟,產品性能將更加穩定,市場將持續不斷地增長,價錢將持續降低,大型設備提供商將進入這個市場,大多數企業和公司將採用無線區域網進行內部網路建設。

面對如此良好的發展前景,我國應大力推動無線區域網技術的研究和實用化,抓住無線區域網發展的契機。這樣,不但可極大地推動國家信息化的發展進程,還將為我國信息產業和通信市場步入國際市場提供大好機遇。

㈥ 無線網路安全

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論文

無線區域網的安全防護

學 科、專業 計算機技術及應用
學 生 姓 名 雷磊
學 號 200512118
指導教師姓名 史虹湘

2008年10月30日

無線區域網的安全防護
摘要:
在網路應用日益普及的今天,區域網作為一種通用的聯網手段,得到了極為廣泛的應用,其傳輸速率、網路性能不斷提高。不過,它基本採用的是有線傳輸媒介,在許多不適宜布線的場合,受到很大程度的限制。另一方面,無線數據傳輸技術近年來不斷獲得突破,標准化進展也極為迅速,這使得區域網環境下的數據傳輸完全可以擺脫線纜的束縛。在此基礎上,無線區域網開始崛起,越來越受到人們的重視。但是,無線區域網給我們帶來方便的同時,它的安全性更值得我們關注,本篇論文通過了解無線區域網的組成,它的工作原理,以及無線區域網的優、缺點,找出影響安全的因素,通過加密、認證等手段並且應用完整的安全解決方案,從而更好的做到無線區域網的安全防護。
關鍵詞:無線區域網;安全性;WPAN

目錄
第一章 引言 3
1.1無線區域網的形成 3
1.2無線區域網的常用設備 3
第二章、無線區域網的概況及特點 4
2.1無線區域網(WLAN)方案 4
2.2無線區域網的常見拓撲形式 6
2.3 無線區域網的優勢 6
2.4無線區域網的缺點 7
第三章、無線區域網的安全性及其解決方案 7
3.1無線區域網的安全性 7
3.2完整的安全解決方案 11
第四章、結束語 13

