通訊接入技術(shù)及運(yùn)用特征

1、通訊接入技術(shù)及運(yùn)用特征     互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展推動(dòng)了市場(chǎng)對(duì)寬帶網(wǎng)絡(luò)的需求，寬帶用戶數(shù)量在全球呈現(xiàn)出非常強(qiáng)勢(shì)的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。在寬帶網(wǎng)建設(shè)中，除了增加骨干網(wǎng)傳輸通路的帶寬、網(wǎng)上服務(wù)器的處理能力及路由器速度以外，主要是緩解用戶接入網(wǎng)瓶頸。在眾多的寬帶技術(shù)中，寬帶無(wú)線接入是近年來(lái)新興的一種接入手段，是構(gòu)成未來(lái)通信技術(shù)的重要組成部分。無(wú)線通信技術(shù)滿足了用戶對(duì)在不同移動(dòng)狀態(tài)下獲取網(wǎng)絡(luò)信息的強(qiáng)烈需求，也符合當(dāng)今社會(huì)人員流動(dòng)性大、工作生活節(jié)奏緊張的發(fā)展趨勢(shì)。另一方面，無(wú)線通信技術(shù)具有網(wǎng)絡(luò)部署迅速便捷的特點(diǎn)，對(duì)于缺乏線纜資源的新興運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，無(wú)線通信技術(shù)是成功部署通信網(wǎng)絡(luò)，

2、迅速為用戶提供語(yǔ)音和數(shù)據(jù)服務(wù)的最佳手段。本文將重點(diǎn)探討寬帶無(wú)線接入技術(shù)及其應(yīng)用特點(diǎn)。1 無(wú)線接入技術(shù)1.1 WCDMA 接入技術(shù)WCDMA 技 術(shù) 能 為 用 戶 帶 來(lái) 最 高2Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率，在這樣的條件下，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)中應(yīng)用的任何媒體都能通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)輕松地傳遞。WCDMA 的優(yōu)勢(shì)在于，碼片速率高，有效地利用了頻率選擇性分集和空間的接收和發(fā)射分集，可以解決多徑問(wèn)題和衰落問(wèn)題，采用 Turbo 信道編解碼，提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，F(xiàn)DD 制式能夠提供廣域的全覆蓋。下行基站區(qū)分采用獨(dú)有的小區(qū)搜索方法，無(wú)需基站間嚴(yán)格同步；采用連續(xù)導(dǎo)頻技術(shù)，能夠支持高速移動(dòng)終端。相比第二代的移動(dòng)通信

3、技術(shù)，WCDMA 具有：更大的系統(tǒng)容量、更優(yōu)的話音質(zhì)量、更高的頻譜效率、更快的數(shù)據(jù)速率、更強(qiáng)的抗衰落能力、更好的抗多徑性、能夠應(yīng)用于高達(dá) 500Km/h 的移動(dòng)終端的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而且能夠從 GSM 系統(tǒng)進(jìn)行平滑過(guò)渡，保證運(yùn)營(yíng)商的投資，為 3G 運(yùn)營(yíng)提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。WCDMA 通過(guò)有效地利用寬頻帶，不僅能順暢地處理聲音、圖像數(shù)據(jù)、與互聯(lián)網(wǎng)快速連接，而且 WCDMA 和MPEG-4 技術(shù)結(jié)合起來(lái)還可以處理真實(shí)的動(dòng)態(tài)圖像。1.2 802.16 技術(shù)IEEE 針 對(duì)特定市場(chǎng) 需 求和 應(yīng) 用 模式提出了一系列不同層次的互補(bǔ)性無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，其中 IEEE802.16 標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)無(wú)線城域網(wǎng)應(yīng)用而提出的。I

