對(duì)無(wú)線寬帶接入技術(shù)的分析與研究

1、對(duì)無(wú)線寬帶接入技術(shù)的分析與研宄在討論無(wú)線寬帶接入技術(shù)的分類之前我們首先解釋一下無(wú)線寬帶接入技術(shù)是什么技術(shù)。無(wú)線寬帶接入技術(shù)主要有兩類技術(shù)體系，一類 是蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，以3g、hsdpa、hsupa、lte、aie、4g等方向 犮展;另一類無(wú)線技術(shù)是以mmds、wifi、wibro、wimax、mcwill技 術(shù)。對(duì)于蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)今天我們不討論，主要討論的是寬帶無(wú)線 接入(broadband wireless access, bwa)技術(shù)。寬帶無(wú)線接入技術(shù)目前還沒有通用的定義，我們一般是指把高效 率的無(wú)線技術(shù)應(yīng)用于寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中，以無(wú)線方式向用戶提供寬帶接 入的技術(shù)。ieee 802標(biāo)準(zhǔn)組

2、負(fù)責(zé)制定無(wú)限寬帶接入bwa各種技術(shù)規(guī) 范，根據(jù)覆蓋范圍將寬帶無(wú)線接入劃分為:無(wú)線個(gè)域網(wǎng)wpan (wireless personal area network)、無(wú)線局域網(wǎng)wlan、無(wú)線城域網(wǎng)wman、無(wú)線廣域網(wǎng)wwan。下面我們分別研究無(wú)線個(gè)域網(wǎng)，無(wú)線局域網(wǎng)，無(wú)線 城域網(wǎng)和無(wú)線廣域網(wǎng)。一、無(wú)線個(gè)域網(wǎng) wpan(wireless personal area network)無(wú)線個(gè)域網(wǎng)wpan是一種覆蓋范圍相對(duì)較小的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，工作范圍 一般是十米以內(nèi)，它被用在諸如電話、計(jì)算機(jī)、附屬設(shè)備以及小范圍 內(nèi)的數(shù)字助理設(shè)備之間的通訊。支持無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)的技術(shù)包括：藍(lán) 牙、zigbee、超頻波段(uwb)、

3、irda、homerf 等無(wú)線個(gè)域網(wǎng)技術(shù)的初衷就是解決個(gè)人空間(家庭、小型工作場(chǎng)所 等)內(nèi)各種設(shè)備的無(wú)線通信問題?，F(xiàn)如今我們生活中的日常設(shè)備匕經(jīng) 有了手機(jī)、電腦、各種pad、單反相機(jī)以及各種為了專門用途而設(shè)計(jì)出來的各種如自拍器、打印機(jī)等等設(shè)備，這些設(shè)備多樣而繁雜，如果 都需要單獨(dú)設(shè)置的話會(huì)給人帶來各種麻煩，更重要的是現(xiàn)代設(shè)備經(jīng)常 要與其他設(shè)備互相連接通信，如果采用有限連接方式的話可以想象 10米半徑范圍內(nèi)的連接線會(huì)是多么令人煩惱的事情，在這個(gè)基礎(chǔ)上， 無(wú)線個(gè)域網(wǎng)才得到了發(fā)展和應(yīng)用。功耗、成本、傳輸速率、傳輸距離、組網(wǎng)能力等方面是wpan技 術(shù)考慮的要點(diǎn)，因此有著短距離、低功耗、低成本的藍(lán)牙技術(shù)

4、，抗干 擾性能強(qiáng)、傳輸速率高、帶寬及寬、消耗電能低、保密性好、發(fā)送功 率小等的超寬帶（uwb）技術(shù)以及新興的zigbee技術(shù)，rfid技術(shù)等 有潛力的技術(shù)都得到了發(fā)展。為了使各種技術(shù)都能夠得到廣泛的應(yīng) 用，國(guó)際組織又制定了 wpan標(biāo)準(zhǔn)，其中ieee研究的wpan技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 主要集中在ieee 802. 15系列，是目前國(guó)際上最權(quán)威的無(wú)線個(gè)域網(wǎng)標(biāo) 準(zhǔn)。我國(guó)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定上也進(jìn)行了很大的努力。wpan技術(shù)的發(fā)展前景相當(dāng)光明，但是現(xiàn)在遇到的問題還是有很多， 首先是電磁干擾，越來越多的設(shè)備放在同一個(gè)工作空問之內(nèi)工作，同 一個(gè)頻段必然會(huì)變得越來越擠，如何降低帶寬或者是提升頻段寬度？ 二是設(shè)備之間通信量必

