近年來,無線局域網技術發展迅速，但無線局域網的性能與傳統以太網相比還有一定距離，因此如何提高和優化網絡性能顯得十分重要。

　5.1網絡層的優化：移動IP

　移動IP概述

　由于Internet使用域名來轉換成IP地址，一個發給一個地址的分組總是路由到同一個地方，因此，IP地址是與一個物理網絡的位置相對應，傳統的IP鏈接方式不能經受任何地址的變化。移動IP的引入解決了WLAN跨IP子網漫游的問題，是網絡層的優化方案?？梢园岩苿覫P歸結為一句話：假如用戶可以憑一個IP地址進行不間斷跨網漫游，就是移動IP（RFC2002）。如前文所述，802.11無線局域網只規定了MAC層和物理層。為了保證移動站在擴展服務區之間的漫游，需要在其MAC層之上引入Mobile IP技術。

　移IP的無線局域網

　移動主機（MN）在外地通過外地代理（FA）向位于家鄉的家鄉代理（HA）注冊,從而使HA得知MN當前的位置，從而實現了移動性。有了移動IP，主機就可以跨越IP子網實現漫游。如圖１所示，ＩＰ子網的網關路由器旁連接一個FA，FA負責其下無線網段用戶的注冊認證。FA不斷地向本地子網發送代理通告，當移動終端進入子網Ａ時，接收到ＦＡ的代理廣播，獲得當地FA的信息，通過當地FA向HA注冊,經過認證后可以被授權接入，訪問Internet。終端在本子網內部移動時，不斷監測AP和FA的信號質量，通過一定的算法得出當前所有FA的優先級，再根據指定的切換策略適時發起切換。假如只是在同一網段的AP間切換，因所處IP子網未變，不需要重新注冊，AP的功能可以支持這種二層的漫游。當終端在跨網段的AP間切換時，所處IP子網發生改變,此時必須通過新的FA向HA重新注冊，告知當前位置,以后的數據就會被ＨＡ轉發至新的位置。移動IP技術大大擴展了WLAN接入方案的覆蓋范圍,提供大范圍的移動能力，使用戶在移動中時刻保持Internet連接。

　

　圖1.7 無線局域網移動IP的網絡結構

　WLAN實現移動IP的問題

　為實現移動IP，無線局域網要解決一些技術問題：

　IP地址分配：用戶將獲得唯一的IP地址，如同使用移動電話時有一個唯一號碼。

　應用透明性：無論上層應用采用何種上層協議都感覺不到移動的影響，這要求無縫移動性在IP層實現。

　基礎設施：為保證服務品質不受影響，用戶在漫游時，帶寬和服務質量要有保證。

　協議軟件：包括網絡側和用戶側的軟件，客戶端軟件須向服務器端軟件報告自己的信息，網絡側軟件則負責解析用戶的實際位置，鑒定用戶身份、分配權限，并提供預定的業務。

　5.2 MAC層優化：IEEE802.11e協議

　概述

　隨著用戶的增多，有線網絡中提出的業務要求，如視頻、語音等實時業務在WLAN中也將得到滿足。這些實時業務要求WLAN的MAC層能夠提供可靠的分組傳輸，傳輸時延低且抖動小。為此，IEEE 802.11工作組的媒體訪問控制(MAC—Medium access Control)改進任務組(即E任務組)著手對目前802.11 MAC協議進行改進，使其可以支持具有QoS(Quality of Service)要求的應用。

　IEEE802.11MAC協議

　普通的802.11無線局域網MAC層有兩種通訊方式，一種叫分布式協同式（DCF），另一種叫點協同式。分布式協同（DCF）基于具有沖突檢測的載波偵聽多路存取方法(CSMA/CA)，無線設備發送數據前，先探測一下線路的忙閑狀態，假如空閑，則立即發送數據，并同時檢測有無數據碰撞發生。這一方法能協調多個用戶對共享鏈路的訪問，避免出現因爭搶線路而誰也無法通信的情況。它對所有用戶都一視同仁，在共享通訊介質時沒有任何優先級的規定。

　點協同方式（PCF）是指無線接入點設備周期性地發出信號測試幀，通過該測試幀與各無線設備就網絡識別、網絡治理參數等進行交互。測試幀之間的時間段被分成競爭時間段和無競爭時間段，無線設備可以在無競爭時間段發送數據。由于這種通訊方式無法預先估計傳輸時間，因此，與分布式協同相比，目前用得還比較少。

　IEEE802.11e的EDCF機制

　無論是分布式協同還是點協同，它們都沒有對數據源和數據類型進行區分。因此，IEEE對分布式協同和點協同在QoS的支持功能方面進行增補，通過設置優先級，既保證大帶寬應用的通訊質量，又能夠向下兼容普通802.11設備。

