無線網(wǎng)橋是一種應用在無線網(wǎng)絡領域中的橋接技術。網(wǎng)橋(Bridge)主要用于OSI參考模型第二層,它可控制數(shù)據(jù)流量、處理傳輸錯誤、提供物理編址以及管理物理介質(zhì)的訪問等功能。
無線網(wǎng)橋的用途
網(wǎng)橋的用途在于互連不同的局域網(wǎng),由于物理上的原因,若采取有線方式不方便,則可利用無線網(wǎng)橋的方式實現(xiàn)二者的點對點連接,無線網(wǎng)橋不僅提供二者之間的物理與數(shù)據(jù)鏈路層的連接,還可為兩個網(wǎng)絡的用戶提供較高層的路由與協(xié)議轉(zhuǎn)換.可以看出,無線網(wǎng)橋的優(yōu)點是非常靈活,在中、短距離時支持高速率數(shù)據(jù)傳輸,在長距離時支持低速率數(shù)據(jù)傳輸。
無線網(wǎng)橋的技術實現(xiàn)與標準
無線網(wǎng)橋的技術實現(xiàn)是由IEEE 802.l1、IEEE 802.ld生成樹協(xié)議等國際標準協(xié)議定義的。
IEEE 802.11標準
1997年,IEEE
802.11無線局域網(wǎng)標準的制定是無線網(wǎng)絡技術發(fā)展的一個里程碑。IEEE802.11標準除了介紹無線局域網(wǎng)的優(yōu)點及各種不同性能外,還使得各種不同廠商的無線產(chǎn)品得以互聯(lián)兼容。該標準規(guī)定核心設備執(zhí)行單芯片解決方案,降低了采用無線技術的造價成本。IEEE802.11標準的頒布,使得無線局域網(wǎng)在各種有移動要求的環(huán)境中被廣泛接受。該標準在1997的版本中主要對網(wǎng)絡的物理層和MAC層(媒質(zhì)訪問控制層)進行了規(guī)定,其中對MAC層的規(guī)定是重點。各廠商的產(chǎn)品在同一物理層上可以實現(xiàn)互操作,而邏輯鏈路控制層(LLC)是一致的,即MAC層以下對網(wǎng)絡應用來講是透明的。在MAC層以下,IEEE802.11規(guī)定了三種發(fā)送及接收技術:兩種采用射頻技術——擴頻(Spread
Spectrum)技術和窄帶(Narrow Band)技術,頻帶為2400MHz
~2483.5MHz;另一種是紅外(Infrared)技術,用紅外光來作為傳輸媒介。而擴頻又分為直接序列擴頻技術(DSSS)和跳頻(FH
Frequency Hopping)擴頻技術。
2000年8月,IEEE802.11標準得到了進一步的完善和修訂,并成為IEEE/ANSI
和ISO的一個聯(lián)合標準。ISO將該標準定為ISO8802.11。這次IEEE802.11標準的修訂內(nèi)容包括用一個基于SNMP的MIB來取代原來基于OSI協(xié)議的MIB。另外,還增加了兩項新內(nèi)容,即IEEE802.11a與IEEE802.11b。
IEEE 802.1d標準
網(wǎng)橋有三種典型的方式:透明橋、源路由橋與源路由透明橋。網(wǎng)橋典型地連接兩個用同樣介質(zhì)存取控制方法的網(wǎng)段,IEEE
802.1d規(guī)范(此規(guī)范是為所有的802介質(zhì)存取方法開發(fā)的)定義了透明橋。源路由橋是由IBM公司為它的令牌環(huán)網(wǎng)絡開發(fā)的;而源路由透明橋則是透明橋和源路由橋的組合。橋兩邊的網(wǎng)段分屬于不同的沖突域,但卻屬于同一個廣播域。
在一個橋接的局域網(wǎng)里,為了增強可靠性,必然要建立一個冗余的路徑,網(wǎng)段會用冗余的網(wǎng)橋連接。但是,在一個透明橋橋接的網(wǎng)絡里,存在冗余的路徑就能建立一個橋回路,橋回路對于一個局域網(wǎng)是致命的。
生成樹協(xié)議是一種橋嵌套協(xié)議,在IEEE
