衛(wèi)星與Wi-Fi的集成應(yīng)用

1、.衛(wèi)星與Wi-Fi的集成應(yīng)用 C114 Wi-Fi通常被用來為用戶提供最后一公里的IP鏈接。這一經(jīng)由衛(wèi)星的IP提供方式，目前已廣泛地部署。衛(wèi)星和Wi-Fi這兩種技術(shù)在“盒外”兼容，不需要特殊的操作或特殊的配置。因為建立了基本的兼容，兩種技術(shù)的結(jié)合可使雙方利益得到最大化。這樣就能夠?qū)嵤┻@種經(jīng)過仔細挑選的、非常適合衛(wèi)星和Wi-Fi長處的應(yīng)用了。衛(wèi)星與Wi-Fi集成的主要應(yīng)用：寬帶應(yīng)用：為沒有DSL或電纜業(yè)務(wù)的用戶提供寬帶因特網(wǎng)接入業(yè)務(wù);遠程“熱點”(Hot-Spots)：為沒有與地面因特網(wǎng)鏈接的移動用戶和臨時用戶提供寬帶因特網(wǎng)接入業(yè)務(wù)。這兩種應(yīng)用分別代表了固定和移動市場。兩種應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施相似：一

2、套提供因特網(wǎng)鏈接的衛(wèi)星VSAT終端和一套當(dāng)?shù)責(zé)o線局域網(wǎng)。這些設(shè)施允許多個用戶接入VSAT提供的業(yè)務(wù)。任何尋求開發(fā)衛(wèi)星與Wi-Fi的集成應(yīng)用的業(yè)務(wù)機會，需要考慮3個關(guān)鍵問題：使所服務(wù)的用戶對象數(shù)量最大化;使服務(wù)于這些用戶的設(shè)施成本最小化;保證這一機會具有產(chǎn)生收益的能力。1 衛(wèi)星與Wi-Fi的集成應(yīng)用衛(wèi)星與Wi-Fi的集成應(yīng)用能啟動應(yīng)用單個技術(shù)不能提供很好服務(wù)的新型市場。(1)衛(wèi)星允許Wi-Fi“熱點”配置在地面因特網(wǎng)鏈接因價格或根本就達不到的地方;(2)Wi-Fi能降低衛(wèi)星方案每個用戶的成本，進入更多的對價格敏感的市場，這些市場的傳統(tǒng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)價格昂貴。1.1 衛(wèi)星因“熱點”而獲益Wi-Fi業(yè)務(wù)提

3、供商配置的“熱點”通常使用DSL、光纜或租借線路連接至因特網(wǎng)“熱點”。衛(wèi)星能允許“熱點”在沒有地面網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)提供業(yè)務(wù)。(1)運動場所：位于山地的滑雪場等，通常沒有DSL或光纜;(2)渡假勝地：這是一個有吸引力的產(chǎn)業(yè)，通常位于遠程地區(qū)，不能與地面網(wǎng)絡(luò)鏈接。此外，光纜和電纜的安裝影響環(huán)境。使用衛(wèi)星鏈接能提供對環(huán)境更友好的方案;(3)特別事件：用于短期事件，電纜的安裝可能比事件的經(jīng)歷過程要長。臨時應(yīng)用的例子包括音樂會、體育事件或應(yīng)急業(yè)務(wù)。衛(wèi)星在廣闊的覆蓋范圍內(nèi)提供了相同的業(yè)務(wù)。因為這一原因，衛(wèi)星技術(shù)為海上艦船提供通信服務(wù)已有很長的時間了。VSAT能夠在移動的艦船上建立“熱點”。(1)艦船：巡航的海員