第一章 引言
1.1無線區域網的形成
隨著計算機技術和網路技術的蓬勃發展,網路在各行各業中的應用越來越廣。然而,隨著移動計算技術的日益普及和工業標准逐步為市場所採納和接受,無線網路的應用領域正在不斷地擴大。無線區域網的出現使人們不必再圍著機器轉,它採用乙太網的幀格式,使用簡單。無線區域網方便了用戶訪問網路數據,高吞吐量無線區域網可以實現11Mb/s的數據傳輸速率。
從網路角度來看,它涉及互聯網和城域網(Metropolitan Area Network-MAN)、區域網(Local Area Network-LAN)及最近提出的「無線個域網」 (Wireless Personal Area Network - WPAN)。在廣域網(Wide Area Network-WAN)、城域網和區域網的層次結構中,WPAN的范圍是最小的。
1.2無線區域網的常用設備
WPAN將取代線纜成為連接包括行動電話、筆記本個人電腦和掌上設備在內的各類用戶個人設備的工具。WPAN可以隨時隨地地為用戶實現設備間的無縫通訊,並使用戶能夠通過蜂窩電話、區域網或廣域網的接入點聯入網路。
1.2.1Bluetooth應用
通過Bluetooth(藍牙)技術,它使人們周圍的電子設備通過無線的網路連接在一起。這些設備包括:桌上型電腦、筆記本電腦、列印機、手持設備、行動電話、傳呼機和可攜帶的音樂設備等。
藍牙技術是由愛立信、IBM、英特爾、諾基亞和東芝這五大公司於1998年5月聯合推出的一項旨在實現網路中各類數據及語音設備(如PC、撥號網路、筆記本電腦、列印機、傳真機、數碼相機、行動電話、高品質耳機等)互連的計劃,並為紀念第一個統一北歐語言的人Norse國王而命名為藍牙。
藍牙收發信機採用跳頻擴譜技術,在2.45 GHz ISM頻帶上以1600跳/s的速率進行跳頻。依據各國的具體情況,以2.45 GHz為中心頻率,最多可以得到79個1MHz帶寬的信道。除採用跳頻擴譜的低功率傳輸外,藍牙還採用鑒權和加密等措施來提高通信的安全性。
1.2.2HomeRF應用
無線區域網技術HomeRF,是專門為家庭用戶設計的短距離無線聯網方案。
它基於共享無線訪問協議(shared Wireless Access Protocol,SWAP),可應用於家庭中的移動數據和語音設備與主機之間的通信。
符合SWAP規范的產品工作在2.4GHz頻段,使用每秒50跳的跳頻擴展頻譜技術,通過家庭中的一台主機在移動數據和語音設備之間實現通信,既可以通過時分復用支持語音通信,又能通過載波監聽多重訪問/沖突避免協議提供數據通信服務。同時,HomeRF提供了與TCP/IP良好的集成,支持廣播和48位IP地址。
按照SWAP規范,用戶可以建立無線家庭網路,用戶可在PC、PC增強無繩電話、手持式遠程顯示器等設備之間共享話音、數據和Internet連接;用手持顯示裝置在房間內和房間周圍的任何地方訪問Internet;在多台PC間共享文件、數據機、列印機等;向多個無繩手機、傳真機和話音郵箱轉發電話;使用小型PC增強無繩電話手機重復收聽話音、傳真和電子郵件;簡單地使用PC增強無繩電話手機發出話音命令,來激活其他家用電子系統;可以玩PC或Internet上的多人游戲。
第二章、無線區域網的概況及特點
2.1無線區域網(WLAN)方案
在網路應用日益普及的今天,區域網作為一種通用的聯網手段,得到了極為廣泛的應用,其傳輸速率、網路性能不斷提高。不過,它基本採用的是有線傳輸媒介,在許多不適宜布線的場合,受到很大程度的限制。另一方面,無線數據傳輸技術近年來不斷獲得突破,標准化進展也極為迅速,這使得區域網環境下的數據傳輸完全可以擺脫線纜的束縛。在此基礎上,無線區域網開始崛起,越來越受到人們的重視。
2.1.1無線區域網概念和工作原理
一般來講,凡是採用無線傳輸媒體的計算機區域網都可稱為無線區域網。這里的無線媒體可以是無線電波、紅外線或激光。
無線區域網的基礎還是傳統的有線區域網,是有線區域網的擴展和替換。它只是在有線區域網的基礎上通過無線HUB、無線訪問節點(AP)、無線網橋、無線網卡等設備使無線通信得以實現。
2.1.2無線區域網標准
實際上,無線區域網早在80年代就已經得到廣泛應用,當時受到技術上的制約,通信速率只有860kb/s,工作在900MHz的頻段。能夠了解並享受它的好處的人少之又少。
到了90年代初,隨著技術的進步,無線區域網的通信速率已經提高到1 ~2Mb/s,工作頻段為2.4GHz,並開始向醫療、教育等多媒體應用領域延伸。
無線區域網的發展也引起國際標准化組織的關注,IEEE從1992年開始著手制訂802.11標准,以推動無線區域網的發展。1997年,該標准獲得通過,它大大促進了不同廠商產品之間的互操作性,並推進了已經萌芽的產業的發展。
802.11標准僅限於物理(PHY)層和媒介訪問控制(MAC)層。物理層對應於國際標准化組織的七層開放系統互連(OSI)模型的最低層,MAC層與OSI第二層的下層相對應,該層與邏輯鏈路控制(LLC)層構成了OSI的第二層。
標准實際規定了三種不同的物理層結構,用戶可以從中選出一種,它們中的每一種都可以和相同的MAC層進行通信。802.11工作組的成員認為在物理層實現方面有多個選擇是必要的,因為這可以使系統設計人員和集成人員根據特定應用的價格、 性能、 操作等方面的因素來選擇一種更合適的技術。這些選擇實際上非常類似,就像10BaseT, 10Base2及100BaseT等都在乙太網領域取得了很大的成功一樣。另外,企業區域網通常會使用有線乙太網和無線節點混合的方式,它們在使用上沒有區別。
近年來,無線區域網的速率有了本質的提高,新的IEEE802.11b標准支持11Mb/s高速數據傳輸。這為寬頻無線應用提供了良好的平台。
2.1.3無線區域網傳輸方式
就傳輸方式而言,無線區域網可以分為兩類:紅外線系統和射頻系統。前者的優點在於不受無線電的干擾;鄰近區域無干擾;不受管制機構的政策限制;在視距范圍內傳輸,監測和竊聽困難,保密性好。不過,由於紅外線傳輸對非透明物體的透過性極差,傳輸距離受限。
此外,它容易受到日光、熒光燈等雜訊干擾,並且只能進行半雙工通信。所以,相比而言,射頻系統的應用范圍遠遠高於紅外線系統。
採用射頻方式傳輸數據,一般都需要引入擴頻技術。在擴頻系統中,信號所佔用的帶寬遠大於所需發送信息的最小帶寬,並採用了獨立的擴展信號。擴頻技術具有安全性高、抗干擾能力強和無需許可證等優點。目前,在全球范圍內應用比較廣泛的擴頻技術有直接序列(DS)擴頻技術和跳頻(FH)擴頻技術。就頻帶利用來說,DS採用主動佔有的方式,FH則是跳換頻率去適應。在抗干擾方面,FH通過不同信道的跳躍避免干擾,丟失的數據包在下一跳重傳。DS方式中數據從冗餘位中得到保證,移動到相鄰信道避免干擾。同DS方式相比,FH方式速度慢,最多隻有2 ~3Mb/s。DS傳輸速率可以達到11Mb/s,這對多媒體應用來說非常有價值。從覆蓋范圍看,由於DS採用了處理增益技術,因此在相同的速率下比FH覆蓋范圍更大。不過,FH的優點在於抗多徑干擾能力強。此外,它的可擴充性要優於DS。DS有3個獨立、不重疊的信道,接入點限制為三個。FH在跳頻不影響性能時最多可以有15個接入點。
新的無線區域網標准協議IEEE802.11b只支持DS方式,但是IEEE802.11對這兩種技術都是推薦的。應該說,FH和DS這兩種擴頻方式在不同的領域都擁有適合自身的應用環境,一般說來,在需要大范圍覆蓋時選DS,需要高數據吞吐量時選擇DS,需要抗多徑干擾強時選擇FH。
2.2無線區域網的常見拓撲形式
根據不同的應用環境,目前無線區域網採用的拓撲結構主要有網橋連接型、訪問節點連接型、HUB接入型和無中心型四種。
(1)網橋連接型。該結構主要用於無線或有線區域網之間的互連。當兩個區域網無法實現有線連接或使用有線連接存在困難時,可使用網橋連接型實現點對點的連接。在這種結構中區域網之間的通信是通過各自的無線網橋來實現的,無線網橋起到了網路路由選擇和協議轉換的作用。
(2)訪問節點連接型。這種結構採用移動蜂窩通信網接入方式,各移動站點間的通信是先通過就近的無線接收站(訪問節點:AP)將信息接收下來,然後將收到的信息通過有線網傳入到「移動交換中心」,再由移動交換中心傳送到所有無線接收站上。這時在網路覆蓋范圍內的任何地方都可以接收到該信號,並可實現漫遊通信。
(3)HUB接入型。在有線區域網中利用HUB可組建星型網路結構。同樣也可利用無線HUB組建星型結構的無線區域網,其工作方式和有線星型結構很相似。但在無線區域網中一般要求無線HUB應具有簡單的網內交換功能。
(4)無中心型結構。該結構的工作原理類似於有線對等網的工作方式。它要求網中任意兩個站點間均能直接進行信息交換。每個站點既是工作站,也是伺服器。
2.3 無線區域網的優勢
無線區域網在很多應用領域具有獨特的優勢:一是可移動性,它提供了不受線纜限制的應用,用戶可以隨時上網;二是容易安裝、無須布線,大大節約了建網時間;三是組網靈活,即插即用,網路管理人員可以迅速將其加入到現有網路中,並在某種環境下運行;四是成本低,特別適合於變化頻繁的工作場合。此外,無線網路相對來說比較安全,無線網路通信以空氣為介質,傳輸的信號可以跨越很寬的頻段,而且與自然背景噪音十分的相似,這樣一來,就使得竊聽者用普通的方式難以偷聽到數據。
「加密」也是無線網路必備的一環,能有效提高其安全性。所有無線網路都可加設安全密碼,竊聽者即使千方百計地接收到數據,若無密碼,想打開信息系統亦無計可施。
2.4無線區域網的缺點
目前,由於相關的配套技術不足,無線網路傳輸速度還存在著一些局限。現在無線網路的帶寬還比較局限,與有線區域網主幹可達千兆還差得很遠。與有線網路相比,無線網路的通信環境要受到更多的限制。由於電源限制、可用的頻譜限制以及無線網路的移動性等特點,無線數據網路一般具有帶寬少、延遲長、連接穩定性差、可用性很難預測等特點。盡管無線區域網有種種優點,但是PC廠商在出售無線LAN產品時多採取慎重態度。這是因為,在家庭里利用的無線聯網方式,除了無線LAN外,還有一些其他方案。藍牙主要用於在攜帶型信息設備之間以無線方式進行數據通信;HomeRF則用於PC同家電之間以無線方式進行數據通信。而無論藍牙還是HomeRF,其最大傳輸速度都只有2Mb/s。此外,它們的傳輸距離都只有幾十米,比無線LAN最多可達的100米要短。在鋼筋混凝土這類能使電波明顯衰減的使用環境里,藍牙和HomeRF的傳輸距離甚至會縮短到只有幾米。
第三章、無線區域網的安全性及其解決方案
3.1無線區域網的安全性
除了硬體方面的不足,無線區域網的安全性也非常值得關注。無線區域網的安全性,主要包括接入控制和加密兩個方面。
3.1.1IEEE802.11b標準的安全性
IEEE 802.11b標準定義了兩種方法實現無線區域網的接入控制和加密:系統ID(SSID)和有線對等加密(WEP)。
1、認證
當一個站點與另一個站點建立網路連接之前,必須首先通過認證。執行認證的站點發送一個管理認證幀到一個相應的站點。 IEEE 802.11b標准詳細定義了兩種認證服務:-開放系統認證(Open System Authentication):是802.11b默認的認證方式。這種認證方式非常簡單,分為兩步:首先,想認證另一站點的站點發送一個含有發送站點身份的認證管理幀;然後,接收站發回一個提醒它是否識別認證站點身份的幀。 -共享密鑰認證(Shared Key Authentication):這種認證先假定每個站點通過一個獨立於802.11網路的安全信道,已經接收到一個秘密共享密鑰,然後這些站點通過共享密鑰的加密認證,加密演算法是有線等價加密(WEP)。 共享密鑰認證的過程如圖1所示,描述如下:
(1) 請求工作站向另一個工作站發送認證幀。
(2) 當一個站收到開始認證幀後,返回一個認證幀,該認證幀包含WEP服務生成的128位元組的質詢文本。
(3) 請求工作站將質詢文本復制到一個認證幀中,用共享密鑰加密,然後再把幀發往響應工作站。
(4) 接收站利用相同的密鑰對質詢文本進行解密,將其和早先發送的質詢文本進行比較。如果相互匹配,相應工作站返回一個表示認證成功的認證幀;如果不匹配,則返回失敗認證幀。
請求工作站 響應工作站
驗證幀
驗證演算法標識=「共享密鑰」
驗證處理序列號=1

