无线局域网：

无线局域网络 (Wireless Local Area Networks ； WLAN) 是相当便利的数据传输系统，它利用射频 (Radio Frequency ； RF) 的技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线 (Coaxial) 所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到「信息随身化、便利走天下」的理想境界。

为何使用无线局域网络

对于局域网络管理主要工作之一，对于铺设电缆或是检查电缆是否断线这种耗时的工作，很容易令人烦躁，也不容易在短时间内找出断线所在。再者，由于配合企业及应用环境不断的更新与发展，原有的企业网络必须配合重新布局，需要重新安装网络线路，虽然电缆本身并不贵，可是请技术人员来配线的成本很高，尤其是老旧的大楼，配线工程费用就更高了。因此，架设无线局域网络就成为最佳解决方案。

什么情形需要无线局域网络

无线局域网络绝不是用来取代有线局域网络，而是用来弥补有线局域网络之不足，以达到网络延伸之目的，下列情形可能须要无线局域网络

◆ 无固定工作场所的使用者

◆ 有线局域网络架设受环境限制

◆ 作为有线局域网络的备用系统

无线局域网络存取技术

目前厂商在设计无线局域网络产品时，有相当多种存取设计方式，大致可分为三大类：窄频微波 (Narrowband Microwave) 技术、展频 (Spread Spectrum) 技术、及红外线 (Infrared) 技术，每种技术皆有其优缺点、限制、及比较，接下来是这些技术方法的详细探讨。

展频技术

展频技术的无线局域网络产品是依据 FCC(Federal Communications Committee ；美国联邦通讯委员会 ) 规定的 ISM(Industrial Scientific, and Medical) ，频率范围开放在 902M~928MHz 及 2.4G~2.484GHz 两个频段，所以并没有所谓使用授权的限制。展频技术主要又分为「跳频技术」及「直接序列」两种方式。而此两种技术是在第二次世界大战中军队所使用的技术，其目的是希望在恶劣的战争环境中，依然能保持通信信号的稳定性及保密性。

一、 跳频技术 (FHSS)

跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum ； FHSS) 在同步、且同时的情况下，接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号，对于一个非特定的接受器， FHSS 所产生的跳动讯号对它而言，也只算是脉冲噪声。 FHSS 所展开的讯号可依特别设计来规避噪声或 One-to-Many 的非重复的频道，并且这些跳频讯号必须遵守 FCC 的要求，使用 75 个以上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最大时间间隔 (Dwell Time) 为 400ms 。

二、 直接序列展频技术 (DSSS)

直接序列展频技术 (Direct Sequence Spread Spectrum ； DSSS) 是将原来的讯号「 1 」或「 0 」，利用 10 个以上的 chips 来代表「 1 」或「 0 」位，使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。而每个 bit 使用多少个 chips 称做 Spreading chips ，一个较高的 Spreading chips 可以增加抗噪声干扰，而一个较低 Spreading Ration 可以增加用户的使用人数。

基本上，在 DSSS 的 Spreading Ration 是相当少的，例如在几乎所有 2.4GHz 的无线局域网络产品所使用的 Spreading Ration 皆少于 20 。而在 IEEE802.11 的标准内，其 Spreading Ration 大约在 100 左右。

三、 FHSS VS DSSS 调变差异

无线局域网络在性能和能力上的差异，主要是取决于所采用的是 FHSS 还是 DSSS 来实现、以及所采用的调变方式。然而，调变方式的选择并不完全是随意的，像 FHSS 并不强求某种特定的调变方式，而且，大部分既有的 FHSS 都是使用某些不同形式的 GFSK ，但是， IEEE 802.11 草案规定要使用 GFSK 。至于 DSSS 则过使用可变相位调变 ( 如： PSK 、 QPSK 、 DQPSK) ，可以得到最高的可靠性以及表现高数据速率性能。

在抗噪声能力卜方面，采用 QPSK 调变方式的 DSSS 与采用 FSK 调变方式的 FHSS 相比，可以发现这两种不同技术的无线局域网络各自拥有的优势。 FHSS 系统之所以选用 FSK 调变方式的原因是因为 FHSS 和 FSK 内在架构的简单性， FSK 无线讯号可使用非线性功率放大器，但这却牺牲了作用范围和抗噪声能力。而 DSSS 系统需要稍为贵一些的线性放大器，但却可以获得更多的回馈。

