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第五节 无线网络技术
一、无线网络的优势
无线网络自问世以来,以其无可比拟的优势迅速深入到各行各业。无线网络带来了一种新的上网理念,人们不需要再顾虑网线的长短,无线自由连网的特性满足了人们长期以来期望自由上网的愿望。无线网络安装方便,性价比高,成为当今网络发展的趋势所向。
无限网络的优势主要可以体现在以下几个方面:
高移动性
由于摆脱了线缆的束缚,无线网络具有高移动性的特性。只要在Access Point(AP)覆盖的范围内,配有无线网卡的终端设备可以自由移动,同时保持网络连接不断。
可扩充性强
单个 AP可以至少提供 30-50人的同时连网,要满足更多人的上网需求,只需要相应增加 AP的数量即可。无线网络布局自由,可随时扩充,打破了有线网络组网结构方面的局限性。
建设成本低
无线网络不需要进行烦琐的网络布线,无需改变现有的网络格局;无线网桥可以连接相距几十公里的多个网络,大大降低了网络施工和租用专线的费用。对于企业已经拥有的有线网络来说,无线是有线网络的延伸和扩展,不需要改变原先的网络布线,也不需要重新安排有线施工;对于重新建设网络的企业来说,使用无线网络更加节约了成本支出,避免了有线网络的大动干戈。
施工周期短
由于无需进行网络布线,只要将 AP放在适当的位置就可以建立起无线网络。因此,无线网络的建设周期非常短,且安装方便,实用性强。
兼容性强
无线网络作为有线网络的延伸,能够与现有的有线网络资源无缝地结合在一起,且对于符合 IEEE802.11协议的无线网络产品,即使不同厂商的产品也可以相互通讯。
提高工作效率
无线网络的安装简便快速,可以使企业用户在最短的时间内建立起一个有效的临时局域网;无线覆盖漫游技术可使工作人员在任何地点任何时间对网络资源进行访问;简单快速的组网方式可以随时建立一个临时的讨论组,大大节约了工作时间,提高了员工的工作效率。
多种终端接入
无线网络可以支持多种类型的终端设备的接入,包括 PC机、笔记本电脑、PDA、打印机、投影仪等办公设备,并且配有各种接口类型的无线网卡,提供各类移动终端设备接入无线网络。
根据无线局域网协会的调查表明,无线局域网可极大地提高经济效益,提高生产率48%,提高企业效率6%,改善收益与利润6%,降低成本40%。使用无线局域网不仅可以减少对布线的需求和与布线相关的一些开支,还可以为用户提供灵活性更高、移动性更强的信息获取方法。
在办公环境中使用无线局域网,各种业务人员、部门负责人和工程技术专家,只要有移动终端或笔记本电脑,无论是在办公室、资料室、洽谈室,甚至在宿舍都可通过无线局域网随时查阅资料、获取信息。领导和管理人员可以在网络范围的任何地点发布指示、通知事项、联系业务,也就是说可以随时随地进行移动办公。无线网络作为新一代的网络平台,必将为企业增加新的驱动力,给企业带来新的契机。
在网络日益兴旺的今天,企业要获得更多的收益就必须加快信息化的进程。电子化办公、互联网资讯、ERP系统等都成为当今企业赖以生存的关键。无线网络的出现无疑给企业带来了新的生机,通过无线网络可以及时了解市场动态、业务发展以及员工信息,建立流程化生产线,实时信息传递,融合语音、视频和数据应用等等,最大程度上加速了企业信息化进程。
随着企业办公信息化程度的提高,移动办公设备越来越普及。而传统的有线接入的方式却阻碍了这些移动设备发挥其移动的特性,移动设备没有真正意义上的移动起来。我们将无线网络产品带入企业办公环境,抛弃了有线的束缚,整个办公环境都移动了起来,我们可以随时随地进行网络连接,真正实现了无所不在的办公环境。
在有线网络中,您可以清楚辨别哪台电脑连接在线缆上。无线网格与此不同,理论上无线电波范围内的任何一台电脑在都可以监听并登录专用网络。
二、无线网络技术的主要标准
无线网络的主要标准--IEEE标准
在有线网络中,您可以清楚辨别哪台电脑连接在线缆上。无线网格与此不同,理论上无线电波范围内的任何一台电脑在都可以监听并登录专用网络。为了使授权电脑可以访问网络而非法用户无法截取网络通信,鉴权和加密就显得至关重要。