驗證幀
驗證演算法標識=「共享密鑰」
驗證處理序列號=2
質詢文本

驗證幀
驗證演算法標識=「共享密鑰」
驗證處理序列號=3
質詢文本加密

驗證幀
驗證演算法標識=「共享密鑰」
驗證處理序列號=1
圖1 共享密鑰認證
認證使用的標識碼稱為服務組標識符(SSID:Service Set Identifier),它提供一個最底層的接入控制。一個SSID是一個無線區域網子系統內通用的網路名稱,它服務於該子系統內的邏輯段。因為SSID本身沒有安全性,所以用SSID作為接入控制是不夠安全的。接入點作為無線區域網用戶的連接設備,通常廣播SSID。
2、WEP
IEEE 802.11b規定了一個可選擇的加密稱為有線對等加密,即WEP。WEP提供一種無線區域網數據流的安全方法。WEP是一種對稱加密,加密和解密的密鑰及演算法相同。WEP的目標是: 接入控制:防止未授權用戶接入網路,他們沒有正確的WEP密鑰。
加密:通過加密和只允許有正確WEP密鑰的用戶解密來保護數據流。
IEEE 802.11b標准提供了兩種用於無線區域網的WEP加密方案。第一種方案可提供四個預設密鑰以供所有的終端共享—包括一個子系統內的所有接入點和客戶適配器。當用戶得到預設密鑰以後,就可以與子系統內所有用戶安全地通信。預設密鑰存在的問題是當它被廣泛分配時可能會危及安全。第二種方案中是在每一個客戶適配器建立一個與其它用戶聯系的密鑰表。該方案比第一種方案更加安全,但隨著終端數量的增加給每一個終端分配密鑰很困難。