4、們可在甲板上進行移動通話;(2)貨車：在旅途上可用電子郵件進行聯(lián)絡(luò);(3)火車：這在技術(shù)上更困難，因為艦船不用過隧道。讓旅客們不必忍受長途的折磨，這是一個誘人的市場。加拿大已經(jīng)在某些鐵路沿線配置了此業(yè)務(wù)。貨車和火車尤其有意思。條件優(yōu)裕的商人們在路上非常愿意使用確實保證生意不被延誤的業(yè)務(wù)，關(guān)鍵是這些管理設(shè)備的成本必須物有所值。衛(wèi)星的傳統(tǒng)優(yōu)勢在于廣播應(yīng)用。沒有數(shù)量限制的觀眾能夠接收單一發(fā)射。衛(wèi)星能夠比地面設(shè)施更有效地交付廣播內(nèi)容至Wi-Fi“熱點”。(1)音視頻流媒體：新聞、體育或音樂會能流暢地傳輸至“熱點”客戶。Wi-Fi用戶能夠在咖啡館中一邊喝著卡布奇諾，一邊看著網(wǎng)球、足球、高爾夫球;(2)“

5、熱點”定制內(nèi)容：航空“熱點”能提供飛行和天氣信息給備有Wi-Fi設(shè)備的旅客。1.2 Wi-Fi為衛(wèi)星寬帶帶來益處與每個用戶都配置衛(wèi)星終端相比較，衛(wèi)星與Wi-Fi的集成應(yīng)用對于終端用戶來說降低了交付業(yè)務(wù)的成本。這一更低成本方案能讓衛(wèi)星業(yè)務(wù)與Wi-Fi的集成技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)衛(wèi)星方式過于昂貴的領(lǐng)域。主要的應(yīng)用是對農(nóng)村地區(qū)提供寬帶接入?；谛l(wèi)星的技術(shù)在農(nóng)村寬帶市場中沒能成功的主要原因是成本太高。農(nóng)村地區(qū)寬帶市場的每個用戶，要求明顯降低安裝和運營費用。鏈接到因特網(wǎng)的衛(wèi)星VSAT，加上當(dāng)?shù)亟尤氲亩鄠€Wi-Fi用戶，能夠降低市場所要求的每個用戶的費用。在這種配置中，作為因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的VSAT通過衛(wèi)星提供了從當(dāng)?shù)?/p>

6、網(wǎng)到因特網(wǎng)的鏈接功能。一個當(dāng)?shù)責(zé)o線局域網(wǎng)允許一組用戶共享這一衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)。降低成本的關(guān)鍵因素是：(1)使用低成本設(shè)備：開放標準的制式設(shè)備，產(chǎn)生了大量的產(chǎn)品。相比于傳統(tǒng)的Wi-Fi應(yīng)用，使用802.11b設(shè)備極大地降低了設(shè)備成本;(2)每個網(wǎng)關(guān)的用戶數(shù)量最大化：更大的用戶存儲區(qū)降低了每個用戶的設(shè)備成本。用戶基本面的擴大也比單個鏈接時更加有效。關(guān)鍵問題是拓展Wi-Fi設(shè)備的標準，以便單個VSAT服務(wù)所有的村莊。農(nóng)村電話的發(fā)展是上個世紀90年代衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的重點，所得出的結(jié)論是VSAT+無繩電話是最好的農(nóng)村應(yīng)用。農(nóng)村人口一般分布在村莊及周邊，在15km的范圍內(nèi)。一個使用無線當(dāng)?shù)丨h(huán)網(wǎng)方案用于最后一公里鏈接的V

7、SAT能為整個村莊提供業(yè)務(wù)。無繩電話在河流附近等電纜架設(shè)有困難的地方具有優(yōu)勢，可提供更穩(wěn)定的鏈接。這一產(chǎn)業(yè)方案發(fā)展到了一套VSAT、一套無線當(dāng)?shù)丨h(huán)網(wǎng)基站、一套完全安裝在一根10m柱子上的太陽能系統(tǒng)的集成方案。此方案容易安裝，克服了建筑物的障礙，也很安全。農(nóng)村寬帶提供商能夠容易地使用VSAT和802.11b接入點這一方式。2 技術(shù)問題2.1 擴大覆蓋范圍標準的802.11b使用制式設(shè)備可提供室外200400m的范圍。這一范圍可通過提高發(fā)射機的功率和換一個高增益天線而得到擴大。最大的范圍受發(fā)射功率(EIRP)的限制。各類管理機構(gòu)限制了2.3GHz波段使用802.11b進行發(fā)射的功率水平。這些限制顯

