無線電技術(shù)在寬帶網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用探究

張學(xué)成

麗江市無線電監(jiān)測站，云南麗江 674100

21 世紀(jì)以來，信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用對世界經(jīng)濟社會發(fā)展產(chǎn)生了深刻影響。在此過程中，無線電技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，極大地突破了傳統(tǒng)信息交流方式的時間和空間限制，有力地推動了全球經(jīng)濟的增長和社會的發(fā)展。特別是隨著無線終端的增加，無線電技術(shù)在寬帶網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用日趨廣泛，無線寬帶網(wǎng)絡(luò)類型和技術(shù)都呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢。

1 相關(guān)概念界定

無線電技術(shù)是通過無線電波傳播信號的技術(shù)，其中無線電波是指在自由空間傳播的電磁波，其上限頻率為 1000GHz，下限頻率為0Hz。目前我國已正式規(guī)劃使用的為9KHz10KHz-275GHz。

寬帶網(wǎng)絡(luò)是具有較高通信速率和吞吐量的通信網(wǎng)絡(luò)，其中網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設(shè)備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計算機系統(tǒng)，通常將用戶網(wǎng)絡(luò)接口的最大接入速率超過2Mbit/s 的接入方式稱為寬帶接入，而無線寬帶網(wǎng)絡(luò)正是融合了因特網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸和視頻信息傳輸?shù)拇笕萘?、高速率無線傳輸新技術(shù)。

2 無線電技術(shù)對寬帶網(wǎng)絡(luò)的影響

2.1 寬帶無線接入技術(shù)的興起

寬帶無線接入技術(shù)是指以無線傳輸方式向用戶提供連接到寬帶固定網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)。寬帶無線接入系統(tǒng)一般由中心基站、遠端站和網(wǎng)管系統(tǒng)組成，其中，中心基站包括與有線網(wǎng)絡(luò)相連接的接口模塊、調(diào)制解調(diào)模塊以及通常置于樓頂或塔頂?shù)纳漕l收發(fā)模塊，大多采用多扇區(qū)天線來覆蓋遠端站；遠端站由室外單元和室內(nèi)單元組成，通常采用口徑很小的室外定向天線，室內(nèi)單元可提供多種類型的用戶接口；網(wǎng)管系統(tǒng)主要與中心基站相連，有帶內(nèi)網(wǎng)管、帶外網(wǎng)管和本地網(wǎng)管三種方式，實現(xiàn)對系統(tǒng)的操作維護、性能檢測、軟件下載等功能。

2.2 寬帶無線接入主流技術(shù)

1）Wi-Fi

Wi-Fi 是一種基于IEEE802.11 系列協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的短距離無線接入技術(shù)，使用2.4GHz 和5.8GHz 公有頻段。室內(nèi)可實現(xiàn)100-200 米區(qū)域內(nèi)的全向覆蓋，室外添加客戶端接受設(shè)備可實現(xiàn)2 公里范圍的全向覆蓋或5 公里范圍內(nèi)的定向覆蓋，添加外接天線后可作為10 公里范圍內(nèi)的點對點數(shù)據(jù)微波傳輸。根據(jù)不同協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，Wi-Fi 的數(shù)據(jù)速率介于2Mbps-54 Mbps 之間。

2）WiMAX

WiMAX 是基于IEEE802.16 技術(shù)規(guī)范的寬帶無線接入技術(shù)，2007 年被批準(zhǔn)為3G 全球標(biāo)準(zhǔn)，共享3G 的TDD 頻率資源。WiMAX 信號覆蓋半徑為3-10 公里，單扇區(qū)數(shù)據(jù)速率可達70Mbps；添加外接天線后可提供50 公里以上的點對點高速數(shù)據(jù)連接，數(shù)據(jù)速率不低于30Mbps。