幀體
明文

綜合檢測值
(ICV)
幀體
密鑰 密文
鍵序

圖2 WEP加密過程
WEP加密的演算法如圖2所示,過程如下:
(1) 在發送端,WEP首先利用一種綜合演算法對MAC幀中的幀體欄位進行加密,生成四位元組的綜合檢測值。檢測值和數據一起被發送,在接收端對檢測值進行檢查,以監視非法的數據改動。
(2) WEP程序將共用密鑰輸入偽隨機數生成器生成一個鍵序,鍵序的長度等於明文和綜合檢測值的長度。
(3) WEP對明文和綜合檢測值進行模二加運算,生成密文,完成對數據的加密。偽隨機數生成器可以完成密鑰的分配,因為每台終端只用到共用密鑰,而不是長度可變的鍵序。
(4) 在接收端,WEP利用共用密鑰進行解密,復原成原先用來對幀進行加密的鍵序。
(5) 工作站計算綜合檢測值,隨後確認計算結果與隨幀一起發送來的值是否匹配。如果綜合檢測失敗,工作站不會把MSDU(介質服務單元)送到LLC(邏輯鏈路控制)層,並向MAC管理程序發回失敗聲明。
3.1.2影響安全的因素
1、硬體設備
在現有的WLAN產品中,常用的加密方法是給用戶靜態分配一個密鑰,該密鑰或者存儲在磁碟上或者存儲在無線區域網客戶適配器的存儲器上。這樣,擁有客戶適配器就有了MAC地址和WEP密鑰並可用它接入到接入點。如果多個用戶共享一個客戶適配器,這些用戶有效地共享MAC地址和WEP密鑰。 當一個客戶適配器丟失或被竊的時候,合法用戶沒有MAC地址和WEP密鑰不能接入,但非法用戶可以。網路管理系統不可能檢測到這種問題,因此用戶必須立即通知網路管理員。接到通知後,網路管理員必須改變接入到MAC地址的安全表和WEP密鑰,並給與丟失或被竊的客戶適配器使用相同密鑰的客戶適配器重新編碼靜態加密密鑰。客戶端越多,重新編碼WEP密鑰的數量越大。
2、虛假接入點
IEEE802.11b共享密鑰認證表採用單向認證,而不是互相認證。接入點鑒別用戶,但用戶不能鑒別接入點。如果一個虛假接入點放在無線區域網內,它可以通過劫持合法用戶的客戶適配器進行拒絕服務或攻擊。
因此在用戶和認證伺服器之間進行相互認證是需要的,每一方在合理的時間內證明自己是合法的。因為用戶和認證伺服器是通過接入點進行通信的,接入點必須支持相互認證。相互認證使檢測和隔離虛假接入點成為可能。
3、其它安全問題
標准WEP支持對每一組加密但不支持對每一組認證。從響應和傳送的數據包中一個黑客可以重建一個數據流,組成欺騙性數據包。減輕這種安全威脅的方法是經常更換WEP密鑰。
通過監測IEEE802.11b控制信道和數據信道,黑客可以得到如下信息:
客戶端和接入點MAC地址
內部主機MAC地址
上網時間
黑客可以利用這些信息研究提供給用戶或設備的詳細資料。為減少這種黑客活動,一個終端應該使用每一個時期的WEP密鑰。
3.2完整的安全解決方案
3.2.1無線區域網的安全方案
無線區域網完整的安全方案以IEEE802.11b為基礎,是一個標準的開放式的安全方案,它能為用戶提供最強的安全保障,確保從控制中心進行有效的集中管理。它的核心部分是:
擴展認證協議(Extensible Authentication Protocol,EAP),是遠程認證撥入用戶服務(RADIUS)的擴展。可以使無線客戶適配器與RADIUS伺服器通信。
IEEE 802.1X, 一個控制埠接入的提議標准。
當無線區域網執行安全保密方案時,在一個BSS范圍內的站點只有通過認證以後才能與接入點結合。當站點在網路登錄對話框或類似的東西內輸入用戶名和密碼時,客戶端和RADIUS伺服器(或其它認證伺服器)進行雙向認證,客戶通過提供用戶名和密碼來認證。然後 RADIUS伺服器和用戶伺服器確定客戶端在當前登錄期內使用的WEP密鑰。所有的敏感信息,如密碼,都要加密使免於攻擊。
這種方案認證的過程是:
一個站點要與一個接入點連接。
除非站點成功登錄到網路,否則接入點將禁止站點使用網路資源。
用戶在網路登錄對話框和類似的結構中輸入用戶名和密碼。
用IEEE802.1x協議,站點和RADIUS伺服器在有線區域網上通過接入點進行雙向認證。可以使用幾個認證方法中的一個。例如:RADIUS伺服器向用戶發送一個認證請求,客戶端對用戶提供的密碼進行一種hash運算來響應這個請求,並把結果送到RADIUS伺服器;利用用戶資料庫提供的信息,RADIUS伺服器創建自己的響應並與客戶端的響應相比較。一旦伺服器認證了用戶,就進行相反的處理使用戶認證RADIUS伺服器。
相互認證成功完成後,RADIUS伺服器和用戶確定一個WEP密鑰來區分用戶並提供給用戶適當等級的網路接入。以此給每一個用戶提供與有線交換幾乎相同的安全性。用戶載入這個密鑰並在該登錄期內使用。
RADIUS伺服器發送給用戶的WEP密鑰,稱為時期密鑰。
接入點用時期密鑰加密它的廣播密鑰並把加密密鑰發送給用戶,用戶用時期密鑰來解密。
用戶和接入點激活WEP,在這時期剩餘的時間內用時期密鑰和廣播密鑰通信。
認證的全部過程如圖3所示。
4.RADIUS伺服器和站點雙
向認證並且生成WEP密鑰

無線 有線

6. 站 點 和AP 激活 5.RADIUS伺服器
WEP,加密傳輸數據 把密鑰傳給AP

圖3 基於IEEE802.1x的安全傳輸
3.2.2無線區域網的應用環境
(1) 無線區域網的應用方向之一是增加電腦的移動性,讓電腦更符合人性,例如在辦公室內,企業經理們可以像使用室內無繩電話那樣,隨心所欲地使用聯網的筆記本電腦。
(2) 在難於布線的室外環境下,無線區域網可充分發揮其高速率、組網靈活之優點。尤其在公共通信網不發達的狀態下,無線區域網可作為區域網(覆蓋范圍幾十公里)使用。
它的范圍可以延伸到城市建築群間通信;學校校園網路;工礦企業廠區自動化控制與管理網路;銀行、金融證券城區網路;城市交通信息網路;礦山、水利、油田等區域網路;港口、碼頭、江河湖壩區網路;野外勘測、實驗等流動網路;軍事、公安流動網路等領域。
(3) 無線區域網與有線主幹網構成了移動計算網路。
這種網路傳輸速率高、覆蓋面大,是一種可傳輸多媒體信息的個人通信網路。這也是無線區域網的發展方向。
第四章、結束語
無線網路安全技術在21世紀將成為信息網路發展的關鍵技術,21世紀人類步入信息社會後,信息這一社會發展的重要戰略資源需要網路安全技術的有力保障,才能形成社會發展的推動力。在我國信息網路安全技術的研究和產品開發仍處於起步階段,仍有大量的工作需要我們去研究、開發和探索,以走出有中國特色的產學研聯合發展之路,趕上或超過發達國家的水平,以此保證我國信息網路的安全,推動我國國民經濟的高速發展。
雖然我的論文作品不是很成熟,還有很多不足之處,但這次做論文的經歷使我終身受益,我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情,是真正的自己學習的過程和研究的過程,沒有學習就不可能有研究的能力,沒有自己的研究,就不會有所突破,希望這次的經歷能讓我在以後學習中激勵我繼續進步。
最後,感謝史虹湘老師對我論文的精心指導和無私的幫助,感謝經濟管理幹部學院老師們的辛勤栽培,使我能夠很好的掌握和運用專業知識。

參考文獻:
[1] 網路安全 徐國愛. 北京郵電大學出版社,2006.5
[2] 計算機網路基礎 劉遠生. 清華大學出版社,2004.9
[3] 區域網組建、管理與維護 揚威. 電子工業出版社,2005.7