5、然越來越大，如何在此情況下保證整體通信的 質(zhì)量？三是近距離通信講究低耗能高效率，技術(shù)上如何突破這個(gè)門檻 也是我們要想的問題。現(xiàn)在，隨著無(wú)線個(gè)域網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展以及和其他類型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的不 斷融合和互補(bǔ)，無(wú)線個(gè)域網(wǎng)將在全球范圍內(nèi)獲得極為廣泛的應(yīng)用，給 人們的生活帶來更多的方便，因此將越來越受到大家的青睞。二、無(wú)線局域網(wǎng) wlan (wireless local area networks)在討論wlan之前先讓我們簡(jiǎn)略了解下局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的區(qū)別。局域網(wǎng)（lan）城域網(wǎng)（man）廣域網(wǎng)（wan）英文名稱local area networkmetropolitan area network

6、wide area network覆蓋范圍10公里以內(nèi)10-100公里幾百到幾千公里協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)ieee 802. 3ieee 802.6imp結(jié)構(gòu)特征物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層典型設(shè)備集線器交換機(jī)路由器終端組成計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)或局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)特點(diǎn)連接范圍窄、用戶數(shù)少、配置簡(jiǎn)單實(shí)質(zhì)上是一個(gè)大型的局域網(wǎng)，傳輸速率高，技術(shù)先進(jìn)、安全主要提供面向通信的服務(wù)，覆蓋范圍廣，通信的距離遠(yuǎn)，技術(shù)復(fù)雜無(wú)線局域網(wǎng)（wlan）應(yīng)該說是普羅大眾最為熟知的一種無(wú)線通信技術(shù) 了，h常所說的wifi就是屬于無(wú)線局域網(wǎng)。通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)和通 信是網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生后的主要應(yīng)用，但是在有線時(shí)代設(shè)備之間長(zhǎng)長(zhǎng)的導(dǎo)線是 一種嚴(yán)重阻礙，wl

7、an就是為了解決這種問題的。無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)。它是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻（radiofrequency； rf）的技術(shù)，使用電磁波，取代舊式礙手礙腳的雙絞 銅線（coaxial）所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，在空中進(jìn)行通信連接，使得無(wú) 線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡(jiǎn)單的存取架構(gòu)讓用戶透過它，達(dá)到“信息隨身化、便利走天下”的理想境界。基于ieee802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)允許在局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用可以 不必授權(quán)的ism頻段中的2.4ghz或5ghz射頻波段進(jìn)行無(wú)線連接。 它們被廣泛應(yīng)用，從家庭到企業(yè)再到internet接入熱點(diǎn)。無(wú)線局域網(wǎng)是對(duì)有線局域網(wǎng)的一種補(bǔ)充，使得在有線局域網(wǎng)布置 有障礙的地方依然有上網(wǎng)的能

8、力，主要是以下幾種情形無(wú)固定工作場(chǎng)所的使用者有線局域網(wǎng)絡(luò)架設(shè)受環(huán)境限制作為有線局域m絡(luò)的備用系統(tǒng)wlan的實(shí)現(xiàn)協(xié)議有很多，其中最為著名也是應(yīng)用最為廣泛的當(dāng) 屬無(wú)線保真技術(shù)-wi-fi，它實(shí)際上提供了一種能夠?qū)⒏鞣N終端都使用 無(wú)線進(jìn)行互聯(lián)的技術(shù)，為用戶屏蔽了各種終端之間的差異性。無(wú)線局域網(wǎng)（wlan）的定位移動(dòng)性現(xiàn)階段無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)存ieee802. 11a和ieee802. lib, ieee802. ila最大原始數(shù)據(jù)傳輸率為54mb/s,這達(dá)到了現(xiàn)實(shí)網(wǎng) 絡(luò)中等吞吐量(20mb/s)的要求。相對(duì)于有線局域網(wǎng)來說，wlan具有以下優(yōu)點(diǎn)，首先就是便利，無(wú) 線帶給人們的暢快感是有線所不能比擬的，然