3）Mesh

無線Mesh 網(wǎng)絡(luò)也稱多跳網(wǎng)絡(luò)，是一種基于Wi-Fi 技術(shù)的新型無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)客戶通信必須先訪問某一固定接入點不同，無線Mesh 網(wǎng)絡(luò)中的任一無線設(shè)備節(jié)點都可以同時作為接入點和路由器，使得數(shù)據(jù)可以自動規(guī)避流動擁堵的接入點而連接通信流量較小的鄰近節(jié)點。

2.3 無線寬帶網(wǎng)絡(luò)類型劃分

1）無線個域網(wǎng)

無線個域網(wǎng)是一種采用無線連接的個人局域網(wǎng)，是在小范圍內(nèi)相互連接數(shù)個裝置所形成的無線網(wǎng)絡(luò)。無線個域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成上位于整個網(wǎng)絡(luò)鏈的末端，用于實現(xiàn)同一地點終端與終端間的連接，即點到點的短距離連接。支持無線個人局域網(wǎng)的技術(shù)包括藍牙、ZigBee、超頻波段、IrDA、HomeRF 等，廣泛用在電話、計算機、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。

2）無線局域網(wǎng)

無線局域網(wǎng)是一種利用無線方式提供無線對等和點到點連接性的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，是目前全球重點應(yīng)用的寬帶無線接入技術(shù)之一，用于點對多點的無線連接，解決用戶群內(nèi)部的信息交流和網(wǎng)際接入，大多使用2.4GHz 頻段。

3）無線城域網(wǎng)

無線城域網(wǎng)主要用于解決城域網(wǎng)的接入問題，主要有3.5GHz/5.8GHz 頻段的多點多信道分配系統(tǒng)和26GHz/38 GHz頻段的本地多點分配業(yè)務(wù)技術(shù)。

4）無線廣域網(wǎng)

無線廣域網(wǎng)滿足超出一個城市范圍的信息交流和網(wǎng)際接入需求，IEEE802.20 標(biāo)準(zhǔn)和2G、3G 蜂窩移動通信系統(tǒng)共同構(gòu)成無線廣域網(wǎng)（WWAN）的無線接入，其中，2G、3G 蜂窩移動通信系統(tǒng)在目前使用最多。IEEE802.20 標(biāo)準(zhǔn)擁有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，達到16Mbit/S，傳輸距離約為31 公里。IEEE802.20移動寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)也被稱為Mobile-Fi。

2.4 無線寬帶系統(tǒng)組網(wǎng)方式

1）點對點傳輸方式

該方式的工作頻率范圍為2.4GHz-5.8GHz，傳輸距離可達50 公里，傳送速率介于10 Mbps-75 Mbps 之間，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性較好，對地形環(huán)境要求較小，但一套設(shè)備只能對應(yīng)一個接收端，設(shè)備利用率低，主要應(yīng)用于大流量數(shù)據(jù)的遠距離傳輸。

2）點對多點傳輸方式

該方式的工作頻率范圍為3.5GHz～5.8GHz，傳輸距離可達15 km，傳送速率介于10Mbps～20 Mbps 之間，一套設(shè)備可以對應(yīng)8～10 個終端，設(shè)備利用率較高，但傳送距離較短，對地形要求較高，且傳輸穩(wěn)定性和速率隨著距離的增加而逐漸降低。

3）短距離全向覆蓋

該方式的工作頻率范圍為2.4GHz-5.8GHz，主要采用IEEE802.11a/b/g 和IEEE802.16d 技術(shù)，對熱點地區(qū)進行覆蓋。通過采用全向天線，終端數(shù)量最多可達255 個，但覆蓋范圍小，最大距離為1km～5km，且傳輸穩(wěn)定性和速率隨著距離的增加而逐漸降低。

4）WiMAX 和Wi-Fi 綜合應(yīng)用

該方式借助WiMAX 無線接入網(wǎng)絡(luò)把遠端Mesh 和核心網(wǎng)連接起來，將遠端Wi-Fi 的無線接入設(shè)備作為用戶站，提供標(biāo)準(zhǔn)接口和Wi-Fi 無線設(shè)備相連；作為WLAN 接入點的Wi-Fi 無線設(shè)備，通過Mesh 無線鏈路與無線終端連接。

