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摘要：根据无线局域网本身的特点和船务操作上的环境条件，运用无线局域网技术实现船务公司码头驻点与其属下船舶之间以及船舶内部无线网络的组建，使进出口货物装卸和船舶调度等信息交换和数据传输成为可能，从而提高船舶周转效率。另外，还对无线局域网组网技术的特点、安全性、稳定性进行了分析，论述了无线局域网组网技术在特殊环境下应用的可行性和优越性。
关键词：无线局域网；无线通信；数据传输；网络安全
中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2007)17-31287-01
Wireless LAN Technology and Application on Shipping
ZENG Hua
(Guang Zhou Ceroilfood Intertrans Co., Guangzhou 510095,China)
Abstract: According to the shipping environment, using the wireless LAN technology to set up the wireless LAN between the shipping company and the watercraft, or inside the watercrafts. As the result, the information exchange and data transmission of the shipment can become capable to improve the working efficiency. It has done a detailed analysis on the characteristic , security and stability of the wireless LAN technology, and discussed the feasibility and advantage of applying this technology in special environment.
Key words: wireless LAN; wireless communication; data transmission; network security
1 引言
随着我国外贸的发展，进出口货运量在不断的增长，为了加快船舶的周转，船务公司对属下船舶的操作要求也在不断的提高，在货物装卸、船舶调度等过程中，与船舶之间的沟通联系显得十分重要。另一方面，伴随着计算机的广泛应用，人们对网络的依赖越来越强，而传统局域网络已经不能满足船务操作上的需求，近年来，无线局域网产品逐渐走向成熟，正在以它的高速传输能力和灵活性发挥着日益重要的作用。
2 无线局域网的概述和基本原理
2.1 无线局域网的概念
无线局域网络（Wireless Local-area Networks ,WLAN）是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网。它是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。从专业角度讲，无线局域网利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。通俗地说，无线局域网就是在不采用传统缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能。
1971年，夏威夷大学的研究员创造了第一个基于封包式技术的无线电通讯网络，这个被称作ALOHNET的网络，可以算是相当早期的无线局域网络。自从1999年8月IEEE发布IEEE 802.11b和IEEE 802.11a无线互连协议以来，各种无线局域网产品不断涌现。2004年5月WLAN（Wireless Local-area Networks ）规范将再次升级，802.11e和802.11i由IEEE正式宣布为WLAN标准。
无线网络提供了移动接入的功能，无线网络可扩展性、可收缩性以及对恶劣环境的高适应性使其非常适合船务公司在码头的驻点与其属下的船舶之间的网络互联和数据通信。
2.2 无线局域网的技术特点
无线局域网利用电磁波在空气中发送和接受数据，而无需线缆介质。无线局域网的数据传输速率现在已经能够达到11Mbps，传输距离可远至20km以上。能快速方便地解决使用有线方式不易实现的网络联通问题。
无线网络有着极高的抗干扰性，由于采用扩频技术使得信号在低于白噪声电平的情况下仍能保持可靠的识别幅度；雨、雪、雾、大风等恶劣天气对微波扩频系统影响较小。雨衰、雾衰等损耗对微波扩频网络衰减量基本可以忽略不计；对于需要移动联网的场所，微波扩频无线网络所特有的灵活性、移动性、可扩展性、可伸缩性更是有线网络所无法替代的。目前，微波扩频无线网络设备可以90km/ h的速度在不同的接入基站之间实现无缝漫游；微波扩频工作于2.4GHz的工业、科学和卫生(ISM)频段，该频段无需申请使用许可证即可使用。
