无线局域网关键技术与应用

3 无线局域网的组成及工作原理

无线局域网也类似有线局域网，设备相应的有无线网卡、无线接入点(AP)、无线网桥(Bridge)、无线网关(Gate-way)和无线路由器等。下面仅介绍无线网卡和无线接入点的组成原理。

3．1 无线网卡

无线网卡是在无线局域网的覆盖下，通过无线连接网络上网所使用的无线终端设备。无线网卡一般由网络接口控制器(NIC)、扩频调制及解扩解调单元及微波收发信机单元等三部分组成，如图l所示。其中：NIC为网络接口控制单元；BBP是基带处理单元；IF是中频调制解调器；RF是射频单元。

NIC可以实现IICEE802．11的协议规范的MAC层功能，主要负责接入控制，在移动主机有数据要发送时，NIC负责接收主机发送的数据，并按照一定的格式封装成帧，然后根据多址接入协议(在WLAN中为IEEE802．1l协议)把数据帧发送到信道中去。当接收数据时，NIC根据接收帧中的目的地址，判别是否是发往本机的数据，如果是则接收该帧信息，并进行CRC校验。为了实现上述功能，NIC还需要完成发送和接收缓存的管理，通过计算机总线进行DMA操作和I／O操作，与计算机交换数据。

后面三个单元组成一个通信机，用来实现物理层功能，并与NIC进行必要的信息交换。由于宽带无线IP网络中的通信业务具有宽带、突发的特点，因此对通信机提出了更高的要求。BBP在发送数据时对数据进行调制，IF处理器把基带数据调制到中频载波上去，再由RF单元进行上变频，把中频信号变换到射频上发射。在接收数据时，先由RF单元把射频信号变换到中频上，然后由IF进行中频处理，得到基带接收信号。BBP对基带信号进行解调处理，恢复位定时信息，把最后获得的数据交给NIC处理。

事实上，在物理实现上可以将不同的功能单元组合到一起。例如NIC与BBP处理器都工作在基带，可以将两者集成到一起；IF可以全数字化，它与BBP结合在一起可以更方便地实现一些功能。

无线网卡的软件主要包括基于MAC控制芯片的固件和主机操作系统下的驱动程序。固件是网卡上最基本的控制系统，主要基于MAC芯片来实现对整个网卡的控制和管理。在固件中完成了最底层、最复杂的传输／发送模块功能，并向下提供与物理层的接口，向上提供一个程序开发接口，为程序开发人员开发附加的移动主机应用功能提供支持。

3．2 无线接入点(AP)

无线接入点作为移动终端与有线网络通信的接入点，其主要任务是协调多个移动终端对无线信道的访问，所以其功能主要对应于OSI模型中的MAC层。和有线以太网中的Hub类似可以实现。

无线网络的帧格式(IEEE802．11帧)与有线网络的帧格式(IEEE802．3帧)之间的转换；负责本CELL内的管理，包括终端的登陆、认证、散步和漫游的管理；具有简单网管功能。做到"操作透明性"和"性能透明性"。

从逻辑上讲，AP由无线收发部分、有线收发部分、管理与软件部分及天线组成，如图2所示。

AP上有两个端口，一个是无线端口，所连接的是无线小区中的移动终端；另一个是有线端口，连接的是有线网络。在AP的无线端口，接收无线信道上的帧，经过格式转换后成为有线网格式的帧结构，再转发到有线网络上；同样，AP把从有线端口上接收到的帧，转换成无线信道上的帧格式转发到无线端口上。AP在对帧处理过程中，可以相应地完成对帧的过滤及加密工作，从而可以保证无线信道上数据的安全性。