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无线接入

无线接入是指从交换节点到用户终端之间,部分或全部采用了无线手段。典型的无线接入系统主要由控制器、操作维护中心、基站、固定用户单元和移动终端等几个部分组成。

伴随着通信的飞速发展和电话普及率的日益提高,在人口密集的城市或位置偏远的山区安装电话,在铺设最后一段用户线的时候面临着一系列难以解决的问题:铜线和双绞线的长度在4-5公里的时候出现高环阻问题,通信质量难以保证:山区、岛屿以及城市用户密度较大而管线紧张的地区用户线架设困难而导致耗时、费力、成本居高不下。为了解决这个所谓的“最后一英(公)里”的问题,达到安装迅速、价格低廉的目的,作为接入网技术中的一个重要部分--无线接入技术便应运而生了。无线接入是指从交换节点到用户终端之间,部分或全部采用了无线手段。典型的无线接入系统主要由控制器、操作维护中心、基站、固定用户单元和移动终端等几个部分组成。各部分所完成的功能如下。

控制器通过其提供的与交换机、基站和操作维护中心的接口与这些功能实体相连接。控制器的主要功能是处理用户的呼叫(包括呼叫建立、拆线等)、对基站进行管理,通过基站进行无线信道控制、基站监测和对固定用户单元及移动终端进行监视和管理。

操作维护中心负责整个无线接入系统的操作和维护,其主要功能是对整个系统进行配置管理,对各个网络单元的软件及各种配置数据进行操作:在系统运转过程中对系统的各个部分进行监测和数据采集;对系统运行中出现的故障进行记录并告警。除此之外,还可以对系统的性能进行测试。

基站通过无线收发信机提供与固定终接设备和移动终端之间的无线信道,并通过无线信道完成话音呼叫和数据的传递。控制器通过基站对无线信道进行管理。基站与固定终接设备和移动终端之间的无线接口可以使用不同技术,并决定整个系统的特点,包括所使用的无线频率及其一定的适用范围。

固定终接设备为用户提供电话、传真、数据调制解调器等用户终端的标准接口--Z接口。它与基站通过无线接口相接。并向终端用户透明地传送交换机所能提供的业务和功能。固定终接设备可以采用定向天线或无方向性天线,采用定向天线直接指向基站方向可以提高无线接口中信号的传输质量、增加基站的覆盖范围。根据所能连接的用户终端数量的多少;固定终接设备可分为单用户单元和多用户单元。单用户单元(SSU)只能连接一个用户终端;适用于用户密度低、用户之间距离较远的情况;多用户单元则可以支持多个用户终端,一般较常见的有支持4个、8个、16个和32个用户的多用户单元,多用户单元在用户之间距离很近的情况下(比如一个楼上的用户)比较经济。

移动终端从功能上可以看作是将固定终接设备和用户终端合并构成的一个物理实体。由于它具备一定的移动性,因此支持移动终端的无线接入系统除了应具备固定无线接入系统所具有的功能外,还要具备一定的移动性管理等蜂窝移动通信系统所具有的功能。如果在价格上有所突破,移动终端会更受用户及运营商的欢迎。

GSM是一种起源于欧洲的移动通信技术标准,是第二代移动通信技术。该技术是目前个人通信的一种常见技术代表。它用的是窄带TDMA,允许在一个射频即“蜂窝”同时进行8组通话。GSM是1991年开始投入使用的。到1997年底,已经在100多个国家运营,成为欧洲和亚洲实际上的标准。GSM数字网具有较强的保密性和抗干扰性,音质清晰,通话稳定,并具备容量大,频率资源利用率高,接口开放,功能强大等优点。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准,此前一直是采用蜂窝模拟移动技术,即第一代GSM技术(2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络)。目前,中国移动、中国联通各拥有一个GSM网,GSM手机用户总数在1.4亿以上,为世界最大的移动通信网络。

CDMA即code-division multiple access 的缩写,译为“码分多址分组数据传输技术”,被称为第2.5代移动通信技术。CDMA手机具有话音清晰、不易掉话、发射功率低和保密性强等特点,被称为“绿色手机”。更为重要的是,基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为可能。CDMA与GSM一样,也是属于一种比较成熟的无线通信技术。与使用Time-Division Multiplexing 技术的GSM不同的是,CDMA并不给每一个通话者分配一个确定的频率,而是让每一个频道使用所能提供的全部频谱。因此,CDMA数字网具有以下几个优势:高效的频带利用率和更大的网络容量、简化的网络规划、通话质量高、保密性及信号覆盖好,不易掉话等。另外,CDMA系统采用编码技术,其编码有4.4亿种数字排列,每部手机的编码还随时变化,这使得盗码只能成为理论上的可能。

