当前课程知识点:网络技术与应用 > 第4讲 无线局域网 > 4.1 无线局域网概述 > 4.1-1 无线数据传输
在以太网当中
我们学习了数据通过有线信道的传输过程
那么数据通过无线信道是怎么传输的呢
下面 我们就来学习数据通过无线信道的传输过程
内容主要包括 无线传输过程 无线信道的选取
和电磁波的特点
我们说无线通信是利用电磁波在自由空间中的传播实现的
那么电磁波是怎么传播的呢
我们说电磁波的传播过程是由变化的电场激发变化的磁场
再由变化的磁场激发出新的变化的电场
这样由近及远 不断地 交替地下去的激发过程产生的电磁波
那么计算机处理的二进制位流是怎么转换成电磁波的呢
我们说电磁波有三个特征参数
一个是频率 第二个是初始相位还有功率
这点和按照正弦和余弦变化规律来变化的模拟信号
有非常相似的地方
前面我们学习了通过调制可以把二进制位流
转换成模拟信号
因此 我们可以先把二进制位流转换成模拟信号
然后用模拟信号通过天线激发产生变化的电场
由此产生电磁波
然后 在接收端由天线从电磁波当中感应出模拟信号
然后再把模拟信号经过解调还原成二进制位流
那么无论是解调还是调制
在无线局域网当中 都是通过一个无线网卡实现的
那么有的无线网卡是有外置天线的
有的无线网卡没有外置天线
二进制位流通过无线局域网的传输过程当中
是必须要通过一个无线信道来实现的
那么无线信道又是怎么产生的呢
电磁波在自由空间的传播要占据一段频段
这段频段就是无线信道
那么什么样的频段适合数据传输呢
我们知道数据传输速率和电磁波的波特率成正比
而电磁波的波特率和电磁波带宽成正比
因此为了得到比较高的数据传输速率
电磁波必须有比较高的带宽
下面我们来分析一下电磁波的频谱
这是电磁波的频谱
频率从低到高分别是无线电 微波还有红外线 可见光
紫外线 x射线 γ射线
我们说带宽决定传输速率
而高频段的电磁波有比较高的带宽
但是从频谱上可以看出
紫外线以上的这些电磁波对生物有伤害
特别是x射线和γ射线
对人体的杀伤力是很大的
因此我们要选择紫外线以下的
但是紫外线以下的电磁波频率越高就越接近可见光
那么可见光直线传播的特性
对无线局域网终端的布局有很大的限制
因此 通常把微波段的电磁波用作数据通信
电磁波在网络中得到了应用
另外在其它的许多领域 如工业 科学 医疗等领域
也得到了广泛的应用
因此每个国家都有一个权威机构专门负责
电磁波频率的分配 发射功率的控制等
比如说像我们国家的无线电管理委员会
为了满足公众对电磁波的使用
通常会开放一些电磁波频段让公众自由使用
而且各个国家尽量把开放的电磁波频段一致起来
以使一些相关的无线电通信设备可以标准化
这是美国开放的ISM频段
它开放了这三个电磁波频段
那么工业 科学 医疗等相关部门都可以不用经过申请
可以自由地使用这些电磁波的频段
那么对于无线局域网来说 它使用的电磁波频段是这样的
一个频段是2.401GHz到2.483GHz的频段
总共是82MHz带宽
还有一个是5.15GHz到5.35GHz的频段
一共是200MHz的带宽
然后还有一个是5.725GHz到5.825GHz的频段
是100MHz的带宽
通常把2.401GHz到2.483GHz的频段称为2.4GHz频段
把后面两个频段统称为5GHz的频段
下面我们看一下电磁波在传播过程中的一些特点
第一个是能量的损耗
电磁波在传播过程当中 它的能量会发生损耗
并且能量的损耗与传播的距离的平方成正比
对于ISM频段的电磁波 它的发射功率受到严格限制
能量不能太大
因此在传输过程当中 电磁波的传输覆盖范围是有限的
而电磁波的频率越高
它越接近于可见光的特性
有些障碍物直接能够阻挡电磁波的穿越
那么虽然电磁波能够穿越某些障碍物
但是它的能量受到很大损失
比如说 发射源在走道上 接收端在房间里
那么门是开着还是关着 对信号接收质量产生很大影响
这是能量损耗
第二个是干扰
电磁波在传输过程当中
很容易受到相同频率电磁波的干扰
特别是在ISM频段
因为它是自由开放的
所以它更容易受到干扰
因此在使用的过程当中 尽量保证在有效的使用范围之内
尽量不要有相同频段的电磁波的发射源