2.3 无线局域网的基本原理
无线网络系统由网络适配器和转发器两部分组成。无线网络中使用的通信技术主要可分为三类：窄频微波技术、扩频技术及红外线技术。其中扩频通信技术被广泛应用。扩频技术在具体实施时由多种方案，但思路是相同的：把索引（也称为码或序列）加入到通信信道，插入码的方式正好定义了所讨论的扩频技术。
实现扩频通信的基本工作方式有直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）方式（简称DSSS方式）和跳频（Frequency Hopping Spread Spectrum）工作方式（简称FHSS方式）。
2.3.1 直接序列扩频
在这种技术中，伪随机码直接加入载波调制器的数据上。调制器似乎具有更大的比特率，由伪随机序列的码片速率有关。用这样一个码序列调制射频载波的结果是产生一个中心在载波频率、频谱为((sin x)/x)2的直序调制扩展频谱。频谱主瓣（零点至零点）的带宽是调制码时钟速率的两倍，旁瓣带宽等于调制码时钟速率。直序扩频频谱形状上发生一些改变，与实际采用的载波和数字调制方法有关。例如在发射端将“1”用“11100010110”, 而“0”用“00011101001”去代替，这个过程就实现了扩频； 而在接收端只要把收到的序列“11100010110”恢复成“1”而“00011101001”就恢复成“0”，这就是解扩。这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10dB以上，从而有效地提高了整机倍噪比。直接序列扩频的主要特点是易于隐蔽。
2.3.2 跳频技术
顾名思义，FHSS中载波在一个很宽的频带上按照伪随机码的定义从一个频率跳变到另一个频率。跳变速率由原始信息的数据速率决定，我们能够识别出快速跳频（FFHSS）和慢速跳频（LFHSS）。后者（最通用）允许几个连续的数据位调制同一频率。另一方面，FFHSS是在每个数字位内多次跳频。跳频信号的发射频谱同直序扩频有很大差别，跳频输出在整个频带上是平坦的。跳频信号的带宽是频率间隙的N倍，N是每个跳变信道的带宽。
3 无线局域网技术在船舶上的应用
3.1 船舶内无线局域网的组建方案
依据IEEE 802.11b标准，采用直序扩频技术（DSSS）提供最大为11Mbps的数据传输速率的无线局域网由于其便利性和可伸缩性，特别适用于船内无线局域网的组建。采用单接入点（AP）或多接入点解决方案。接入器选用ETAP1400无线基站。每个基站可以辐射半径25M - 100M的区域。基站通过微波与周边客户的无线网络终端相联，同时无线基站也通过10 Base-T端口与服务器相连，服务器同时还可以作为有线网络的服务器，使整个无线网的客户终端和有线网络客户端都能访问服务器的资源。多接入点AP可以突破无线网覆盖半径的限制，使船内任意角落的终端均可连网。无线客户端机群选用ETNC 1400系列无线网卡将客户机（台式电脑或笔记本电脑）与网络联接，并同时提供无线网卡MAC地址认证。
3.2 船务公司码头驻点与其属下船舶之间的无线局域网互联
采用的无线局域网产品工作在2.4GHz至2.4835GHz频率范围内，船务公司码头驻点作为无线局域网的中心站点，其他船舶为分站点。分站点内无线局域网的组网方案与船内无线局域网组网方案完全相同。中心站点上接入一个无线接入点AP-10D，其它各分站点通过接入一个站适配器SA-40D与中心站点的AP-10D进行通信，分站点内的无线局域网则通过接入一个无线网桥WB-10D与中心站点AP-10D进行通信。这样各分站点之间无线局域网的访问均通过中心站点的控制来实现，它们共享中心站点AP-10D的3M带宽。使用高增益全定向天线, 联网距离可达到10km～50km。可以有效的保证船务公司码头驻点与船舶之间通讯时的活动空间。
4 无线局域网的安全性和稳定性分析
4.1 无线局域网的安全性
网络安全性涉及两个方面：网络系统自身安全性及网络服务的安全性。无线网络系统产品采用了先进的扩展频谱通信技术，无线网络通信协议通常采用IEEE802.3和IEEE802.11, IEEE802.3用于点对点方式，IEEE802.11用于一点对多点方式。提供的解决方案提供多级成安全机制，保护数据免受未经授权的存取，各项安全手段同时发挥作用，任何一基不符合要求，系统就会拒绝访问，无线网络系统的网络互连属于内部网络的互连，是与公众用户相隔离的网络。因此具有极高的安全性。
无线网络采用低功率的扩展频谱技术来提供发射信号源，其传输数据时将信号源数字信号转变为模拟信号，并将其频谱带宽扩展11倍及将频谱幅度降低11倍。扩展频谱时使用唯一一种扩展编码方式，此编码方式内置于产品内，其他产品则不能识别其频谱信号。
无线网络设备应符合国际无线网络标准IEEE802.11，可以兼容其他厂商生产的符合国际无线网络标准IEEE802.11的无线设备。当把系统安全保密性设置定义为“ANY（任何用户） ”时可以实现对外兼容开放，当系统设置了“封闭无线网络选择功能”时，它可以阻止无授权的SSID（网域名） 的系统接入无线网络系统，保证了系统的安全。