确保发射器和接收器采用双方商定的无线频率、传输速度、加密方法和编码算法也十分重要,否则设备无法进行通信。由于采用了许多协议来定义无线网络中的设备元素,设备生产商完全有必要采取统一的标准,以便该设备可以同其它厂商的设备相兼容。众多的无线网络标准都是由IEEE(国际电工协会)批准和发布的,IEEE为非营利性技术组织。任何生产商都可以免费采用 IEEE标准,通常可参考标准的数字和字母变量。适用于调制解调器无线网络的 IEEE标准是802.11。
在 802.11标准下,又有几种不同的变体,其中最普遍的是802.11a、802.11b以及即将推出的802.11g。如果您想了解每一标准的技术细节,您可以访问 IEEE网页并下载 PDF文件:standards.ieee.org/getieee802/802.11.html。
作为第一个标准,802.11在 2.4GHz无线频率下的传输速度为 1或 2Mb/s。802.11a在 5GHz时的传输速率高达54Mb/s;802.11b也称为 Wi-Fi,在 2.4GHz时的传输速率为11Mb/s(在有干扰或信号质量差的情况下,会下降到5.5、2或1Mb/s),而且,即将推出的 802.11g在 2.4GHz时的传输速率将高达54Mb/s。因为 802.11a和802.11b设备使用不同的无线电频率、传输速率和编码算法,所以它们不兼容。然而为了提供这两个世界中提供最好的设备,英特尔和其它的领先制造商推出了双频设备,该设备能够使用任何一种依靠可用网络的标准。为了减少能量消耗和来自其它网络的干扰,把信号范围限制到最大约为 90米是很必要的,这样对办公室、校园和公共热点区都是理想之举。
当您远离 802.11网络时,移 动数据服务仍然支持您保持联络。大多数插入到GSM电话上的移 动调制解调器利用计时并且限制最大速度为 9.6Kb/s的2G(第二代)服务。GPRS(全球分组无线业务)或2.5G更好地利用了支持理论上高达 115Kb/s数据速度的可用无线电频谱。与 GSM数据不同的是,GPRS通过 IP使用离散的数据包,这就意味着您是通过数据量而不是在线时间付费。
虽然不是无线局域网技术,蓝牙也是3Com、Agere、爱立信、IBM、英特尔、微软、摩托罗拉、诺基亚和东芝推荐的一个专有标准。蓝牙专为外围设备的无线连接而设计,比如鼠标、键盘、打印机、笔记本电脑、PDA和移 动电话。当蓝牙支持的设备相互都在 10米之内时,它们能够以高达 721Kb/s的速度自动配对并连接在一起而不会产生电缆混杂信号。
三、中国无线网络技术发展简况
无线接入的频率资源
下列是我国政府为TDD(时分双工)方式的窄带无线接入系统分配的频率,这两个频段主要应用于 SCDMA制式的无线接入系统。
(1)1800 MHz:2003年,我国政府将原来在 1800 MHz规划的 5 MHz频率扩展为 20 MHz,允许无线接人系统使用。具体为 1 785-1 805 MHz,能采用 250 kHz和 500 kHz两种载频间隔。

(2)400 MHz:2004年,为支持发展农村和边远地区通信,我国政府决定将 400MHz频段划为无线接入系统频率。具体频率为406.5-409.5 MHz,能采用 250 kHz和 500 kHz两种载频间隔。
下列是我国政府已为宽带无线接入分配的频率资源。
(1)3.5 GHz频段:3.5GHz固定无线接入系统使用的FDD(频分双工_)工作频率为 3400-3 430 MHz和 3 500~3 530 MHz,其中,终端站发射频段为3400-3430MHz,中心站发射频段为3500-3530MHz,双工间隔为 100 MHz。

(2) 本地多点分配系统(LMDS):允许使用的 FDD频率为 24 507-25 515 MHz(下行)/25 757~26 765 MHz(上行),双工间隔为 1 250 MHz,共计(1 008×2)MHz。

(3)5.8 GH频段:2002年国家正式分配了 5 725-5 850 MHz这一频段,允许点对点或点对多点扩频通信系统、宽带无线接入系统、高速无线局域网、蓝牙系统等共存。该频段为开放频段,能用于公众网无线通信和专网通信。