我们在飞机上
要求大家关闭手机 笔记本电脑等无线通信设备
就是为了避免干扰 保证飞机的正常飞行
第三个是多径效应
发送端发射的电磁波沿着不同的传播路径
受到不同的障碍物的反射 最后到接收端信号叠加以后
信号可能会严重的失真
这种现象通常是在接收端增加接收天线的数量来解决
有时候 我们在某一个位置接收信号不好
我们可以移动一下
改变一下所在的位置和接收的方向
信号可能变得强一些了
这就是个原因
第四个是隐蔽站的问题
隐蔽站是因为终端在发送电磁波的过程当中
电磁波的能量会损耗
那么一个终端可能检测不到另一个终端发射的电磁波能量
因此两个终端对于对方来说 都是不可见的
也就是隐蔽的
比如说终端A和终端C
我们来看一下
这是终端A电磁波的传播范围
这是终端C电磁波的传播范围
那么对于终端A和终端C这两个终端来说
它都是互相隐蔽的
就是终端A的电磁波范围没有覆盖终端C
终端C的电磁波范围也没有覆盖终端A
那么这两种隐蔽的现象会发生什么样的后果呢
因为终端A和终端B是在同一个电磁波的覆盖范围里
而终端C和终端B也是在同一个覆盖范围里
因此 终端A和终端C可能会同时给终端B发送数据
在终端B这个地方 数据就产生了冲突
这是隐蔽站的问题
第五个是暴露站的问题
我们来看一下暴露站的问题
终端B的电磁波范围包含终端A 终端B 还有终端C
而终端C的电磁波传播范围包含终端B 终端C和终端D
那么在这个里面
终端B和终端D是相互隐藏的
终端C和终端A也是相互隐藏的
但是终端B在向终端D发送电磁波的同时
终端C是可以同时向终端D发送电磁波的
因为终端D并不能收到终端B发送的电磁波信号
但是因为终端B和终端C是互相暴露的
它们是可见的
因此终端C不会在终端B向终端A发送数据的同时
它给D发送数据
那么这是暴露站的问题
通过这些特点的分析
我们可以看得出来无线通信和有线通信之间
存在这样一些不同点
第一个 有关传输速率的问题
终端位于不同位置上
因为能量的损耗
接收到信号的强度和信噪比可能不一样
根据香农定理
数据传输速率取决于电磁波的带宽和信号的信噪比
因此位于无线局域网中不同位置的终端
它的传输速率可能就不同
这是跟总线形以太网当中有线通信不一样的地方
第二个 信号再生的问题
在有线信号传输过程当中
因为信号的传播方向是可以确定的
因此我们可以在适当的位置增加像中继器这样的放大器
那么信号在传播过程当中 可以进行再生的
那么使得接收端接收到的信号质量
与接收端和发送端之间的距离没有关系
但是无线信号因为是沿着自由空间来传播的
它的传播方向是无法确定的
因此 无法按照有线通信在某个位置设置一个放大器
来放大信号
也就使得信号再生
所以在无线通信当中
接收端收到的信号质量与接收端发送端之间的距离
有关系
这是有线通信和无线通信两个很大的差别
-课程先导语
--先导语
-1.1 网络内涵
--网络内涵
-1.2 互联网发展过程
--互联网发展过程
-1.2 互联网发展过程--作业
-1.3 交换方式
--电路交换
-- 虚电路交换
--数据报交换
--三种交换方式比较
--html
-1.3 交换方式--作业
-1.4 计算机网络体系结构和协议
--分层结构
--OSI体系结构
-1.4 计算机网络体系结构和协议--作业
-第一讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
-2.1 数据传输系统
-2.1 数据传输系统--作业
-2.2 信号
--2.2 信号
-2.2 信号--作业
-2.3 编码和调制
--2.3-1 编码
--2.3-2 调制
-2.3 编码和调制--作业
-2.4 差错控制
-2.4 差错控制--作业
-2.5 传输媒体
--2.5 传输媒体
-2.5 传输媒体--作业
-2.6 Packet Tracer6.2使用说明
-第二讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-以太网发展过程与内容简介
-以太网发展过程与内容简介--作业
-3.1 总线形以太网
-3.1 总线形以太网--作业