四、 DSSS VS FHSS 之优劣

截至目前，若以现有的产品参数详加比较，可以看出 DSSS 技术在需要最佳可靠性的应用中具有较佳的优势，而 FHSS 技术在需要低成本的应用中较占优势。虽然我们可以在网际网络内看到各家厂商各说各话，但真正需要注意的是厂商在 DSSS 和 FHSS 展频技术的选择，必须要审慎端视产品在市场的定位而定，因为它可以解决无线局域网络的传输能力及特性，包括：抗干扰能力、使用距离范围、频宽大小、及传输资料的大小。

一般而言， DSSS 由于采用全频带传送资料，速度较快，未来可开发出更高传输频率的潜力也较大。 DSSS 技术适用于固定环境中、或对传输品质要求较高的应用，因此，无线厂房、无线医院、网络社区、分校连网等应用，大都采用 DSSS 无线技术产品。 FHSS 则大都使用于需快速移动的端点，如行动电话在无线传输技术部分即是采用 FHSS 技术；且因 FHSS 传输范围较小，所以往往在相同的传输环境下，所需要的 FHSS 技术设备要比 DSSS 技术设备多，在整体价格上，可能也会比较高。以目前企业需求来说，高速移动端点应用较少，而大多较注重传输速率、及传输的稳定性，所以未来无线网络产品发展应会以 DSSS 技术为主流。

消费者选购无线局域网络时需要特别注意下列的特性，以决定自己合适的产品，包括：

◎ 涵盖范围；

◎ 传输率；

◎ 受 Multipath 影响程度；

◎ 提供资料整合程度；

◎ 和有线的基础设施之间的互操性；

◎ 和其它无线的基础设施之间的互操性；

◎ 抗干扰程度；

◎ 简单、易操作；

◎ 保密能力；

◎ 低成本；

◎ 电流消耗情况。

IEEE 802.11 之相关信息

因应无线局域网络的强烈需求，美国的国际电子电机学会于 1990 年 11 月召开了 802.11 委员会，开始制定无线局域网络标准。

承袭 IEEE802 系列， 802.11 规范了无线局域网络的介质存取控制 (Medium Access Control ； MAC) 层及实体 (Physical ； PHY) 层。此较特别的是由于实际无线传输的方式不同， IEEE802.11 在统一的 MAC 层下面规范了各种不同的实体层，以因应目前的情况及未来的技术发展。目前 802.11 中制订了三种介质的实体，为了未来技术的扩充性，也都提供了多重速率 (Mulitiple Rates) 的功能。这三个实体分别是：

一、 2.4GHz Direct Sequence Spread Spectrum

速率 1Mbps 时用 DBPSK 调变 (Difference By Phase Shift Keying)

速率 2Mbps 时用 DQPSK 调变 (Difference Quarter Phase Shift Keying)

接收敏感度 –80dbm

用长度 11 的 Barker 码当展频 PN 码

二、 2.4GHz Frequency Hopping Spread Spectrum

速率 1Mbps 时用 2-level GFSK 调变，接收敏感度 –80dbm,

速率 2Mbps 时用 4-level GFSK 调变，接收敏感度 –75dbm,

每秒跳 2.5 个 hops

Hopping Sequence 在欧美有 22 组，在日本有 4 组

三、 Diffused IR

速率 1Mbps 时用 16ppm 调变，接收敏感度 2 × 10-5mW/ 平方公分

速率 2Mbps 时用 4ppm 调变，接收敏感度 8 × 10-5mW/ 平方公分

波长 850nm~950nm

其中前两种在 2.4GHz 的射频方式是依据 ISM 频段以展频技术可做不须授权使用的规定，这个频段的使用在全世界包含美国、欧洲、日本及台湾等主要国家都有开放。第三项的红外线由于目前使用上没有任何管制 ( 除了安全上的规范 ) ，因此也是自由使用的。

IEEE 802.11 MAC 的基本存取方式称为 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) ，与以太网络所用的 CSMA/CD (Collision Detection) 变成了碰撞防止 (Collision Avoidance) ，这一字之差是很大的。因为在无线传输中感测载波及碰撞侦测都是不可靠的，感测载波有困难。另外通常无线电波经天线送出去时，自己是无法监视到的，因此碰撞侦测实质上也做不到。在 802.11 中感测载波是由两种方式来达成，第一是实际去听是否有电波在传，及加上优先权的观念。另一个是虚拟的感测载波，告知大家待会有多久的时间我们要传东西，以防止碰撞。

无线局域网络之产品简介

Access Point

一般俗称为网络桥接器，顾名思义即是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之桥梁，因此任何一台装有无线网卡之 PC 均可透过 AP 去分享有线局域网络甚至广域网络之资源。除此之外， AP 本身又兼具有网管之功能，可针对接有无线网络卡之 PC 作必要之控管。

