无线网络 - 外文翻译 - 外文文献 - 英文文献 - 无线局域网技术

局域网颇具吸引力。如果一个局域网的配置是由许多互连的无线站点和以某种形式连接到主干有线局域网的基站组成，则采用集中式接入控制是自然而然的事情。当某些数据是时间敏感的或者是高优先级的时，这种方法特别有用。

IEEE802.11的最终结果是一个称为分布式基础无线MAC（Distributed Foundation Wireless MAC,DFWMAC）的算法，它提供了一个分布式接入控制机制，并在顶端具有可选的集中式控制。MAC层的低端子层是分布式协调功能

（Distributed Coordination Function , DCF）.DCF采用争用算法向所有通信量提供接入。正常的异步通信量直接使用DCF。点协调功能（Point Coordination Function, PCF）是一个集中式MAC算法，用于提供无争用服务。

分布式协调功能

DCF子层使用一种简单的CSMA（载波监听多点接入）算法。如果站点有一个MAC帧要发送，则先监听媒体。如果媒体空闲，站点可以发送。否则，该站点必须等待直到当前的发送结束。DCF不包括冲突检测功能（CSMA/CD），因为在无线网络中进行冲突检测是不实际的。媒体上信号变动范围很大，所以如果正在传输的站点接收到微弱信号，它无法区分这是噪声还是因为自己的传输而带来的影响。

为了保证算法的平稳和公平运行，DCF包含了一组等价于优先级策略的时延。我们首先考虑一个称为帧间间隔（InterFrame Space,IFS）时延。采用IFS后CSMA的接入规则如下：

1。有帧要传输的站点先监听媒体。如果媒体是空闲的，等待IFS长的一段时间，再看媒体是否空闲，如果是空闲，立即发送。

2。如果媒体是忙的（或是一开始就发现忙，或是在IFS空闲时间内发现媒体忙），则推迟传输，并继续监听媒体直到当前的传输结束。

3。一旦当前的传输结束，站点再延迟IFS一段时间。如果媒体在这段时间内都是空闲的，则站点采用二进制指数退避策略等待一段时间后再监听媒体，如果媒体依然是空闲的，则可以传输。在退避期间，如果媒体又变忙了，退避定时器暂停，并在媒体变空闲后恢复计时。

点协调功能

PCF是在DCF之上实现的另一种接入方式。其操作由中央轮询主控器（点协调器）的轮询构成。点协调在发布轮询时采用PIFS。因为PIFS比DIFS小，所以点协调器在发布轮询和接收响应时能获取媒体并封锁所有的异步通信量。

点协调器不断地发布轮询，并永远封锁所有异步通信量。为了避免这种情况，定义了一个称为超帧（superframe）的时间间隔。在超帧时间的开始部分，点协调器以循环方式向所有配置成轮询的站点发布轮询。然后，在余下的超帧时间里，点协调器空闲，允许异步通信量有一段争用接入的时间。

在超帧开始时，点协调器可以在给定时间内获得控制权和发布轮询，这由选项决定。由于响应站点发出的帧的长度是变化的，所以这个时间间隔也是变化的。超帧剩余的时间用于基于争用的接入。在超帧末尾，点协调器泳PIFS时间争用媒体接入权。如果媒体是空闲的，点协调器可以立刻接入，然后又是一个全超帧期。不过，媒体在超帧末尾有可能是忙的。在这种情况下，点协调器必须等待直到媒体空闲并获得

接入。其结果是下一个循环中相应缩短的超帧期。

超宽带技术与其它短距离无线通信技术的比较

随着个人通信消费电子产业的迅猛发展，短距离无线通信领域的各种新技术、新方法层出不穷，朝着更快、更方便、更安全有效等方面进行发展。新的技术在 Intel 接入、信息家电、移动办公、工业化等各个领域得到了广泛的运用。其中，超宽带（Ultra Wide Band，UWB）技术是在 20世纪90 年代以后发展起来的一种具有巨大发展潜力的新型无线通信技术，被列为未来通信的十大技术之一 。

1 超宽带无线通信

1.1 超宽带技术简介

UWB（Ultra Wideband，超宽带）技术是目前正被广泛研究的一种新兴无线通信技术，现在已经成为高速无线个人网 （WPAN）的首选技术。

UWB是指信号带宽大于 500MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25% 的通信技术。与常见的通信方式使用连续的载波不同，UWB 中使用的无线信号中心频率为 4.1GHz，带宽为 1.4GHz，频谱范围很宽，但是发射功率非常低。通信速度在250Kbit～10Mbit/秒之间。在 250Kbit/秒的传输速度下可确保 30m的通信距离。