802.1d規(guī)范里定義,可以用來消除橋回路。它的工作原理是這樣的:生成樹協(xié)議定義了一個數(shù)據(jù)包,叫做橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDU(Bridge
Protocol Data
Unit)。網(wǎng)橋用BPDU來相互通信,并用BPDU的相關機能來動態(tài)選擇根橋和備份橋。但是因為從中心橋到任何網(wǎng)段只有一個路徑存在,所以橋回路被消除。
在一個生成樹環(huán)境里,橋不會立即開始轉(zhuǎn)發(fā)功能,它們必須首先選擇一個橋為根橋,然后建立一個指定路徑。在一個網(wǎng)絡里邊擁有最低橋ID的將變成一個根橋,全部的生成樹網(wǎng)絡里面只有一個根橋。根橋的主要職責是定期發(fā)送配置信息,然后這種配置信息將會被所有的指定橋發(fā)送。這在生成樹網(wǎng)絡里面是一種機制,一旦網(wǎng)絡結構發(fā)生變化,網(wǎng)絡狀態(tài)將會重新配置。
當選定根橋之后,在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包之前,它們必須決定每一個網(wǎng)段的指定橋,運用生成樹的這種算法,根橋每隔2秒鐘從它所有的端口發(fā)送BPDU包,BPDU包被所有的橋從它們的根端口復制過來,根端口是接根橋的那些橋端口。BPDU包括的信息叫做端口的COST,網(wǎng)絡管理員分配端口的COST到所有的橋端口,當根橋發(fā)送BPDU的時候,根橋設置它的端口值為零。然后沿著這條路徑,下一個橋增加它的配置端口COST為一個值,這個值是它接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到下一個網(wǎng)段的值。這樣每一個橋都增加它的端口的COST值為它所接收的BPDU的包的COST值,所有的橋都檢測它們的端口的COST值,擁有最低端口的COST值的橋就變?yōu)榱酥付ǖ臉?。擁有比較高端口COST值的橋置它的端口進入阻塞狀態(tài),變?yōu)榱藗浞輼?。在阻塞狀態(tài),一個橋停止了轉(zhuǎn)發(fā),但是它會繼續(xù)接收和處理BPDU數(shù)據(jù)包。
無線網(wǎng)橋的連接方式
無線網(wǎng)橋可以無縫地將遠程網(wǎng)絡連接在一起,創(chuàng)建一個統(tǒng)一的局域網(wǎng),在簡單的網(wǎng)絡中,網(wǎng)橋連接到局域網(wǎng)中的一個集線器或交換機上,通過電纜、天線相連接;如果局域網(wǎng)中包括多個子網(wǎng),無線網(wǎng)橋要首先連接到路由器。
在無線網(wǎng)橋連接之前,需要注意以下事項:
1. 將要連接的建筑物必須要能保持空闊,高大的樹木和建筑物等障礙物都會直接影響無線電波的傳輸。
2.
在減少帶寬的情況下,可以增加建筑物之間的傳輸距離,進行遠距離傳輸。目前,無線傳輸?shù)木嚯x在無障礙的情況下最長可以達到80公里,但是在應用中,實際距離可能會遠小于80公里,因此在多山地區(qū),或者有障礙物的時候,距離不宜過長,實在需要的話,可以在中間設立中繼中轉(zhuǎn)站,繞過障礙。
3.
無線局域網(wǎng)近距離傳輸時,為了獲得最大的帶寬,可以將無線網(wǎng)橋連接到支持冗余通道的路由器上,這樣就可將三個無線網(wǎng)橋集成在一起,并且天線高度基本沒有影響。由于無線局域網(wǎng)連網(wǎng)設備大都要求“視距”傳輸,因此天線高度的設定很重要。如果天線的高度不夠,靠增加功率放大或增大天線增益的方法得到的效果將非常有限。
4. 在無線覆蓋區(qū)域內(nèi),規(guī)劃并選擇一個不會與其他無線通信干擾的信道。
5. 如果通過無線局域網(wǎng)跨路連接建筑物時,天線可以安裝在屋頂上,利用小型天線保持電波的集中,并避免來自其他企業(yè)的干擾。
6.