相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式,GPRS是分组交换技术。由于使用了“分组”的技术,用户上网可以免受断线的痛苦情形大概就跟使用了下载软件NetAnts差不多。此外,使用GPRS上网的方法与WAP并不同,用WAP上网就如在家中上网,先“拨号连接”,而上网后便不能同时使用该电话线,但GPRS就较为优越,下载资料和通话是可以同时进行的。从技术上来说,如果单纯进行语音通话,不妨继续使用GSM,但如果有数据传送需求时,最好使用GPRS,它把移动电话的应用提升到一个更高的层次。同时,发展GPRS技术也十分“经济”,因为它只需对现有的GSM网络进行升级即可。GPRS的用途十分广泛,包括通过手机发送及接收电子邮件,在互联网上浏览等。 GPRS的最大优势在于:它的数据传输速度非WAP所能比拟。目前的GSM移动通信网的数据传输速度为每秒9.6K字节,而GPRS达到了115kbps此速度是常用56K modem 理想速率的两倍。除了速度上的优势,GPRS还有“永远在线”的特点,即用户随时与网络保持联系。

CDPD接入技术最大的特点就是传输速度快,最高的通信速度可以达到19.2kbps。另外,在数据的安全性方面,由于采用了RC4加密技术,所以安全性相对较高;正反向信道密钥不对称,密钥由交换中心掌握,移动终端登录一次,交换中心自动核对旧密钥更换新的密钥一次,实行动态管理。此外,由于CDPD系统是基于TCP/IP的开放系统,因此我们可以很方便地接入Internet,所有基于TCP/IP协议的应用软件都可以无需修改直接使用;应用软件开发简便;移动终端通信编号直接使用IP地址。CDPD系统还支持用户越区切换和全网漫游、广播和群呼,可与公用有线数据网络互联互通。

宽带无线接入系统可以按使用频段的不同划分为MMDS(Multi-channel Multi-point Distribution Service)和LMDS(Local Multi-point Distribution Service)两大系列,中文含义叫本地多点分配业务。这是一种微波的宽带技术,又被喻为“无线光纤”技术。它可在较近的距离实现双向传输话音、数据图像、视频、会议电视等宽带业务,并支持ATM、TCP/IP和MPEG2等标准。采用一种类似蜂窝的服务区结构,将一个需要提供业务的地区划分为若干服务区,每个服务区内设基站,基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端通信。每个服务区覆盖范围为几公里至十几公里,并可相互重叠。 由于NMDS/ LMDS具有更高带宽和双向数据传输的特点,可提供多种宽带交互式数据及多媒体业务,克服传统的本地环路的瓶颈,满足用户对高速数据和图像通信日益增长的需求,因此是解决通信网接入问题的利器。

DBS技术也叫数字直播卫星接入技术,该技术利用位于地球同步轨道的通信卫星将高速广播数据送到用户的接收天线,所以它一般也称为高轨卫星通信。其特点是通信距离远,费用与距离无关,覆盖面积大且不受地理条件限制,频带宽,容量大,适用于多业务传输,可为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动灵活的移动通信服务等。在DBS系统中,大量的数据通过频分或时分等调制后利用卫星主站的高速上行通道和卫星转发器进行广播,用户通过卫星天线和卫星接收Modem接收数据,接收天线直径一般为0.45m或0.53m。 由于数字卫星系统具有高可靠性,不像PSTN网络中采用双绞线的模拟电话需要较多的信号纠错,因此可使下载速率达到400kbps,而实际的DBS广播速率最高可达到12Mbps。目前,美国已经可以提供DBS服务,主要用于因特网接入,其中最大的DBS网络是休斯网络系统公司的Direct PC。Direct PC的数据传输也是不对称的,在接入因特网时,下载速率为400kbps,上行速率为33.6kbps,这一速率虽然比普通拨号Modem提高不少,但与DSL及Cable Modem 技术仍无法相比。

