當前位置:首頁 » 網路管理 » wifi安全原理
擴展閱讀
webinf下怎麼引入js 2023-08-31 21:54:13
堡壘機怎麼打開web 2023-08-31 21:54:11

wifi安全原理

發布時間: 2022-09-06 13:42:32

『壹』 無線網路的技術原理是什麼

據我們所知,無線網路(wireless network)是採用無線通信技術實現的網路。無線網路既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數據網路,也包括為近距離無線連接進行優化的紅外線技術及射頻技術,與有線網路的用途十分類似,最大的不同在於傳輸媒介的不同,利用無線電技術取代網線,可以和有線網路互為備份。主流應用的無線網路分為通過公眾移動通信網實現的無線網路(如4G,3G或GPRS)和無線區域網(wifi)兩種方式。GPRS手機上網方式,是一種藉助行動電話網路接入Internet的無線上網方式,因此只要你所在城市開通了GPRS上網業務,你在任何一個角落都可以通過筆記本電腦來上網。首先說,無線網路並不是何等神秘之物,可以說它是相對於我們普遍使用的有線網路而言的一種全新的網路組建方式。無線網路在一定程度上扔掉了有線網路必須依賴的網線。

這樣一來,你可以坐在家裡的任何一個角落,抱著你的筆記本電腦,享受網路的樂趣,而不像從前那樣必須要遷就於網路介面的布線位置。這樣你的家裡也不會被一根根的網線弄得亂七八糟了。無線區域網名詞解析。網路按照區域分類可以分為區域網,城域網和廣域網。調制方式,11MbpsDSSS物理層採用補碼鍵控(CCK)調制模式。CCK與現有的IEEE802.11DSSS具有相同的信道方案,在2.4GHzISM頻段上有三個互不幹擾的獨立信道,每個信道約佔25MHz。因此,CCK具有多信道工作特性。

『貳』 WiFi的原理是什麼

先講解下什麼是WIFI?
WIFI全稱Wireless
Fidelity,又稱802.11標准.其實就是我們現在所說的WLAN標准。 Wi-Fi為IEEE定義的一個無線網路通信的工業標准(IEEE802.11)。Wi-Fi第一個版本發表於1997年,其中定義了介質訪問接入控制層(MAC層)和物理層。物理層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種無線調頻方式和一種紅外傳輸的方式,總數據傳輸速率設計為2Mbit/s。兩個設備之間的通信可以自由直接(ad
hoc)的方式進行,也可以在基站(Base
Station,
BS)或者訪問點(Access
Point,AP)的協調下進行。2.4GHz的ISM頻段為世界上絕大多數國家通用,因此802.11b得到了最為廣泛的應用。net.itkeys.cn提示蘋果公司把自己開發的802.11標准起名叫AirPort。1999年工業界成立了Wi-Fi聯盟,致力解決符合802.11標準的產品的生產和設備兼容性問題。
IT問號網,做最專業的IT問答站802.11標准和補充
802.11
,1997年,原始標准(2Mbit/s,工作在2.4GHz)。
802.11a,1999年,物理層補充(54Mbit/s,工作在5GHz)

802.11b,1999年,物理層補充(11Mbit/s,工作在2.4GHz)

802.11c,符合802.1D的媒體接入控制層(MAC)
橋接(MAC
Layer
Bridging)。
802.11d,根據各國無線電規定做的調整。
802.11e,對服務等級(Quality
of
Service,
QS)的支持。
802.11f,基站的互連性(Interoperability)。
802.11g,物理層補充(54Mbit/s,工作在2.4GHz)。
802.11h,無線覆蓋半徑的調整,室內(indoor)和室外(outdoor)信道(5GHz頻段)。
802.11i,安全和鑒權(Authentification)方面的補充。
802.11n,導入多重輸入輸出(MIMO)技術,基本上是802.11a的延伸版。
除了上面的IEEE標准,另外有一個被稱為IEEE802.11b+的技術,通過PBCC技術(Packet
Binary
Convolutional
Code)
在IEEE802.11b(2.4GHz頻段)
基礎上提供22Mbit/s的數據傳輸速率。但這事實上並不是一個IEEE的公開標准,而是一項產權私有的技術(產權屬於美國德州儀器,Texas
Instruments)。也有一些被稱為802.11g+的技術,在IEEE802.11g的基礎上提供108Mbit/s的傳輸速率,跟802.11b+一樣,同樣是非標准技術,由無線網路晶元生產商Atheros所提倡的則為SuperG。
-------------------------另外,你指的兩個網路WiFi互相,是指兩個路由級設置互聯,還是指兩個WLAN電腦信號源之間互聯? 或者是最簡單的WLAN路由器跟普通無線本本或IPAD之類的WLAN設備之間的互聯? 其實都可以實現的,呵呵。

『叄』 wifi殺手的原理是什麼,詳細點。

wifi殺手的工作原理使用了arp欺騙的原理,假冒ARP回復來欺騙同一WiFi網路上的其他設備,讓它們以為你的Android手機是網關,然後WiFiKill丟掉它們的網路包。對於受害者來說,網路連接看上去似乎正常,但實際上已經無法訪問互聯網。使用arp -an命令可以看到網關ip對應的MAC地址已經變為攻擊者發出的arp數據包中的mac地址,一般來說就是攻擊者的mac地址。

