3.3 组建小型无线网络
📌 学习目标
- 了解无线网络的常见接入方式
- 掌握网络设备的功能与选型
- 能够组建和配置小型无线网络
- 理解网络因素对信息系统的影响
一、无线网络的接入方式
📍 探究活动：观察（p84）
目前，智能家居设备逐步进入人们的家庭，为便于共享互联网接入，不少家庭中已组建了无线网络。如图3-16所示为应用电话线接入互联网的小型无线网络示意图，观察该图或结合自己家中的无线网络，思考以下几个问题：
（1）图中的手机、平板电脑、笔记本电脑等移动终端是通过什么途径联网的？
（2）组建小型无线网络一般需要哪些设备和材料？
（3）使用无线网络有哪些优势？
无线网络与传统网络利用铜质电缆、光纤等物理链路传输信号不同，它是采用无线电技术来实现数据传输的。无线网络的主流应用包括能够让用户进行超远距离无线连接的全球语音网络和传统意义上的数据传输网络（即公众移动互联网），也包括近距离无线局域网。随着移动终端及智能家居的快速发展，无线局域网络的接入技术日趋多样，如蓝牙、红外、Wi-Fi等。
用户一般根据对无线网络的使用或组建需求来确定网络的接入方式。
1. 移动通信网络接入
由于移动通信网络覆盖范围广，信号相对稳定，已成为人们接入无线网络的重要方式。随着移动通信网络的网速提高以及流量资费的降低，利用移动通信网络接入网络的用户也越来越多。
2. Wi-Fi技术
Wi-Fi是基于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。
优势：
- 无需网线，使用方便
- 覆盖范围广
- 传输速率高
- 兼容性好
3. 蓝牙技术
特点：
- 短距离无线通信
- 低功耗
- 成本低
- 点对点/点对多点
4. 红外数据传输
红外数据传输指采用红外线传递数据的技术，它是一种点对点的传输方式，常见于生活中电器与遥控器之间的通信以及红外感应设备。因为红外线波长较短，衍射能力较差，所以其传输要求点与点之间没有障碍物。在手机、笔记本电脑、平板电脑上一般装有红外数据传输接口。
除以上常见的无线网络接入方式外，还有一些具有发展潜力的近距无线网络技术，如ZigBee、超宽频（Ultra Wide Band）、NFC、WiMedia等。它们都有其立足的特点，或基于传输速度、距离、耗电量的特殊要求，或着眼于功能的扩充性，或符合某些单一应用的特别要求等。
ZigBee技术
特点：
- 短距离、低功率、低速率
- 大多时间处于睡眠模式
- 适合传感器网络
目前，还没有一种技术可以完美到足以满足所有的需求。
拓展：无线投屏技术
投屏协议：DLNA、AirPlay、Miracast
常见无线网络技术对比
| 技术 | 特点 | 传输距离 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| Wi-Fi | 高速、覆盖广 | 30-100米 | 家庭、办公、公共场所 |
| 蓝牙 | 低功耗、短距离 | 10-100米 | 耳机、鼠标、音箱 |
| ZigBee | 低速率、低功耗 | 10-100米 | 智能家居传感器 |
| 红外（IrDA） | 点对点、无障碍 | <1米 | 遥控器 |
| NFC | 超短距离 | 0-10厘米 | 移动支付、门禁 |
二、网络设备功能与选型
常见网络设备
| 设备 | 功能 | 类型 |
|---|---|---|
| 无线网卡 | 建立无线连接 | USB、PCI、PCMCIA |
| 无线路由器 | 连接网络、路由转发 | 家用、企业级 |
| 调制解调器 | 信号转换（数字↔模拟） | ADSL Modem、光猫 |
| 交换机 | 连接多台设备组成局域网 | 非网管、网管型 |
| 📎 知识延伸：ADSL |
📍 探究活动：调查（p88）
现在市面上针对各种网络设备都有不少品牌，以小组为单位检索电脑设备网上商城，了解不同品牌的各种网络设备的功能介绍、价格范围、用户评价等，讨论若要组建一个智能家居系统应该如何选购合适的网络设备，可以拟一份设备购买清单。