在短距离（13m 以下）有很大优势，最高传输速度可达 1Gb/S。而传统的窄带技术在长距离、低速传输具有优势。

超宽带（UWB）技术最初是面向雷达应用来开发的，一般认为它属于一种无载波通信技术。2002 年 2 月，美国联邦通信委员会（FCC）正式将其解禁。目前超宽带（UWB）技术正被整合进家庭影院和便携式产品，主要用于视频和音频信号的无线发送。宽带（UWB）自问世后一直被看作是蓝牙技术的替代品，与其他无线技术如 WLAN 、蓝牙等相比，超宽带（UWB）具有低功耗、高带宽、低复杂度、低成本的优点，完全可以满足短距离家庭娱乐应用需求。 1.2 超宽带性能特点。

超宽带无线通信是一种与传统技术有很大不同的无线通信技术。它能够实现无线局域网LAN 和个人区域网PAN 中无线接口的互联和接入。UWB具有以下特点：

1）抗干扰性能强

UWB信号，在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来，在解扩过程中产生扩频增益。因此，与 IEEE 802.11a、IEEE 802.11b 和蓝牙相比，在同等码速条件下，UWB具有更强的抗干扰性。 2）传输速率高

UWB 以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输，并且不单独占用现在已经拥挤不堪的频率资源，而是共享其他无线技术使用的频带。其数据速率可以达到几十兆比特每秒到几百兆比特每秒，有望高于蓝牙100倍，也可以高于IEEE 802.11a和 IEEE 802.11b。 3）带宽极宽

UWB 使用的带宽在 1GHz 以上，高达几吉赫兹，并且可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。这在频率资源日益紧张的今天开辟了一种新的时域无线电资源。

4）频谱利用率高，系统容量大

因为不需要产生正弦载波信号，可以直接发射冲激序列，因而 UWB系统具有很宽的频谱和很低的平均功率，有利于与其他系统共存，从而提高频谱利用率，带来

了极大的系统容量。 5）功率低

UWB系统使用间歇的脉冲来发送数据，脉冲持续时间很短，一般在0.20ns～1.5ns 之间，有很低的占空因数，系统耗电可以做到很低，在高速通信时系统的耗电量仅为几百μ W～几十 mw。同时由于 UWB系统信号的扩频处理增益比较大，即使采用低增益的全向天线发射，也可使用小于 1mW 的发射功率实现几千米的通信。 6）安全性好

UWB 安全性表现在两方面：一方面是采用跳时扩频，接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据；另一方面是系统的发射功率谱密度极低。有用信息完全淹没在噪声中，被截获概率很小，被检测的概率也很低，用传统的接收机无法接收。

2 Wi-Fi

2.1 Wi-Fi技术简介

Wi-Fi（Wireless Fidelity,无线高保真）也是一种无线通信协议，正式名称是IEEE802.11b。

Wi-Fi 是以太网的一种无线扩展，Wi-Fi 网络可以使用来互连电脑链接上互连网。Wi-Fi 网络在无执照的 2.4 和 5 千兆 Hz 的无线电频带经营，数据速率可达 11Mbps（802.11b）~54Mbps（802.11a），或包含以上两条频带的产品。理论上只要用户位于一个接入点四周的一定区域内，就能以最高约 11Mb/s 的速度接入Web。但实际上，如果有多个用户同时通过一个点接入，带宽被多个用户分享。

由于 Wi-Fi 使用电波作为传送媒介， 资料包被截取的可能性高， 这成为用户所担心问题。现在 Wi-Fi 产品利用WED（Wired Equivalent Privacy）技术作资料加密之用。然而，其保密的效能却倍受质疑，支援新一代加密方式的 Wi-Fi 产品亦相继出现。虽然 Wi-Fi 在数据安全性方面比蓝牙技术要差一些，但在电波的覆盖范围方面却略胜一筹，可达 100 m 左右。

Wi-Fi 可以提供热点覆盖、低移动性和高数据传输速率， 无线接入和高速传输是Wi-Fi 技术的主要特点。国内的电信、网通、移动都非常关注 Wi-Fi 技术的发展和应用。基于热点的接入服务曾经一度被看成是对3G的巨大冲击， 但Wi-Fi