无线网络的认证体系也是无线网络安全保密性的措施之一。IEEE802.11定义了两种认证技术手法，其一为开放系统认证，其二为共享关键字认证。开放系统认证仅仅认证工作站点，它一般均会给予肯定的认证结果。共享关键字认证体系则检证用户是否允许连入该无线网络。它需要检证其WEP码流（Wired Equivalent Privacy），申请过程由四组工作站与Access Point 交换码流组成，以检证接入站点是否与Access Point 拥有同样的密码字。适配网卡还可以使用加密码的方式来保证系统的安全保密性。该方式使得数据信号流组在传输时加入密码流。
无线网桥还具有利用安装设置的MAC地址表来限制站点接入无线网络的功能，也称为网桥地址过滤。用户还可增加一些附属功能以达到更高的保密性，如通过加密机，设置网络服务器的用户密码以及有线网络中其他一些网络安全措施如：防火墙技术，VPN技术等，就使无线网络具有了与有线局域网络同等甚至更高级别的保密特性。无线局域网设备的加密功能由硬件完成，不会对无线网络设备本身传输速度产生影响。
4.2 无线局域网的稳定性
无线网络的稳定性是满足要求的，微波是在空气中传输，其稳定性主要是指恶劣天气对无线网络信号的影响。无线网络的主要设备均安装在室内环境，只有天线安装在室外。除降水外,其他恶劣天气下无线信号均不会受到影响。恶劣天气对无线信号的影响主要是降雨衰减。根据有关测试数据表明，2. 4G无线产品的雨衰效应非常小。雨衰、雾衰等损耗对微波扩频网络衰减量基本可以忽略不计（在每小时150mm降雨量的情况下，2.4GHz微波扩频的信号雨衰小于0.02dB/ km）。可见，将其应用在船舶中的效果还是很好的。
5 小结
本文对无线局域网技术进行了介绍和利用此技术在具体行业的应用与实现。无线局域网在近几年的发展中，不断地与各项无线移动通讯的最新技术相融合，逐渐走向成熟，可以预见在不久的将来会以此为基础，形成一套相对完整的无线通讯技术体系，从而完成移动平台的搭建。未来几年内，无线局域网络的应用将会成为未来网络的技术主流之一。
参考文献：
[1]林阳．无线互联网:支撑远程教育的新平台[J]．现代教育技术,2002:37．
[2]胡道元．计算机局域网[M]．北京: 清华大学出版社,2002:15-17．
[3]GIL HELD．构建无线局域网[M]．北京: 人民邮电出版社,2003:67-69．
[4]刘剑．无线网通信原理与应用[M]．北京: 清华大学出版社,2002:40-49．
[5]黎连业．网络综合布线系统与施工技术[M]．北京: 机械工业出版社,2000:50-98．
[6]金纯．无线网络安全-技术与策略[M]．北京: 电子工业出版社,2004:102．
关键词：无线局域网；无线通信；数据传输；网络安全
中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2007)17-31287-01
Wireless LAN Technology and Application on Shipping
ZENG Hua
(Guang Zhou Ceroilfood Intertrans Co., Guangzhou 510095,China)
Abstract: According to the shipping environment, using the wireless LAN technology to set up the wireless LAN between the shipping company and the watercraft, or inside the watercrafts. As the result, the information exchange and data transmission of the shipment can become capable to improve the working efficiency. It has done a detailed analysis on the characteristic , security and stability of the wireless LAN technology, and discussed the feasibility and advantage of applying this technology in special environment.
Key words: wireless LAN; wireless communication; data transmission; network security
1 引言
随着我国外贸的发展，进出口货运量在不断的增长，为了加快船舶的周转，船务公司对属下船舶的操作要求也在不断的提高，在货物装卸、船舶调度等过程中，与船舶之间的沟通联系显得十分重要。另一方面，伴随着计算机的广泛应用，人们对网络的依赖越来越强，而传统局域网络已经不能满足船务操作上的需求，近年来，无线局域网产品逐渐走向成熟，正在以它的高速传输能力和灵活性发挥着日益重要的作用。