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藍牙的名字來源於10世紀丹麥國王Harald Blatand-英譯為Harold Bluetooth。在行業協會籌備階段,需要一個極具有表現力的名字來命名這項高新技術。行業組織人員,在經過一夜關於歐洲歷史和未來無限技術發展的討論後,有些人認為用Blatand國王的名字命名再合適不過了。Blatand國王將現在的挪威,瑞典和丹麥統一起來;就如同這項即將面世的技術,技術將被定義為允許不同工業領域之間的協調工作,例如計算,手機和汽車行業之間的工作。名字於是就這么定下來了。 在丹麥的Jelling城,在教堂里立著一塊紀念碑,這塊紀念碑就是為了紀念Blatand國王的功績和他的父親,丹麥的第一個國王「Gorm the Old」而立的。有趣的是,這塊特別的石頭在Harald和他的兒子Sven Forkbeard之間的一次戰爭後就遺失了,近600年裡沒有人見過這塊石頭。Sven獲勝了(並且把他父親流放了),因為這塊刻著古代北歐文字的石頭是Harald的榮耀,所以Sven埋葬了它。直到最近幾年,一個農夫對他農場里的這個大土堆產生了好奇,才終於發現了這塊石頭。 這個標志最初是在商業協會宣布成立的時候由Scandinavian公司設計的。標志保留了它名字的傳統特色,包含了古北歐字母「H」,看上去非常類似一個星號和一個「B」,在標志上仔細看兩者都能看到。 二、藍牙技術介紹 「藍牙」(Bluetooth)原是十世紀統一了丹麥的國王的名字,現取其「統一」的含義,用來命名意在統一無線區域網通訊標準的藍牙技術。藍牙技術是愛立信、IBM等5家公司在1998年聯合推出的一項無線網路技術。隨後成立的藍牙技術特殊興趣組織(SIG)來負責該技術的開發和技術協議的制定,如今全世界已有1800多家公司加盟該組織,最近微軟公司也正式加盟並成為SIG組織的領導成員之一。 藍牙是無線數據和語音傳輸的開放式標准,它將各種通信設備、計算機及其終端設備、各種數字數據系統、甚至家用電器採用無線方式聯接起來。它的傳輸距離為10cm~10m,如果增加功率或是加上某些外設便可達到100m的傳輸距離。它採用2.4GHz ISM頻段和調頻、跳頻技術,使用權向糾錯編碼、ARQ、TDD和基帶協議。TDMA每時隙為0.625μs,基帶符合速率為1Mb/s。藍牙支持64kb/s實時語音傳輸和數據傳輸,語音編碼為CVSD,發射功率分別為1mW、2.5mW和100mW,並使用全球統一的48比特的設備識別碼。由於藍牙採用無線介面來代替有線電纜連接,具有很強的移植性,並且適用於多種場合,加上該技術功耗低、對人體危害小,而且應用簡單、容易實現,所以易於推廣。 藍牙技術 SIG組織於1999年7月26日推出了藍牙技術規范1.0版本。藍牙技術的系統結構分為三大部分:底層硬體模塊、中間協議層和高層應用。 底層硬體部分包括無線跳頻(RF)、基帶(BB)和鏈路管理(LM)。無線跳頻層通過2.4GHz無需授權的ISM頻段的微波,實現數據位流的過濾和傳輸,本層協議主要定義了藍牙收發器在此頻帶正常工作所需要滿足的條件。基帶負責跳頻以及藍牙數據和信息幀的傳輸。鏈路管理負責連接、建立和拆除鏈路並進行安全控制。 藍牙技術結合了電路交換與分組交換的特點,可以進行非同步數據通信,可以支持多達3個同時進行的同步話音信道,還可以使用一個信道同時傳送非同步數據和同步話音。每個話音信道支持64kb/秒的同步話音鏈路。非同步信道可以支持一端最大速率為721kb/秒、另一端速率為57.6kb/秒的不對稱連接,也可以支持43.2kb/秒的對稱連接。 中間協議層包括邏輯鏈路控制和適應協議、服務發現協議、串口模擬協議和電話通信協議。邏輯鏈路控制和適應協議具有完成數據拆裝、控制服務質量和復用協議的功能,該層協議是其它各層協議實現的基礎。服務發現協議層為上層應用程序提供一種機制來發現網路中可用的服務及其特性。串口模擬協議層具有模擬9針RS232串口的功能。電話通信協議層則提供藍牙設備間話音和數據的呼叫控制指令。 主機控制介面層(HCI)是藍牙協議中軟硬體之間的介面,它提供了一個調用基帶、鏈路管理、狀態和控制寄存器等硬體的統一命令介面。藍牙設備之間進行通信時,HCI以上的協議軟體實體在主機上運行,而HCI以下的功能由藍牙設備來完成,二者之間通過一個對兩端透明的傳輸層進行交互。 在藍牙協議棧的最上部是各種高層應用框架。其中較典型的有撥號網路、耳機、區域網訪問、文件傳輸等,它們分別對應一種應用模式。各種應用程序可以通過各自對應的應用模式實現無線通信。撥號網路應用可通過模擬串口訪問微微網(Piconet),數據設備也可由此接入傳統的區域網;用戶可以通過協議棧中的Audio(音頻)層在手機和耳塞中實現音頻流的無線傳輸;多台PC或筆記本電腦之間不需要任何連線,就能快速、靈活地進行文件傳輸和共享信息,多台設備也可由此實現同步操作。 總之,整個藍牙協議結構簡單,使用重傳機制來保證鏈路的可靠性,在基帶、鏈路管理和應用層中還可實行分級的多種安全機制,並且通過跳頻技術可以消除網路環境中來自其它無線設備的干擾。 應用前景 藍牙技術的應用范圍相當廣泛,可以廣泛應用於區域網絡中各類數據及語音設備,如PC、撥號網路、筆記本電腦、列印機、傳真機、數碼相機、行動電話和高品質耳機等,藍牙的無線通訊方式將上述設備連成一個微微網(Piconet),多個微微網之間也可以進行互連接,從而實現各類設備之間隨時隨地進行通信。應用藍牙技術的典型環境有無線辦公環境、汽車工業、信息家電、醫療設備以及學校教育和工廠自動控制等。目前,藍牙的初期產品已經問世,一些晶元廠商已經開始著手改進具有藍牙功能的晶元。與此同時,一些頗具實力的軟體公司或者推出自已的協議棧軟體,或者與晶元廠商合作推出藍牙技術實現的具體方案。盡管如此,藍牙技術要真正普及開來還需要解決以下幾個問題:首先要降低成本;其次要實現方便、實用,並真正給人們帶來實惠和好處;第三要安全、穩定、可靠地進行工作;第四要盡快出台一個有權威的國際標准。一旦上述問題被解決,藍牙將迅速改變人們的生活與工作方式,並大大提高人們的生活質量。 什麼是藍牙? 藍牙(Bluetooth)是由東芝、愛立信、IBM、Intel和諾基亞於1998年5月共同提出的近距離無線數據通訊技術標准。它能夠在10米的半徑范圍內實現單點對多點的無線數據和聲音傳輸,其數據傳輸帶寬可達1Mbps。通訊介質為頻率在2.402GHz到2.480GHz之間的電磁波。 藍牙通訊技術的特點 ■藍牙工作在全球開放的2.4GHz ISM(即工業、科學、醫學)頻段; ■使用跳頻頻譜擴展技術,把頻帶分成若干個跳頻信道(hop channel),在一次連接中,無線電收發器按一定的碼序列不斷地從一個信道「跳」到另一個信道; ■一台藍牙設備可同時與其它七台藍牙設備建立連接; ■數據傳輸速率可達1Mbit/s; ■低功耗、通訊安全性好; ■在有效范圍內可越過障礙物進行連接,沒有特別的通訊視角和方向要求; ■支持語音傳輸; ■組網簡單方便 藍牙通訊技術的用途 藍牙技術是一種新興的技術,尚未投入廣泛應用,目前許多藍牙設備還處於實驗室試驗階段。但可以肯定的是現在多數具有紅外無線數據通訊功能的設備,在將來一樣可以使用藍牙技術來實現無線連接。同時藍牙技術的網路特點和語音傳輸技術使它還可以實現紅外技術無法實現的某些特定功能,如無線電話、多台設備組網等等。 廠家和消費者的認同度 藍牙技術已獲得了兩千餘家企業的響應,從而擁有了巨大的開發和生產能力。藍牙已擁有了很高的知名度,廣大消費者對這一技術很有興趣。 植入成本 目前市面上的藍牙設備還是比較少見。USB介面藍牙適配器、藍牙PC卡和藍牙手機已經有了面向市場的產品,售價都很高。由此可見藍牙早期發展階段植入成本還是比較高的。但估計批量化後植入成本可在30美元以下。在藍牙技術發展成熟的時期,植入成本應該可以控制在10美元以內。 缺點 藍牙是一種還沒有完全成熟的技術,盡管被描述得前景誘人,但還有待於實際使用的嚴格檢驗。藍牙的通訊速率也不是很高,在當今這個數據爆炸的時代,可能也會對它的發展有所影響。 目前主流的軟體和硬體平台均不提供對藍牙的支持,這使得藍牙的應用成本升高,普及難度增大。 ISM頻段是一個開放頻段,可能會受到諸如微波爐、無繩電話、科研儀器、工業或醫療設備的干擾。