　對分布式協同（DCF）的修訂標準稱為增強型分布式協同（EDCF）。增強型分布式協同（EDCF）把流量按設備的不同分成8類，也就是8個優先級。當線路空閑時，無線設備在發送數據前必須等待一個約定的時間，這個時間稱為“給定幀間時隙”(AIFS)，其長短由其流量的優先級決定：優先級越高，這個時間就越短。不難看出，優先級高的流量的傳輸延遲比優先級低的流量小得多。為了避免沖突，在8個優先級之外還有一個額外的控制參數，稱為競爭窗口，實際上也是一個時間段，其長短由一個不斷遞減的隨機數決定。哪個設備的競爭窗口第一個減到零，哪個設備就可以發送數據，其它設備只好等待下一個線路空閑時段，但決定競爭窗口大小的隨機數接著從上次的剩余值減起。

　對點協同的改良稱為混和協同(HCF)，混和查詢控制器在競爭時段探測線路情況，確定發送數據的起始時刻，并爭取最大的數據傳輸時間。

　5.3物理層優化：雙頻多模無線局域網

　雙頻多模WLAN的引入

　IEEE802.11工作組先后推出了802.11a、802.11b，和802.11g物理層標準。豐富多樣的標準提升了無線局域網的性能，同時帶來了新的問題。如前文所述802.11a和802.11b分別工作在不同頻段（802.11a工作在5GHz，而802.11b工作在2.4GHz），采用不同調制方式（802.11a采用OFDM，而802.11b采用CCK方式）。一個采用802.11b標準設備工作站進入一個802.11a標準的小區中（其AP節點采用802.11a的標準設備），無法與AP節點進行聯系。因此，其必須更換為同比標準的網絡設備，才能正常工作。這就是由不同物理層標準，引起的網絡兼容性問題。

　

　圖1.8 雙頻多模無線局域網結構示意圖

　為了解決上述問題，使不同標準的網絡設備可以更為自由的移動，出現了一種無線局域網的優化方式：“雙頻多?！钡墓ぷ鞣绞?。如同有線網的發展進程，現在有線網絡主要工作在多模方式下，例如10Mbps/100Mbps混合的局域網加速了有線網絡的發展，成為有線局域網的主要工作方式。WLAN也開始走向“多?！卑l展趨勢。

　雙頻多模WLAN簡述

　所謂“雙頻”產品，是指可工作在2.4GHz和5GHz的自適應產品。也就是說，可支持802.11a與802.11b兩個標準的產品。由于802.11b和802.11a兩種標準的設備互不兼容，用戶在接入支持802.11a和802.11b的公共無線接入網絡時，必須隨著地點而更換無線網卡，這給用戶帶來很大的不便。而采用支持802.11a/b雙頻自適應的無線局域網產品就可以很好的解決這一問題。雙頻產品可以自動辨認802.11a和802.11b信號并支持漫游連接，使用戶在任何一種網絡環境下都能保持連接狀態。54Mbps的802.11a標準和11Mbps802.11b標準各有優劣，但從用戶的角度出發，這種雙頻自適應無線網絡產品，無疑是一種將兩種無線網絡標準有機融合的解決方案,其需要的投資也很大。

　隨著802.11g標準的誕生，雙頻產品隨后也將該標準融入其中，成為全方位的無線網絡解決方案。而這種可與三個標準互聯的產品叫做“雙頻三?！碑a品，也稱雙頻多模（Dual Band and Multimode WLAN）?！半p頻三?！鳖櫭剂x，就是運行在兩個頻段，支持三種模式（標準）的產品。即同時支持802.11a/b/g三個標準自適應的無線產品，通過該產品，可實現目前大多無線局域網標準的互聯與兼容?？墒褂脩繇槙车馗咚俾斡?02.11a、b、g標準的無線網絡中，橫跨于三種標準之上，這類產品目前市面上還比較少見，但卻是“雙頻”產品的發展方向，具有良好的前景。（如圖1.9）

　圖1.9 雙頻多模WLAN接收發送端組成框圖

　雙頻多模WLAN的應用

　隨著802.11標準b, a和g不斷融合，雙頻多模無線局域網越來越顯示出其優越性。首先，如前文所述b, a和g標準有其各自的優勢和特點以及適合它們的工作環境。雙頻多模方式根據不同的環境，使用不同的標準，最大程度的發揮802.11標準的各自優勢和特點。其次，在熱點地區如車站，飛機場，倉庫，超市等，無線局域網的密度大，小區間的切換頻繁。雙頻多模的工作方式也是解決小區間無縫切換的問題的好的思路。

　六、 無線局域網行業應用現狀

　無線局域網的應用范圍非常廣泛，假如其應用劃分為室內和室外的話，室內應用包括大型辦公室、車間、智能倉庫、臨時辦公室、會議室、證券市場；室外應用包括城市建筑群間通信、學校校園網絡、工礦企業廠區自動化控制與治理網絡、銀行金融證券城區網、礦山、水利、油田、港口、碼頭、江河湖壩區、野外勘測實驗、軍事流動網、公安流動網等。

　6.1石油工業

　油礦的地形起伏不平，敷設電纜后不易傳導，而且電纜穿過煉油廠可能是潛在的危險。無線網連接可提供從鉆井臺到壓縮機房的數據鏈路以便顯示和輸入由鉆井獲取的重要數據。海上鉆井平臺由于寬大的水域阻隔，數據和資料的傳輸比較困難。敷設光纜費用又很高，施工難度很大。使用無線網技術，費用不及敷設光纜的十分之一，效率高，質量好。