4、EEE 802.16 標(biāo)準(zhǔn)又稱為IEEE Wireless MAN 空中接口標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工作于不同頻帶的無(wú)線接入系統(tǒng)空中接口進(jìn)行了規(guī)范。由于它所規(guī)范的無(wú)線系統(tǒng)覆蓋范圍在千米量級(jí)，因此 802.16 系統(tǒng)主要應(yīng)用于城域網(wǎng)。根據(jù)使用頻帶低不同，802.16 系統(tǒng)可分為應(yīng)用于視距和非視距兩種；根據(jù)是否支持移動(dòng)特性，802.16 標(biāo)準(zhǔn)又可分為固定寬帶無(wú)線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)（802.16d）和移動(dòng)寬帶無(wú)線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)（802.16e）。802.16 技術(shù)是無(wú)線接入技術(shù)，通過(guò)接入核心網(wǎng)向用戶提供業(yè)務(wù)，核心網(wǎng)通常采用基于 IP 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。802.16 技術(shù)可以應(yīng)用的頻段非常寬，包括10-66GHz 頻段、1

5、1GHz 以下許 可頻段和 11GHz 以下免許可頻段，不同頻段下的物理特性各不相同。在 802.16 標(biāo)準(zhǔn)中定義了單載波、OFDM、OFD-MA 共 3 種物理層實(shí)現(xiàn)方式。其中，單載波(SC)調(diào)制主要應(yīng)用在 1O-66GHz 頻段，OFDM 和 0FDMA 是802.16 中最典型的物理層方式。OFDM、OFDMA 方式具有較高的頻譜利用率，可以使 802.16 系統(tǒng)在相同的載波帶寬下提供更高的傳輸速率。同時(shí)，OFDM/OFDMA 方式在抵抗多徑效應(yīng)、頻率選擇性衰落或窄帶干擾上也具有明顯的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為Beyond 3G 主要研究的技術(shù)之一。802.16 技術(shù)在不同的無(wú)線參數(shù)組合下可以獲得不

6、同的接入速率。以10MHz 載波帶寬為例，若采用 OFDM-64QAM 調(diào)制方式，除去開(kāi)銷(xiāo)，則單載波帶寬可以提供約 30Mbit/s的有效接入速率，由蜂窩或扇區(qū)內(nèi)的所有用戶共享。IEEE 802.16 標(biāo)準(zhǔn)適用的載波帶寬范圍從1.75MHz 到 20MHz 不等，在 20MHz 信 道帶寬 、64QAM 調(diào)制的情況下，傳輸速率可達(dá) 74.81Mbit/s。1.3 UWB 技術(shù)UWB（Ultra Wideband，超寬帶）技術(shù)是目前正被廣泛研究的一種新興無(wú)線通信技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)成為高速無(wú)線個(gè)人網(wǎng)（WPAN）的首選技術(shù)。一方面，由于它具有高數(shù)據(jù)率（可達(dá) 100Mbit/s-1Gbit/s）、低功耗和

7、低費(fèi)用等特點(diǎn)，為無(wú)線通信的發(fā)展開(kāi)辟了新的機(jī)遇；另一方面，由于它占用極寬的帶寬，與其他通信系統(tǒng)共享頻段，給干擾、兼容等相關(guān)領(lǐng)域的研究帶來(lái)了挑戰(zhàn)。UWB 技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化主要在致力于無(wú)線個(gè)人網(wǎng)(WPAN)標(biāo)準(zhǔn)化工作的 IEEE 802.15 框架內(nèi)進(jìn)行。UWB 最初的定義是來(lái)自于 20 世紀(jì) 60 年代興起的脈沖通信技術(shù)，又稱為脈沖無(wú)線電（ImpulseRadio）技術(shù)。與在當(dāng)今通信系統(tǒng)中廣泛采用的載波調(diào)制技術(shù)不同，這種技術(shù)用上升沿和下降沿都很陡的基帶脈沖直接通信，所以又稱為基帶傳輸（Base-band Transmission）或無(wú)載波（Carrierless）技術(shù)。脈沖UWB 技術(shù)的脈沖長(zhǎng)度通常在

