第一章無線局域網技術概述

   無線網絡自誕生以來，已被公認為可為用戶提供前所未有的靈活性、便利性及顯著提高工作效率，在減少工作壓力、改善生活水平乃至提高用戶社會地位等方面都具有得天獨厚的優勢。
   隨著Internet的蓬勃發展，信息的獲得更為便利。信息的及時交換與傳遞顯得非常重要，很多企業相繼開辦了分支機構，第二廠區等多個辦公，生產點。而隨著企業管理上的需求，需要將這些分散的點的計算機組成一個局域網，WLAN無線橋接就應運而生，以安全、方便、快捷、經濟多項優點受到人們青睞，成為多點聯網的首先方案。

1.1無線局域網標準簡介

IEEE 802.11b
IEEE 802.11 Task Group b于1999年底定IEEE 802.11b標準，以直序展頻(又稱DSSS；Direct Sequence Spread Spectrum)作為調變技術，所謂「直序展頻」是將原來1個位的訊號，利用10個以上的位來表示，使得原來高功率、窄頻率的訊號，變成低功率、寬頻率。另外一方面，802.11b傳輸速率最高可達到11Mbps，頻段則采用2.4GHz免執照頻段，但目前已基本被淘汰。
IEEE802.11a
IEEE 802.11a由于傳輸速率可高達108Mbps，有五個獨立頻道，使用在點數比較多地環境下，有效帶寬高，抗干擾能力強。可使用在更多的應用中，是目前最常使用的無線局域網絡規格，802.11a選擇具有能有效降低多重路徑衰減與有效使用頻率的OFDM為調變技術，并選擇干擾較少的5GHz頻段。
IEEE802.11g
由于下一代規格IEEE 802.11a與目前的802.11b規格之間，頻段與調變方式不同使得其互相之間不能夠相通，已經擁有802.11b產品的消費者可能不會在802.11a設備問世之后就立即購買；而802.11g就是為這段過渡時間所發展的規格，它建構在既有的IEEE 802.11b實體層與媒體層標準基礎上，選擇2.4 GHz頻段、傳輸速率較54Mbps高，讓已擁有802.11b產品的使用者能夠以802.11g的產品達到一個速度升級的需求。
IEEE802.11n
IEEE802.11n傳輸速率達到300Mbps，采用多收多發MIMO技術。

1.2 無線技術的特性(802.11 標準)

• 可靠的通信

抗射頻干擾性能。理想的接收靈敏度，寬范圍天線能提供強大的、可靠的無線傳輸。
 

• 低成本

可以避免安裝線纜的高成本費用，租用光纖線路的月租費用以及與設備需要經常移動，增加和改變相關的費用。
 

• 靈活性

由于沒有線纜的限制，您可以隨心所欲的增加工作站或重新配置工作站。
 

• 移動性

由于設置允許在任何時間，任何地點訪問網絡數據，而不是在指定的地點，所以用戶可以在網絡中漫游。
 

• 快速安裝

無須施工許可證，不需要開挖溝槽，安裝無線網絡所需的時間只是安裝有線網絡的零頭。
 

• 高吞吐量

可實現最高300Mbps 或更高的數據傳輸速率(未來) 高于T1、 E1 線路速率。
 

• 保護用戶投資

可實現向未來技術的平滑升級，無須更換設備重復投資。
 

• 抗干擾性強

   抗干擾是擴頻通信主要特性之一，比如信號擴頻寬度為100 倍。窄帶干擾基本上不起作用。而寬帶干擾的強度降低了100 倍，如要保持原干擾強度，則需加大100 倍總功率，這實質上是難以實現的。因信號接收需要擴頻編碼進行相關解擴處理才能得到，所以即使以同類型信號進行干擾。在不知道信號的擴頻碼的情況下，由于不同擴頻編碼之間的不同的相關性，干擾也不起作用。正因為擴頻技術抗干擾性質，美國軍方在海灣戰爭等處廣泛采用擴頻無線網橋來連接分布在不同區域的計算機網絡。
 