『肆』 wifi網路的基本原理

1.無線網路相比有線網路,還是有許多的缺點的:

(*)通信雙方因為是通過無線進行通信,所以通信之前需要建立連接;而有線網路就直接用線纜連接,不用這個過程了。

(*)通信雙方通信方式是半雙工的通信方式;而有線網路可以是全雙工。

(*)通信時在網路層以下出錯的概率非常高,所以幀的重傳概率很大,需要在網路層之下的協議添加重傳的機制(不能只依賴上面TCP/IP的延時等待重傳等開銷來保證);而有線網路出錯概率非常小,無需在網路層有如此復雜的機制。

(*)數據是在無線環境下進行的,所以抓包非常容易,存在安全隱患。

(*)因為收發無線信號,所以功耗較大,對電池來說是一個考驗。

(*)相對有線網路吞吐量低,這一點正在逐步改善,802.11n協議可以達到600Mbps的吞吐量。

2、協議

Ethenet和Wifi採用的協議都屬於IEEE 802協議集。其中,Ethenet以802.3協議做為其網路層以下的協議;而Wifi以802.11做為其網路層以下的協議。無論是有線網路,還是無線網路,其網路層以上的部分,基本一樣。

這里主要關注的是Wifi網路中相關的內容。Wifi的802.11協議包含許多子部分。其中按照時間順序發展,主要有:

(1)802.11a,1999年9月制定,工作在5gHZ的頻率范圍(頻段寬度325MHZ),最大傳輸速率54mbps,但當時不是很流行,所以使用的不多。

(2)802.11b,1999年9月制定,時間比802.11a稍晚,工作在2.4g的頻率范圍(頻段寬度83.5MHZ),最大傳輸速率11mbps。

(3)802.11g,2003年6月制定,工作在2.4gHZ頻率范圍(頻段寬度83.5MHZ),最大傳輸速率54mbps。

(4)802.11n,2009年才被IEEE批准,在2.4gHZ和5gHZ均可工作,最大的傳輸速率為600mbps。

這些協議均為無線網路的通信所需的基本協議,最新發展的,一般要比最初的有所改善。

另外值得注意的是,802.11n在MAC層上進行了一些重要的改進,所以導致網路性能有了很大的提升例如:

(*)因為傳輸速率在很大的程度上取決於Channel(信道)的ChannelWidth有多寬,而802.11n中採用了一種技術,可以在傳輸數據的時候將兩個信道合並為一個,再進行傳輸,極大地提高了傳輸速率(這又稱HT-40,high through)。

(*)802.11n的MIMO(多輸入輸出)特性,使得兩對天線可以在同時同Channel上傳輸數據,而兩者卻能夠不相互干擾(採用了OFDM特殊的調制技術)

3、術語

講述之前,我們需要對無線網路中一些常用的術語有所了解。這里先列出一些,後面描述中出現的新的術語,將會在描述中解釋。

(*)LAN:即區域網,是路由和主機組成的內部區域網,一般為有線網路。

(*)WAN:即廣域網,是外部一個更大的區域網。

(*)WLAN(Wireless LAN,即無線區域網):前面我們說過LAN是區域網,其實大多數指的是有線網路中的區域網,無線網路中的區域網,一般用WLAN。

(*)AP(Access point的簡稱,即訪問點,接入點):是一個無線網路中的特殊節點,通過這個節點,無線網路中的其它類型節點可以和無線網路外部以及內部進行通信。這里,AP和無線路由都在一台設備上(即Cisco E3000)。

(*)Station(工作站):表示連接到無線網路中的設備,這些設備通過AP,可以和內部其它設備或者無線網路外部通信。

(*)Assosiate:連接。如果一個Station想要加入到無線網路中,需要和這個無線網路中的AP關聯(即Assosiate)。

(*)SSID:用來標識一個無線網路,後面會詳細介紹,我們這里只需了解,每個無線網路都有它自己的SSID。

(*)BSSID:用來標識一個BSS,其格式和MAC地址一樣,是48位的地址格式。一般來說,它就是所處的無線接入點的MAC地址。某種程度來說,它的作用和SSID類似,但是SSID是網路的名字,是給人看的,BSSID是給機器看的,BSSID類似MAC地址。

(*)BSS(Basic Service Set):由一組相互通信的工作站組成,是802.11無線網路的基本組件。主要有兩種類型的IBSS和基礎結構型網路。IBSS又叫ADHOC,組網是臨時的,通信方式為Station<->Station,這里不關注這種組網方式;我們關注的基礎結構形網路,其通信方式是Station<->AP<->Station,也就是所有無線網路中的設備要想通信,都得經過AP。在無線網路的基礎形網路中,最重要的兩類設備:AP和Station。

