IEEE802.11b无线局域网接入点设计

作者：时间：2008-06-03来源：网络收藏

随着计算机技术和网络技术的蓬勃发展和电信市场的开放，目前各种高速率的宽带接入方式不断涌现，特别是无线网络的应用领域正在不断地增长。而基于IEEE 802.11无线以太网标准的宽带无线接入系统则凭借其高达11M~54Mbps的数据传输速率，及其建网速度快、运营成本低和投资成本回报快等特点，正逐渐受到电信制造和运营商的青睐。

IEEE802.11规范包括介质访问控制(MAC)和物理层的操作，它定义了MAC子层、MAC服务和协议以及由跳频扩频(FHSS)、直接序列扩频(DSSS)及红外(IR)构成的三类物理层。FHSS可以同时使用多达4个频率来发送信息，并且一个频率在跳到新的频率之前保持较短时间。DSSS的工作方式是把数据分成几个码片(chip)，并以尽可能多的不同频率同时发送这些码片，此种方式更容易受到较多的干扰影响。

目前WLAN的两种流行规范分别是802.11b和802.11a，在应用中分别采用DSSS和OFDM的编码方式。802.11b通信频带为2.4GHz，数据率为11Mbps，物理层采用高速直接序列扩频技术HR-DSSS。调制方式有两种：一种是采用补码键控(CCK)调制，从而达到11Mbps的数据率，另一种则采用信息包二进制回转式编码(PBCCTM)调制，并具有3dB的编码增益，从而延伸了通信的实用距离，可优化5.5~11Mpbs的速率。802.11a的频带为5.2GHz，数据率高达54Mbps。与单个载波系统的802.11b不同，它运用了提高频率信道利用率的正交频分多址(OFDM)的多载波调制技术，在低移动性无线条件下提供更高的数据率、更好的频谱效应，改进的信道多径效应和更低的干扰。

802.11体系结构由以下几个互联单元来描述：无线设备或电台、接入点、无线介质、分布式系统(DS)、基本服务装置(BBS)、扩展服务装置(ESS)以及工作站和分布服务。所有这些设备完成一个无缝链接，可使无线设备在WLAN区域自由漫游。

接入点的三种实现形式

主机AP方式。主机AP方式是软件程序通过主机的CPU来运行并完成几乎所有的802.11b控制功能，例如Neesus Datacom公司的11Mb 802.11b软AP方案和Absolute Value Systems公司的Linux AP方案。Neesus公司的程序通过主机AP固件的应用编程接口(API)将呼叫调用至用户卡。这种方式需要主机的CPU不低于486处理器的性能，并且至少具有100MHz的时钟，另加一个操作系统，如Windows, VXWorks, Linux, Nucleus等。应用软件和主机AP程序可执行所有的802.11b功能并附带路由、网桥协议和管理等功能。

主机AP产品主要有Neesus公司的软件AP，Cisco 公司的AP340和350系列，Nokia、 Absolute Value Systems Linux AP(Power PC专用) 和ZoomAir 图：典型的PRISM 2系列AP原理方框图。 AP等产品。大多数的无线AP产品至今仍以主机式AP为主。这种方式必须占有较强的CPU资源。其中多数AP产品主要采用以下几种CPU： x486或更高、Elan450、MediaGx处理器、Power PC或68360系列，这种方式因其软件程序较易更改而具有很强的灵活性。要执行IEEE802.11e的EDCF和EPCF的服务质量(QoS)，主机必须采用更快的CPU和更加实时的操作系统(RTOS)。

采用第三代码(Tertiary Code)的固件方式AP。固件方式AP采用第三代码在用户转换卡上执行802.11b功能，主机CPU仅需完成802.11b的参数设定，如信道、网络模式、同步序列和WEP等，以及路由、网桥协议和管理等功能。此方式可降低AP的主机CPU成本，并占用较少的系统资源。在系统处于机站模式时，用户卡功率消耗会有所上升，第三代码由主机CPU上的初级和第二级码生成并被下载到用户卡的SRAM内，然后再将它转换而成802.11b识别的AP代码。几乎所有802.11b的功能都可在此用户卡上完成。主机CPU仅用于控制设置和管理功能(非时实性)，发送来自于MAC控制器的发射和接收数据包以及路由、网桥等协议。

第三代码固件方式非常适于单点的AP。Lucent和Enterasys(Cabletron)公司采用它制造单点AP，Apple Airport公司的产品也为Tertiary AP产品。这种方法的缺点在于用户必须从Intersil公司获得第三代码的固化软件，在没有固化程序的源码和专门技术支持的情况下，不可以写入和修改程序代码。

在现有的CHOICE MAC平台上，这类用户卡转换的AP可能没有可高达每秒百万条指令(MIPS)的足够速率执行AP下的EDCF或EPCF等服务质量(QoS)。它们较适用于嵌入式的设计，可用于PCMCIA、MiniPCI甚至USB卡。

带自身固化程序的固件方式AP。此AP方式带有自身固件程序和硬件设计，并采用了特定AP功能的固件。AP的无线装置通常采用固定式设备。例如Intersil公司的1148A参考设计便所用了这种AP方式。它为自备装置提供了最低成本的方案。采用该方式目前的缺点在于用户即使采用了ARM内核，仍不能修改固件指令。但将来可部分开放固化程序，以便于用户开发并增强AP的性能和管理功能。

PRISM 接入点芯片方案

PRISM系列无线局域网的接入点控制芯片为ISL3856，它有一个ARM940内核，可执行IEEE 802.11b MAC协议并具有以太网网桥功能，OEM用户可用该款芯片制造低成本、高性能的AP产品。

图为典型的PRISM 2系列AP原理方框图，其中的芯片组如下图所示分别为：

ISL3856 - WLAN 接入点(AP)控制器；

HFA3863 - 带耙子(Rake)接收和均衡器的基带处理器；

HFA3783 - I/Q 调制/解制器和混频器；

HFA3683A - 2.4GHz 射频/中频转换器和混频器；

HFA3983 -2.4GHz 内置功率放大器的检测器。

性能指标：

可变数据率 11, 5.5, 2和1Mbps；

频率宽度 2.4GHz ISM带宽；

灵敏度 (误码率8xE-5)，-83dBm (11Mbps)；