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无线应用技术

无线网络自诞生以来，已被公认为可为用户提供前所未有的灵活性、便利性及显著提高工作效率，在减少工作压力、改善生活水平乃至提高用户社会地位等方面都具有得天独厚的优势。Forrester Research的报告表明，1998年美国无线网络服务的收入为300亿美元，几乎所有的收入都来源于无线语音服务(主要是移动电话)，而无线数据通讯基本没有。Yankee集团的数据表明，1999年美国无线网络数据服务的收入已经达到6亿美元，估计到2003年无线网络数据服务的收入可以达到40亿美元。Forrester Research认为，到了2005年美国的无线服务收入可以达到600亿美元，其中无线数据通信的收入可以达到84亿美元。Intermaket Group研究报告显示，2001年全球无线上网人口总数为3900万人，预计到2005年底可达到7.29亿人，也就是在这短短5年间全球无线上网人数估计约可增加17倍。报告还预测，到2005年全球将有36％的上网人口通过无线电子设备上网。在此，需要指出一点，本文主要关注无线移动应用中的无线数据网络解决方案，像目前大家非常关注的3G、4G无线通信技术不包括在内（无线局域网技术与3G的关系请参考《无线局域网将成3G的拌脚石？》一文）。　　从应用区域的大小来分，无线数据网络解决方案包括：无线个人网（WPAN）、无线局域网（WLAN）、无线LAN-to-LAN网桥、无线城域网(WMAN)和无线广域网（WWAN）。无线个人网主要用于个人用户工作空间，典型距离覆盖几米，可以与计算机同步传输文件，访问本地外设。目前主要技术包括蓝牙（Bluetooth）和红外（IrDA）。而无线局域网主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部，典型距离覆盖几十米至上百米。目前主要技术为802.11系列。无线LAN-to-LAN网桥主要用于大楼之间的连网通信，典型距离可达几公里。许多无线网桥采用802.11b技术。无线城域网和广域网覆盖城域和广域环境，主要用于Internet/E-mail访问，但提供的带宽比无线局域网技术要低很多。目前主要采用CDPD等技术（详细介绍请参见《CDPD，你准备好了吗？》一文）。　　　　对于中国市场来讲，受技术和应用规模的限制，无线个人网的应用还非常少，而目前CDPD也只是处于初期阶段，仅仅覆盖北京、上海、广州、深圳、厦门和长沙6个城市。虽然在2001年Toshiba灵智31系列笔记本电脑的发布会上，展示了它与IBM AirCard无限广域网网卡的应用，但在国内，真正使用的实在是太少。因此，本文将无线移动应用划分为2大类别，一类是所谓的“移动办公室”，即在办公室中通过802.11b网卡、AP以及无线网关来实现无线与企业有线网络的结合。另外一种应用，我们称之为“移动商务”，应用的范围已经延伸到一些公共场所，通过无线局域网技术实现与Internet的连接，更准确地说，这是一种无线接入应用。下面我们就针对这2类应用当中用到的无线局域网技术进行介绍。　　　　细数802.11标准　　　　 IEEE 802.11是在1997年由众多的局域网以及计算机专家审定通过的标准。IEEE 802.11规定了无线局域网在2.4GHz波段进行操作，这一波段被全球无线电法规实体定义为扩频使用波段。　　　　 1999年8月，802.11标准得到了进一步的完善和修订，增加了2项内容，一是802.11a，传输速率为6Mbps～54Mbps，支持语音、数据、图像业务。这样的速率完全能满足室内、室外的各种应用场合。采用该标准的产品目前刚刚进入中国市场。另一种是802.11b标准，该标准可提供11Mbps的数据速率，大约是原来IEEE标准无线局域网速度的5倍。现在大多数厂商生产的WLAN产品都基于802.11b标准。　　　　除了IEEE 802.11委员会以外，其他一些组织在推动无线局域网市场方面也做了许多工作。由3Com、Avaya、Nokia等厂商组建的无线以太网兼容联盟（WECA）主要通过在同一无线结构内对不同厂商的产品进行验证(Wi-Fi)，以实现真正意义上的多厂商产品的互操作。　　　　 WLAN的安全问题　　　　在实际应用当中，大家都非常关心WLAN的安全问题。在安全方面WLAN由物理层、链路层和网络层提供支持。链路层以上的安全有2类实现方案，方案一是在链路层实现，如IEEE 802.11的安全协议WEP(Wired Equivalent Privacy)和ANSI/IEEE Std 802.10 Interoperable LAN/MAN Security。