跳出迷“局”—破解无线局域网的技术密码

【跳出迷“局”—破解无线局域网的技术密码】进入冬季的北京天气有些阴冷，而中关村各个电子城依然热闹异常。这里的日平均客流量以万人计，各种电子商品琳琅满目。在标有“无线网络”字样的商户前，也不时有人询问产品信息。中关村在线网站早在2005年就在ZDC分析报告中提到：“(低端)路由器行业正在将重心转移至迅速升温的无线网络。以目前的市场状态来看，在一、二级城市，无线网络产品替代有线网络的趋势已经非常明显。”
然而，用户虽然表现出对无线产品的青睐，但对于无线技术却仍处于朦胧状态。不少和用户直接打交道的经销商对此也一知半解，无法给前来购买产品的用户以指导。在几家商户四周，采访人员随机采访了几位用户，发现他们对无线产品的迷惑主要集中在性能延伸技术和辐射等问题上。本文试图跟随用户的迷惑揭开隐藏在无线产品背后的技术密码。
上篇：“几个格子”背后的玄机
问题：对于WLAN产品的性能延伸技术是否了解?
李小姐(学生)：自己家里用的话，只要不掉线就足够了，其他的就无所谓了。
胡先生(某企业IT人员)：大概了解技术原理，但实际效果没测试过……
用户对这个问题有所迷惑并不意外。实际上，很多无线产品的说明书越来越让人看不懂了。当“域展”、“速展”、“RangeMax”、“MIMO”出现在产品包装上时，也许这些技术名词相对于其他产品说明而言，更能吸引用户的眼球。然而，太专业的技术名词也会让用户一头雾水，反而不一定买账。前来购买无线路由器和网卡的刘先生对采访人员这样说：“对于这类技术肯定是相信的，但它们不一定实用。对我来说，选择无线网络产品一看实际需求;二看产品的稳定性。倒不会因为某个非凡的技术选择该产品。”这种观点其实是代表了不少用户的真实想法，甚至有个别商家认为厂商的性能延伸技术只是“一个卖点而已”，不会有什么实质效果。
的确，对于无线产品来说，没有什么比稳定性更重要了。用户在由有线方式转向无线网络的过程中难免会带有使用惯性，以有线的标准要求网络的稳定性。反映在产品界面，该指标无非就是标识信号强度的那“几个格子”，它们最直观地告诉用户该产品的性能。而在这“几个格子”的背后，却暗藏了一个非常重要的密码……
性能密码：接收灵敏度
“判定一款产品的性能怎么样，不能只看市场宣传，或者通过什么新鲜的技术名词。从技术规格上讲，发射功率与接收灵敏度才是最实在的指标，它反映了一个产品的制造工艺和水平。” D-Link中国区产品总部总经理陈奇岩这样对采访人员说。同时，TP-LINK公司产品部涂经理的观点也认为，就无线产品来讲，最重要的技术规格参数一定是接收灵敏度。
为什么说这个参数决定了无线产品的性能呢?所谓接收灵敏度，通俗地讲就是接收端所能接收到的最弱信号值。随着距离的增加，无线电波信号能量会迅速衰减。提高接收灵敏度，就是要让无线设备在更远的距离和更弱的信号条件下还能够成功接收到信号。
陈经理介绍了无线产品增加传输距离的两种方式——加大功率和提高接收灵敏度。一般而言，通过直接增加发射功率提升产品性能是最轻易的方法，但是厂商通常都不会采用。因为一方面，信息产业部无线治理局对无线局域网产品的发射功率有严格规定;另一方面，功率太大轻易造成产品过热的问题。而且，通过配备高增益天线，或者使用定向天线以集中电磁波的能量，都可以间接实现增加发射功率的目的。而对于第二种方式，从技术上来说，产品接收灵敏度的参数基本是由无线芯片确定的。目前，生产无线芯片的厂商只有Atheros、Broadcom、Marvell等为数不多的几家，而各个厂商产品的相关参数相差不多。芯片出厂后，设备厂商只能从设计方面加以改进。例如PCB布线、零配件材质、电源、天线、信号干扰等工序上提升产品的杂讯抑制水平，从而相对提高接收灵敏度。
在对产品性能进行升级的时候，多数厂商都会采用第二种方式。例如D-Link应用在最新的802.11n标准草案产品中的RangeBooster N650技术，就是借助了提高接收灵敏度的方法，此外还结合了MIMO、调节相位差等技术，其传输性能比一般802.11g产品高出60% 。同样，TP-LINK的“域展”技术也主要是通过精心设计RF射频网络模块提高接收灵敏度，从而实现传输距离扩展的，附之以低速状态下对传输的支持，将产品性能提升了2～3倍。
然而，当厂商方面正在不断开发新技术提升产品性能时，很多用户却对性能延伸技术感觉迟钝。对此，涂经理说：“虽然无线网络已经逐渐成熟，但在应用推广上最大的阻碍是其稳定性和传输距离。就‘域展’、‘速展’这样的性能延伸技术而言，表面上看，它们带来的传输距离和速度的扩展对于家庭使用意义不大，但当无线信号需要穿越室内墙壁或者拐角的时候，这种产品性能的差异性就体现出来了。其实对用户来说，性能延伸技术有着非常重要的意义。”
中篇：技术有多强，局域网就有多大
问题：是否非凡关注无线产品的传输距离?