(*)DS(Distributed System):即分布式系統。分布式系統屬於802.11邏輯組件,負責將幀轉發至目的地址,802.11並未規定其技術細節,大多數商業產品以橋接引擎合分步式系統媒介共同構成分布式系統。分步式系統是接入點之間轉發幀的骨幹網路,一般是乙太網。其實,骨幹網路並不是分步系統的全部,而是其媒介。主要有三點:骨幹網(例如乙太網)、橋接器(具有有線無線兩個網路介面的接入點包含它)、屬於骨幹網上的接入點所管轄的基礎性網路的station通信(和外界或者BSS內部的station)必須經過DS、而外部路由只知道station的mac地址,所以也需要通過分布式系統才能知道station的具體位置並且正確送到。分步式系統中的接入點之間必須相互傳遞與之關聯的工作站的信息,這樣整個分步式系統才能知道哪個station和哪個ap關聯,保證分步式系統正常工作(即轉達給正確的station)。分步式系統也可以是使用無線媒介(WDS),不一定一定是乙太網。總之,分步式系統骨幹網路(例如乙太網)做為媒介,連接各個接入點,每個接入點與其內的station可構成BSS,各個接入點中的橋接控制器有到達骨幹網路和其內部BSS無線網的介面(類似兩個MAC地址),station通信需要通過分布式系統。

『伍』 無線路由器的上網原理是什麼

無線路由器好比將單純性無線AP和寬頻路由器合二為一的擴展型產品,它不僅具備單純性無線AP所有功能如支持DHCP客戶端、支持VPN、防火牆、支持WEP加密等等,而且還包括了網路地址轉換(NAT)功能,可支持區域網用戶的網路連接共享。

可實現家庭無線網路中的Internet連接共享,實現ADSL、Cable modem和小區寬頻的無線共享接入可以在使用時通過交換機/集線器、寬頻路由器等區域網方式再接入。

其內置有簡單的虛擬撥號軟體,可以存儲用戶名和密碼撥號上網,可以實現為撥號接入Internet的ADSL、CM等提供自動撥號功能,而無需手動撥號或佔用一台電腦做伺服器使用。此外,無線路由器一般還具備相對更完善的安全防護功能。

(5)wifi安全原理擴展閱讀

無線路由器的優點

1、智能管理配備

雙WAM3.75Gwireless-N寬頻無線路由器,讓您在WIFI安全保證下,隨時隨地享受極速連網路生活,永不掉線,智能管理配備了最新的3G和Wireless-N技術,能夠自由享受無憂的網路連接,無論是在室外會議、展會、會場、工廠、家裡。

2、永遠在線連接

使用無線路由器,你可以將一個3G/HSDPAUSBmodem連接到它的內置USB介面,這能夠讓你連接上超過3.5G/HSDPA,3.75G/HSUPA,HSPA+。下載速率高達14.4Mbps。JGR-N605支持EthernetWAN介面,可以作為ADSL/Cable modem使用。

3、多功能服務

無線路由器的USB介面,它可以作為多功能伺服器來幫助你建立一個屬於你自己的網路,當你外出的時候,你可以使用辦公室列印機,通過Webcam監控你的房子,與同事或者朋友共享文件,甚至可以下載FTP或BT文件。

4、多功能展示工具

獨特3G管理中心是一個多功能展示工具,它在視覺上展示信號情況,可使用戶最大限度地利用它們的連接。利用上傳速度、下載速度你可以監視帶寬。這種工具可以計算出每月運用的數據總量或者小時總量。

參考資料來源:網路-無線路由器

『陸』 隨身wfii的原理

隨身wifi的原理。原理使用無線網無線運營商提供的無線上網晶元sim卡或者電腦自身的互聯網連接照顧網路原在這基礎上,建立一個wifi共享網路通過此套冊備課,姜飛wifi接入互聯網連接,互聯網終端使用。中間使用的2g3g或者4g作為網路員的隨身wifi尖叫。

功能將沒有wifi的網路共享由yy信號來推薦臨時的無線區域網連接到互聯網供給一台,到多彩無線上網終端使用方便移動辦公為主,在旅遊提供上網環境。適用於臨時場合,有上網,需求的人群。

特典方便不受網線約束可以隨時隨地上網經濟對於促進人員來說,有些高端酒店都不提供或者收費很高,使用18可以降低費用。安全現在wifi是使用者獨享或者是私人的共享應該使用公共wifi信息泄露的風險操作簡單,無需設置開機就可以使用設備輕便簡單用同時滿足多彩持續。

『柒』 隨身wifi的原理

原理:

使用有線網路、無線運營商提供的無線上網晶元(sim卡)或者電腦自身的互聯網連接作為網路源,在此基礎上建立一個wifi熱點共享網路。通過此套設備,可將非wifi接入的互聯網連接擴充出wifi網路供上網終端使用。

其中,僅使用2G、3G或者4G作為網路源的隨身wifi也叫mifi。

功能:

將沒有wifi的網路共享出wifi信號來組建臨時的無線區域網,連接到互聯網,供給一台到多台無線上網終端使用,方便移動辦公,為出差旅遊提供上網環境。

適用人群:

