第1章　Wi-Fi基本原理 - 1.2　Wi-Fi的组成原理 - 《无线城市:电信级Wi-Fi网络建设与运营 (现代通信网络技术丛书)》

1.2　Wi-Fi的组成原理
- 1.2.1　Wi-Fi的组成结构
- 1.2.2　Wi-Fi的拓扑结构

1.2　Wi-Fi的组成原理

1.2.1　Wi-Fi的组成结构

Wi-Fi网络组成结构如图1-4所示，包括：站点（Station,STA）、无线介质（Wireless Medium,WM）、接入点（Access Point,AP）和分布式系统（Distribution System,DS）。

图1-4　Wi-Fi的组成结构

（1）站点（STA）

和有线网络相对应，站点在Wi-Fi中通常用作客户端，它是具有无线网络接口的计算设备（接入点是一种特殊的站），通常被称为网络适配器或者网络接口卡。STA可以是移动的，也可以是固定的。每个STA都支持鉴权、取消鉴权、加密和数据传输等功能，是Wi-Fi的最基本组成单元。

一个STA是信息的一个目的接收站点（即代表一个信息的目的接收地址）。由于STA通常是可以移动的，常常改变自己的空间所处位置，所以一般情况下，一个STA不代表某个固定的空间物理位置。因此，STA的目的地址和物理位置是两个不同的概念。

还有一个基本概念，就是基本服务集（Basic Service Set,BSS），或者叫基本业务组。BSS是IEEE 802.11b局域网的基本构成单元，其中可以包含多个STA。BSS都有一个覆盖范围，在该覆盖范围内BSS的成员STA可以保持相互通信，每个BSS有一个基本服务集识别码BSSID。

独立的基本服务集（Independent BSS,IBSS）是最基本的IEEE 802.11b局域网类型，如图1-5所示。一个最小的IEEE 802.11b局域网可以仅仅包含两个STA。在这种模式下，STA能够直接通信。因为这种类型的IEEE 802.11b局域网通常在需要的时候才安排，所以这种网络工作模式通常被称为ad hoc模式。

（2）无线介质（WM）

无线介质是Wi-Fi中站与站之间、站与接入点之间通信的传输介质，此处指的是空气，它是无线电波和红外线传播的良好介质。Wi-Fi中的无线介质由无线局域网物理层标准定义。

图1-5　独立的基本服务集（IBSS）

（3）接入点（AP）

AP类似蜂窝结构中的基站，是无线局域网的重要组成单元。它是一种特殊的站点。其基本功能有：

⑴作为AP，完成其他非AP的站点对分布式系统的接入访问和同一BSS中的不同站点间的通信连接；

⑵作为无线网络和分布式系统的桥接点完成无线网络与分布式系统间的桥接功能；

⑶作为BSS的控制中心完成对其他非AP的站点的控制和管理。

（4）分布式系统（DS）

物理层覆盖范围的限制决定了所能支持的STA与STA之间的直接通信距离。对有些网络，该距离足够；而对另一些网络，则可能需要增加其物理层的覆盖范围。为了解决覆盖范围的问题，BSS可以不以单个的形式出现，而是由多个BSS构成一个扩展的网络。连接多个BSS的这个网络构件被称为分布式系统（DS）。

分布式系统介质（Distribution System Medium,DSM）可以是有线介质，也可以是无线介质。这样，在组织Wi-Fi时就有了足够的灵活性。在多数情况下，有线DS系统与骨干网都采用有线局域网（如IEEE 802.3），而无线DS可通过AP间的无线通信（通常为无线网桥）取代有线电缆来实现不同BSS的连接。

分布式系统通过入口（Portal）与骨干网相连。从Wi-Fi发往骨干网（通常是有线局域网）的数据都必须经过入口，反之亦然。这样，通过Portal就把Wi-Fi和骨干网连接起来了。Portal是一个逻辑点，它既可以是一个单一的设备（如网桥、路由器或网关等），也可以和AP共存于同一设备中。在目前的设计中，Portal和AP大都集成在一起，而DS与骨干网一般是同一个有线局域网。

有了DS，就又引入了一个概念——扩展服务集（Extended Service Set,ESS）或扩展业务组，如图1-6所示。把多个BSS通过DS连接起来，构成一个任意大小和复杂度的网络，这种网络称为扩展服务集网络。同样，ESS也有一个标识的名称，即ESSID。

图1-6　扩展服务集（ESS）

1.2.2　Wi-Fi的拓扑结构

根据无线接入点（AP）的功用不同，Wi-Fi可以实现不同的组网方式。目前有点对点模式、基础架构模式、多AP模式、无线网桥模式和无线中继器模式五种组网方式。

（1）点对点模式Ad-hoc（Peer-to-Peer）

点对点模式由无线站点组成，用于一台无线站点和另一台或多台无线站点的直接通信，该网络无法接入到有线网络中，只能独立使用。无需AP，安全由各个客户端自行维护。

点对点模式中的一个节点必须能同时“看”到网络中的其他节点，否则就认为网络中断，因此对等网络只能用于少数用户的组网环境，比如4～8个用户。点对点模式的组网如图1-7所示。

图1-7　点对点模式

（2）基础架构模式（Infrastructure）

基础架构模式由无线接入点（AP）、无线站点（STA）以及分布式系统（DS）构成。无线接入点也称无线hub，用于在无线STA和有线网络之间接收、缓存和转发数据，所有的无线通信都经过AP完成。无线访问点通常能够覆盖几十至几百用户，覆盖半径达上百米。AP可以连接到有线网络，实现无线网络和有线网络的互联。基础架构模式的组网如图1-8所示。

图1-8　基础架构模式

（3）多AP模式

多AP模式是指由多个AP以及连接它们的分布式系统（DS）组成的基础架构模式网络，也称为扩展服务集（ESS）。扩展服务集内的每个AP都是一个独立的无线网络基本服务集（BSS），所有AP共享同一个扩展服务区标识符（ESSID）。分布式系统（DS）在IEEE 802.11标准中并没有定义，但是目前大都是指以太网。相同ESSID的无线网络间可以进行漫游，不同ESSID的无线网络形成逻辑子网。多AP模式的组网如图1-9所示。