(4)2.4 GHz频段:2 400-2 483.5 MHz为ISM(工科医)频段。我国政府规定该频段作为无线局域网、无线接入系统、蓝牙系统、点对点或点对多点扩频通信系统等各类无线电台站的共用频段。这些业务均为主要业务,因此该频段也是开放频段。

无线接入的发展现状
在窄带无线接入中,除了 PHS制式的“小灵通”技术外,SCDMA制式的无线接入应用从 2003年开始呈现发展和上升趋势。在宽带固定无线接入技术中,近年发展的主要技术包括 3.5 GHz无线接入技术、LMDS技术及 WLAN技术。由于不同技术的工作频率、技术特征、市场特性及目标定位的不同,因此每种技术的发展和应用情况也不同。
SCDMA技术
SCDMA无线接入系统采用同步码分多址技术,工作在时分双工方式。SCDMA无线接入系统是由大唐集团信威公司研发的具有自主知识产权的系统,利用了智能天线、软件无线电、上行同步技术等,系统能提供支持移动性的无线市活。
随着 SCDMA技术的逐步成熟及不同类型终端的出现,从2003年开始,SCDMA无线接入系统在我国迅速发展。在大庆,SCDMA无线市话首先进行了商用试验;之后,中国网通在陕西省的宝鸡和榆林也进行了商用试验。到目前为止,中国网通在南方地区(如四川、广西等地)已开展了大规模的 SCDMA网络建设。
SCDMA除了作为城市无线接入的有效方式之外,还被推荐用于农村电信普遍服务。为了更好、更顺利地完成普遍服务,我国政府在 2004年初指定 6家基础电信业务经营者采取“分片包干”的方式承担电信普遍服务义务,并为此指定了“村通”工程实施方案,对“村通”工程中采用的无线接入系统,推荐优先采用 SCDMA等具有国内自主知识产权的技术手段。
3.5 GHz固定宽带无线接入技术
虽然早在 2001年就已规划了 3.5 GHz固定无线接入频率资源,不过为了鼓励竞争,在频率资源分配上我国政府首次采取评选招标的方式,先后进行了三期招标工作。一期选择了 5个城市进行了试点,二期则在包括主要省会城市和直辖市的 32个城市进行了招标。在第一、二期招标的基础上,2004年3月信息产业部组织了3.5 GHz频段的第三期招标。到2004年4月,第三期中标企业揭晓,历时 3年的3.5 GHz固定无线接入系统频率分配工作基本结束,3.5 GHz频率资源在全国范围内得到了分配。
绝大部分企业在获得频率资源后都开始了网络建设,中国电信在北方地区、中国网通在南方地区利用 3.5GHz无线资源非常好地开展了业务,有效解决了接入手段的匮乏。中国移动和中国联通则利用该技术提供了基站互联和数据接入。3.5 GHz频段可用的频率资源较少,仅有 31.5 MHz,在二期和三期招标中被划分成了 3个 10.5 MHz的频率块,在同一个城市,每个运营商仅能申请 1个频率块,即在同一个城市最多有 3个运营商能同时利用 3.5 GHz频率资源提供无线接入服务。同时,绝大多数设备采用了3.5 MHz渡道带宽,这意味着运营商在一个地区只能用3个频点组网。由此看来,3 .5 GHz频率资源太少,网络难以形成大的规模,也难以满足运营商的需求。
目前我国市场上的 3.5 GHz固定无线接入产品非常多,各种产品在空中接口、调制方式、业务能力上存在较大差异,从基本实现方式上大致可分为电路型、纯 IP型及混合型。利用电路型产品主要能提供2 Mbit/s电路传输、普通语音接入;利用纯 IP型产品主要能提供Internet接入业务;利用混合型产品能同时支持电路型和分组型业务,并能确保业务的服务质量。我国的通信厂商在固定无线通信领域的技术和生产基础相对比较薄弱,非常多通信制造企业都采用了初期 OEM国外厂商的方式。值得一提的是,中兴通讯已率先在国内制造商中推出了具有自主知识产权的3.5 GHz固定无线接入产品。
LMDS技术