適用於臨時場合有上網需求的人群。

特點

1、方便,不受網線約束,可以隨時隨地上網。

2、經濟,對於出行人員來說,有些高端酒店都不提供或者收費很高,使用此方案,可以降低費用。

3、安全,隨身wifi是使用者獨享或者是熟識的人共享,避免使用公共wifi,信息泄露的風險。

4、操作簡單,無需設置,開機就可以使用。

5、設備輕便、簡單易用。

6、同時滿足多台設備。

7、實時流量查詢。

『捌』 wifi可以支持多個用戶連接的原理

wifi可以支持多個用戶連接的原理是wifi發出的無線電波有不同的信道,可以讓用戶連接網路。

WiFi無線電波通常具有2.4千兆赫茲或5.8千兆赫茲的頻率。這兩個WiFi頻帶之後被細分為多個信道,而每個信道可能同時會被很多不同的網路所共享。

當通過WiFi網路下載文件時,一個被稱為無線路由器的設備首先通過寬頻互聯網連接從互聯網接收數據,然後將其轉換成無線電波。接下來,無線路由器會向周圍區域發射無線電波,並由已發起下載請求的無線設備捕獲它們並對其進行解碼。

WiFi的安全協議

WiFi安全協議可防止未經授權的訪問或通過無線網路損壞計算機。最基本的無線安全協議是有線等效加密(WEP)。它於1997年批准使用,由於本身存在一系列安全限制導致2004年被宣布棄用。

WEP後被Wi-Fi保護接入(WPA)和Wi-Fi保護接入II(WPA2)所取代,而後者分別於2003年和2004年得到廣泛應用。很快,WPA2將會被WPA3所取代,WPA3使用的是更為強大的加密演算法,同時解決了由弱密碼所引起的一系列安全問題。

『玖』 wifi的上網原理是什麼

1. WiFi原理—簡介

WiFi(Wireless
Fidelity),無線保真技術,又稱802.11b標准,與藍牙技術一樣,同屬於在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術。該技術遵循IEEE所制定的
802.11x系列標准,主要有三個標准:較少人使用的802.11a、低速的802.11b、和高速的802.11g。盡管Wi-Fi技術也存在著諸如兼容性,安全性等方面的問題,不過它也憑借著自身的優勢,如傳輸速度較高,可以達到11Mbps,有效距離也很長,受到廠商的青睞,占據著主流無線傳輸的地位。

通俗說法:
WiFi就是一種無線聯網的技術,以前通過網線連接電腦,而現在則是通過無線電波來連網;常見的就是一個無線路由器,那麼在這個無線路由器的電波覆蓋的有效范圍都可以採用WiFi連接方式進行聯網,如果無線路由器連接了一條ADSL線路或者別的上網線路,則又被稱為「熱點」。

2. WiFi原理—技術優勢

1)
無線電波的覆蓋范圍廣,基於藍牙技術的電波覆蓋范圍非常小,半徑大約只有50英尺左右約合15米,而WiFi的半徑則可達300英尺左右約合100米,辦公室自不用說,就是在整棟大樓中也可使用。最近,由Vivato公司推出的一款新型交換機。據悉,該款產品能夠把目前Wi-Fi無線網路300英尺接近100米的通信距離擴大到4英里約6.5公里。

2)
雖然由WiFi技術傳輸的無線通信質量不是很好,數據安全性能比藍牙差一些,傳輸質量也有待改進,但傳輸速度非常快,可以達到11mbps,符合個人和社會信息化的需求。

3)
廠商進入該領域的門檻比較低。廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設置「熱點」,並通過高速線路將網際網路接入上述場所。這樣,由於「熱點」所發射出的電波可以達到距接入點半徑數十米至100米的地方,用戶只要將支持無線LAN的筆記本電腦或PDA拿到該區域內,即可高速接入網際網路。也就是說,廠商不用耗費資金來進行網路布線接入,從而節省了大量的成本。

3. WiFi原理—網路架構

一般架設無線網路的基本配備就是無線網卡及一台AP,如此便能以無線的模式,配合既有的有線架構來分享網路資源,架設費用和復雜程度遠遠低於傳統的有線網路。如果只是幾台電腦的對等網,也可不要AP,只需要每台電腦配備無線網卡。AP為Access
Point簡稱,一般翻譯為「無線訪問接入點」,或「橋接器」。它主要在媒體存取控制層MAC中扮演無線工作站及有線區域網絡的橋梁。有了AP,就像一般有線網路的Hub一般,無線工作站可以快速且輕易地與網路相連。特別是對於寬頻的使用,無線保真更顯優勢,有線寬頻網路(ADSL、小區LAN等)到戶後,連接到一個AP,然後在電腦中安裝一塊無線網卡即可。普通的家庭有一個AP已經足夠,甚至用戶的鄰里得到授權後,則無需增加埠,也能以共享的方式上網。

4. WiFi原理—工作原理

WiFi所遵循的802.11標準是以前軍方所使用的無線電通信技術,且至今還是美軍軍方通信器材對抗電子干擾的重要通信技術。因為,WiFi中所採用的SS(SpreadSpectrum,展頻)技術具有非常優良的抗干擾能力,並且當需要反跟蹤、反竊聽是同時具有很出色的效果,所以不需要擔心WiFi技術不能提供穩定的網路服務。

一句話簡單概括通信原理:採用2.4G頻段,實現基站與終端的點對點無線通訊,鏈路層採用乙太網協議為核心,以實現信息傳輸的定址和校驗。可以實現通訊距離從幾十米到兩、三百米的多設備無線組網。