Wireless LAN Card

一般称为无线网络卡，其与传统之 Ethernet 网络卡的差别是在于前者之资料传送乃是藉由无线电波，而后者则是透过一般的网络线。

目前无线网络卡的规格大致可分成 2M, 5M, 11M, 三种，而其适用之界面可分为 PCMCIA, ISA, PCI 三种界面。

Antenna

一般称为天线，此天线与一般电视，火腿族，大哥大所用之天线不同，其原因乃是因为频率不同所致， WLAN 所用之频率为较高 2.4GHz 之频段。

天线之功能乃是将 source 之信号，藉由天线本身的特性而传送至远处，至于能传多远，一般除了考虑 source 的 output power 强度之外，其另一重要因素乃是天线本身之 dBi 值，即俗称的增益值， dB 值愈高，相对所能传达之距离也更远。通常每增加 8dB 则相对之距离可增至原距离的一半。

一般天线有所谓指向性 (Uni-direction) 与全向性 (Omni-direction) 两种，前者较适合于长距离使用，而后者则较适合区域性之应用。

产品 Q & A

Q1 ：何谓无线网络 ?

ANS ：一般来讲，所谓无线，顾名思义就是利用无线电波来作为资料的传导，而就应用层面来讲，它与有线网络的用途完全相似，两者最大不同的地方是在于传输资料的媒介不同。除此之外，正因它是无线，因此无论是在硬件架设或使用之机动性均比有线网络要优势许多。

Q2 ：无线网络与有线网络相较之下，有那些优点 ?

ANS ：就使用上它的机动性，便利性，是有线网络所不及，就成本上，它可省下一笔可观的布线费用，修改装潢费用，基本上使用的空间较为弹性许多。

Q3 ：无线网络对人体是否有所影响 ?

ANS ：因无线网络的发射功率较一般的大哥大手机要微弱许多，无线网络发射功率约 60~70mW ，而大哥大手机发射功率约 200mW 左右，而且使用的方式亦非像手机一般直接接触于人体，因此较无安全上之考量。

Q4 ：若要架构一个无线网络，其最基本之配备需要有那些 ?

ANS ：一般架设无线网络的基本配备就是一片无线网络卡及一台桥接器 (AP) ，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源。

Q5 ：无线网络就使用是否会被干扰或影响其它设备运作 ?

ANS ：基本上无线网络所使用之频段是属于 ISM 2.4GHz 的高频率范围，就日常生活，或办公室等等所用之电器设备是不会相互干扰，因频率差异甚多，而且无线网络本身共有 12 个信道可供调整，自然干扰的现象就不必担心。

Q6 ：何谓 ISM 频段 ?

ANS ： ISM(Industrial Scientific Medical) Band ，此频段 ( 2.4~2.4835GHz) 主要是开放给工业，科学、医学，三个主要机构使用，该频段是依据美国联邦通讯委员会 (FCC) 所定义出来，属于 Free License ，并没有所谓使用授权的限制。

Q7 ：何谓展频 (Spread Spectrum)?

ANS ：展频技术主要又分为「跳频技术」及「直接序列」两种方式。而此两种技术是在第二次世界大战中军队所使用的技术，其目的是希望在恶劣的战争环境中，依然能保持通信信号的稳定性及保密性。对于一个非特定的接受器， Spread Spectrum 所产生的跳动讯号对它而言，只算是脉冲噪声。因此对整体而言是一种较具安全性的通讯技术。

Q8 ：何谓跳频 (Frequency-Hopping Spread Spectrum)?

ANS ：跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum ； FHSS) 在同步、且同时的情况下，接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号，对于一个非特定的接受器， FHSS 所产生的跳动讯号对它而言，只算是脉冲噪声。 FHSS 所展开的讯号可依特别设计来规避噪声或 One-to-Many 的非重复的频道，并且这些跳频讯号必须遵守 FCC 的要求，使用 75 个以上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最大时间间隔 (Dwell Time) 为 400ms 。

Q9 ：何谓直接序列展频 (Direct Sequence Spread Spectrum)?

ANS ：直接序列展频技术 (Direct Sequence Spread Spectrum ； DSSS) 是将原来的讯号「 1 」或「 0 」，利用 10 个以上的 chips 来代表「 1 」或「 0 」位，使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。而每个 bit 使用多少个 chips 称做 Spreading chips ，一个较高的 Spreading chips 可以增加抗噪声干扰，而一个较低 Spreading Ration 可以增加用户的使用人数。

基本上，在 DSSS 的 Spreading Ration 是相当少的，例如在几乎所有 2.4GHz 的无线局域网络产品所使用的 Spreading Ration 皆少于 20 。而在 IEEE 802.11 的标准内，其 Spreading Ration 只有 11 ，但 FCC 的规定是必须大于 10 ，而实验中，最佳的 Spreading Ration 大约在 100 左右。

Q10 ：无线网络所能含盖的范围有多广 ?

