计算机网络•自顶向下方法：无线网络

无线网络由多个组成部分协同工作，以实现无线设备间的数据传输和互联网接入。其主要组成部分包括：

终端设备 ：
- 这是无线网络中的用户设备，如智能手机、笔记本电脑、平板、智能家居设备等。它们通过无线信号接入网络
接入点（Access Point, AP） ：
- 接入点是无线局域网（WLAN）中的核心组件，负责终端设备与有线网络之间的通信。它通过无线电波与终端设备连接，并通过有线连接到互联网或局域网
无线网络适配器 ：
- 无线适配器是硬件设备，使得终端设备可以连接到无线网络。它包括无线网卡、Wi-Fi模块等
交换机与路由器 ：
- 在无线网络中，交换机和路由器负责数据的转发和路由。它们确保数据从一个网络节点到达另一个节点，特别是在不同网络之间传输数据
无线通信基础设施 ：
- 包括无线电频谱、基站、无线链路等，负责传输无线信号并确保网络覆盖的质量

无线网络的运行模式主要有以下几种：

基础设施模式（Infrastructure Mode） ：
- 在这种模式下，终端设备通过接入点（AP）连接到网络，接入点作为中心节点提供服务。终端设备与接入点之间通过无线信号通信，接入点连接到有线网络或互联网
- 这种模式是大多数Wi-Fi网络的工作模式，适用于家庭和企业环境
对等模式（Ad-hoc Mode） ：
- 在对等模式下，没有中央控制节点或接入点，所有设备直接相互连接，形成一个临时的网络。这种模式通常用于需要快速连接的场合，如设备之间的点对点通信
- 适用于设备之间的快速数据交换，但不提供远程互联网访问

无线网络可以根据覆盖范围和应用场景的不同，分为以下几类：

无线个人区域网（WPAN, Wireless Personal Area Network） ：
- 覆盖范围较小，通常为几米到几十米。它用于连接个人设备，如手机、蓝牙耳机、鼠标、键盘等。常见技术包括蓝牙（Bluetooth）
- 应用：短距离的设备互联，如无线耳机与手机的连接
无线局域网（WLAN, Wireless Local Area Network） ：
- 用于家庭、办公室等局部区域的无线通信，覆盖范围通常在几十米到几百米之间。常见技术是Wi-Fi（IEEE 802.11）协议
- 应用：家庭或办公环境中的无线互联网接入，智能家居设备的互联
无线广域网（WWAN, Wireless Wide Area Network） ：
- 覆盖范围广泛，可以跨越城市、国家甚至全球。常用于移动通信网络，如4G、5G、卫星通信等
- 应用：智能手机、平板等移动设备通过移动运营商网络访问互联网
无线城域网（WMAN, Wireless Metropolitan Area Network） ：
- 覆盖城市范围的无线网络，典型技术如WiMAX（IEEE 802.16）
- 应用：城市范围的公共无线网络，适用于提供大规模的互联网接入

无线链路有许多特性，影响着无线网络的性能和稳定性：

带宽：无线链路的带宽通常较有限，受无线频谱、信号衰减和干扰等因素的影响。现代无线技术（如5G）不断提升带宽，以支持高速数据传输
延迟：无线链路的延迟相较于有线链路通常较高，尤其是在长距离传输和复杂环境中。5G和其他新兴无线技术正在努力减少延迟，以适应低延迟应用的需求
可靠性：无线信号容易受到物理障碍（如墙壁）、天气条件、电磁干扰等因素的影响，导致信号衰减、丢包和通信中断。网络的稳定性和抗干扰能力是关键问题
信号强度和覆盖范围：无线链路的信号强度决定了数据的传输质量和覆盖范围。信号衰减和干扰是无线网络中需要解决的主要问题。
频谱：无线链路的性能依赖于使用的无线频谱。不同频段的特性不同，例如2.4 GHz和5 GHz频段有不同的覆盖范围和传输速度，频谱资源的管理是无线通信中的一个重要问题

隐藏结点问题是指，在无线网络中，一些节点无法直接"听到"彼此的通信，但它们却可能同时与其他节点发生通信，导致冲突和数据丢失。这种情况发生在节点之间存在"间接干扰"时，即其中一个节点无法"听见"另一个节点的信号，因此它们无法避免相互干扰

暴露结点问题是指，在无线网络中，某个节点由于过早地认为信道被占用而错过了发送数据的机会，导致通信效率低下。这种情况发生在一些节点由于接收到其他节点的信号而误以为信道已被占用，从而避免了发送数据，但实际上传输并不冲突