Wireless Components

无线网络使用“接入点 (AP)”，也称为“无线接入点 (WAP)”，作为通往有线网络的网关，并使用“无线局域网适配器 (WLAN 适配器，或简称为无线适配器)”在无线客户端电脑与 AP 之间建立链路。

一体化方案，一箱搞定

“无线路由器”将接入点和路由器结合在一起，是家庭或 SOHO（小型办公室/家庭办公室）网络的理想选择。大多数无线路由器还包含多个以太网集线器或交换机端口，允许将有线以太网适配器连接到路由器，从而提供一体化的解决方案。路由器保护你的网络免受入侵，无线 AP 承载你的无线客户端，而以太网集线器或交换机端口则为你提供连接有线电脑的位置。由于无线路由器的价格只比单功能组件贵几美元，因此它们极其普及。我们使用一台 D-Link DI-624 无线路由器来管理我们的 SOHO 网络。

Jim Cooley 的建议

许多有线/DSL 调制解调器现在只配备一个 USB 输出插孔，这使得连接到 WAP/路由器变得困难。你可能需要购买一个同样提供以太网插孔的替换调制解调器。或者，一些有线/DSL 提供商提供多种调制解调器供选择。如果你的提供商有此选择，请要求更换一个带有以太网插孔的调制解调器。

AP 连接到有线网络（或直接连接到有线/DSL 调制解调器），并能同时为多个无线适配器提供无线链路。典型的 AP 允许 32 或 64 个无线适配器同时连接。所有连接到同一个 AP 的无线适配器共享该 AP 提供的无线带宽。例如，如果 AP 提供 54 Mb/s 的无线带宽，那么所有连接的无线适配器将共享这 54 Mb/s 的带宽，即使每个适配器本身的最大带宽可能达到 54 Mb/s 或更高。

如果某个时刻只有一个无线适配器在传输数据，该适配器将获得全部可用带宽。如果有多个适配器同时传输数据，可用带宽将在它们之间共享。因此，任何特定适配器在瞬间可用的带宽是动态变化的，具体取决于当时还有多少其他适配器也在占用带宽以及它们占用的带宽大小。

共享并非总是好事

带宽共享意味着对于需要实时、高带宽通信的应用（如视频流），无线联网可能不是理想选择。在理想条件下，现代无线组件的带宽勉强足以传输 DVD 质量的视频。如果一个或多个其他无线客户端同时也在占用带宽，那么播放的视频就会出现卡顿。因此，我们始终建议将有线联网用于视频传输，或者改用专用或 802.11a 无线联网连接。

一个无线网络可以有一个或多个 AP。虽然大多数家庭或 SOHO 网络使用一个 AP 就足够了，但使用第二个 AP 可以提供额外的覆盖范围，允许更多的无线适配器同时连接到网络，并提供额外的共享带宽。例如，一个 AP 的范围可能不足以覆盖大户型住宅，特别是那些由石材、钢柱、厚灰泥墙或其他阻挡无线电波的材料建造的房屋。我们认为在任何家庭或 SOHO 环境中，32 或 64 个无线适配器的连接上限应该不会成为问题，但有限的共享带宽则可能会。

在距离第一个 AP 一定距离处添加第二个 AP 可以扩展覆盖范围，并将无线客户端之间可共享的带宽翻倍。根据位置的不同，一些无线适配器可能处于两个 AP 的覆盖范围内，而另一些则只能处于其中一个 AP 的范围内。如果无线网络配置正确，客户端无线适配器无需用户干预即可透明地连接到可用的 AP。如果客户端是移动的，例如一台在房间之间移动的笔记本电脑，连接会在客户端在覆盖区域内移动时自动从一个 AP 切换到下一个。

图 14-2 显示了一个典型的家用或小型企业用 AP。此 AP 为 D-Link DWL-2100AP 型号，使用了大多数无线设备所采用的常见低增益、全向“橡胶鸭”天线。这些天线的安装座允许天线在三个维度上进行定向，以最大限度地增强信号强度并优化覆盖范围。有些 AP 使用固定天线，而另一些（包括此型号）则提供用于外接天线的插孔。市面上有各种外接天线，包括适合室外安装的型号、比标准橡胶鸭天线提供更高增益的型号，以及高定向天线。