冯先生(程序员)：家就那么大，无所谓了。10米之内肯定能传到。
胡先生(某企业IT人员)：还是更关注无线网络的安全性和稳定性。
个人用户对于无线局域网的传输距离并不非凡关心，因为在他们眼里，局域的概念就是房屋。相应地，对于企业用户来说也许就是整个办公楼或服务中心的范围。近年来，各家厂商纷纷开发自己的独门特技提升产品性能，使得无线传输距离越来越大了。那么，无线局域网到底能传多远?让我们先来看看利用Wi-Fi技术进行无线连接的最远距离世界纪录：在2005年Defcon Wi-Fi Shootout大会上，四名学生组成的参赛小组iFiber Redwire在位于拉斯维加斯西南一座1900米高的山上，通过一个硕大的卫星天线和200公里外位于犹他州的一座山上的设备建立了稳定的11Mbps无线连接，并且中途没有经过信号放大增强处理。
这当然是一个比较极端的例子，但已充分显示出了WLAN产品的技术潜力。新技术使得“局域”的概念得到了扩展，传输无线信号已不再是仅限于几十米之内的事情。对此，Netgear公司中国区技术经理杨子江给了我们一个更为贴近现实的答案：“无线局域网的传输范围和设备支撑、网络环境等因素都是直接挂钩的。目前WLAN无线设备传输距离一般为100米之内，室外能达到5公里，再远的话施工上就会比较麻烦。”

升级密码：无线标准
WLAN产品的不断升级已成为无线网络市场发展的动力，从2003年802.11g标准通过，到新产品成为市场主流只用了两三年时间。而目前基于802.11n标准草案的产品也占有不小的市场，深受用户的关注。在无线技术创新和厂商竞争的共同推动下，无线局域网更新换代的速度就像其传输速度一样越来越快。而无线标准则成为当之无愧的风向标。
针对SOHO市场，杨经理向采访人员表示，“虽然现在的主流还是基于802.11g的54Mbps无线产品，但是从技术上来讲，Super-G(可将传输速率提升为108Mbps)也已经是两年前的东西了。去年底，MIMO技术引发了240Mbps产品的新热潮，到现在则是基于802.11n标准草案的300Mbps产品成为各个厂商发展的重点。根据厂商的发货量，以及IDC统计数据，目前市场上11g产品应该占到80%的份额，MIMO和11n占到20% 。预计2007年MIMO产品将占到市场的半壁江山。”
和SOHO产品不同的是，企业级无线产品的更新速度相对较慢，目前仍然是54Mbps的产品。根据杨经理介绍说，与一般家庭用户将WLAN产品作为电子消费品来使用不同，对于像电信行业、学校等企业级应用来说，出于投资保护和兼容升级的考虑，一定要使用基于开放标准的产品。因此他猜测在802.11n标准正式通过之前，企业级无线产品仍会继续停留在54Mbps产品的水平上。
除了标准进程上的进展以及技术更新速度的加快外，WLAN产品还在兼容性和应用方面有很多新的发展。比如D-Link公司，除了最新的802.11n标准草案产品外，还有兼容3G功能的3G路由器DIR-452，以及WiMAX路由器DIR-465等延伸产品。而WLAN产品的应用就更是五花八门，国外的无线专家已经把热点架设在了火山上，实时观测火山动向随时预备作出预警。
下篇：你使用的是“安全”产品吗
问题：您觉得无线产品的辐射会对人体有害吗?