8、示在表1中。表1 發(fā)射功率限制超過100mW的放大器并不實用，這是因為低產(chǎn)量而導(dǎo)致折價格增高。需要擴大覆蓋范圍時，建議使用更高增益的天線，以保證成本不致太高。好的同向天線、八木天線和碟型天線只有100美元或更低。2.1.1 更高功率的發(fā)射機大多數(shù)802.11b卡和接入點使用的是輸出功率為40mW的設(shè)備。這一功率可推廣到接入點的所有范圍。值得注意的是，一個節(jié)點更高功率放射機可提高節(jié)點的發(fā)射能力，卻并不有助于接收能力。在這種情況下，接收機的靈敏度成為限制因素。高功率發(fā)射機的要點如下。(1)安裝：高功卡或接入點不比低功率方案需要更多的安裝。更高增益的發(fā)射機也能放大標準發(fā)射機輸出;(2)成本：高功率W

9、i-Fi設(shè)備一般是標準Wi-Fi設(shè)備價格的23倍;(3)功耗：在太陽能應(yīng)用等低功率的條件下，更高功率發(fā)射機要求更多的直流功率輸入;(4)使用更高功率發(fā)射機的優(yōu)點是容易安裝和搬動，但需要增加開銷和功耗。2.1.2 外部天線外部天線可以用來提高Wi-Fi節(jié)點發(fā)射功率。不同類型的天線能提供不同的特性。(1)各向同性天線(Isotropic)：在三維上的幅射功率均相等。同向天線沒有增益，常用于其它類型天線的比較參考。沒外接天線的筆記本卡使用的就是同向天線;(2)全向天線(Omni Directional)：幅射功率在二維度上形成兩個圈。這是最普通的外接天線類型，大多數(shù)的接入點和PCI卡使用就是小型全向

10、天線。全向天線通常用于中心網(wǎng)關(guān)節(jié)點，讓用戶能在任何角度接入網(wǎng)絡(luò);(3)定向天線(Directional antenna)：以非常窄的電波提供高增益。此類天線必須仔細地對準目標，應(yīng)用在點對點或點對多點網(wǎng)絡(luò)的遠端節(jié)點處。碟型天線(Dish)和八木天線是兩種常用的定向天線，很容易獲得高達24dB的增益。使用外部天線時，讓W(xué)i-Fi設(shè)備與天線的電纜損耗降至最小很重要。使用質(zhì)量較差的電纜時，損耗3dB的情況非常容易出現(xiàn)。應(yīng)該使用低損耗電纜，然而高質(zhì)量電纜的價格又高。降低損耗的另一種方法是盡可能地將電纜長度限制在1m之內(nèi)，這樣需要將接入點安裝在塔頂。長電纜盡可能地使用在以太網(wǎng)或USB電纜等對損耗不敏感的情

11、況下。2.1.3 覆蓋范圍的性能根據(jù)數(shù)據(jù)速率和功率發(fā)射的限制條件，很容易就能夠?qū)Ⅻc對多點網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍拓展15km。配備了外部天線的標準Wi-Fi設(shè)備很容易就實現(xiàn)這些距離。典型的最大化的性能：(1)在11Mbit/s時，EMEA的限制范圍是8001200m;(2)在2Mbit/s時，EMEA的限制范圍高達2.5km;(3)在11Mbit/s時，US的限制范圍是710km。實際所達到的覆蓋范圍取決于幾個不定因素，包括干擾、鏈路邊際、阻塞、天線精確定位，以及接收機的靈敏度?？紤]覆蓋范圍大的天線而不是功率強大的天線，這種出發(fā)點是對的。更廣覆蓋范圍要求天線安裝位置高，以防止來自建筑物、山、樹的阻塞和干