方案二是在网络层实现，如利用IPSec协议。　　　　对WEP的攻击主要是基于已知明文的条件下，通过密文的对应，攻击者可以利用统计分析的方法对WEP数据流进行分析，从而获得解密的密钥。根据国外一家报纸的报道，该报纸描述了黑客怎样在15分钟之内将WEP的加密锁解开的具体细节。　　　　鉴于WEP在认证和加密上的不足，目前，多数厂商正在研制并推出基于网络层的WLAN安全解决方案，为克服802.11开放认证的不足，利用RADIUS实现无线局域网的用户认证，如: 一次口令协议和CHAP挑战应答协议等。为保证WLAN数据的安全，可以利用VPN技术，如IPSec等，在网络层实现高强度的加密算法。　　　　为了提供高于WEP的安全性，目前还可以通过IEEE 802.1x协议。802.1x是一个基于端口的标准草案，网络接入控制用于提供以太网的网络接入的授权。这种基于端口的网络接入控制使用交换式局域网基础设施的物理特性来认证连接到局域网某个端口的设备。如果认证过程失败，端口接入将被阻止。Microsoft与许多802.11设备提供商协同工作使他们的网卡驱动和接入点软件支持这一安全机制。目前许多最大的供应商已接近或正在生产他们支持802.1x的设备。　　　　国内应用现状　　　　从2001年无线局域网的推广来看，目前的应用主要集中在跟随行业的推动上，譬如一些新闻媒体、医疗中心以及大型酒店会采用无线局域网解决方案。虽然各家厂商都有相应于中小企业的无线解决方案，但用于移动办公的还较少，关键在于WLAN网卡的价格是瓶颈。因此，如何让中小企业的决策者接受是很重要的前提（详细请参见《管窥见豹促“无线”》一文）。在无线接入应用部分，目前主要是电信有一些应用，而下一步的开拓重点，将放在教育（主要是大学）、金融等行业方面。　　　　无线局域网将成3G的拌脚石？　　　　鼓噪一时的3G移动通信最终尚未进入大规模的商用，但是默默无闻的无线局域网技术却获得了蓬勃发展，它已经率先进入了无线Internet接入市场，占据了有利的地形，3G运营商对此忧心忡忡，无线局域网似乎已经成了3G发展的拌脚石。果真如此吗？　　　　蓬勃发展的无线局域网市场　　　　对于Cisco和Avaya之类的设备制造商来说，无线局域网已成为增长最强劲的市场之一。什么技术在无线局域网市场占据主导地位还很难说，但是有一点很明确，那就是无线局域网技术肯定会对3G或者UMTS产生不小的影响。　　　　当前，尚无执照的无线因特网市场正炙手可热。虽然目前绝大部分的无线局域网设备都设置在公司的办公室里，在不久的将来公众无线局域网将急速发展。最终目的是使日益增长的用户能够在需要的任何地点使用笔记本电脑或PDA接入Internet或Intranet。公众无线局域网的网络提供商认为无线因特网用户在某些“热点”场所（例如机场候机室、旅馆和咖啡厅）对高速Internet接入有最强烈的需求。这些地方人们最有可能使用他们的笔记本电脑和PDA，而真正在移动的人使用可视化3G服务的可能性是很小的。　　　　 WLAN捷足先登，3G路在何方？　　　　但是WLAN技术究竟会对 UMTS体系产生怎样的影响？虽然移动运营商已经购买了非常昂贵的3G移动通信的运营许可证，但是无线局域网技术却已经率先进入无线Internet市场。使用这些新技术的无线ISP们正试图在移动运营商能够部署UMTS网络前占据最有利可图的市场。 2001年6月13日，Wi-Fi的工业团体WECA在赫尔辛基召开了一次成员会议以建立一个在不同的无线局域网ISP间漫游模型。这将使终端用户可进入公众无线局域网而与提供服务的ISP无关，因为ISP能够对相互的网络使用进行计费。最终，这将发展成一个“热点”场所的国际网络并可与未来的UMTS网络竞争。虽然还有很多的问题要解决，但来自主要设备制造商的无线系统已可进行互操作。此外，卢森堡的Excilan已开始签订漫游合同并成为各个无线局域网ISP间的交换中心。　　　　很自然，移动运营商对此忧心忡忡，因为他们已经在UMTS执照和网络上倾注了巨额投资，但是现在无线局域网却意图覆盖所有的“热点”场所。于是这些移动运营商不得不同无线局域网同台竞技，它们准备在和无线局域网目前完全相同的部署地点首次展示UMIS的魅力。但是，移动运营商有一个很大的不足之处，因为UMTS技术在这一两年内是不可能实用化的，而目前无线局域网已经进入市场。　　　　随着Internet的蓬勃发展，信息的获得更为便利。在WAP、蓝牙等一批无线互联技术出现后，随时随地进行信息沟通成为现实，而“无线移动上网”则成为目前网络接入发展的新趋势。