ANS ：一般无线网络所能含盖的范围应视环境的开放与否而定，若不加外接天线而言，在视野所及之处约 250M ，若属半开放性空间，有隔间之区域，则约 35~50M 左右，当然若加上外接天线，则距离可达更远，此关系到天线本身之增益而定，因此需视客户之需求而加以规划之。

Q11 ：无线网络于使用之过程其保密性为何 ?

ANS ：基本上 GEMPLEX 之无线网络技术采 DSSS 系统，本身就具有防窃听之功能，另外再加上资料加密功能 (WEP40bits) 的双重防护下，因此其安全性是相当周全。

Q13 ：何谓桥接器 (Access Point)?

ANS ： Access Point ，一般俗称为网络桥接器，顾名思义即是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之桥梁，因此任何一台装有无线网卡之 PC 均可透过 AP 去分享有线局域网络甚至广域网络之资源。除此之外， AP 本身又兼具有网管之功能，可针对接有无线网络卡之 PC 作必要之控管。

Q14 ： Access Point 在使用上可同时支持多少工作站 ?

ANS ：理论上是可以支持到一个 CLASS C ，但为了让工作站本身有足够之频宽可利用，一般建议一台 AP 约支持 20~30 左右之工作站为最佳状态。

Q15 ：何谓漫游 (Roaming) 功能 ?

ANS ：如同大哥大一般，可漫游在不同的基地台之间，无线网络工作站亦可漫游在不同的 AP 之间，只要 AP 群的 ESSID 定义一样，则自然无线网络工作站可自由的漫游于无线电波所能含盖之区域。

Q16 ：若无线网络之设备架设于室外，其如何防止雷击 ?

ANS ：基本上无线网络可配置避雷器之设备，此设备可选购装设于无线网络设备上，以利外来之突波造成系统损坏。

Q17 ：何谓 Access Control?

ANS ：基本上每张无线网卡上都有一组独一无二的硬件地址，即所谓的 MAC address ，经由 Access Control table 可定义某些卡可登入此 AP ，某些卡被拒绝登入，如此便能达到控管的机制，可避免非相关人员随意登入网络，窃取资源。

Q18 ：何谓 ASBF?

ANS ： ASBF(Automatic Scale Back Functionality) ，此项功能是 Gemplex AP 特有之功能，保证 WLAN 始终处于最佳的联机品质，除此之外，并提供支持多重厂商的无线网卡，但其网卡必须是符合 IEEE 802.11 之规范而设计。

Q19 ：何谓 Power Management?

ANS ：由于 Notebook 使用约 2 小时左右后便必须充电，若又同时使用其它外围设备，则必定更加耗电，因此此项功能乃在于有效的管理无线网络卡所消耗之电量，换句话说，它能适时控制当有 DATA sending or receiving 时，是处于 ”Wake up status” ，反之则处于 power down mode 。

Q20 ：天线所使用之导线的长度是否有影响传输品质 ?

ANS ：一般来讲，天线所使用之导线的长度，材质，阻抗匹配，均会对讯号造成某程度之影响，而最明显的就是增益衰减。通常以 20 feet 之长度而言就会让讯号衰减约 1.2dBi 左右，而平均每衰减 8dBi 就会让原传输之距离约缩减一半，因此导线之长度与品质在无线产品的应用上是不容忽视的。

Q21 ：架设指向性天线时，是否有工具可提供指示，让讯号品质达到最佳化 ?

ANS ： Gemplex 之 Bridge 本身有提供一套软件联机品质校正程序，其中是以图形曲线的方式呈现于屏幕上，使用者可明显看出该讯号目前强弱之状况，而加以调整天线的位置，已达最佳状态。

Q22 : 何谓 Ad-hoc ?

ANS : 构成一种特殊的无线网络应用模式，一群计算机接上无线网络卡，即可相互连接，资源共享，无需透过 Access Point.

Q23 : 何谓 Infrastructure ?

ANS : 一种整合有线与无线局域网络架构的应用模式，透过此种架构模式，即可达成网络资源的共享，此应用需透过 Access Point.

Q24 : 何谓 BSS ?

ANS : 一种特殊的 Ad-hoc LAN 的应用，称为 Basic Service Set (BSS) ，一群计算机设定相同的 BSS 名称，即可自成一个 group ，而此 BSS 名称，即所谓 BSSID 。

Q25 : 何谓 ESS ?