图 14-2：D-Link DWL-2100AP，一个典型的 AP

客户端使用无线适配器连接到无线网络，其功能类似于有线网络中使用的标准以太网适配器。无线适配器有多种接口形式，包括 PCI（用于台式系统）、CardBus（用于笔记本电脑）、PCMCIA 卡适配器（用于较旧的笔记本电脑和手持设备）以及 USB（适用于任何系统）。与 AP 一样，PCI 和 USB 无线适配器通常随附低增益全向橡胶鸭天线，通常可以更换为外接高增益或定向天线。图 14-3 显示了 D-Link AirPlus ExtremeG DWL-G520，这是一款典型的 PCI 无线适配器。CardBus 无线适配器，如 图 14-4 中所示的 D-Link DWL-G650，内置低增益全向天线，且未提供使用外接天线的接口。不过，某些型号的 CardBus（或 PCMCIA）适配器（例如某些 Proxim Orinoco 卡）确实包含外接天线端口。

图 14-3：D-Link DWL-G520，一款典型的 PCI 无线适配器

图 14-4：D-Link DWL-G650，一款典型的 CardBus 无线网卡

无线组件的互操作性

AP 和无线适配器支持一种或多种 802.11 标准，也可能支持私有协议。来自不同公司的基于标准的 AP 和无线适配器通常可以很好地互操作，只有极少数例外。例如，假设两个产品都是为同一标准或标准集设计的，你通常可以用 NETGEAR 无线适配器连接到 D-Link AP，反之亦然。一些 AP 和无线适配器是单标准的（即 802.11g 或 802.11a），而其他 AP 和无线客户端则支持多种标准（例如 802.11a/b/g）。

一些无线供应商，尤其是那些专注于商业领域的供应商，通过添加尚未作为标准批准（且可能永远不会批准）的私有功能来抢占标准制定过程。此类增强型产品因其附加功能对企业具有吸引力，并且通常能够与基于标准的产品互操作，但通常只能达到最低共同标准水平。例如，Belkin 通过推出所谓的“Pre-N”AP 和无线适配器，在新兴的 802.11n 标准上抢占了先机。这些 Pre-N 产品（它们在 802.11n 标准最终确定时可能兼容，也可能不兼容）在配套使用时可提供更高的速度和更远的范围，但当它们与 802.11g 或更早的组件一起使用时，它们仅作为标准组件运行。

总的来说，我们建议尽可能避免使用依赖私有扩展来提供所需功能级别的无线组件。当前的基于标准的无线组件可为任何家庭或小型企业环境提供足够的安全性和可管理性。

无线连接的范围取决于许多因素，包括速度、干扰量、信号路径中的障碍物以及所使用的天线类型。不过，在所有其他条件相同的情况下，连接范围取决于发射器的功率和接收器的灵敏度。不同品牌和型号的无线组件在这两方面可能存在显著差异。

无线联网组件的发射功率通常以“dBm”表示，范围从 0 dBm（定义为 1 毫瓦或 mW）到 30 dBm（略高于 1,000 mW）。大约 3 dBm 的增加或减少对应于发射功率的翻倍或减半。例如，3 dBm 的输出对应约 2 mW。10 dBm 的增加或减少对应于将发射功率增加或减少 10 倍。例如，10 dBm 的输出约为 10 mW；20 dBm 约为 100 mW；30 dBm 约为 1,000 mW。在所有其他条件相同的情况下，增加功率输出会增加范围和传输速度。

无线设备可以使用固定的发射功率，在固件控制下动态设置发射功率，或者允许手动设置发射功率。所需的发射功率大小因设备间的距离、接收器的灵敏度、链路数据速率、信号路径中的障碍物以及其他因素而异。通常，设备间距离越远，数据速率越高，所需的发射功率就越大。

你可能认为最好的想法是让所有设备始终使用最大发射功率，但高功率并不总是可取的。使用超过所需的功率并不会提高无线链路的速度或质量；它只会将不必要的射频引入环境，从而可能干扰本可以在相同频道上正常使用而不发生冲突的其他无线设备。

因此，一些无线设备的固件被编程为与包括发射功率在内的其他无线设备协商链路特性，以在所需的最低功率水平下建立最佳连接。这种协商可以在极低的数据速率下完成，因此设备之间的初始连接可以在低功率下进行。每个设备都会告诉对方自己的能力，包括其支持的最快链路速度。然后，设备会将发射功率增加到支持最高共同数据速率所需的最低水平。如果最大可用发射功率不足以支持其最高共同数据速率，它们将回落到较低的数据速率，使用支持该较低速率所需的任何功率水平。