2 无线局域网的概述和基本原理
2.1 无线局域网的概念
无线局域网络（Wireless Local-area Networks ,WLAN）是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网。它是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。从专业角度讲，无线局域网利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。通俗地说，无线局域网就是在不采用传统缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能。
1971年，夏威夷大学的研究员创造了第一个基于封包式技术的无线电通讯网络，这个被称作ALOHNET的网络，可以算是相当早期的无线局域网络。自从1999年8月IEEE发布IEEE 802.11b和IEEE 802.11a无线互连协议以来，各种无线局域网产品不断涌现。2004年5月WLAN（Wireless Local-area Networks ）规范将再次升级，802.11e和802.11i由IEEE正式宣布为WLAN标准。
无线网络提供了移动接入的功能，无线网络可扩展性、可收缩性以及对恶劣环境的高适应性使其非常适合船务公司在码头的驻点与其属下的船舶之间的网络互联和数据通信。
2.2 无线局域网的技术特点
无线局域网利用电磁波在空气中发送和接受数据，而无需线缆介质。无线局域网的数据传输速率现在已经能够达到11Mbps，传输距离可远至20km以上。能快速方便地解决使用有线方式不易实现的网络联通问题。
无线网络有着极高的抗干扰性，由于采用扩频技术使得信号在低于白噪声电平的情况下仍能保持可靠的识别幅度；雨、雪、雾、大风等恶劣天气对微波扩频系统影响较小。雨衰、雾衰等损耗对微波扩频网络衰减量基本可以忽略不计；对于需要移动联网的场所，微波扩频无线网络所特有的灵活性、移动性、可扩展性、可伸缩性更是有线网络所无法替代的。目前，微波扩频无线网络设备可以90km/ h的速度在不同的接入基站之间实现无缝漫游；微波扩频工作于2.4GHz的工业、科学和卫生(ISM)频段，该频段无需申请使用许可证即可使用。
2.3 无线局域网的基本原理
无线网络系统由网络适配器和转发器两部分组成。无线网络中使用的通信技术主要可分为三类：窄频微波技术、扩频技术及红外线技术。其中扩频通信技术被广泛应用。扩频技术在具体实施时由多种方案，但思路是相同的：把索引（也称为码或序列）加入到通信信道，插入码的方式正好定义了所讨论的扩频技术。
实现扩频通信的基本工作方式有直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）方式（简称DSSS方式）和跳频（Frequency Hopping Spread Spectrum）工作方式（简称FHSS方式）。
2.3.1 直接序列扩频
在这种技术中，伪随机码直接加入载波调制器的数据上。调制器似乎具有更大的比特率，由伪随机序列的码片速率有关。用这样一个码序列调制射频载波的结果是产生一个中心在载波频率、频谱为((sin x)/x)2的直序调制扩展频谱。频谱主瓣（零点至零点）的带宽是调制码时钟速率的两倍，旁瓣带宽等于调制码时钟速率。直序扩频频谱形状上发生一些改变，与实际采用的载波和数字调制方法有关。例如在发射端将“1”用“11100010110”, 而“0”用“00011101001”去代替，这个过程就实现了扩频； 而在接收端只要把收到的序列“11100010110”恢复成“1”而“00011101001”就恢复成“0”，这就是解扩。这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10dB以上，从而有效地提高了整机倍噪比。直接序列扩频的主要特点是易于隐蔽。
2.3.2 跳频技术
顾名思义，FHSS中载波在一个很宽的频带上按照伪随机码的定义从一个频率跳变到另一个频率。跳变速率由原始信息的数据速率决定，我们能够识别出快速跳频（FFHSS）和慢速跳频（LFHSS）。后者（最通用）允许几个连续的数据位调制同一频率。另一方面，FFHSS是在每个数字位内多次跳频。跳频信号的发射频谱同直序扩频有很大差别，跳频输出在整个频带上是平坦的。跳频信号的带宽是频率间隙的N倍，N是每个跳变信道的带宽。
3 无线局域网技术在船舶上的应用
3.1 船舶内无线局域网的组建方案
依据IEEE 802.11b标准，采用直序扩频技术（DSSS）提供最大为11Mbps的数据传输速率的无线局域网由于其便利性和可伸缩性，特别适用于船内无线局域网的组建。采用单接入点（AP）或多接入点解决方案。接入器选用ETAP1400无线基站。每个基站可以辐射半径25M - 100M的区域。基站通过微波与周边客户的无线网络终端相联，同时无线基站也通过10 Base-T端口与服务器相连，服务器同时还可以作为有线网络的服务器，使整个无线网的客户终端和有线网络客户端都能访问服务器的资源。多接入点AP可以突破无线网覆盖半径的限制，使船内任意角落的终端均可连网。无线客户端机群选用ETNC 1400系列无线网卡将客户机（台式电脑或笔记本电脑）与网络联接，并同时提供无线网卡MAC地址认证。