8、亞 ns 量級(jí)，信號(hào)帶寬經(jīng)常達(dá)數(shù) GHz，比任何現(xiàn)有的無(wú)線通信技術(shù)（包括以 3G 為代表的寬帶 CDMA 技術(shù)）的帶寬都大得多，所以最終在 1989 年被美國(guó)國(guó)防部稱為超寬帶技術(shù)。傳統(tǒng)脈沖 UWB 信號(hào)通常具有很小的（10-210-3）占空比，這決定了 UWB 設(shè)備的平均發(fā)射功率很低，甚至是現(xiàn)有的藍(lán)牙（Bluetooth）系統(tǒng)發(fā)射功率的 1/100-1/1000。超寬帶系統(tǒng)應(yīng)用中存在一個(gè)與其他通信系統(tǒng)的共存和兼容的重要問(wèn)題。由于超寬帶系統(tǒng)使用很寬的頻帶，因此與很多其他的無(wú)線通信系統(tǒng)頻段重疊。雖然從理論上說(shuō)超寬帶系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度很低，應(yīng)能和其他系統(tǒng)“安靜地共存”，但在實(shí)際應(yīng)用中超寬帶系統(tǒng)對(duì)其

9、他系統(tǒng)的兼容性還需要實(shí)驗(yàn)證明，特別是超寬帶系統(tǒng)的工作機(jī)理和特性還有很多不清楚的方面，比如超寬帶系統(tǒng)的帶外干擾問(wèn)題，即超寬帶設(shè)備也有可能對(duì)其工作頻段之外的無(wú)線系統(tǒng)產(chǎn)生一定的干擾，這部分干擾還很難用理論計(jì)算的方法準(zhǔn)確估計(jì)。1.4 RFID 技術(shù)RFID（Radio Frequency Identification，無(wú)線射 頻識(shí)別）是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合（電感或電磁耦合）傳輸特性實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。根據(jù)工作頻率的不同，RFID 系統(tǒng)大體分為中低頻段和高頻段兩類(lèi)，典型的工作頻率為 135kHz 以下、13.56MHz、433MHz、860-960MHz、

10、2.45GHz 和 5.8GHz 等。不同頻率 RFID 系統(tǒng)的工作距離不同，應(yīng)用的領(lǐng)域也有差異。低頻段的 RFID 技術(shù)主要應(yīng)用于動(dòng)物識(shí)別、工廠數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)等領(lǐng)域；13.56MHz 的 RFID 技術(shù)已相對(duì)成熟，并且大部分以 IC 卡的形式廣泛應(yīng)用于智能交通、門(mén)禁、防偽等多個(gè)領(lǐng)域，工作距離1m。較高頻段的 433MHz RFID 技術(shù)則被美國(guó)國(guó)防部用于物流托盤(pán)追蹤管理；而 RFID 技術(shù)中當(dāng)前研究和推廣的重點(diǎn)是高頻段的 860-960MHz 的遠(yuǎn)距離電子標(biāo)簽，有效工作距離達(dá)到 3-6m，適用于對(duì)物流、供應(yīng)鏈的環(huán)節(jié)進(jìn)行管理；2.45GHz 和 5.8GHzRFID 技術(shù)以有源電子標(biāo)簽的形式

11、應(yīng)用在集裝箱管理、公路收費(fèi)等領(lǐng)域。1.5 3G 通信技術(shù)3G 強(qiáng)大的帶寬和傳輸速率給多媒體通信提供了高速傳輸?shù)目赡苄?。從通信容量上?G 較第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)有大幅提升。另外，3G 有效地利用了頻率選擇性分集和空間的接收和發(fā)射分集，可以解決多徑問(wèn)題和衰落問(wèn)題，使傳輸速率有了大幅提高，該技術(shù)又稱為國(guó)際移動(dòng)電話 2000，該技術(shù)規(guī)定，移動(dòng)終端以車(chē)速移動(dòng)時(shí)，其傳轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)速率為144Kbps，室外靜止或步行時(shí)速率為 384Kbps，而室內(nèi)為 2Mbps。但這些要求并不意味著用戶可用速率就可以達(dá)到 2Mbps，因?yàn)槭覂?nèi)速率還將依賴于建筑物內(nèi)詳細(xì)的頻率規(guī)劃以及組織與運(yùn)營(yíng)商協(xié)作的緊密程度。然而，無(wú)線 LAN

