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    杜品圣（1951-）
博士，（菲尼克斯亞太電氣（南京）有限公司，江蘇  南京  211100），現任菲尼克斯亞太電氣（南京）有限公司研發技術總監，中國自動化學會專家咨詢委員會委員。

3.1   前言

    在工業環境中，用戶經常遇到在某些惡劣條件下設備裝置只能通過銅纜連接或者根本無法連接的情況。這種情況多發生在需要向移動、旋轉或者運動中的裝置傳輸數據的應用中。使用機械的方法是很難滿足在數據傳輸質量方面的高要求的，這是因為有持續的機械損耗和相應的電纜磨損。

    無線技術是一種基于電磁波的傳播和接收的技術。這些電磁波不受任何磨損的影響，但是根據它們的頻率在傳播，在散射和反射方面有不同的反應。電磁波的傳播是三維的，并且以不同的波長傳播。

    表1 波長和頻帶：

    在臨時安裝以及所有需要頻繁改變和修改的應用中，在對一些距離非常遠或者很難布線的應用中，無線技術都具有一定的優勢。無線技術的主要優點如下：

    傳輸介質不受機械磨損的影響；

    設備可以自由移動；

    寬廣的無線電網絡允許設備間脫離區域限制從而靈活連接；

    適合長距離或者復雜區域的應用，例如街道或者地鐵；

    新的或者臨時設備間可以自由連接。

    在2.4GHz或者5GHz ISM 帶寬范圍內，無線技術在全球可以被免費使用而不需要認證。這個優點同樣也是一個缺點，因為設備，不論是本地的還是第三方的設備，都可以在同一時間使用這個傳輸介質（空氣）。所有的設備都必須去分享可使用的帶寬。當幾個無線技術同時進行時，無線系統之間可能會產生干涉和沖突。下面的方法可以用來實現不同的無線技術的共存：

    自適應跳頻：檢測出被其它無線技術使用的信道而不將其用于本地傳輸。

    減小傳輸功率：傳輸功率下調到可以保持通信的水平。 

    無線電場規劃：選擇合適的天線，例如，平頂天線或者定向天線，可以限制所需區域的無線電場。

    使用專門的信道：通過對無線電場的仔細規劃來選擇使用的信道，以保證不會有區域或信道間的重疊。

    隨著無線技術的快速發展，無線技術在工業控制領域得到了廣泛應用，它已經成為一種核心技術，并將改變工業自動化的格局。目前工業領域使用比較多的無線技術主要有無線局域網（IEEE 802.11）、藍牙（Bluetooth）、Trusted Wireless、ZigBee等。

    無線技術，特別是無線局域網，在傳送數據和自動系統的配置方面可以提高靈活性和獨立性，以及減少工業通信的各個領域中的安裝成本。

3.2   無線局域網概述

    無線局域網（WLAN），英文名為Wireless Local Area Network，顧名思義就是采用了無線傳輸介質的計算機局域網。無線局域網技術包括了IEEE802.11標準和藍牙等技術。后面章節將對IEEE802.11標準進行詳細敘述。

    無線局域網由無線網卡、無線接入點（AP）、天線、計算機和有關設備組成。接入點（AP）的作用相當于局域網集線器。它在無線局域網和有線網絡之間接收、緩沖存儲和傳輸數據，以支持一組無線用戶設備。接入點通常是通過標準以太網線連接到有線網絡上，并通過天線與無線設備進行通信。在有多個接入點時，用戶可以在接入點之間漫游切換。接入點的有效范圍是20-500m。根據技術、配置和使用情況，一個接入點可以多個用戶，通過添加更多的接入點，可以比較輕松地擴充無線局域網，從而減少網絡擁塞并擴大網絡的覆蓋范圍。 

    無線局域網的配置方式通常采用對等模式或基礎結構模式。

    （1）對等模式（Ad-hoc）。這種應用包含多個無線終端和一個服務器，均配有無線網卡，但不連接到接入點和有線網絡，而是通過無線網卡進行相互通信。它主要用來在沒有基礎設施的地方快速而輕松地建無線局域網。 

    （2）基礎結構模式（Infrastructure）。該模式是目前最常見的一種架構，這種架構包含一個接入點和多個無線終端，接入點通過電纜連線與有線網絡連接，通過無線電波與無線終端連接，可以實現無線終端之間的通信，以及無線終端與有線網絡之間的通信。通過對這種模式進行復制，可以實現多個接入點相互連接的更大的無線網絡。