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藍牙技術概述
藍牙技術是一種無線數據與語音通信的開放性全球規范,它以低成本的近距離無線連接為基礎,為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。其程序寫在一個9 x 9 mm的微晶元中。
例如,如果把藍牙技術引入到行動電話和膝上型電腦中,就可以去掉行動電話與膝上型電腦之間的令人討厭的連接電纜而而通過無線使其建立通信。列印機、PDA、桌上型電腦、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數字設備都可以成為藍牙系統的一部分。除此之外,藍牙無線技術還為已存在的數字網路和外設提供通用介面以組建一個遠離固定網路的個人特別連接設備群。
藍牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工業、科學、醫學)頻段。藍牙的數據速率為1Mb/s。時分雙工傳輸方案被用來實現全雙工傳輸。
ISM頻帶是對所有無線電系統都開放的頻帶,因此使用其中的某個頻段都會遇到不可預測的干擾源。例如某些家電、無繩電話、汽車房開門器、微波爐等等,都可能是干擾。為此,藍牙特別設計了快速確認和跳頻方案以確保鏈路穩定。跳頻技術是把頻帶分成若干個跳頻信道(hop channel),在一次連接中,無線電收發器按一定的碼序列(即一定的規律,技術上叫做"偽隨機碼",就是"假"的隨機碼)不斷地從一個信道"跳"到另一個信道,只有收發雙方是按這個規律進行通信的,而其他的干擾不可能按同樣的規律進行干擾;跳頻的瞬時帶寬是很窄的,但通過擴展頻譜技術使這個窄帶寬成百倍地擴展成寬頻帶,使干擾可能的影響變成很小。
與其它工作在相同頻段的系統相比,藍牙跳頻更快,數據包更短,這使藍牙比其它系統都更穩定。FEC(Forward Error Correction,前向糾錯)的使用抑制了長距離鏈路的隨機噪音。應用了二進制調頻(FM)技術的跳頻收發器被用來抑制干擾和防止衰落。
藍牙基帶協議是電路交換與分組交換的結合。在被保留的時隙中可以傳輸同步數據包,每個數據包以不同的頻率發送。一個數據包名義上佔用一個時隙,但實際上可以被擴展到佔用5個時隙。藍牙可以支持非同步數據信道、多達3個的同時進行的同步話音信道,還可以用一個信道同時傳送非同步數據和同步話音。每個話音信道支持64kb/s同步話音鏈路。非同步信道可以支持一端最大速率為721kb/s而另一端速率為57.6kb/s的不對稱連接,也可以支持43.2kb/s的對稱連接。
藍牙系統由以下功能單元組成:
· 無線單元
· 鏈路控制單元
· 鏈路管理
· 軟體功能 Definitions
藍牙技術支持點對點和點對多點連接。幾個piconet可以被連接在一起,靠跳頻順序識別每個piconet。同一piconet所有用戶都與這個跳頻順序同步。其拓撲結構可以被描述為"多piconet"結構。 在一個"多piconet"結構中,在帶有10個全負載的獨立的piconet的情況下,全雙工數據 速率超過6Mb/s。
話音信道採用連續可變斜率增量調制(CVSD)話音編碼方案,並且從不重發話音數據包。CVSD編碼擅長處理丟失和被損壞的語音采樣,即使比特錯誤率達到4%,CVSD編碼的語音還是可聽的。
藍牙空中介面是建立在天線電平為0dBm的基礎上的。空中介面遵循FCC(美國聯邦通信委員會)有關電平為0dBm的ISM頻段的標准。如果全球電平達到100mW以上,可以使用擴展頻譜功能來增加一些補充業務。頻譜擴展功能是通過起始頻率為2.402,終止頻率為2.480,間隔為1MHz的79個跳頻頻點來實現的。出於某些本地規定的考慮,日本、法國和西班牙都縮減了帶寬。最大的跳頻速率為1660跳/秒。理想的連接范圍為10厘米--10米,但是通過增大發送電平可以將距離延長至 100米。
藍牙設備需要支持一些基本互操作特性要求。對某些設備,這種要求涉及到無線模塊、空中協議以及應用層協議和對象交換格式。但對另外一些設備,比如耳機,這種要求就簡單得多。藍牙設備必須能夠彼此識別並裝載與之相應的軟體以支持設備更高層次的性能.
藍牙對不同級別的設備(如PC、手持機、行動電話、耳機等)有不同的要求,例如,你無法期望一個藍牙耳機提供地址簿。但是行動電話、手持機、筆記本電腦就需要有更多的功能特性。
藍牙規范介面可以直接集成到筆記本電腦或者通過PC卡或USB介面連接。
筆記本電腦的使用模型包括:
· 通過藍牙蜂窩電話連接遠端網路
· 利用藍牙蜂窩電話做揚聲器
· 藍牙筆記本電腦、手持機和行動電話間的商用卡交易
· 藍牙筆記本電腦、手持機和行動電話間的時間同步
藍牙是一個獨立的操作系統,不與任何操作系統捆綁。適用於幾種不同商用操作系統的藍牙規范正在完善中。
藍牙規范介面可以直接集成到蜂窩電話中或通過附加設備連接。電話的使用模型包括(可選):
· 通過藍牙無線耳機實現電話的免提功能
· 與筆記本電腦和手持機的無電纜連接
· 與其它藍牙電話、筆記本電腦和手持機的商用卡交易
· 與信任的藍牙筆記本電腦或手持機自動同步地址簿
其它藍牙設備的使用模型包括:
· 耳機
· 手持機和其它便攜設備
· 人機介面設備
· 數據及話音接入點