其他无线设备允许手动设置发射功率，通常范围从几 mW 到最高约 100 或 200 mW。通常，输出功率不以数值表示，而是以名称（全功率、半功率、四分之一功率、八分之一功率等）表示，或者作为最大输出功率提供选项，通过一系列 3 dB 的步进减小输出，每一步都将输出功率减半。还有一些无线设备不提供调整发射功率的功能，而是使用固定发射功率，通常在 30 mW 左右。

与发射功率相对应的是接收灵敏度。在所有其他条件相同的情况下，灵敏度更高的接收器可以在信号较弱的情况下维持连接。灵敏的接收器与强大的发射器同样重要，因为随着与发射器距离的增加，信号强度会迅速下降，而且更高的数据速率需要更强的信号。

如果你正在构建一个对范围要求严格的无线网络，特别是当信号路径受阻时，值得关注你考虑使用的组件的接收灵敏度。例如，D-Link DWL-2100AP 具有出色的接收灵敏度。廉价的无名组件的实际接收灵敏度可能比 D-Link 型号低 10 dBm（劣质 AP 的文档可能不会承认这一点，但我们谈论的是现实世界）。这意味着当 D-Link AP 处于维持 54 Mb/s 链路的最大距离时，廉价 AP 可能只能维持 24 或 36 Mb/s 的链路。更糟糕的是，如果 D-Link AP 处于支持 36 Mb/s 链路的最大距离，廉价 AP 可能只能维持 6 或 9 Mb/s 的链路。

大多数主流无线组件随附标准“橡胶鸭”天线，通常描述为全向天线。从某种意义上说是这样，但标准天线主要在一个平面内进行全向辐射。例如，将天线垂直放置（相对于水平面呈 90 度，如 图 14-5 所示），辐射图案看起来像一个水平向四面八方延伸的甜甜圈。如果此 AP 安装在住宅的一层，其覆盖范围可能包括同一层的所有房间，但楼上和楼下的房间接收到的信号会较弱。

图 14-5：垂直放置天线以最大限度地扩大水平覆盖范围

由于天线方向对覆盖范围有重大影响，大多数天线安装座允许天线在所有维度上旋转。例如，图 14-6 显示了与前一张图处于同一垂直平面的天线，但相对于水平面倾斜了 45 度。在这种天线方向下，AP 在其所在楼层提供的覆盖范围较小，而在位于 AP 右侧的楼上区域以及位于 AP 左侧的楼下区域则增加了覆盖。

图 14-6：倾斜天线以在牺牲水平覆盖范围的情况下提供额外的垂直覆盖

同样，图 14-7 显示了天线相对于第一张图在水平和垂直平面上均倾斜了 45 度。在这种天线方向下，AP 在其所在楼层提供一定的水平覆盖，同时在位于 AP 右前方的楼上区域以及位于 AP 左后方的楼下区域增加了覆盖。

图 14-7：倾斜天线以在牺牲水平和垂直左右覆盖范围的情况下提供额外的前后垂直覆盖

AP 天线方向对覆盖范围有重大影响。即使将天线方向改变几度，也可能使整个覆盖区域的信号强度产生重大差异，从而使某些区域受益而损害其他区域。此外，障碍物在不同的天线方向下不一定具有相同的阻挡效果。安装无线网络时，不要只是简单地将 AP 天线垂直放置并祈祷效果良好。花点时间摆弄一下天线的方向，看看它如何影响整个覆盖区域的信号强度。使用带有无线适配器的笔记本电脑，并运行无线适配器随附的站点勘测软件，或使用 Network Stumbler (http://www.stumbler.net) 之类的软件包来优化覆盖范围。

狂野、混沌的 2.4 GHz 频段

大多数无线形式使用 2.4 GHz 频段，该频段无需许可，可供任何人自由使用。无线组件必须与数百万其他电子组件（从微波炉到婴儿监视器、无绳电话、无线安全系统到车库开门器）共享此频段，这意味着存在大量的干扰。

当 Robert 碰巧使用笔记本电脑截取 Super G 无线适配器配置工具的屏幕截图时，这一事实让我们深有体会。信号质量和数据速率原本处于最高水平，直到 Barbara 打开了微波炉。D-Link 无线适配器和 AP 保持了连接，但信号质量和数据速率急剧下降。这就像有人打开了干扰器一样，当然，这正是发生的事情。

如果你使用无线联网，请准备好做出妥协以应对频谱冲突。你甚至可能需要更换一些其他的电子设备，例如将 2.4 GHz 无绳电话换成 900 MHz 或 5.8 GHz 型号。

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