WiFi是現有通信系統的補充,可看作是3G的一種補充,無線接入技術則主要包括IEEE的802.11、802.15、802.16和802.20標准,分別指WLAN、無線個域網WPAN:藍牙與uwb、無線城域網WMAN:WIMAX和寬頻移動接入WBMA等。一般地說WPAN提供超近距離的無線高數據傳輸速率連接;WMAN提供城域覆蓋和高數據傳輸速率;WBMA提供廣覆蓋、高移動性和高數據傳輸速率;WiFi則可以提供熱點覆蓋、低移動性和高數據傳輸速率。現在OFDM、MIMO(多入多出)、智能天線和軟體無線電等技術都開始應用到無線區域網中以提升WiFi性能,比如說802.11n計劃採用MIMO與OFDM相結合,使數據速率成倍提高。另外,天線及傳輸技術的改進使得無線區域網的傳輸距離大大增加,可以達到幾公里。

『拾』 無線WiFi什麼原理

現在無線WiFi已經成為了我們生活中不可缺少的一部分,走到哪,哪裡就有WiFi。我為大家整理了無線WiFi的原理,供大家參考閱讀!

無線WiFi的原理

無線WiFi俗稱無線寬頻,全稱Wireless Fideliry。無線區域網又常被稱作WiFi網路,這一名稱來源於全球最大的無線區域網技術推廣與產品認證組織——WiFi聯盟(WiFi Alliance)。作為一種無線聯網技術,WiFi早已得到了業界的關注。WiFi終端涉及手機、PC(筆記本電腦)、平板電視、數碼相機、投影機等眾多產品。目前,WiFi網路已應用於家庭、企業以及公眾熱點區域,其中在家庭中的應用是較貼近人們生活的一種應用方式。由於WiFi網路能夠很好地實現家庭范圍內的網路覆蓋,適合充當家庭中的主導網路,家裡的其他具備WiFi功能的設備,如電視機、影碟機、數字音響、數碼相框、照相機等,都可以通過WiFi網路這個傳輸媒介,與後台的媒體伺服器、電腦等建立通信連接,實現整個家庭的數字化與無線化,使人們的生活變得更加方便與豐富。目前,除了用戶自行購置WiFi設備建立無線家庭網路外,運營商也在大力推進家庭網路覆蓋。比如,中國電信的“我的E家”,將WiFi功能加入到家庭網關中,與有線寬頻業務綁定。今後WiFi的應用領域還將不斷擴展,在現有的家庭網、企業網和公眾網的基礎上向自動控制網路等眾多新領域發展。

無線通信的簡述

與有線傳輸相比,無線傳輸具有許多優點。或許最重要的是,它更靈活。無線信號可以從一個發射器發出到許多接收器而不需要電纜。所有無線信號都是隨電磁波通過空氣傳輸的,電磁波是由電子部分和能量部分組成的能量波。

在無線通信中頻譜包括了9khz到300000Ghz之間的頻率。每一種無線服務都與某一個無線頻譜區域相關聯。無線信號也是源於沿著導體傳輸的電流。電子信號從發射器到達天線,然後天線將信號作為一系列電磁波發射到空氣中。

信號通過空氣傳播,直到它到達目標位置為止。在目標位置,另一個天線接收信號,一個接收器將它轉換回電流。接收和發送信號都需要天線,天線分為全向天線和定向天線。在信號的傳播中由於反射、衍射和散射的影響,無線信號會沿著許多不同的路徑到達其目的地,形成多徑信號。

無線通信的基本原理

無線通信是利用電波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式。在移動中實現的無線通信又通稱為移動通信,人們把二者合稱為無線移動通信。簡單講,無線通信是僅利用電磁波而不通過線纜進行的通信方式。

1,無線頻譜

所有無線信號都是隨電磁波通過空氣傳輸的,電磁波是由電子部分和能量部分組成的能量波。聲音和光是電磁波得兩個例子。無線頻譜(也就是說,用於廣播、蜂窩電話以及衛星傳輸的波)中的波是不可見也不可聽的——至少在接收器進行解碼之前是這樣的。

“無線頻譜”是用於遠程通信的電磁波連續體,這些波具有不同的頻率和波長。無線頻譜包括了9khz到300 000Ghz之間的頻率。每一種無線服務都與某一個無線頻譜區域相關聯。例如,AM廣播涉及無線通信波譜的低端頻率,使用535到1605khz之間的頻率。

無線頻譜是所有電磁波譜的一個子集。在自然界中還存在頻率更高或者更低的電磁波,但是他們沒有用於遠程通信。低於9kz的頻率用於專門的應用,如野生動物跟蹤或車庫門開關。頻率高於300 000Ghz的電磁波對人類來說是可見的,正是由於這個原因,他們不能用於通過空氣進行通信。例如,我們將頻率為428570Ghz的電磁波識別為紅色。

當然,通過空氣傳播的信號不一定會保留在一個國家內。因此,全世界的國家就無線遠程通信標准達成協議是非常重要的。ITU就是管理機構,它確定了國際無線服務的標准,包括頻率分配、無線電設備使用的信號傳輸和協議、無線傳輸及接收設備、衛星軌道等。如果政府和公司不遵守ITU標准,那麼在製造無線設備的國家之外就可能無法使用它們。