蓝牙的英文名称为“Bluetooth”,实际上它是一种实现多种设备之间无线连接的协议。通过这种协议能使包括蜂窝电话、掌上电脑、笔记本电脑、相关外设和家庭Hub等包括家庭RF的众多设备之间进行信息交换。蓝牙应用于手机与计算机的相连,可节省手机费用,实现数据共享、因特网接入、无线免提、同步资料、影像传递等。 虽然蓝牙在多向性传输方面上具有较大的优势,但若是设备众多,识别方法和速度也会出现问题;蓝牙具有一对多点的数据交换能力,故它需要安全系统来防止未经授权的访问;蓝牙的基本通信速度为750Kbps,不过现在带4Mbps IR端口的产品已经非常普遍,而且最近16Mbps的扩展也已经被批准。

Home RF主要为家庭网络设计,旨在降低语音数据成本。为了实现对数据包的高效传输,Home RF采用了IEEE802.11标准中的CSMA/CA 模式,它与CSMA/CD类似,以竞争的方式来获取对信道的控制权,在一个时间点上只能有一个接入点在网络中传输数据。不像其他的协议,Home RF提供了对流业务(Stream Media)的真正意义上的支持。由于对流业务规定了高级别的优先权并采用了带有优先权的重发机制,这样就确保了实时性流业务所需的带宽和低干扰、低误码。 Home RF工作在2.4GHz频段。它采用数字跳频扩频技术,速率为50跳/s共有75个带宽为1MHz跳频信道。调制方式为恒定包络的FSK调制,分为2FSK与4FSK两种。采用调频调制可以有效地抑制无线环境下的干扰和衰落。在2FSK方式下,最大数据的传输速率为1Mbps;在4FSK方式下,速率可达2Mbps。最新版Home RF2.x 中,采用了WBFH wide band frequency hopping 技术来增加跳频带宽,从原来的1MHz增加到3MHz、5MHz,跳频的速率也增加到75跳/s,其数据峰值也高达10Mbps,接近IEEE802.11b 标准的11Mbps,基本能满足未来的家庭宽带通信。

WCDMA技术能为用户带来了最高2Mbps的数据传输速率,在这样的条件下,现在计算机中应用的任何媒体都能通过无线网络轻松的传递。WCDMA的优势在于,码片速率高,有效地利用了频率选择性分集和空间的接收和发射分集,可以解决多径问题和衰落问题,采用Turbo信道编解码,提供较高的数据传输速率,FDD制式能够提供广域的全覆盖,下行基站区分采用独有的小区搜索方法,无需基站间严格同步。采用连续导频技术,能够支持高速移动终端。 相比第二代的移动通信技术,WCDMA具有更大的系统容量、更优的话音质量、更高的频谱效率、更快的数据速率、更强的抗衰落能力、更好的抗多径性、能够应用于高达500km/h的移动终端的技术优势,而且能够从GSM系统进行平滑过渡,保证运营商的投资,为3G运营提供了良好的技术基础。WCDMA通过有效的利用宽频带,不仅能顺畅的处理声音、图像数据、与互联网快速连接;此外WCDMA和MPEG-4技术结合起来还可以处理真实的动态图象。

该技术又称为国际移动电话2000,该技术规定,移动终端以车速移动时,其传输数据速率为144kbps,室外静止或步行时速率为384kbps,而室内为2Mbps。但这些要求并不意味着用户可用速率就可以达到2Mbps,因为室内速率还将依赖于建筑物内详细的频率规划以及组织与运营商协作的紧密程度。然而,由于无线LAN一类的高速业务的速率已可达54Mbps,在3G网络全面铺开时,人们很难预测2Mbps业务的市场需求将会如何。

无线局域网Wireless LAN,简称WLAN是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它不受电缆束缚,可移动,能解决因有线网布线困难等带来的问题,并且组网灵活,扩容方便,与多种网络标准兼容,应用广泛等优点。WLAN既可满足各类便携机的入网要求,也可实现计算机局域网远端接入、图文传真、电子邮件等多种功能。

无线红外光传输系统是光通信与无线通信的结合,通过大气而不是光纤来传输光信号。这一技术既可以提供类似光纤的速率,又不需要频谱这样的稀有资源。主要特点是:传输速率高,从2Mbps到622Mbps的高速数据传输;传输距离为200米到6公里的范围;由于工作在红外光波段,对其它传输系统不会产生干扰,安全性强;信号发射和接收通过光仪器,无需天馈线系统,设备体积较小。