盡管無線網(wǎng)絡利用了跳頻技術,使得頻率載波很難被檢測到(即安全性能很好),但是,為了預防萬一,還可以在接入點設置網(wǎng)絡ID號,這樣只有當雙方無線適配器設置了同樣的ID號,才能和接入點同步并接到網(wǎng)絡中。此外,在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中進行加密是提高安全性的進一步手段。
無線網(wǎng)橋的應用主要有以下幾種結構:點對點型、點對多點型和混合型。三種結構都有不同的適用場合,用戶可根據(jù)實際應用選擇:
點對點型
這種類型常用于固定的要連網(wǎng)的兩個位置之間,是無線連網(wǎng)的常用方式,使用這種連網(wǎng)方式建成的網(wǎng)絡,優(yōu)點是傳輸距離遠,傳輸速率高,受外界環(huán)境影響較小。
點對多點型
該類型常用于有一個中心點、多個遠端點的情況下。其最大優(yōu)點是組建網(wǎng)絡成本低、維護簡單。其次,由于中心使用了全向天線,設備調(diào)試相對容易。該種網(wǎng)絡的缺點也是因為使用了全向天線,波束的全向擴散使得功率大大衰減,網(wǎng)絡傳輸速率低,對于較遠距離的遠端點,網(wǎng)絡的可靠性不能得到保證。此外,由于多個遠端站共用一臺設備,網(wǎng)絡延遲增加,導致傳輸速率降低,且中心設備損壞后,整個網(wǎng)絡就會停止工作。其次,所有的遠端站和中心站使用的頻率相同,在有一個遠端站受到干擾的情況下,其他站都要更換相同的頻率,如果有多個遠端站都受到干擾,頻率更換更加麻煩,且不能互相兼顧。
混合型
這種類型適用于所建網(wǎng)絡中有遠距離的點,近距離的點,還有建筑物或山脈阻擋的點,在組建這種網(wǎng)絡時,綜合使用上述兩種類型的網(wǎng)絡連接方式。對于遠距離的點使用點對點方式,近距離的多個點采用點對多點方式,有阻擋的點使用中繼。
無線網(wǎng)橋的行業(yè)應用
從國外應用的情況來看,無線網(wǎng)橋幾乎在各行各業(yè)都能得到應用,凡是在連接無線局域網(wǎng)的地方,幾乎都能看到它的“身影”,應用的幾個典型行業(yè)分析如下:
企業(yè)/辦公區(qū)域:
當一個中大型公司有幾個分支機構分布在同一個城市中,而布線又特別困難時,利用無線網(wǎng)橋連接這幾個分支機構實現(xiàn)企業(yè)Intranet是一個不錯的解決方案,其他分支內(nèi)的員工可以使用無線局域網(wǎng)絡產(chǎn)品,不管他們在辦公室的任何一個角落,就能隨意地收發(fā)電子郵件、分享文件及上網(wǎng)絡瀏覽。
教育行業(yè):
在高校中,利用無線網(wǎng)橋架構一個無線校園網(wǎng),學校師生無論在學校的任何地方,任何時候都可以方便地利用無線網(wǎng)絡訪問學校的圖書館、隨意地收發(fā)電子郵件、網(wǎng)上聊天等。
醫(yī)療行業(yè):
在大型的醫(yī)院里,利用無線網(wǎng)橋可架構一個無線的醫(yī)療網(wǎng)絡,使用手提式計算機可取得實時信息,醫(yī)護人員可藉此避免對傷患救治的遲延、不必要的紙上作業(yè)、單據(jù)循環(huán)的遲延及誤診等,從而提升醫(yī)院的服務水平。
林業(yè):
在廣袤的林區(qū),可利用無線網(wǎng)橋架構一個廉價的林業(yè)防護網(wǎng),用于遠距離信息的傳輸,如在林區(qū)進行火災、病蟲害等信息的傳送等;
交通運輸業(yè):
利用無線網(wǎng)橋架構的公安交通管理網(wǎng),執(zhí)法公安交警可隨時對違章的司機通過手持無線終端及時處罰,進行交通管理等。
出租業(yè):
出租行業(yè)可利用無線網(wǎng)橋架構一個無線出租城域網(wǎng),出租管理部門可利用全球定位系統(tǒng)減少出租車的空載率,出租車司機則可以在出租車上安裝一個無線上網(wǎng)終端,讓客人隨時上網(wǎng)收發(fā)電子郵件,上網(wǎng)聊天,移動辦公等,提高出租行業(yè)的服務質(zhì)量。