3.2 船务公司码头驻点与其属下船舶之间的无线局域网互联
采用的无线局域网产品工作在2.4GHz至2.4835GHz频率范围内，船务公司码头驻点作为无线局域网的中心站点，其他船舶为分站点。分站点内无线局域网的组网方案与船内无线局域网组网方案完全相同。中心站点上接入一个无线接入点AP-10D，其它各分站点通过接入一个站适配器SA-40D与中心站点的AP-10D进行通信，分站点内的无线局域网则通过接入一个无线网桥WB-10D与中心站点AP-10D进行通信。这样各分站点之间无线局域网的访问均通过中心站点的控制来实现，它们共享中心站点AP-10D的3M带宽。使用高增益全定向天线, 联网距离可达到10km～50km。可以有效的保证船务公司码头驻点与船舶之间通讯时的活动空间。
4 无线局域网的安全性和稳定性分析
4.1 无线局域网的安全性
网络安全性涉及两个方面：网络系统自身安全性及网络服务的安全性。无线网络系统产品采用了先进的扩展频谱通信技术，无线网络通信协议通常采用IEEE802.3和IEEE802.11, IEEE802.3用于点对点方式，IEEE802.11用于一点对多点方式。提供的解决方案提供多级成安全机制，保护数据免受未经授权的存取，各项安全手段同时发挥作用，任何一基不符合要求，系统就会拒绝访问，无线网络系统的网络互连属于内部网络的互连，是与公众用户相隔离的网络。因此具有极高的安全性。
无线网络采用低功率的扩展频谱技术来提供发射信号源，其传输数据时将信号源数字信号转变为模拟信号，并将其频谱带宽扩展11倍及将频谱幅度降低11倍。扩展频谱时使用唯一一种扩展编码方式，此编码方式内置于产品内，其他产品则不能识别其频谱信号。
无线网络设备应符合国际无线网络标准IEEE802.11，可以兼容其他厂商生产的符合国际无线网络标准IEEE802.11的无线设备。当把系统安全保密性设置定义为“ANY（任何用户） ”时可以实现对外兼容开放，当系统设置了“封闭无线网络选择功能”时，它可以阻止无授权的SSID（网域名） 的系统接入无线网络系统，保证了系统的安全。
无线网络的认证体系也是无线网络安全保密性的措施之一。IEEE802.11定义了两种认证技术手法，其一为开放系统认证，其二为共享关键字认证。开放系统认证仅仅认证工作站点，它一般均会给予肯定的认证结果。共享关键字认证体系则检证用户是否允许连入该无线网络。它需要检证其WEP码流（Wired Equivalent Privacy），申请过程由四组工作站与Access Point 交换码流组成，以检证接入站点是否与Access Point 拥有同样的密码字。适配网卡还可以使用加密码的方式来保证系统的安全保密性。该方式使得数据信号流组在传输时加入密码流。
无线网桥还具有利用安装设置的MAC地址表来限制站点接入无线网络的功能，也称为网桥地址过滤。用户还可增加一些附属功能以达到更高的保密性，如通过加密机，设置网络服务器的用户密码以及有线网络中其他一些网络安全措施如：防火墙技术，VPN技术等，就使无线网络具有了与有线局域网络同等甚至更高级别的保密特性。无线局域网设备的加密功能由硬件完成，不会对无线网络设备本身传输速度产生影响。
4.2 无线局域网的稳定性
无线网络的稳定性是满足要求的，微波是在空气中传输，其稳定性主要是指恶劣天气对无线网络信号的影响。无线网络的主要设备均安装在室内环境，只有天线安装在室外。除降水外,其他恶劣天气下无线信号均不会受到影响。恶劣天气对无线信号的影响主要是降雨衰减。根据有关测试数据表明，2. 4G无线产品的雨衰效应非常小。雨衰、雾衰等损耗对微波扩频网络衰减量基本可以忽略不计（在每小时150mm降雨量的情况下，2.4GHz微波扩频的信号雨衰小于0.02dB/ km）。可见，将其应用在船舶中的效果还是很好的。
5 小结
本文对无线局域网技术进行了介绍和利用此技术在具体行业的应用与实现。无线局域网在近几年的发展中，不断地与各项无线移动通讯的最新技术相融合，逐渐走向成熟，可以预见在不久的将来会以此为基础，形成一套相对完整的无线通讯技术体系，从而完成移动平台的搭建。未来几年内，无线局域网络的应用将会成为未来网络的技术主流之一。
参考文献：
[1]林阳．无线互联网:支撑远程教育的新平台[J]．现代教育技术,2002:37．
[2]胡道元．计算机局域网[M]．北京: 清华大学出版社,2002:15-17．
[3]GIL HELD．构建无线局域网[M]．北京: 人民邮电出版社,2003:67-69．
[4]刘剑．无线网通信原理与应用[M]．北京: 清华大学出版社,2002:40-49．
[5]黎连业．网络综合布线系统与施工技术[M]．北京: 机械工业出版社,2000:50-98．
[6]金纯．无线网络安全-技术与策略[M]．北京: 电子工业出版社,2004:102．