无线局域网可以在普通局域网基础上通过无线Hub、无线接入站(Access Point,AP,亦译作网络桥通器)、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现。在业内无线局域网多种标准并存,太多的IEEE 802.11标准极易引起混乱,应当减少标准。除了完整定义WLAN系统的三类主要规范(802.11a、802.11b及802.11g)外,IEEE目前正设法制定增强型标准,以减少现行协议存在的缺陷。这并非开发新的无线LAN系统,而是对原标准进行扩展,最终形成一类最多是保留现行三类标准。

802.11a扩充了802.11标准的物理层,规定该层使用5G Hz 的频带。该标准采用OFDM(正交频分)调制技术,传输速率范围为6Mbps~54Mbps,共有1 2个不重叠的传输信道。这样的速率既能满足室内的应用,也能满足室外的应用。

802.11b规定采用2.4GH z 频带,调制方法采用补偿码键控(CKK),共有3个不重叠的传输信道。传输速率能够从11Mbps自动降到5.5Mbps,或者根据直接序列扩频技术调整到2Mbps和1Mbps,以保证设备正常运行与稳定。

802.11g是第三个传输标准,共有3个不重叠的传输信道。它虽然同样运行于2.4GHz,但由于该标准中使用了与802.11a标准相同的调制方式OFDM,使网络达到了54Mbps的高传输速率,而基于该标准的产品价格也只略高于802.11b标准产品。

802.11e将解决802.11网的QoS特性。它不像以太网那样,采用MAC层,而是代之以时分多路接入(TDMA)技术,并对重要通信增加额外纠错功能。目前标准还没有定案,原因在于对服务级别仍存在争议,另外,如何具体实现特定服务级别也还是个问题。

802.11f 主要解决802. 11在网间互连方面存在的不足。用户在两个不同的交换网段(无线信道),或两种不同类型无线网的接入点间进行漫游时,如何更好地维护网络连接,无线LAN具备蜂窝电话那样的灵活性显得至关重要。

802.11h力图在传输功率和无线信道选择上比802.11a更胜一筹,它与802.11e一道将成为欧洲广为接受的标准。 802.11i主要是克服802.11在安全性方面存在的不足,不像WEP,主管这个标准的工作组目前还未选定认证协议:一些成员想采用一种称为“办公化的电报密码本(OCB)”的新系统,但它分属三种不同的专利;它是一类基于AES加密算法的完整新型标准。另一些成员则倾向于采用通用密码。

802.11j尚在酝酿中,I EEE还没正式成立专门任务组来讨论,现在处于草拟阶段,它将采用802.11a与HiperLAN2网共用的频段。

802.11n,下一个无线新规范,这一新规范的数据传输速率尚未确定,但至少将在100MBps以上。

无线局域网由于可移动及高速的数据传输,使其实际中的应用越来越广泛。

① 大楼之间

大楼之间建构网络的连结,取代专线,简单又便宜。 餐饮及零售餐饮服务业可使用无线局域网络产品,直接从餐桌即可输入并传送客人点菜内容至厨房、柜台。零售商促销时,可使用无线局域网络产品设置临时收银柜台。

② 医疗

使用附无线局域网络产品的手提式计算机取得实时信息,医护人员可藉此避免对伤患救治的迟延、不必要的纸上作业、单据循环的迟延及误诊等,而提升对伤患照顾的品质。

③ 企业

当企业内的员工使用无线局域网络产品时,不管他们在办公室的任何一个角落,有无线局域网络产品,就能随意地发电子邮件、分享档案及上网络浏览。

④ 仓储管理

一般仓储人员的盘点事宜,透过无线网络的应用,能立即将最新的资料输入计算机仓储系统。

⑤ 货柜集散场

一般货柜集散场的桥式起重车,可于调动货柜时,将实时信息传回office,以利相关作业之逐行。

⑥ 监视系统

一般位于远方且需受监控现场之场所,由于布线之困难,可藉由无线网络将远方之影像传回主控站。

⑦ 展示会场

诸如一般的电子展,计算机展,由于网络需求极高,而且布线又会让会场显得凌乱,因此若能使用无线网络,则是再好不过的选择。

宽带无线接入系统属于固定无线接入系统,以点对多点的传送方式提供高速、双向的数据、语音或视频业务,可作为DDN专线、帧中继或E1传输、高速Internet接入、局域网和城域网互联等应用的有力手段。宽带无线接入系统可以按使用频段的不同划分为MMDS(Multi-channel Multi-point Distribution Service)和LMDS(Local Multi-point Distribution Service)两大系列。 宽带无线接入系统由基站和远端站构成,一个基站可在自己的无线覆盖范围内同时与多个远端站通信。基站将远端站的数据进行汇聚,然后通过光线环路或微波SDH环路接入骨干数据网络。

