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逐一了解无线接入技术的演进

发布: 2010-10-20 14:23 | 作者: | 来源: | 字体:  小  中  大 

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伴随着因特网蓬勃发展的步伐，另一种联网的方式已经从悄悄发芽，到茁壮成长，在新旧世纪的交替中演绎着另一场“将上网进行到底”的运动，这就是无线网络。借助无线网络技术，我们终于可以摆脱那些烦人的电缆和网线。无论在何时，无论在何地，我们都可以轻松地接入互联网，我们可以看出无线网络技术一直在进步着。或许下一代互联网的标准将会从此产生，正如它的名称那样：随时随地，网络无线。本文将带着大家对目前的无线接入技术进行逐一了解。 



　　1、GSM接入技术 



　　该技术是目前个人通信的一种常见技术代表。它用的是窄带TDMA，允许在一个射频(即‘蜂窝’)同时进行8组通话。它是根据欧洲标准而确定的频率范围在900～1800MHz之间的数字移动电话系统，频率为1800MHz的系统也被美国采纳。GSM是1991年开始投入使用的。到1997年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准。GSM数字网也具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大，频率资源利用率高，接口开放，功能强大等优点。 



　　2、CDMA接入技术 



CDMA与GSM一样，也是属于一种比较成熟的无线通信技术，CDMA的运作是利用展频(Spread Spectrum)技术，所谓的展频就是将所想要传递的信息加入一个特定的信号后，在一个比原来信号还大的宽带上传输开来。当基地接受到信号后，再将此特定信号删除还原成原来的信号。这样做的好处在于其隐密性与安全性好。与使用Time－Division Multiplexing (TDM)的竞争对手(如GSM)不同，CDMA并不给每一个通话者分配一个确定的频率，而是让每一个频道使用所能提供的全部频谱。CDMA数字网具有以下几个优势：高效的频带利用率和更大的网络容量、简化网络规化、提高通话质量、增强保密性、提高覆盖特性、延长用户通话时间、软音量和“软”切换，另外CDMA手机话音清晰，接近有线电话，信号覆盖好，不易掉话。另外CDMA系统采用编码技术，其编码有４．４亿种数字排列，每部手机的编码还随时变化，使盗码只能成为理论上的可能，一部CDMA手机与其它手机并机的可能性是微乎其微的。 



　　3、GPRS接入技术 



　　相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术。由于使用了“分组”的技术，用户上网可以免受断线的痛苦(情形大概就跟使用了下载软件NetAnts差不多)。此外，使用GPRS上网的方法与WAP并不同，用WAP上网就如在家中上网，先“拨号连接”，而上网后便不能同时使用该电话线，但GPRS就较为优越，下载资料和通话是可以同时进行的。从技术上来说，声音的传送(即通话)继续使用GSM，而数据的传送便可使用GPRS，这样的话，就把移动电话的应用提升到一个更高的层次。而且发展GPRS技术也十分“经济”，因为只须沿用现有的GSM网络来发展即可。GPRS的用途十分广泛，包括通过手机发送及接收电子邮件，在互联网上浏览等。 



　　现在手机上网的口号就是“alwaysonline”、“IPinhand”，使用了GPRS后，数据实现分组发送和接受，这同时意味着用户总是在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。对于继续处在难产状态的中国移动／联通WAP资费政策，如果将CSD(电路交换数据，即通常说的拨号数据，欧亚WAP业务所采用的承载方式)承载改为在GPRS上实现，则意味着由数十人共同来承担原来一人的成本。 



　　而GPRS的最大优势在于：它的数据传输速度不是WAP所能比拟的。目前的GSM移动通信网的传输速度为每秒9.6K字节，GPRS手机在今年年初推出时已达到56Kbps的传输速度，到现在更是达到了115Kbps(此速度是常用56Kmodem理想速率的两倍)。除了速度上的优势，GPRS还有'永远在线'的特点，即用户随时与网络保持联系。举个例子，用户访问互联网时，点击一个超级链接，手机就在无线信道上发送和接受数据，主页下载到本地后，没有数据传送，手机就进入一种'准休眠'状态，手机释放所用的无线频道给其他用户使用，这时网络与用户之间还保持一种逻辑上的连接，当用户再次点击，手机立即向网络请求无线频道用来传送数据，而不象普通拨号上网那样断线后还得重新拨号才能上网冲浪。 



 