一、什麼是藍牙技術
所謂藍牙(Bluetooth)技術,實際上是一種短距離無線電技術,利用「藍牙」技術,能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動
電話手機等移動通信終端設備之間的通信,也能夠成功地簡化以上這些設備與網際網路Internet之間的通信,從而使這些現代通信
設備與網際網路之間的數據傳輸變得更加迅速高效,為無線通信拓寬道路。說得通俗一點,就是藍牙技術使得現代一些輕易攜帶的
移動通信設備和電腦設備,不必藉助電纜就能聯網,並且能夠實現無線上網際網路,其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產品、
消費電子產品和汽車等信息家電,組成一個巨大的無線通信網路。「藍牙」技術屬於一種短距離、低成本的無線連接技術,是一種
能夠實現語音和數據無線傳輸的開放性方案,因此,目前無線通信的「藍牙」剛剛露出一點兒芽尖,卻已經引起了全球通信業界和
廣大用戶的密切關注。
二、藍牙的由來
藍牙以公元10世紀統一丹麥和瑞典的一位斯堪的納維亞國王的名字命名。它孕育著頗為神奇的前景:對手機而言,與耳機之間不再
需要連線;在個人計算機,主機與鍵盤、顯示器和列印機之間可以擺脫紛亂的連線;在更大范圍內,電冰箱、微波爐和其它家用電器
可以與計算機網路的連接,實現智能化操作。
發明藍牙技術的是瑞典電信巨人愛立信公司。由於這種技術具有十分可喜的應用前景,1998年5月,五家世界頂級通信/計算機公司:
愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾經過磋商,聯合成立了藍牙共同利益集團(Bluetooth SIG), 目的是加速其開發、推廣和應用。
此項無線通信技術公布後,便迅速得到了包括摩托羅拉、3Com、朗訊、康柏、西門子等一大批公司的一致擁護,至今加盟藍牙SIG的
公司已達到2000多個,其中包括許多世界最著名的計算機、通信以及消費電子產品領域的企業,甚至還有汽車與照相機的製造商和生
產廠家。一項公開的技術規范能夠得到工業界如此廣泛的關注和支持,這說明基於此項藍牙技術的產品將具有廣闊的應用前景和巨大
的潛在市場。藍牙共同利益集團現已改稱藍牙推廣集團。
三、藍牙的技術內容
藍牙技術產品是採用低能耗無線電通信技術來實現語音、數據和視頻傳輸的,其傳輸速率最高為每秒1Mb/s,以時分方式進行全雙工
通信,通信距離為10米左右,配置功率放大器可以使通信距離進一步增加。 藍牙產品採用的是跳頻技術,能夠抗信號衰落;采
用快跳頻和短分組技術,能夠有效地減少同頻干擾,提高通信的安全性;採用前向糾錯編碼技術,以便在遠距離通信時減少隨機雜訊
的干擾;採用2.4GHz的ISM (即工業、科學、醫學)頻段,以省去申請專用許可證的麻煩;採用FM調制方式,使設備變得更為簡單可靠;「
藍牙」技術產品一個跳頻頻率發送一個同步分組,每組一個分組佔用一個時隙,也可以增至5個時隙;「藍牙」技術支持一個非同步數據通
道,或者3個並發的同步語音通道,或者一個同時傳送非同步數據和同步語音的通道。「藍牙」的每一個話音通道支持64Kbps的同步話音,
非同步通道支持的最大速率為721Kbps、反向應答速率為57.6Kbps的非對稱連接,或者432.6Kbps的對稱連接。
藍牙技術產品與網際網路Internet之間的通信,使得家庭和辦公室的設備不需要電纜也能夠實現互通互聯,大大提高辦公和通信效率。
因此,「藍牙」將成為無線通信領域的新寵,將為廣大用戶提供極大的方便而受到青睞。

㈨ 關於無線校園網設計的論文下載

從應用需求方面考慮,無線網路非常適合學校的一些不易於網路布線的場所應用。目前大部分校園都建有有線區域網,怎麼對原有網路進一步擴充,使校園的每個角落都處在網路中,形成真正意義上的校園網?本文所要介紹的就是怎麼採用無線區域網技術來組建校園網。

無線網路基礎架構

無線區域網(Wireless Local Area Network,簡稱WLAN)技術有藍牙(Bluetooth)、IEEE 802.11 系列、HiperLAN、HomeRF技術等。其中,目前得到廣泛應用的技術是IEEE 802.11 系列。IEEE 802.11b可支持11Mbps共享接入速度,採用2.4GHz ISM頻段;和此相似的有IEEE 802.11a 技術,他採用了5GHz頻段,其速率高達成54Mbps;去年新出現的IEEE 802.11g其實是一種混合標准,他即能適應IEEE 802.11b標准,又符合IEEE 802.11a標准,但目前還不是非常成熟。在目前情況下,綜合考慮,IEEE 802.11b無論是傳輸距離還是傳輸速率都佔有優勢,因此無線校園網可選擇IEEE 802.11b標准。

無線區域網的組成包括無線網卡和無線接入點(Access Point,簡稱AP)。無線區域網利用常規的區域網(如10/100/1000M乙太網)及其互聯設備(路由器、交換機)構成骨幹支撐網。利用無線接入點(AP)來支持移動終端(MT)的移動和漫遊。配有無線網卡的台式PC機、筆記本計算機或其他設備就能和無線網路連接起來。