12、一類(lèi)的高速業(yè)務(wù)的速率已可達(dá) 54Mbps。2 無(wú)線接入技術(shù)的應(yīng)用2.1 無(wú)線接入技術(shù)在應(yīng)用中的定位無(wú)線接入技術(shù)的主要作用是，在一定條件下，用于提供本地交換局至用戶終端之間的通信傳輸，但不提供局間漫游服務(wù)。在建筑物內(nèi)或局部區(qū)域，可通過(guò)移動(dòng)終端提供服務(wù)。在地形復(fù)雜的山區(qū)、海島或用戶稀少、分散的農(nóng)村地區(qū)，鋪設(shè)有線電纜比較困難、投資大，用戶經(jīng)濟(jì)實(shí)力較低，只有選用無(wú)線接入技術(shù)，才能解決電話普及與運(yùn)營(yíng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的矛盾。在遇到洪水、地震、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害時(shí)，無(wú)線接入系統(tǒng)可作為有線通信網(wǎng)的臨時(shí)應(yīng)急系統(tǒng)快速提供基本業(yè)務(wù)服務(wù)。無(wú)線接入系統(tǒng)的定位是：本地通信網(wǎng)的部分是本地有線通信網(wǎng)的延伸、補(bǔ)充和臨時(shí)應(yīng)急系統(tǒng)。2.

13、2 無(wú)線接入技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與有線網(wǎng)絡(luò)相比，無(wú)線接入網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）安裝便捷一般在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，施工周期最長(zhǎng)、對(duì)周邊環(huán)境影響最大的，就是網(wǎng)絡(luò)布線施工工程。在施工過(guò)程中，往往需要破墻掘地、穿線架管。而無(wú)線局域網(wǎng)最大的優(yōu)勢(shì)就是免去或減少了網(wǎng)絡(luò)布線的工作量，一般只要安裝一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn) AP（AccessPoint）設(shè)備，就可建立覆蓋整個(gè)建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò)。（2）使用靈活在有線網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)位置的限制。而一旦無(wú)線局域網(wǎng)建成后，在無(wú)線網(wǎng)的信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個(gè)位置都可以接入網(wǎng)絡(luò)。（3）經(jīng)濟(jì)節(jié)約由于有線網(wǎng)絡(luò)缺少靈活性，這就要求網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃者盡可能地考慮未來(lái)發(fā)展的需要，這就往往導(dǎo)致預(yù)設(shè)

14、大量利用率較低的信息點(diǎn)。而一旦網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展超出了設(shè)計(jì)規(guī)劃，又要花費(fèi)較多費(fèi)用進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造,而無(wú)線局域網(wǎng)可以避免或減少以上情況的發(fā)生。（4）易于擴(kuò)展無(wú)線局域網(wǎng)有多種配置方式，能夠根據(jù)需要靈活選擇。這樣，無(wú)線局域網(wǎng)就能勝任從只有幾個(gè)用戶的小型局域網(wǎng)到上千用戶的大型網(wǎng)絡(luò)，并且能夠提供像“漫游（Roaming）”等有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法提供的特性。由于無(wú)線局域網(wǎng)具有多方面的優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā)展十分迅速。在最近幾年里，無(wú)線局域網(wǎng)已經(jīng)在醫(yī)院、商店、工廠和學(xué)校等不適合網(wǎng)絡(luò)布線的場(chǎng)合得到了廣泛應(yīng)用。2.3 無(wú)線接入技術(shù)應(yīng)用實(shí)例某工商分局大樓內(nèi)已建成一條有線局域網(wǎng)，在分局大樓外有七個(gè)所需要通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)與大樓內(nèi)的有線網(wǎng)相連接。分局大樓外的七個(gè)所，至分局最遠(yuǎn)距離 15km，最近 3km，其中有兩個(gè)所在一棟建筑物內(nèi)已建成一個(gè)小有線局域網(wǎng)，各所一般擁有 2至 4 臺(tái)工作站。我們采用的無(wú)線局域網(wǎng)產(chǎn)品工作在2.4GHz 至 2.4835GHz 頻率范圍內(nèi)，它要求兩個(gè)通信點(diǎn)的天線之間最好沒(méi)有物體遮擋，但由于大樓處于繁華地帶，因此選擇一個(gè)樓層較高的所作為無(wú)線局域網(wǎng)的中心站點(diǎn)。在中心站點(diǎn)上接入一個(gè)無(wú)線接入點(diǎn) AP-10D，其它各所通過(guò)接入一個(gè)站適配器SA-40D 與中心站點(diǎn)的 AP-10D 進(jìn)行通信，