• 隱蔽性好

   因為信號在很寬的頻帶上被擴展，單位帶寬上的功率很小，即信號功率譜密度很低，信號淹沒在噪聲之中，別人難以發現信號的存在，加之不知擴頻編碼，很難拾取有用信號，而極低的功率譜密度，也很少對于其他電訊設備構成干擾。
 

• 抗多徑干擾

   在無線通信中，抗多徑的問題一直是難以解決的問題，利用擴頻編碼之間的相關特性，在接收端可以以相關技術從多徑信號中提取分離出最強的有用信號，也可把多個路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強，從而達到有效的抗多徑干擾。

1.3 無線WiFi技術和有線技術的比較

1、有線通信的開通必須架設電纜，或挖掘電纜溝或架設架空明線；而架設無線鏈路則無需架線挖溝，線路開通速度快，將所有成本和工程周期統籌考慮。無線擴頻的投資是相當節省的。
2、一般有線通信的質量會隨著線路的擴展而急劇下降，如果中間通過電話轉接局，則信號質量下降更快，到4、5公里左右已經無法傳輸高速率數據，或者會產生很高的誤碼率，速率級別明顯降低，而對于無線擴頻通信方式，50公里內幾乎沒有影響，一般可提供從64K到25M的通信速率，誤碼率小于10-10。
3、有線通信受地勢影響，不能任意鋪設；而無線通信覆蓋范圍大，幾乎不受地理環境限制。
4、有線通信鋪設時需挖溝架線，成本投入較大，且電纜數量固定，通信容量有限；而無線擴頻則可以隨時架設，隨時增加鏈路，安裝、擴容方便。
5、有線通信除電信部門外，其它單位的通信系統沒有在城區挖溝鋪設電纜的權力；而無線通信方式則可根據客戶需求靈活定制專網。
6、有線鏈路的維護需沿線路檢查，出現故障時，一般很難及時找出故障點，而無線擴頻通信只需維護擴頻電臺，出現故障時則能快速找出原因，恢復線路正常運行。
7、建設通信線路時一般需要備份，如果主備通道皆為有線線路，往往會存在相關故障點。若一條有線中斷，另外一條很可能由于整個電纜被挖斷或被破壞、配線架損壞、電話轉接時突然斷電等原因，同時中斷。如果有線通信線路利用無線擴頻進行備份，當有線線路中斷，時則可將通信鏈路切換到無線鏈路上，仍可保證通信線路的暢通。
8、無線擴頻通信可以迅速（數十分鐘內）組建起通信鏈路，實現臨時、應急、抗災通信的目的，而有線通信則需要較長的時間。
9、在安全性能方面無線擴頻通信本身就起源于軍事上的防竊聽技術；有線鏈路沿線均可能遭搭線竊聽。
10、與X.25和DDN 相比，無線擴頻網具有速率高（1Mbps 2Mbps 4Mbps 11Mbps，54Mbps,108Mbps,150Mbps, 300Mbps），安裝簡單，運行費用低（無須租費，僅投入少量維護費用），無須申請頻率資源，容易擴展、投資少等優點。另外，如使用X..25 或DDN 作為網間互連的鏈路，在鏈路兩端要使用路由器，多路復用器等設備，而無線擴頻產品有網橋、路由器、調制解調器等多種選擇節省設備和投資，因此無線擴頻網比X.25 和DDN 在數百公里范圍內聯網要有明顯的優勢。
綜上所述，無線擴頻通信在可靠性、可用性和抗毀性等很多方面超出了傳統的有線通信方式，尤其在一些特殊的地理環境下，更是體現出了其優越性。當然，無論是選擇有線還是無線通信手段，都應根據具體情況因地制宜，量體裁衣。

1.4無線局域網的未來

   有線LAN的技術發展歷史可用一句話來概括，“更快、更好、更便宜”。無線LAN技術已經開始沿著同一條道路發展：數據傳輸速率從1兆位/秒增加到300兆位/秒，隨著IEEE 802.11a/b/g/n標準的出現互操作性已經成為事實，而且價格已經大大降低。改進在目前看來還只是剛剛開始。

1.5價格

    不斷下降的WLAN設備價格開創了一個全新的市場。隨著數量的持續增加，制造效率得到提高，成本下降，價格將進一步下跌。盡管無線客戶機適配器的價格不太可能與有線的客戶機適配器相提并論（已計入布線和人工成本），但價格上的差別將變得越來越不重要。
 