ANS : 一种 infrastructure 的应用，一个或多个以上的 BSS ，即可被定义成一个 Extended Service Set ( ESS ) ，使用者可于 ESS 上 roaming 及存取 BSSs 中的任何资料，其中 Access Points 必须设定相同的 ESSID 及 channel 才能允许 roaming.

Q26 : 何谓 SNMP ?

ANS : “ Simple Network Management Protocol “ ，一种网管的通信协议，透过 SNMP 的软件可以连接至可支持 SNMP 的装置并可收集该装置所有的信息并做其它整合性的应用， Gemplex Wireless LAN product 就有 support 此功能。

Q27 : 何谓 WEP ?

ANS : “ Wired Equivalent Protection “ ，一种将资料加密的处理方式， WEP 40bits 的 encryption 乃是 IEEE 802.11 的标准规范。透过 WEP 的处理便可让我们的资料于传输中更加安全。

 

无线局域网络之应用

大楼之间

大楼之间建构网络的连结，取代专线，简单又便宜。

餐饮及零售

餐饮服务业可使用无线局域网络产品，直接从餐桌即可输入并传送客人点菜内容至厨房、柜台。零售商促销时，可使用无线局域网络产品设置临时收银柜台。

医疗

使用附无线局域网络产品的手提式计算机取得实时信息，医护人员可藉此避免对伤患救治的迟延、不必要的纸上作业、单据循环的迟延及误诊等，而提升对伤患照顾的品质。

企业

当企业内的员工使用无线局域网络产品时，不管他们在办公室的任何一个角落，有无线局域网络产品，就能随意地发电子邮件、分享档案及上网络浏览。

仓储管理

一般仓储人员的盘点事宜，透过无线网络的应用，能立即将最新的资料输入计算机仓储系统。

货柜集散场

一般货柜集散场的桥式起重车，可于调动货柜时，将实时信息传回 office ，以利相关作业之逐行。

监视系统

一般位于远方且需受监控现场之场所，由于布线之困难，可藉由无线网络将远方之影像传回主控站。

展示会场

诸如一般的电子展，计算机展，由于网络需求极高，而且布线又会让会场显得凌乱，因此若能使用无线网络，则是再好不过的选择。

DSSS vs FHSS

 

 

DSSS

FHSS

展 频 特 性

将原信号 “1” 或 “0” 利用 10 个以上的 chips 代表 “1” 或 “0” ，使得原来较高功率，较窄频率变成具有较宽频的低功率。

同步，同时接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号。对于一个非特定的 reveiver ， FHSS 所产生的跳动讯号对它而言，只能算是脉冲噪声而已。

 

调 变 差 异

PSK ， DBPSK ， DQPSK

GFSK

 

抗 噪 声 能 力

DSSS 之 DQPSK 调变方式是采 线性放大器组成，其作用范围和抗噪声能力效果佳。

FHSS 之 FSK 调变方式架构简单，采非线性功率放大器组成

。

 

差 异 性

High Speed

Long Distance

Easy Integration

适用于较固定环境中使用

作用范围较大

Low Speed

Short Range

Carrier Data Voice

Better Security

 

DSSS 与 FHSS 之取决端视产品在市场定位而定，因为它可以解决无线局域网络的传输能力及特性，包括抗干扰能力，使用距离范围，频宽大小及传输资料的大小。 DSSS 技术适用于固定环境中，或对传输品质要求较高的应用，因此，无线厂房，无线医院，网络社区，大都采用 DSSS 无线技术产品。而 FHSS 则大都使用于需快速移动的端点，如行动电话，其无线传输的技术部份即采用 FHSS 展频技术。

无线网络技术比较表

 

Item

Specification

Wireless LAN

802.11

HOME RF

1.09

BLUETOOTH

Application

High speed wireless data networking(long distance)

Wireless communication in home & SOHO

Wireless communication in short range

Technology

FHSS,DSSS

FHSS

FHSS

Frequency

RF 2.4GHz

RF 2.4GHz

RF 2.4GHz

Power

+18dbm

+18dbm

+18dbm

Data rate

11Mbps

11Mbps

1Mbps

Distance

150M

50M

10M

Transmission

DSSS: Data

FHSS: Data & Voice

Data & Voice

Data & Voice

Specification

IEEE

Home RF group

Bluetooth SIG

Interface

USB,ISA,PCI,PCMCIA

N/A

Module

Main structure

MAC,RF,Baseband

MAC,RF,Baseband

RF,Baseband,HCI,Ling manager

Power

consumption

250mA

100mA

40mA

Cost

High

Middle

Low

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