　　4、CDPD接入技术 



　　CDPD接入技术最大的特点就是传输速度快，最高的通信速度可以达到19.2kbps。另外，在数据的安全性方面，由于采用了RC4加密技术，所以安全性相对较高；正反向信道密钥不对称，密钥由交换中心掌握，移动终端登录一次，交换中心自动核对旧密钥更换新的密钥一次，实行动态管理。此外，由于CDPD系统是基于TCP/IP的开放系统，因此我们可以很方便地接入Internet，所有基于TCP/IP协议的应用软件都可以无需修改直接使用；应用软件开发简便；移动终端通信编号直接使用IP地址。CDPD系统还支持用户越区切换和全网漫游、广播和群呼，支持移动速度达100km/h的数据用户，可与公用有线数据网络互联互通。CDPD网络在无线数据通信方面具有其他通信方式不具有的特点，例如在资源方面，CDPD作为一个专用数据网络，它的用户数可以达到很多，对于 

每一个PS，可以有15000个用户登记注册，对于一个群，用户数更是多达十几万个，而且同时可有二十几个用户共享信道，进行数据传输；在移动终端方面，CDPD发展到今天，开发终端产品的厂商已经有根多。随着适于各种应用的终端产品的不断出现，终端的价格已呈现出了很快的下降趋势。比之GPRS，CDPD的终端有着很大的价格优势；在建设成本方面，一般来说，在CDPD的建网初期，基站数不会很多，加上必须的交换机与网管的投资，平摊到每个用户的成本约为2500～3000元左右。随着网络覆盖规模及网络容量的扩大，用户成本会显著降低。还有最后一个特点需要说明的是，CDPD通信系统便于操作管理，该系统在用户授权登录上配置了各种功能。系统本身可以设定允许用户登录范围，并对登录进行管理。只有授权使用的用户才能登录系统。系统可以拒绝付费状态不好的用户登录。CDPD系统在用户的通信保密上功能非常强。 



　　5、LMDS接入技术 



　　LMDS的英文全称叫Local Multipoint Distribution Services，中文含义叫本地多点分配业务。这是一种微波的宽带技术，由于工作在较高的频段（24GHz-39GHz），因此可提供很宽的带宽（达1GHz以上），被喻为“无线光纤”技术，可在较近的距离实现双向传输话音、数据图像、视频、会议电视等宽带业务，并支持ATM、TCP／IP和MPEG 2等标准。LMDS采用一种类似蜂窝的服务区结构，将一个需要提供业务的地区划分为若干服务区，每个服务区内设基站，基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端通信。每个服务区覆盖范围为几公里至十几公里，并可相互重叠。 从技术上来说，按照使用的媒介不同，接入网可划分为有线接入网和无线接入网，无线接入又分为移动无线接入和固定无线接入。移动无线接入就是我们熟悉的移动电话接入等，用户是可移动的，而固定无线接入与此正好相反，用户基本是固定不动的。按照这样的分类标准，LMDS属于无线固定接入手段，而它最大的特点在于宽带特性和使用非常方便。 



　　由于LMDS具有更高带宽和双向数据传输的特点，可提供多种宽带交互式数据及多媒体业务，克服传统的本地环路的瓶颈，满足用户对高速数据和图像通信日益增长的需求，因此是解决通信网接入问题的利器。 



　　LMDS的典型覆盖范围为3～5km，而且LMDS工作在毫米波波段，信号波长尺寸与雨滴大小可比，降雨对信号传输影响很大，雨衰严重。据统计，在降雨量25mm/小时时，LMDS信号衰减达8～15dB/km；而对于3.5GHz无线信号，其衰减低于0.1dB/km，因此LMDS不适用于降雨量大的地区，而3.5GHz固定无线接入则无此顾虎。LMDS由于系统容量很大，每个远端站可有限高(上百Mbps的数量级)的业务带宽，因此对CPN或CPE提供的业务颗粒也较大，LMDS一般在用户端可提供E1电路仿真、10/100Base-T、E1子速率等接口，对普通电话业务的支持一般要以E1电路仿真加PBX的方式来提供通道。 