　

第二章　無線局域網可行性分析

2.1安全可靠性原則

   802.11標準中與有線系統相當的保密性（WPA）選項只是滿足客戶安全需要的第一步。本公司產品能夠提供目前無線網絡可以達到的最高級別的安全性，可以提供128位加密功能，并可支持802.11標準的加密和身份驗證選項。按照標準中的規定，使用了具有40或128位密鑰的RC4算法。密鑰用于在使用無線電波對數據進行傳輸之前對其進行加密。如果一個臺站接收的數據包沒有經過適當密鑰的加密，該數據包將被丟棄，永遠也不會被發送到主機上。

2.2先進性開放性及實用性原則

   在網絡建設中，施工周期最長、對周邊環境影響最大的，就是網絡布線施工。在施工過程中，往往需要破墻掘地、穿線架管。而WLAN最大的優勢就是免去或減少了網絡布線的工作量，一般只要安裝一個或多個接入點 (Access Point) 設備，就可建立覆蓋整個建筑或地區的局域網絡。

2.3使用靈活性原則

   在有線網絡中，網絡設備的安放位置受網絡信息點位置的限制。而一旦WLAN建成后，在無線網的信號覆蓋區域內任何一個位置都可以接入網絡。由于有線網絡缺少靈活性，這就要求網絡規劃者盡可能地考慮未來發展的需要，這就往往導致預設大量利用率較低的信息點。而一旦網絡的發展超出了設計規劃，又要花費較多費用進行網絡改造。而WLAN可以避免或減少以上情況的發生。

2.4可維護可擴展性原則

   WLAN有多種配置方式，能夠根據需要靈活選擇。這樣，WLAN就能勝任從只有幾個用戶的小型局域網到上千用戶的大型網絡，并且能夠提供像"漫游（Roaming）"等有線網絡無提供的特性。
 
 

第三章 無線方案設計

3.1 需求分析

    某公路在山體中同時開挖四條隧道，要實現隧道區域內的實時監控要求，共計有40個監控點，所有監控圖像要在指定的位置項目部匯集。因各個監控端點位置分散，遠近不一，環境復雜，布線難度較大，綜合目前數字化網絡化監控技術及無線局域網技術，決定采用具有較大靈活度和穩定性的數字無線網絡監控系統來實現。

3.2 方案設計

 1、無線傳輸系統：為了保證整個無線網絡的高穩定性，本方案建議采用2.4G和5.8G搭配的無線傳輸方式來實現。
 2、模數轉換系統：因網橋傳輸為數字信號傳輸，故應將前段的模擬圖像通過網絡視頻服務器壓縮成數字信號。

3.3 方案設計圖

3.4 方案說明

   如上圖所示：四條隧道共40個監控點，其中每條隧道有10個監控點，監控點平均每80－100米一個。隧道內采用一點對多點方式進行視頻傳輸，分別用一點對三點，一點對三點，一點對四點，計每條隧道用網橋13臺，單路視頻服務器10臺。本方案中一共有一中心為項目部，一個中繼點為D點，A1、A2、B1、B2四處圖像直接到中心匯集，C1、C2兩處由于與項目部中間有山體遮擋不能直接把圖像傳輸到中心，所以通過D點中轉，然后由D點到中心匯集。
   把所有的數據傳輸到項目部監控中心后，可以通過在服務器上安裝軟件對每路圖像進行監控，錄像，對云臺進行控制；還可以通過視頻解碼器將網絡數字信號還原成模擬視頻信號并轉接到監視器或大屏幕上，并能過矩陣對圖像或云鏡進行控制。

3.4 無線監控原理圖

     前端網絡視頻服務器將攝像機輸出的模擬視頻信號，云臺和鏡頭的控制信號打包編碼成網絡傳輸的TCP/IP數據包，再通過無線網橋將信號發回監控中心，監控中心通過視頻解碼器解碼后還原成模擬視頻信號和485控制線，再通過矩陣就可以對所有攝像點進行監看，錄像，回放，對云鏡進行控制。
   
 

3.5 前端連接圖
實際安裝圖：

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