這一技術(shù)在組網(wǎng)方式、傳輸距離、移動性等方面具有較大提升，能夠在城市地區(qū)范圍內(nèi)實現(xiàn)Wi-Fi 的擴展與延伸，將多個接入點通過無線方式連接成為無線網(wǎng)絡(luò)或Wi-Fi 熱區(qū)，全面覆蓋室外和室內(nèi)空間。

3 無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢和不足

3.1 無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢

1）建設(shè)成本低

在實際生活中，成本是影響經(jīng)營商以及用戶的重要因素。與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的實體通信線路相比，無線網(wǎng)絡(luò)以無線電波作為媒介，布線工程量大大減少。同時，無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整需要隨時調(diào)整，省去了有線網(wǎng)絡(luò)的工作量與費用。

2）覆蓋范圍廣

無線網(wǎng)絡(luò)與接收終端通過無線電波進行連接，一個節(jié)點可以對應(yīng)多個終端，在空間上實現(xiàn)全覆蓋。有線網(wǎng)絡(luò)通過通信線路與接收終端進行連接，一個節(jié)點只能對應(yīng)一個或幾個終端，傳播范圍受限。

3）移動性強

隨著移動終端的日益普及，移動性成為人們追求的熱點。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，無線網(wǎng)絡(luò)具有極高的移動性與靈活性，有效滿足了人們的移動網(wǎng)絡(luò)信息需求。

3.2 無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的不足

1）條件要求較高

無線網(wǎng)絡(luò)依靠無線電技術(shù)進行連接，而無線電作為一種電磁波，在空間傳輸過程中容易受到地形、氣象等因素的影響，制約了無線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定應(yīng)用。

2）傳輸速率不穩(wěn)定

與傳統(tǒng)通信線路傳輸不同，無線網(wǎng)絡(luò)在傳輸過程中，傳輸穩(wěn)定性和速率會隨著距離的增加而逐漸降低，且現(xiàn)有傳輸頻率相互之間也存在矛盾。

4 無線寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展對策

4.1 協(xié)調(diào)頻率分配

作為影響無線寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要因素，無線電傳輸能力取決于其所分配的頻率。因此，政府主管部門要做好頻率規(guī)劃工作，使有限頻率資源得到有效利用。近年來，政府管理部門大力推動2.4GHz，3.5GHz，5.8GHz，26GHz 等頻段的規(guī)劃和分配，取得了良好成績，未來仍有必要繼續(xù)做好政策引導(dǎo)和扶持。

4.2 融合有線網(wǎng)絡(luò)

無線寬帶網(wǎng)絡(luò)主要以寬帶接入網(wǎng)為主，在整個寬帶網(wǎng)絡(luò)體系中，要充分結(jié)合寬帶骨干網(wǎng)的建設(shè)，融合有線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和無線網(wǎng)絡(luò)的靈活性，滿足用戶多元化的需求，細化消費市場，使無線寬帶網(wǎng)絡(luò)得到更好更快地發(fā)展。

4.3 強化網(wǎng)絡(luò)安全

作為無線傳輸技術(shù)的弱點，安全性始終是無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨的重要命題。對此，無線寬帶網(wǎng)絡(luò)在規(guī)劃初期就要注重安全通信設(shè)計，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)類型需要，合理布局無線訪問點，升級加密協(xié)議，過濾MAC 地址，有效增強網(wǎng)絡(luò)安全。

[1]于鳳英.無線寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù):WiMAX技術(shù)綜述研究[J].軟件導(dǎo)刊，2007，1:70-71.

[2]鹿述榮.無線MESH寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡介及發(fā)展趨勢[J].科技信息(學(xué)術(shù)研究)，2008，18:539-540.