　6.2運輸行業

　鐵路運輸貨場和碼頭貨場，由于大型吊車，運輸道路和貨物通道不能敷設電纜，使用步話機報告貨位和貨號極易產生差錯，無線計算機網絡可以把貨物情況和資料直接傳輸到計算機中進行處理，大大提高了工作效率和服務質量，避免了不必要的差錯。

　6.3醫療行業

　現在很多醫院都有了計算機治理系統、大量的計算機病人監護設備、計算機控制的醫療裝置和藥品等庫存計算機治理系統。無線網絡可以使醫療專家和治理者在醫院內的任何地方使用移動和手持計算機設備方便地存取這些信息。利用無線網，醫生和護士在設置計算機專線的病房、診室或急救中進行匯診、查房、手術時可以不必帶著沉重的病例，而使用筆記本電腦實時記錄醫囑，并傳遞處置意見，查詢病人病歷和檢索藥品，還可以訪問中心專家系統以幫助診斷或猜測藥物的相互作用和反應。

　6.4制造行業

　制造工廠往往不能敷設連到計算機的電纜，在加固混凝土的地板下面也無法敷設計算機電纜，空中起重機使人很難在空中布線，零備件及貨物運輸通道使得也不便在地面布線。這種情況使用數字化制造設備、數字采集裝置、機器人設備時應用無線網絡是很合適的。工程師和技術人員在進行檢修，更改產品設計，討論工程方案以及其他技術處理時，可以利用無線網在工廠車間或廠區的任何地方查閱技術檔案、工程工藝和過程圖，發出技術指令，請求技術求援，甚至和廠外專家討論問題。

　6.5零售業

　倉庫零備件和貨物的發送和貯存注冊可以使用無線鏈路直接為條形碼閱覽器、筆記本電腦和中心處理計算機進行連接，進行清查貨物，更新存儲記錄和出據清單。流動的工作人員直接使用手持設備就可以進行庫存治理和數據采集加工。

　6.6 金融服務行業

　銀行和證券、期貨交易業務都需要無線網絡的支持，把一個城市的銀行與其分布在城市各處的下屬機構相連。即使已經有了有線計算機網，為了避免由于線路等出現的故障，仍可使用無線計算機網做備份。在證券和期貨交易業務中，價格以"買"和"賣"的信息變化極為迅速、頻繁，利用手持通信器輸入信息，通過無線網絡迅速傳遞到計算機、報價服務系統和交易大廳的顯示屏，治理員、經紀人和交易者可以迅速利用信息進行治理和手持通信器進行交易。避免了用手勢、送話器和人工錄入及報價而產生的不準確和時間延誤而造成的損失。

　6.7飲食、交通旅游服務行業

　很多餐廳的服務員已經使用步話機或尋呼技術把餐廳中顧客需要的菜通知廚房，廚房也用同樣的辦法通知餐廳，顧客所需要的菜已經預備好了，這實際只是整個過程中的一部分。無線網絡可以進一步做到，由餐廳中走來走去的點菜服務員通過手持終端機把顧客的需求送入計算機，把菜單立即打印給廚房并且把做好的菜立即通知給服務員，當然也可以在手持終端機屏幕顯示的菜單上直接點菜，結賬時可通過同一個系統及時打印結賬單。旅館采用無線網，可以做到隨時隨地為顧客進行及時周到的服務。登記和記賬系統一經建立，顧客無論在區域范圍內的任何地點進行任何活動，比如在酒吧、健身房、娛樂廳或餐廳等都可以通過服務員的手持通信終端來更新記賬系統，而不必等待復雜的核算系統結果。

　6.8比賽競技場

　無線網可以用來完成比賽場館進行的各種競賽記分的處理、統計、發送和記錄存儲工作。也適合于一些文藝及其他競賽的比賽記分系統，非凡是在那些多用途并進行多種比賽的場合。

　6.9移動辦公環境

　在辦公環境中使用無線網絡系統，可以使辦公用的計算機具有移動能力，在網絡范圍內可實現計算機漫游。各種業務人員、部門負責人、工程技術專家和治理人員，只要有可移動計算機或筆記本電腦，無論是在辦公室、會議室、洽談室，甚至在宿舍都可通過無線網絡隨時查閱資料、獲取信息。

　目前，越來越多的無線局域網產品投放市場，價格越來越低、覆蓋范圍也不斷增大，而依據規范開發網絡底層到應用層接口的中間件廠家也將有更多的應用產品投放市場。無線局域網已作為一種寬帶網絡解決方案得到了應用，可以預見，隨著網上多媒體技術的日益應用發展，傳輸速率更高的無線網絡設備將會涌現。所以，對無線局域網設備和服務的投資前景將會非常樂觀?？傊?，在無線局域網用戶和運營商的雙重推動下，未來兩年內，WLAN網絡的應用將會成為未來網絡的技術主流之一。