對於客戶端,無線網卡作為無線網路的介面實現和無線網路的連接。無線網卡根據介面類型的不同,主要有三種類型:PCMCIA無線網卡(適用於筆記本計算機,支持熱插拔)、PCI無線網卡(適用於台式機)和USB無線網卡(適用於筆記本計算機和台式機,支持熱插拔)。

無線接入點的作用是完成WLAN和LAN之間的橋接。WLAN工作站也可漫遊(Roaming)在不同的AP之間。若不加外接天線,AP的覆蓋理論上在視野所及之處約250m。但若在半開放性空間,或有間隔的區域,則約30~50m左右。由於微波是直線傳播,所以微波都是小角度穿透幾面牆體,牆體將減弱信號,如果牆體為鋼筋混凝土,信號則會更弱。所以,在實際情況下(通常在室外),還需要加上外接增益天線,使距離到達更遠、信號更強。

具體建設方案

該方案在原有的有線校園網基礎上構建無線校園網路,能分為室內和室外兩個部分進行。

1. 室內

指原先沒有安裝有線網路的教室、會議室、臨時移動辦公室等房間。

在室內部署WLAN的第一步是要確定AP的數量和位置。也就是要將多個AP形成的各自的無線信號覆蓋區域進行交叉覆蓋,各覆蓋區域之間無縫連接。所有AP通過雙絞線和有線骨幹網路相連,形成以有線網路為基礎,無線覆蓋為延伸的大面積服務區域。所有無線終端通過就近的AP接入網路,訪問整個網路資源。

覆蓋區的間隙會導致在這些區域內無法連通。安裝人員能通過地點調查來確定AP的位置和數量。地點調查能權衡實際環境(如教室的面積等)和用戶需求,考慮到教學環境對網路帶寬、網路速度的需求,這包括覆蓋頻率、信道使用和吞吐量需求等。多個AP通過線纜連接在有線網路上,使無線終端能夠訪問網路的各個部分。

通常情況下,一個AP最多能支持多達80台計算機的接入,當然,數量為20~30台時工作站的工作狀態最佳,AP的典型室內覆蓋范圍是30~100m。根據教室和會議廳的大小,可設置1個或多個無線接入點。

例如,可在教室中放置4台AP(請見附圖),使這個教室最多可容納80~120個無線網路用戶。

2. 室外

指校園操場及其他公共場所等。

(1)設備的選擇:AP、無線全向天線、無線定向天線。

全向天線:在所有水平方位上信號的發射和接收都相等。

定向天線:在一個方向上發射和接收大部分的信號。

(2)室外考慮因素

和教室、會議室不同的是,在校園區室外設置無線接入點要復雜一些,要把各自成一個區域網而又有一定距離的各棟樓房連接起來。在網路的每一端接入AP,並在距離遠或信號弱地方,同時外接高增益天線,這樣就能實現幾公里以內的兩個網段之間的互聯了。

該方案中,我們在圖書館(中心機房)架設一個全向室外天線和一個室外定向天線。全向天線覆蓋校園各教學樓和操場;在實驗樓上架設定向天線,將信號傳遞給教學樓A;教學樓A上也要架設架設定向天線,將信號傳遞給教學樓B;在教學樓B上可架設全向天線能覆蓋草坪,同時也能將信號傳遞給教學樓C。其他樓依此類推。

具體操作時,要根據實際情況(如各棟樓之間的實際距離及障礙物等)來考慮選擇設備(如設備型號、是否要加用全向、定向天線,及增減設備數量等)。

當然,在樓房上架設無線網路設備還需加裝避雷器、防潮箱等設備,以防止無線網路設備的損壞。

方案點評

只需無線網卡及一台AP,便能以無線方式配合既有的有線架構來分享網路資源。WLAN具有安裝便捷、使用靈活、易於擴展、價格便宜、輻射小等好處,能快速、方便地解決使用有線方式不易實現的網路連通問題。在安全方面,IEEE 802.11b標准能提供保密機制,學校還能同時藉助一些管理策略(如只有授權用戶能訪問無線設備等)和VPN(虛擬專用網)來強化安全性能。

㈩ 關於藍牙的文章

看看這個書怎麼樣,藍牙--夢想與現實
第1章 藍牙概論
1.1 初識藍牙
1.1.1 什麼是藍牙
1.1.2 為什麼叫藍牙
1.1.3 藍牙的來龍去脈
1.1.4 藍牙SIG組織
1.2 藍牙的優勢
1.2.1 開放性優勢
1.2.2 成本優勢
1.2.3 攜帶型優勢
1.2.4 頻帶優勢
1.2.5 安全性優勢
1.2.6 便利性優勢
1.3 藍牙的市場分析
1.3.1 媒體對藍牙的評價
1.3.2 藍牙市場化三階段
1.3.3 藍牙產品增長預測
1.3.4 藍牙發展的制約因素
1.3.5 藍牙與其他相關技術的比較分析
1.3. 6 藍牙增長速度的比較分析
1.3.7 從外掛式到內嵌式應用
第2章 競爭中的藍牙
2. 1 藍牙的相關技術
2.1.1 藍牙與信息家電
2. 1.2 藍牙與家庭網路
2.1.3 藍牙與第三代移動通信
2. 2 藍牙的競爭對手
2. 2.1 PAN、WLAN和WAN
2. 2.2 藍牙與紅外
2. 2.3 藍牙與IEEE802.11b
2. 2.4 藍牙與DECT
2.2.5 藍牙與HomeRF
2.2.6 藍牙與HiperLAN
2.2.7 藍牙與其他技術能否"和平共處"
2.3 藍牙目前存在的問題
2.3.1 價格問題
2.3.2 互操作性問題
2.3.3 干擾問題
2.3.4 安全問題
2.3.5 頻帶許可權問題
2.3.6 軟體問題
2.3.7 晶元面積問題
2.3.8 數據傳輸速率問題
2.3.9 漫遊問題
2.4 藍牙規范的發展與完善
2.4.1 藍牙1.1版規范
2.4.2 藍牙2.0版規范
2.4.3 IEEE 802.15標准
第3章 藍牙基本應用
3.1 藍牙應用概述
3.2 替代電纜
3.2.1 電腦外設的無線連接
3.2.2 無線耳機
3.2.3 台式電腦、筆記本電腦、行動電話的無線互連
3.2.4 多媒體無線傳送
3.2.5 家電的無線互連與遙控
3.3 無線聯網
3.3.1 為什麼要無線聯網
3.3.2 基於藍牙的區域網
3.3.3 無線自動接入服務
3.4 無線上網
3.4.1 隨時隨地隨意上網
3.4.2 通過手機上網
3.4.3 通過接入點上網
3. 4. 4 多功能手機