冯先生(程序员)：我一天到晚都被辐射，不差这么一点儿……应该和手机差不多吧!
李小姐(学生)：反正肯定比手机和微波炉的辐射小。无线网络已经用过两年了，至少到现在没得什么大病。
与国内用户更看重性价比和稳定性，关注产品使用性能的态度所不同的是，欧美国家由于应用WLAN的情况更加普遍和先进，因此对WLAN发展中的安全和辐射等技术问题更加关心。目前，很多国外的反无线人士因为担忧电磁波辐射对人体的危害，而对WLAN技术采取敬而远之的态度。加拿大Lakehead大学校长Fred Gilbert就是其中一个。他非凡做出规定，不答应在校园中那些无光纤接入点的地方使用Wi-Fi互联网接入，违反规定者将受到罚款。“Wi-Fi系统电磁影响力对人体的危害程度现在还并未确定，学校应该禁止使用Wi-Fi互联网接入，直到科学家给出有力证据证实。” Fred Gilbert表示，“一些研究已经表明，动物甚至人体癌症的发生与无线热点的能源区域电磁影响力有关。”同时，他还得到了学生和加拿大健康权威机构的的支持。
无独有偶，英国的一些父母和教师们也正在向中小学提出抗议和施加压力，以保护学生健康为由，要求学校禁用甚至拆除校园中的Wi-Fi无线网络。某位学生的母亲说道：“教室中的无线计算机网络就像是一个离孩子们非常近的手机信号发射塔一样危害着孩子们的健康。”
实际上，既然是无线方式，必定要通过发射和接收无线信号来进行网络通信。假如说性能方面接收端注重的是接收灵敏度问题，那么在使用安全问题上，发射端的问题就是控制功率降低辐射。目前WLAN技术的应用逐渐普及，使用人数非常多，假如对于辐射问题一直没有一个明确的说法，总会让人有些担忧。所谓的安全问题不仅仅是对于无线网络资源而言，对于使用无线网络的人来说，他们在享受无线技术带来的自由便捷的同时，是处在安全的环境中吗?
几款WLAN产品技术参数对照表厂商产品型号无线标准性能延伸技术发射功率接收灵敏度（相同条件下，数值越小性能越高）D-LinkDIR-655802.11n（草案）RangeBooster N65019dBm（典型值）-91dBm（包出错率＜10%，包大小为1024字节）华硕WL-500g.P802.11g Encore14~16dBm-74~-75dBm（54Mbps）华为3ComAolynk WBR204G 802.11g －小于15dBm≤-80dBm（11Mbps，位出错率＜10-5）NetgearWNR834M802.11n（草案）RangeMax Next12~15dBm－TP-LinkTL-WR642G802.11g 域展、速展17dBm（典型值）54M：-68dBm（包出错率10%）11M：-85dBm（包出错率8%）
辐射密码：发射功率
电波在传输过程中产生多大的辐射主要取决于发射功率的大小，因此，我国对于无线网络产品的发射功率有严格限制。国家信息产业部无线电治理局是无线技术的治理部门，其中国家无线电频谱监测和检验中心是检测无线电发射设备的专门机构。采访人员采访了负责测试WLAN产品的一位工程师，她就无线局域网的辐射问题给我们进行了解答：“目前对于WLAN产品的测试依据为信部无[2002]353号文件。文件规定包含天线增益在内，最终的等效全向辐射功率(EIRP)限值为20dBm(即100mW) 。在2.4GHz这个公共频段上，国际上的标准基本都是一样的，如美国IEEE 802.11标准、欧洲的ETSI 300328标准规定的发射功率限值都是20dBm 。”