-3.2 网桥与冲突域分割
-3.2 网桥与冲突域分割--作业
-3.3 交换式以太网与VLAN
-3.3 交换式以太网与VLAN--作业
-3.4 以太网标准
-3.4 以太网标准--作业
-第三讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-案例设计
--案例设计
-测验--作业
-本讲内容简介
--无线局域网
-4.1 无线局域网概述
-4.1 无线局域网概述--作业
-4.2 无线局域网应用方式
-4.2 无线局域网应用方式--作业
-4.3 无线局域网MAC层
-4.3 无线局域网MAC层--作业
-4.4 终端接入无线局域网过程
-4.4 终端接入无线局域网过程--作业
-4.5 无线局域网设计和分析
-第四讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
-- IP与网络互连
-5.1 网络互连机制
-5.1 网络互连机制--作业
-5.2 网际协议
-5.2 网际协议--作业
-5.3 IP分组传输过程
-5.3 IP分组传输过程--作业
-5.4 路由表建立过程
-5.4 路由表建立过程--作业
-5.5 IP over以太网
-5.5 IP over以太网--作业
-5.6 三层交换机与VLAN间通信过程
-5.7 Internet控制报文协议
-5.7 Internet控制报文协议--作业
-第五讲内容启示
--html
-案例设计
--案例设计
-例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
--本讲内容简介
-6.1 Internet接入控制机制
-6.1 Internet接入控制机制--作业
-6.2 以太网和ADSL接入技术
-6.2 以太网和ADSL接入技术--作业
-6.3 家庭局域网接入方式与无线路由器
-6.3 家庭局域网接入方式与无线路由器--作业
-6.4 接入综合演示实验
-6.4 接入综合演示实验--作业
-第六讲内容的启示
--html
-例题分析
--第六讲 例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
--传输层
-7.1 传输层服务特性
--传输层服务特性
-7.1 传输层服务特性--作业
-7.2 端口号
--端口号
-7.3 用户数据报协议UDP
-7.3 用户数据报协议UDP--作业
-7.4 传输控制协议TCP
--TCP特点和格式
-- TCP的几点说明
-7.4 传输控制协议TCP--作业
-第七讲内容启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
-- 应用层
-8.1 应用结构
--应用结构
-8.1 应用结构--作业
-8.2 域名解析
-8.2 域名解析--作业
-8.3 动态主机配置协议
-8.3 动态主机配置协议--作业
-8.4 万维网
-- 万维网
-8.4 万维网--作业
-8.5 电子邮件
--html
-8.6 文件传输协议
--html
-例题分析
--例题分析
-案例设计
--CH8 案例设计
-应用层启示
--html
-测验--作业
-本讲内容简介
-9.1 网络安全概述
-9.1 网络安全概述--作业
-9.2 网络安全基础
-9.2 网络安全基础--作业
-9.3 病毒检测与防御技术
-9.3 病毒检测与防御技术--作业
-9.4 以太网安全技术
-9.4 以太网安全技术--作业
-9.5 无线局域网安全技术
-9.5 无线局域网安全技术--作业
-9.6 防火墙
-9.6 防火墙--作业
-9.7 安全协议
--9.7 安全协议
-9.7 安全协议--作业
-例题分析
--例题分析
-防火墙演示实验
-- 防火墙演示实验
-案例设计
--案例设计
-网络安全的启示
--html
-测验--作业
-附录1:综合应用分析
--综合应用分析
-附录2:Cisco实际设备网络构建与配置
-期末考试--考试试题