12、擾。而高塔比Wi-Fi設(shè)備自身要昂貴許多。2.1.4 網(wǎng)狀技術(shù)在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，每個用戶能與接入點進行通信，也能直接與其他用戶進行通信。如果用戶出了覆蓋區(qū)，還可通過中間用戶鏈接至接入點。這種不需要借助更高功率或外接天線就能拓展網(wǎng)絡(luò)的方式具有優(yōu)勢。其限制條件是在形成傳遞鏈的不同用戶間必須是直線視距，如果一個中間終端出現(xiàn)了故障，那么所有通過這個終端的其它用戶都將斷線。實際上，從任何用戶或接入點“跳”的數(shù)量應(yīng)該保持在三“跳”。網(wǎng)狀產(chǎn)品尚未普遍地提供，但可“免費”進行覆蓋范圍的擴展。2.2 用戶管理為了保證用戶對服務(wù)付費，無線網(wǎng)絡(luò)運營商必須有控制用戶接入網(wǎng)絡(luò)的辦法。這一任務(wù)通常通過用戶管理系統(tǒng)來完成，該系

13、統(tǒng)能夠提供AAA功能。2.2.1 基于社區(qū)的方案社區(qū)網(wǎng)絡(luò)的特點是用戶長期按月付費。這一方案的目的主要是為了防止非當(dāng)?shù)責(zé)o線社區(qū)成員用戶的接入，而不是實現(xiàn)復(fù)雜的計費方式。在農(nóng)村地區(qū)，地理環(huán)境和遠程特性都能有效地保護沒有得到認證的用戶。使用許多接入點已有的WEP或WPA加密或者MAC地址限制等安全特征功能，能夠?qū)嵤┖唵蔚慕尤肟刂?。也相對容易就可以看見未?jīng)認證的用戶是否在系統(tǒng)上。這些并不是最安全的方式，只是成本要求低或根本就沒有，而且不需要特殊的技術(shù)技能就能實施?；诟笊鐓^(qū)的網(wǎng)絡(luò)，通常實施的是入網(wǎng)門戶方案。入網(wǎng)門戶方案改發(fā)了用戶至登錄頁面的內(nèi)容。一旦用戶登錄并得到認證，就可接入至因特網(wǎng)。這一方案的優(yōu)

14、勢在于依賴更高層次來接供接入控制，WEP/WPA的功能就可放棄了，并簡化了用戶和接入點的兼容性和配置。為了保證可用的通流量，單一信道的用戶的最大數(shù)量應(yīng)該不超過2030個。如果接入點的可用覆蓋范圍為2.5km，就相當(dāng)于每公里11.5的用戶密度。2.2.2 微型ISP或“熱點”“熱點”的特點是能夠更好地控制因許多用戶同時使用而形成的信號不穩(wěn)定，以及嚴格的控制接入。通常用戶會為了使用數(shù)個小時而臨時付費，系統(tǒng)必須能夠迅速地認證新用戶。像D-Link的“熱點”網(wǎng)關(guān)這樣的簡單系統(tǒng)，為臨時“熱點”用戶產(chǎn)生用戶名和口令提供了簡單方案。這種模式特別適合機場、旅館、度假勝地和特別事件等臨時應(yīng)用，以及并不經(jīng)常應(yīng)用“

15、熱點”的人們。2.2.3 多站點服務(wù)提供商多站點的“熱點”應(yīng)用要求更復(fù)雜的方式，這種方式的用戶經(jīng)常訪問“熱點”。需要建立一個中心用戶數(shù)據(jù)庫，以使能讓遠程“熱點”的認證得到接入。由于支持更廣泛的服務(wù)器和用戶，RADIU系統(tǒng)時常應(yīng)用于這種通信方式。一旦用戶接入“熱點”，他們的鏈接就直接出現(xiàn)在登錄屏上。當(dāng)?shù)亟尤朦c與中央RADIUS服務(wù)器進行聯(lián)系認證。如果登錄成功，用戶就被認定已接入網(wǎng)絡(luò)。3 特殊應(yīng)用可以預(yù)見，許多衛(wèi)星與Wi-Fi的集成應(yīng)用的應(yīng)用被人們用于特殊市場。也許其中每個市場很小，但整體上看它們卻代表了收益和增長的真正機會。3.1 捆綁業(yè)務(wù)固定業(yè)務(wù)能從捆綁因特網(wǎng)的其它業(yè)務(wù)中獲利。單獨的因特網(wǎng)接入