2,無線傳輸的特徵

雖然有線信號和無線信號具有許多相似之處——例如,包括協議和編碼的使用——但是空氣的本質使得無線傳輸與有線傳輸有很大的不同。當工程師門談到無線傳輸時,他們是將空氣作為“無制導的介質”。因為空氣沒有提供信號可以跟隨的固定路徑,所以信號的傳輸是無制導的。

正如有線信號一樣,無線信號也是源於沿著導體傳輸的電流。電子信號從發射器到達天線,然後天線將信號作為一系列電磁波發射到空氣中。信號通過空氣傳播,直到它到達目標位置為止。在目標位置,另一個天線接收信號,一個接收器將它轉換回電流。

注意,在無線信號的發送端和接收端都使用了天線,而要交換信息,連接到每一個天線上的收發器都必須調整為相同的頻率。

3,天線

每一種無線服務都需要專門設計的天線。服務的規范決定了天線的功率輸出、頻率及輻射圖。天線的“輻射圖”描述了天線發送或接收的所有電磁能的三維區域上的相對長度。“定向天線”沿著一個單獨的方向發送無線電信號。這種天線用在來源需要與一個目標位置(如在點對點連接中)通信時。定向天線還可能用在多個接收節點排列在一條線上時。或者,它可能用在維持信號的一定距離上的強度比覆蓋一個較廣的地理區域更重要時,因為天線可以使用它的能量在更多的方向發送信號,也可以在一個方向上發送更長的距離。使用定向天線無線服務的一些例子包括衛星下行線路和上行線路,無線LAN以及太空、海洋和航空導彈。

與之相比,“全向天線”在所有的方向上都與相同的強度和清晰度發送和接收無線信號。這種天線用在許多不同的接收器都必須能夠獲得信號時,或者用在接收器的位置高度易變時。電視台和廣播站使用全向天線,大多數發送行動電話的發射塔也是如此。

無線信號傳輸中的一個重要考慮是天線可以將信號傳輸的距離,同時還使信號能夠足夠強,能夠被接收機清晰地解釋。無線傳輸的一個簡單原則是,較強的信號將傳輸的比較弱的信號更遠。

正確的天線位置對於確保無線系統的最佳性能也是非常重要的。用於遠程信號傳輸的天線經常都安裝在塔上或者高層的頂部。從高處發射信號確保了更少的障礙和更好的信號接收。

4,信號傳播

在理想情況下,無線信號直接在從發射器到預期接收器的一條直線中傳播。這種傳播被稱為“視線”(Line Of Sight,LOS),它使用很少的能量,並且可以接收到非常清晰的信號。不過,因為空氣是無制導介質,而發射器與接收器之間的路徑並不是很清晰,所以無線信號通常不會沿著一條直線傳播。當一個障礙物擋住了信號的路線時,信號可能會繞過該物體、被該物體吸收,也可能發生以下任何一種現象:發射、衍射或者散射。物體的幾何形狀決定了將發生這三種現象中的那一種。

(1)反射、衍射和散射

無線信號傳輸中的“反射”與其他電磁波(如光或聲音)的反射沒有什麼不同。波遇到一個障礙物並反射——或者彈回——到其來源。對於尺寸大於信號平均波長的物體,無線信號將會彈回。例如,考慮一下微波爐。因為微波的平均波長小於1毫米,所以一旦發出微波,它們就會在微波爐的內壁(通常至少有15cm長)上反射。究竟哪些物體會導致無線信號反射取決於信號的波長。在無線LAN中,可能使用波長在1~10米之間的信號,因此這些物體包括牆壁、地板天花板及地面。

在“衍射”中,無線信號在遇到一個障礙物時將分解為次級波。次級波繼續在它們分解的方向上傳播。如果能夠看到衍射的無線電信號,則會發現它們在障礙物周圍彎曲。帶有銳邊的物體——包括牆壁和桌子的角——會導致衍射。

“散射”就是信號在許多不同方向上擴散或反射。散射發生在一個無線信號遇到尺寸比信號的波長更小的物體時。散射還與無線信號遇到的表面的粗糙度有關。表面也粗糙,信號在遇到該表面是就越容易散射。在戶外,樹木會路標都會導致行動電話信號的散射。

另外,環境狀況(如霧、雨、雪)也可能導致反射、散射和衍射

(2)多路徑信號

由於反射、衍射和散射的影響,無線信號會沿著許多不同的路徑到達其目的地。這樣的信號被稱為“多路徑信號”。多路徑信號的產生並不取決於信號是如何發出的。它們可能從來源開始在許多方向上以相同的輻射強度,也可能從來源開始主要在一個方向上輻射。不過,一旦發出了信號,由於反射、衍射和散射的影響,它們就將沿著許多路徑傳播。

無線信號的多路徑性質既是一個優點又是一個缺點。一方面,因為信號在障礙物上反射,所以它們更可能到達目的地。在辦公樓這樣的環境中,無線服務依賴於信號在牆壁、天花板、地板以及傢具上的反射,這樣最終才能到達目的地。