9、后是線材的取消帶來的 資金節(jié)約，維護(hù)費(fèi)用降低，整體安全性能提高等種種好處。但是這種 技術(shù)也帶來的相應(yīng)的壞影響，比如說相對(duì)有線來說數(shù)據(jù)吞吐量明顯不 足。有線網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸率己經(jīng)達(dá)到loombids，而無(wú)線局域網(wǎng)，傳 輸速率一般只有幾十mbit/s的數(shù)量級(jí)。比如說數(shù)據(jù)安全性反而降低 丫，有線網(wǎng)絡(luò)遭遇竊聽很容易被發(fā)覺，無(wú)線局域網(wǎng)只能通過終端加密 等其他方式，而且還不能保證絕對(duì)安全性。對(duì)于無(wú)線局域網(wǎng)來說這兒 個(gè)方面都是我們要努力的方向。下一代無(wú)線局域網(wǎng)的發(fā)展方向首先就是向著更高的數(shù)據(jù)傳輸，其 次還有是減少數(shù)據(jù)浪費(fèi)，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。更加智能的服?wù)用戶 也是其未來可行的地方，通過預(yù)知用戶的需求來調(diào)整自

10、己。三、無(wú)線城域網(wǎng)(man)在無(wú)線局域網(wǎng)(wlan)勢(shì)頭正勁之際，出現(xiàn)了無(wú)線城域網(wǎng)(man)技 術(shù)。在1999年，美國(guó)電氣與電子工程師學(xué)會(huì)(institute of electrical and electronic engineers, ieee)設(shè)立了 ieee 802. 16 工作組，其主要工作是建立和推進(jìn)全球統(tǒng)一的無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在ieee 802. 16工作組的努力下，近些年陸續(xù)推出了 ieee 802. 16、 ieee 802. 16a、ieee802. 16b、ieee 802. 16d 等一系列標(biāo)準(zhǔn)。然而 ieee主要負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的制訂，為了使ieee 802. 16系列技術(shù)

11、得到推廣，在 2001 年成立了 wimax (worldwide interoperability for microwave access,全球微波接入互通)論壇組織，因而相關(guān)無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)在 市場(chǎng)上又被稱為“wimax技術(shù)”。wimax技術(shù)的物理層和媒質(zhì)訪問控制層(mac)技術(shù)基于ieee 802. 16標(biāo)準(zhǔn)，可以在5. 8 ghz、3. 5 ghz和2. 5 ghz這三個(gè)頻段上運(yùn)行。wimax利用無(wú)線發(fā)射塔或天線，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接。 其接入速率最高達(dá)75 mbps,勝過有線dsl技術(shù)，最大距離可達(dá)50km， 覆蓋半徑達(dá)1.6km，它可以替代現(xiàn)有的有線和dsl連接方式，來提供

12、最后lkm的無(wú)線寬帶接入。因而，wimax可應(yīng)用于固定、簡(jiǎn)單移動(dòng)、 便攜、游牧和自由移動(dòng)這五類應(yīng)用場(chǎng)景。無(wú)線城市建設(shè)的一般目的是進(jìn)行室外道路、景區(qū)、熱點(diǎn)等的覆蓋，為 用戶提供更廣泛更快捷的無(wú)線接入服務(wù)。無(wú)線城域網(wǎng)的問題也有很多。1、原有城市有線網(wǎng)絡(luò)雖然比較完善， 但是很多場(chǎng)所比如會(huì)議室、教室、實(shí)驗(yàn)室、大廳、廣場(chǎng)等場(chǎng)所仍然無(wú) 法提供很多人同時(shí)上網(wǎng)；2、wifi熱點(diǎn)的覆蓋面積又十分右限，無(wú)法滿足用 戶在寬廣范圍接入的需要；3、無(wú)線城域網(wǎng)的布署成本高，這也大大的限制 了其發(fā)展；4、現(xiàn)有的無(wú)線協(xié)議在一定的程度上限制了其傳輸速率。四、無(wú)線廣域網(wǎng)(wireless wide area network)wwan是采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)把物理距離極為分散的局域網(wǎng)(lan)連接起來的通信方式。wwan連接地理范圍較大，常常是一個(gè)國(guó)家或是一個(gè)洲。其h的 是為了讓分布較遠(yuǎn)的各局域網(wǎng)互連，它的結(jié)構(gòu)分為末端系統(tǒng)（兩端的 用戶集合）和通信系統(tǒng)（中間鏈路）兩部分。典型應(yīng)用：電力系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)、稅務(wù)系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、銀行系 統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)等領(lǐng)域。舊ee802.20是wwan的重要標(biāo)準(zhǔn)。ieee802.20是由 ieee802.16工作組于2002年3月提出