早在 1999年,我国几个主导运营商就开始了 LMDS的技术试验。2002年底,信息产业部批准了中国网通、中国电信、中国移动和中国联通四大运营商在指定的城市开展为期一年的商用试验,以评估在不同降雨条件下雨衰对 LMDS的影响。到 2003年底,商用试验已结束。在为期一年的商用试验中,中国网通在 12个城市、中国电信在 23个城市、中国移动在 13个城市、中国联通在 14个城市分别开展了 LMDS商用试验,分别对不同环境下的 LMDS组网进行了试验。目前,主流的设备提供商有爱立信、上海贝尔阿尔卡特、中兴通讯、大唐无线、西门子和东方通信等。由于 LMDS工作的 26 GHz频率对生产工艺和设备研制水平都有较高的需求,因此目前国内设备制造商基本采用 OEM方式。
和 3.5 GHz无线接入设备相比,LMDS设备的实现技术比较统一,基本上都是基于 ATM平台,采用ATM 155 Mbit/s接口上联,用户端设备提供 E1和 10Base-T接口。随着 IP城域网的发展,LMDS设备上联口更加丰富,除 ATM 155 Mbit/s和 E1上联接口外,还出现了以太网上联接口。由于 LMDS工作频率较高,因此需求必须采用视距传播,这就对基站和远端站选址提出了需求。另外,该频段非常容易受降雨的影响,造成在网络规划时必须为了确保可用性而牺牲传输距离。通常,实际传输距离一般在 3 km以内,在降雨量小的地区,传输距离能延伸到5km。
LMDS可用的频带较宽,波道带宽以28 MHz和14 MHz居多,因此面向的用户群主要是业务需求较大的企业客户。运营商利用 LMDS技术主要提供大客户的综合接入、基站互联、数据接入等。LMDS技术发展一直比较平稳,技术因素和设备成本因素在一定程度上限制了 LMDS的使用范围,因此还需要加强对 LMDS市场的培育。
WLAN技术
WLAN和有线局域网的不同主要体目前便携性上。一个 WLAN服务区的覆盖范围一般在 100 m以内,且主要定位于室内应用。WLAN能提供较低速的接入服务,如用户在步行状态或低速移动状态下仍然能利用WLAN接入网络,不过 WLAN不能应用于高速移动状态。正是因为这种低速移动特性,WLAN被称为“游牧式”无线接入。
WLAN技术近两年发展较为迅速,这是因为 IEEE 802.11系列标准解决了空中接口兼容性问题,有力地促进了无线局域网终端和接入点(AP)的互通,从而使设备成本迅速下降。WLAN主要面向个人用户,一般部署在商旅人士经常出入的场所或数据业务需求较大的公共场合,呈“岛形覆盖”或“热点覆盖”,如机场、会议中心、展览馆、宾馆、咖啡屋或大学校园等。WLAN主流的两种标准集中在 2.4 GHz频段和 5 GHz频段。2.4 GHz频段为 ISM频段,有 IEEE 802.11b和 IEEE 802.11g标准支撑,5 GHz频段则有 IEEE 802.11a标准支撑。目前国内主流的产品以 2.4 GHz频段为主,5 GHz频段的产品应用较少。
从 2001年开始,WLAN开始在我国公众热点地区应用。中国网通自2001年 10月率先在上海 APEC会议上提供无线宽带接入服务以来,已在全国约 150个热点地区敷设了 WLAN网络。中国电信的WLAN“天翼通”将 ADSL用户端设备和无线局域网的 AP集成到一起,采用ADSL+WLAN的模式,解决了一个家庭多个终端接入的问题,有效地发展了家庭宽带用户。“随 e行”是中国移动面向商务人士、集团客户推出的无线上网服务,用户可通过笔记本计算机、PDA等终端以 GPRS/WLAN接入因特网和企业网。对于 WLAN业务,用户能通过短消息方式申请 WLAN上网密码,密码以短消息方式下发到用户手机,申请即开通,费用计入相应手机账号。目前中国移动已在全国 1 000多个热点地区提供了 WLAN网络覆盖,并且能实现全国漫游。无论是固网运营商还是移动运营商,在利用 WLAN建网时,都必须首先考虑充分利用现有资源,这样才能降低投资成本。
技术的新进展
在无线通信中,对于 10 GHz频段以下的通信系统必须考虑多径衰落,利用OFDM(正交频分复用)调制技术将可用带宽划分成若干个子载波,这样每个子载波的带宽较窄,每个 OFDM符号的持续时间就比较长,由多径时延扩展带来的影响将减弱。

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