多路徑信號傳輸的缺點是因為它的不同路徑,多路徑信號在發射器與接收器之間的不同距離上傳播。因此,同一個信號的多個實例將在不同的時間到達接收器,導致衰落和延時。

5,窄帶、寬頻及擴展頻譜信號

傳輸技術根據它們的信號使用了無線頻譜的部分大小而有所不同。一個重要區別就是無線使用窄帶還是寬頻信號傳輸。在“窄帶”,發射器在一個單獨的頻率或者非常小的頻率范圍上集中信號能量。與窄帶相反,“寬頻”是指一種使用無線頻譜的相對較寬頻帶的信號傳輸方式。

使用多個頻率來傳輸信號被稱為擴展頻譜技術,換句話說,在傳輸過程中,信號從來不會持續停留在一個頻率范圍內。在較寬的頻帶上分布信號的一個結果是它的每一個頻率需要的功率比窄帶信號傳輸更小。信號強度的這種分布使擴展頻譜信號更不容易干擾在同一個頻帶上傳輸的窄帶信號。

在多個頻率上分布信號的另一個結果是提高了安全性。因為信號是根據一個只有獲得授權的發射器和接收器才知道的序列來分布的,所以未獲授權的接收器更難以捕獲和解碼這些信號。

擴展頻譜的一個特定實現是“跳頻擴展頻譜”(Frequency Hopping Spread Spectrum ,FHSS)。在FHSS傳輸中,信號與信道的接收器和發射器知道的同一種同步模式在一個頻帶的幾個不同頻率之間跳躍。另一種擴展頻譜信號被稱為“直接序列擴展頻譜”(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)。在DSSS中,信號的位同時分布在整個頻帶上。對每一位都進行了編碼,這樣接收器就可以在接收到這些位時重組原始信號。

6,固定和移動

每一種無線通信都屬於以下兩個類別之一:固定或移動。在“固定”無線系統中,發射器和接收器的位置是不變的。傳輸天線將它的能量直接對准接收器天線,因此,就有更多的能量用於該信號。對於必須跨越很長的距離或者復雜地形的情況,固定的無線連接比鋪設電纜更經濟。

不過,並非所有通信都適用固定無線。例如,移動用戶不能使用要求他們保留在一個位置來接收一個信號的服務。相反,行動電話、尋呼、無線LAN以及 其它許多服務都在使用“移動”無線系統。在移動無線系統中,接收器可以位於發射器特定范圍內部的任何地方。這就允許接收器從一個位置移動到另一個位置,同時還繼續接受信號。

無線通信原理的發展現狀

1,分類

無線通信主要包括微波通信和衛星通信。微波是一種無線電波,它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬,通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個微波中繼站。衛星通信是利用通信衛星作為中繼站在地面上兩個或多個地球站之間或移動體之間建立微波通信聯系。

2,熱點技術

(1)4G

第四代行動電話行動通信標准,指的是第四代移動通信技術,外語縮寫:4G。該技術包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式(嚴格意義上來講,LTE只是3.9G,盡管被宣傳為4G無線標准,但它其實並未被3GPP認可為國際電信聯盟所描述的下一代無線通訊標准IMT-Advanced,因此在嚴格意義上其還未達到4G的標准。只有升級版的LTE Advanced才滿足國際電信聯盟對4G的要求)。4G是集3G與WLAN於一體,並能夠快速傳輸數據、高質量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載,比目前的家用寬頻ADSL(4兆)快25倍,並能夠滿足幾乎所有用戶對於無線服務的要求。此外,4G可以在DSL和有線電視數據機沒有覆蓋的地方部署,然後再擴展到整個地區。很明顯,4G有著不可比擬的優越性。

(2)ZigBee技術

ZigBee技術主要用於無線個域網(WPAN),是基於IEE802.15.4無線標准研製開發的,是一種介於RFID和藍牙技術之間的技術提案,主要應用在短距離並且數據傳輸速率不高的各種電子設備之間。ZigBee協議比藍牙、高速率個域網或802.11x無線區域網更簡單使用,可以認為是藍牙的同族兄弟。

(3)WLAN與WAPI

WLAN(無線區域網)是一種藉助無線技術取代以往有線布線方式構成區域網的新手段,可提供傳統有線區域網的所有功能,是計算機網路與無線通信技術相結合的產物。它是通用無線接入的一個子集,支持較高傳輸速率(2Mb/s~54Mb/s,甚至更高),利用射頻無線電或紅外線,藉助直接序列擴頻(DSSS)或跳頻擴頻(FHSS)、GMSK、OFDM等技術,甚至將來的超寬頻傳輸技術UWBT,實現固定、半移動及移動的網路終端對Internet網路進行較遠距離的高速連接訪問。目前,原則上WLAN的速率尚較低,主要適用於手機、掌上電腦等小巧移動終端。1997年6月,IEEE推出了802.11標准,開創了WLAN先河,WLAN領域現在主要有IEEE802.11x系列與HiperLAN/x系列兩種標准。