16、的提供，能產(chǎn)生豐厚的收益來補償設(shè)施的成本。在某些與因特網(wǎng)接入的捆綁業(yè)務(wù)中，可以提供足夠多的額外收益來證明方案的正確性。與因特網(wǎng)接入捆綁的最顯而易見的例子是話音業(yè)務(wù)。IP電話能讓一個單獨的基于IP的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)既能提供因特網(wǎng)業(yè)務(wù)，又能提供話音業(yè)務(wù)。因為Wi-Fi設(shè)備比傳統(tǒng)的WLL的成本要低，也就有使用VoIP+Wi-Fi的純農(nóng)村電話的案例。此網(wǎng)絡(luò)也能用來交付視頻和音頻的流媒體內(nèi)容。這些內(nèi)容包括國際新聞、地區(qū)內(nèi)容、天氣預(yù)報，或者針對合適用戶群的農(nóng)訊、漁訊報告。3.2 網(wǎng)吧+寬帶接入許多發(fā)展中國家的網(wǎng)吧使用VSAT來提供經(jīng)由衛(wèi)星的因特網(wǎng)鏈接。這種網(wǎng)吧能通過使用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)提供因特網(wǎng)接入至當(dāng)?shù)貥I(yè)務(wù)

17、而獲取額外的收益。因為不需要在建筑物間架設(shè)電纜，因此無線接入比有線接入具有優(yōu)越性。而架設(shè)電纜有可能得不到批準，甚至在架設(shè)完成后，仍會遭到盜竊或毀壞。在這些情況下，無線較傳統(tǒng)的有線方式更具安全性。Wi-Fi分發(fā)網(wǎng)絡(luò)也能通過無線鏈接至VSAT中心站，而讓網(wǎng)吧拓展至臨近的村鎮(zhèn)。預(yù)計無線用戶的數(shù)量不大，不會經(jīng)常地變動，因此簡單的安全和管理方式是合適的。3.3 特別事件衛(wèi)星新聞采集(SNG)時常用來提供特別事件的電視覆蓋，包括體育、音樂會或突發(fā)新聞事件，為衛(wèi)星提供視頻上行，因為為臨時使用而安裝地面設(shè)施并不現(xiàn)實。在特別事件中，時常還需要因特網(wǎng)鏈接。配有Wi-Fi的已有衛(wèi)星鏈接，能為因特網(wǎng)接入提供臨時“熱點

18、”。因為用戶的臨時性，Wi-Fi是此類應(yīng)用的最佳選擇。備有Wi-Fi功能PDA的臨時用戶能在休息時檢查電子郵件。配有筆記本電腦的記者們能近似實時地記錄新聞。這些用戶代表著更高一些的收益，他們也非常愿意為其網(wǎng)絡(luò)的接入付費。必須建立用戶管理系統(tǒng)來接收信息卡和其它付費方式。一個集成的熱點網(wǎng)關(guān)就很理想，這是因為并不需要更多的操作。3.4 加入已有網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi能用來為已有的VSAT網(wǎng)絡(luò)提供更多的功能。這一方式通過利用已有設(shè)施，使得方案的實施成本最小化。加油站就是一個好例子，可以使用已有的VSAT網(wǎng)絡(luò)來提供基于Wi-Fi的電子郵件到車輛。加油站時常使用VSAT來支持信用卡交易。這一鏈接可用來提供因特網(wǎng)接入。增加Wi-Fi接入點，能讓備有筆記本或PDA的車輛在加油時觀看電子郵件。加油站是非常有競爭力的行業(yè)，提供無線業(yè)務(wù)能提供競爭優(yōu)勢，并保證能帶來更大利潤的顧客。4 結(jié)論通過以上分析可以看出，衛(wèi)星和Wi-Fi的集