📎 相关探究：调查_选购网络设备
无线路由器选型要点
- 无线标准：支持802.11ac/ax（Wi-Fi 5/6）
- 传输速率：根据带宽需求选择
- 覆盖范围：考虑房屋结构
- 安全性：支持WPA3加密
- 品牌口碑：参考用户评价
三、组建小型无线网络
设备连接（以ADSL接入为例）
电话线 → 语音分离器 → ADSL Modem → 无线路由器 → 计算机/移动终端
↓
电话机
连接步骤：
- 将电脑网卡与无线路由器LAN口用双绞线连接
- 将无线路由器WAN口与ADSL Modem的LAN口连接
- 将语音分离器的Modem口与ADSL Modem的Line口用电话线连接
- 将语音分离器的TEL或Phone口与电话机用电话线连接
- 将语音分离器的Line口与外部电话线接口连接
- 将无线路由器及ADSL Modem的电源口接上电源适配器 连接好线路之后，还要再仔细对照和检查线路连接是否正确，接口是否卡紧。
终端设备接入
📎 相关探究：实验_无线网络组建与配置
📎 知识延伸：ADSL | LAN | WAN | IP地址
Windows连接Wi-Fi：
点击网络图标 → 搜索可用网络 → 选择SSID → 输入密码 → 连接
智能控制主机：
- 集成红外遥控、射频遥控功能
- 通过手机APP远程控制家电
四、网络因素对信息系统的影响
影响因素分析
📍 探究活动：分析（p92）
以小组为单位，结合3.3.3中实验的结果，通过读取网络摄像头的远程视频，根据不同的清晰度测试网络的不同带宽、线路及网络摄像头的地理位置等因素对网络摄像头视频传输能力的影响，并分析网络接入方式、带宽、线路、技术、安全性及建筑物结构等因素对信息系统产生的影响，完成表3-4。根据分析结果对前面实验完成的无线网络进行改进。
表3-4 影响信息系统的因素分析
| 影响因素 | 积极影响 | 不利影响 | 改进办法 |
|---|---|---|---|
| 接入方式 | 灵活多样 | 不同方式速率差异 | 选择适合的接入方式 |
| 带宽 | 高速传输 | 带宽不足导致延迟 | 升级带宽 |
| 线路 | 稳定传输 | 线路老化、干扰 | 定期检查维护 |
| 技术 | 持续进步 | 技术更新换代 | 及时升级设备 |
| 安全性 | 防护措施 | 病毒攻击、信息泄露 | 加强安全配置 |
| 建筑物结构 | 无 | 信号衰减 | 合理布置AP |
📍 项目实施
各小组根据项目选题及拟订的项目方案，结合本节所学知识，为所设计的智能系统组建供其运行的小型无线网络环境，调试运行并改进，最终完成智能系统的完整设计。参照项目范例的样式，撰写相应的项目成果报告。
📍 拓展：IP地址与子网掩码（p93）
IP地址：互联网协议地址，为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址。 表3-5 A、B、C三类IP地址类型
| 类别 | 最大网络数 | IP地址范围 | 最大主机数 | 默认子网掩码 |
|---|---|---|---|---|
| A | 126 | 0.0.0.0 - 127.255.255.255 | 16,777,214 | 255.0.0.0 |
| B | 16,384 | 128.0.0.0 - 191.255.255.255 | 65,534 | 255.255.0.0 |
| C | 2,097,152 | 192.0.0.0 - 223.255.255.255 | 254 | 255.255.255.0 |
📎 相关探究：拓展_IP地址与子网掩码
📝 本节小结
| 知识点 | 核心内容 |
|---|---|
| 无线接入方式 | Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、红外、NFC |
| 网络设备 | 无线网卡、路由器、Modem、交换机 |
| 组网步骤 | 连接设备 → 配置路由器 → 接入终端 |
| 影响因素 | 带宽、线路、安全、建筑物结构 |