宽带无线接入系统的优势有:

1) 网络构成非常灵活,可扩容和可重用性好

2) 网络建设快、开通迅速

3) 初期投资少,资金回报周期短

4) 业务接口丰富

5) 高质量、高可靠性、容量大、价格低、技术成熟

宽带无线接入系统提供的业务有:

1) 面向无连接业务

2) 因特网接入(WWW浏览,E-mail,高速文件传输等)

3) 局域网、城域网互联 VOD、远程教育、远程医疗等增值业务

4) 面向连接业务(电路或电路仿真方式)

5) 普通电话业务

6) 低于E1的电路承载业务,如n×64kbit/s等

7) 帧中继

8) E1或高于E1的数字电路承载业务

系统的典型用户群为

1) 商务楼

2) 集团用户(主要指集团公司、工矿企业、银行、政府机关)

3) 宾馆

4) 商业用户(网吧等娱乐性场所)

5) 小区用户

6) 专网用户

FSO技术是一种基于光传输方式、采用红外激光承载高速信号的无线传输技术,它以激光为载体、以空气为介质,用点对点或点对多点的方式实现连接,由于其设备也以发光二极管或激光二极管为光源,因此又有"虚拟光纤"之称。FSO技术利用小功率的红外激光束为载体在位于楼顶或窗外的收发器间传输数据,红外波段比微波波段更小,更加灵活和方便。FSO系统的工作频段在300GHz以上,该频段的应用在全球不受管制,而且可以免费使用。FSO技术具有与光纤相同的带宽传输能力,使用相似的光学发射器和接收器,甚至还可以在自由空间实现波分复用(WDM)技术,具备低雨衰、无需申请频段、设备易升级等微波不可比拟的优势,而且其开放的接口支持来自多种厂商的仪器。目前市场上的产品最高支持2.5Gbps的传输速率,最大传输距离为4公里。不过FSO技术在理论上没有带宽上限,160Gbps的设备正在研制当中。

FSO技术可以传输数据、语音和影像等内容,具有高带宽、部署迅捷、费用合理、体积小、开通方便的特点,在诸如大型集会通信、紧急业务开通、路由备份等应急通信中具有开通迅速、拆迁方便等优势。而且,FSO设备相对需要天线的微波设备而言可以更方便地获得"屋顶权",也可以隔窗安装于户内,这对于国内大中城市的运营者来说有时极为关键。

FSO产品安装快速简易,目前最高速率可达2.5G,最远可传送4km,在本地网和边缘网等近距离高速网的建设中大有用武之地,目前FSO主要应用于一些不宜布线或是布线成本高、施工难度大、经市政部门审批困难的地方,如市区高层建筑物之间、公路(铁路)两侧的建筑物之间、不易架桥的河流两岸之间、古建筑、高山、岛屿以及沙漠地带等。另外,FSO设备也可用于移动基站的环路建设、场所比较分散的企业局域网子网之间的连接和应急通信。对于银行、证券、政府机关等需要稳定服务的商业应用来说,FSO产品可以作为预防服务中断的光纤备份设备。鉴于FSO产品安装快速简易,因此可在展览会、短期租用的建筑、野外的临时工作场所或地震等突发事件的现场作为一种临时的通信连接。

1.安装便捷

一般在网络建设中,施工周期最长、对周边环境影响最大的,就是网络布线施工工程。在施工过程中,往往需要破墙掘地、穿线架管。而无线局域网最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量,一般只要安装一个或多个接入点 AP(Access Point)设备,就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。

2.使用灵活

在有线网络中,网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而一旦无线局域网建成后,在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络。因此扩容可以因需求而定,方便快捷,防止过量配置设备而造成浪费。

3.经济节约

由于有线网络缺少灵活性,这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要,这就往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划,又要花费较多费用进行网络改造,而无线局域网建网投资费用低,与有线网建设相比,省去不少铜线设备,网络设计灵活,安装迅速,大约几周就可投入使用,加速资金回收。

4.易于扩展

无线局域网有多种配置方式,能够根据需要灵活选择。这样,无线局域网就能胜任从只有几个用户的小型局域网到上千用户的大型网络,并且能够提供像“漫游(Roaming)”等有线网络无法提供的特性。由于无线局域网具有多方面的优点,所以发展十分迅速。在最近几年里,无线局域网已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合得到了广泛应用。


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