据了解，检测中心每年检测的WLAN产品约有几百款，大品牌的网络产品都有检测记录。凡是通过检测中心认证的产品会由无线电治理局颁发《无线电发射设备型号核准证》，以及CMII ID号码(无线电发射设备型号核准号) 。用户购买时只要认清产品包装上的这个非凡号码，就可以保证产品的发射功率在国家规定的范围之内。而对于厂商的性能延伸技术，该工程师表示，“类似MIMO这样的技术，都是在不增大功率的情况下，通过增加信道空间利用率的技术提高无线传输性能。不管使用什么技术，都必须在国家规定的频段和发射功率范围内。”
针对发射功率这个问题，在采访人员采访的几家厂商中，D-Link、Netgear、TP-LINK等公司的几位经理都表示，虽然设备型号核准会占用一大笔费用，但却是完全必要的。在降低无线网络辐射的问题上，设备厂商能够做的只有从技术层面确保产品相应指标在符合国家标准的范围内。此外，无线设备发射功率在2.4GHz频段上符合标准，也涉及到产品兼容性的问题。

那么，是否限定发射功率就能保证辐射不对人体造成伤害呢?该工程师解释说，“电磁辐射会使人的体液温度升高(注：体液为电介质溶液，在电场作用下产生传导电流，形成不同程度的闭合回路，从而产生局部感应热流导致发热。)，对人体有一定的影响。不过，WLAN产品属于微功率设备，和小灵通、蓝牙耳机的发射功率一样，都是100mW，远小于手机的最大发射功率(2W) 。所以从理论上看，WLAN设备产生的辐射热效应不明显，不会造成严重的后果。当然，也不能忽视这个电磁环境的存在，所以在对于使用WLAN产品的用户，还是应该采用一些正确的方法(见贴士Ⅱ) 。”可见，在WLAN的实际应用中，只要在选购产品时保证符合国家标准，在使用时多加注重，就不会对身体健康造成威胁。
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无线电治理局规定
自1999年6月1日起，凡在中国境内生产(以外销为目的除外)的无线电发射设备，各生产厂商须持有信息产业部无线电治理局(以下简称无线电治理局)核发的“无线电发射设备型号核准证”;设备标牌上须标明无线电发射设备型号核准代码。否则，将按照《无线电治理处罚规定》予以处罚。
贴士二
无线产品使用提示
· 购买带有CMII ID号码的合格产品;
· 尽量与无线设备保持距离(无线产品的特性是随着距离的增加快速衰减);
· 待信号接通稳定后再使用(无线产品在寻找信号的时候发射功率达到最大);
· 持续使用时间不宜过长;
· 不使用无线网络的时候，应当将相应设备关闭，并切断电源;
· 给自己泡一杯绿茶，经常饮用可以帮助身体抵御辐射。
编看编想
期待绿色、科技、人性的WLAN
马上要到2007年了，Wi-Fi联盟即将开始对基于802.11n标准草案的产品实施认证计划。可以预见，伴随这一计划的施行，无线局域网的发展将在802.11n正式通过前冲上又一个发展高潮。在WLAN产品一天天深入到我们的生活之后，购买、安装无线路由器和无线网卡已变得像安装软件那么简单了。这得益于网络厂商的积极推动，使得看似神秘的无线技术变成了傻瓜级应用。但是对于构成无线网络市场环境的厂商、经销商和广大用户，还是更为清醒地熟悉到WLAN的未来发展和存在的问题。需要强调的是，用户对于无线网络的接受程度尚需进一步加深，在熟悉无线网络的过程中还应了解一定的技术知识，至少要了解能鉴别无线产品好坏的“密码” 。而作为厂商和销售商，也应该及时和清楚地给用户“解密”，在降低使用门槛的同时，还要不断降低技术门槛才是。
11月16日，北京奥运会无线电治理工作专题会在北京召开。会议确定了继续开展电磁环境清理整顿工作，加强监测等内容。这反映出对无线网络安全的重视。有消息称，2008年北京奥运会将是奥运会史上首次使用无线局域网的一届。本届奥运会以“绿色、科技、人文”为理念，我们希望在奥运会上的无线局域网也能成为绿色、科技、人性的WLAN，提供电磁辐射小、稳定安全、让用户明白使用的无线网络服务。