WAPI是WLAN Authentication and Privacy Infrastructure的縮寫。WAPI作為我國首個在計算機網路通信領域的自主創新安全技術標准,能有效阻止無線區域網不符合安全條件的設備進入網路,也能避免用戶的終端設備訪問不符合安全條件的網路,實現了“合法用戶訪問合法網路”。WAPI安全的無線網路本身所蘊含的“可運營、可管理”等優勢,已被以中國移動、中國電信為代表的極具專業能力的運營商積極挖掘並推廣、應用,運營市場對WAPI的應用進一步促進了其他行業市場和消費者關注並支持WAPI。目前市場上已有50多款來自全球主要手機製造商的智能手機支持WAPI,包括諾基亞、三星、索愛、酷派。而中國三大電信運營商也都已開始或完成第一批WAPI熱點的招標和競標工作,以中國移動為例,到目前為止已實際部署了大概10萬個WAPI熱點。這意味著WAPI的生態系統已基本建成,WAPI商業化的大門已經打開。

(4)短距離無線通信(藍牙、RFID、IrDA)

藍牙(Bluetooth)技術,實際上是一種短距離無線電技術。利用藍牙技術,能夠有效地簡化掌上電腦、筆試本電腦和行動電話手機等移動通信終端設備之間的通信,也能夠成功地簡化以上這些設備與網際網路之間的通信,從而使這些現代通信設備與網際網路之間的數據傳輸變得更加迅速高效,進而為無線通信拓寬道路。藍牙採用分散式網路結構以及快跳頻和短包技術,支持點對點及點對多點通信,工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工業、科學、醫學)頻段,其數據速率為1Mbps,採用時分雙工傳輸方案實現全雙工傳輸。藍牙技術為免費使用,全球通用規范,在現今社會中的應用范圍相當廣泛。

RFID是Radio Frequency Identification的縮寫,即射頻識別,俗稱電子標簽。射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞並通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。目前RFID產品的工作頻率有低頻(125kHz~134kHz)、高頻(13.56MHz)和超高頻(860MHz~960MHz),不同頻段的RFID產品有不同的特性。射頻識別技術被廣泛應用於工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理、防偽等眾多領域,例如WalMart、Tesco、美國國防部和麥德龍超市都在它們的供應鏈上應用RFID技術。在將來,超高頻的產品會得到大量的應用。

IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術,也許是第一個實現無線個人區域網(PAN)的技術。目前其軟硬體技術都很成熟,在小型移動設備,如PDA、手機上廣泛使用。事實上,當今每一個出廠的PDA及許多手機、筆記本電腦、列印機等產品都支持IrDA。IrDA的主要優點是無需申請頻率的使用權,因而紅外通信成本低廉。它還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點;且由於數據傳輸率較高,適於傳輸大容量的文件和多媒體數據。此外,紅外線發射角度較小,傳輸安全性高。IrDA的不足在於它是一種視距傳輸,2個相互通信的設備之間必須對准,中間不能被其他物體阻隔,因而該技術只能用於2台(非多台)設備之間的連接(而藍牙就沒有此限制,且不受牆壁的阻隔)。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數據傳輸率。

(5)WiMAX

WiMAX全稱為World Interoperability for Microwave Access,即全球微波接入互操作系統,可以替代現有的有線和DSL連接方式,來提供最後一英里的無線寬頻接入,其技術標准為IEEE 802.16,其目標是促進IEEE 802.16的應用。相比其他無線通信系統,WiMAX的主要優勢體現在具有較高的頻譜利用率和傳輸速率上,因而它的主要應用是寬頻上網和移動數據業務。

(6)超寬頻無線接入技術UWB

UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術,利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號,UWB能在10米左右的范圍內實現數百Mb/s至數Gb/s的數據傳輸速率。UWB具有抗干擾性能強、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發送功率小等諸多優勢,主要應用於室內通信、高速無線LAN、家庭網路、無繩電話、安全檢測、位置測定、雷達等領域。

對於UWB技術,應該看到,它以其獨特的速率以及特殊的范圍,也將在無線通信領域占據一席之地。由於其高速、窄覆蓋的特點,它很適合組建家庭的高速信息網路。它對藍牙技術具有一定的沖擊,但對當前的移動技術、WLAN等技術的威脅不大,反而可以成為其良好的補充。

(7)EnOcean

EnOcean無線通信標准被採納為國際標准“ISO/IEC 14543-3-10”,這也是世界上唯一使用能量採集技術的無線國際標准。EnOcean能量採集模塊能夠採集周圍環境產生的能量,從光、熱、電波、振 動、人體動作等獲得微弱電力。這些能量經過處理以後,用來供給EnOcean超低功耗的無線通訊模塊,實現真正的無數據線,無電源線,無電池的通訊系統。 EnOcean無線標准ISO/IEC14543-3-10使用868MHz,902MHz,928MHz和315MHz頻段,傳輸距離在室外是300 米,室內為30米。

(8)Z-Wave

Z-Wave是由丹麥公司Zensys所主導的無線組網規格, Z-Wave是一種新興的基於射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適於網路的短距離無線通信技術。工作頻帶為908.42MHz,868.42MHz信號的有效覆蓋范圍在室內是30m,室外可超過100m,適合於窄帶寬應用場合。Z-Wave技術也是低功耗和低成本的技術,有力地推動著低速率無線個人區域網。