　　6、DBS卫星接入技术 



　　DBS技术也叫数字直播卫星接入技术，该技术利用位于地球同步轨道的通信卫星将高速广播数据送到用户的接收天线，所以它一般也称为高轨卫星通信。其特点是通信距离远，费用与距离无关，覆盖面积大且不受地理条件限制，频带宽，容量大，适用于多业务传输，可为全球用户提供大跨度。大范围、远距离的漫游和机动灵活的移动通信服务等。在DBS系统中，大量的数据通过频分或时分等调制后利用卫星主站的高速上行通道和卫星转发器进行广播，用户通过卫星天线和卫星接收Modem接收数据，接收天线直径一般为0.45m或0.53m。DBS主要是广播系统，用户的回传数据则要通过电话Modem送到主站的服务器。由于数字卫星系统具有高可靠性，不像PSTN网络中采用双绞线的模拟电话需要较多的信号纠错，因此可使下载速率达到400kbit/s，而实际DBS广播速率最高为12Mbit/s。目前，在美国已经可以提供DBS服务，主要用于因特网接入，其中最大的DBS网络就是休斯网络系统公司的DirectPC。该产品实际就是小口径卫星终端（VSAT）产品，其用户通过一个碟形无线、一块卫星接入卡及相应的软件接收从通信卫星传来的信号。DirectPC的数据传输也是不对称的，在接入因特网时，下载速率为400kbit/s，上行速率为33.6kbit/s，这一速率虽然比普通拨号Modem提高不少，但与DSL及Cable Modem技术仍无法相比。 



 



　　7、蓝牙技术 



　　蓝牙的英文名称为“Bluetooth”，关于蓝牙这个名称的由来也是众说纷纭，有的说狼牙在黑夜里会发出蓝光，因此得名“蓝牙”。但权威版本的解释是说，蓝牙是丹麦国王Viking(940-981年)的“绰号”，他统一了丹麦和挪威，因为他爱吃蓝梅，牙齿被染蓝，因此而得这一“绰号”。而蓝牙技术也在计算机行业和通信行业得到普遍认可，因此命名为“蓝牙”。其实蓝牙技术是由移动通信公司与移动计算公司联合起来开发的传输范围约为10米左右的短距离无线通信标准，用来设计在便携式计算机、移动电话以及其他的移动设备之间建立起一种小型、经济、短距离的无线链路。蓝牙协议能使包括蜂窝电话、掌上电脑、笔记本电脑、相关外设和家庭Hub等包括家庭RF的众多设备之间进行信息交换。蓝牙应用于手机与计算机的相连，可节省手机费用，实现数据共享、因特网接入、无线免提、同步资料、影像传递等。 



　　 虽然蓝牙在多向性传输方面上具有较大的优势，但也需防止信息的误传和被截取；如果你带一台蓝牙的设备来到一个装备IEEE802.11无线网卡的局域网的环境，将会引起相互干扰；蓝牙具有全方位的特性，若是设备众多，识别方法和速度会出现问题；蓝牙具有一对多点的数据交换能力，故它需要安全系统来防止未经授权的访问；蓝牙的通信速度为750kbits/s，而现在带4Mbits/sIR端口的产品比比皆是，最近16Mbits/s的扩展也已经被批准。尽管如此，蓝牙应用产品市场前景仍然看好，蓝牙为语音、文字及影像的无线传输大开方便之门。蓝牙是一种新的通讯方式，是信息技术的一次革新；是一个新市场，新经济增长点；是一个新机遇、新卖点；它将渗透我们的生活，甚至改变我们的生活方式。 



　　8、HomeRF技术 



　　HomeRF主要为家庭网络设计，旨在降低语音数据成本。为了实现对数据包的高效传输，HomeRF采用了IEEE802.11标准中的CSMA/CA模式，它与CSMA/CD类似，以竞争的方式来获取对信道的控制权，在一个时间点上只能有一个接入点在网络中传输数据。不像其他的协议，HomeRF提供了对流业务（Stream Media）的真正意义上的支持。由于对流业务规定了高级别的优先权并采用了带有优先权的重发机制，这样就确保了实时性流业务所需的带宽和低干扰、低误码。HomeRF工作在2.4GHz频段,它采用数字跳频扩频技术，速率为50跳/s, 共有75个带宽为1MHz跳频信道。调制方式为恒定包络的FSK调制，分为2FSK与4FSK两种。采用调频调制可以有效地抑制无线环境下的干扰和衰落。2FSK方式下，最大数据的传输速率为1Mb/s,4FSK方式下，速率可达2Mb/s。最新版HomeRF2.x中，采用了WBFH(wide band frequency hopping)技术来增加跳频带宽，从原来的1MHz增加到3MHz、5MHz，跳频的速率也增加到75跳/s,当然其数据峰值也高达10Mb/s,接近.IEEE802.11b标准的11Mb/s,能满足未来的家庭宽带通信。它能根据数据传输速率动态调整跳频带宽。 



　　9、EDGE接入技术 



　　EDGE接入技术是一种有效提高了GPRS信道编码效率的高速移动数据标准，它允许高达384KbPs的数据传输速率，可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。EDGE提供了一个从GPRS到第三代移动通信的过渡性方案，从而使现有的网络运营商可以最大限度地利用现有的无线网络设备，在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通信业务。由于GDGE是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术，因此也有人称它为“二代半”技术。EDGE同样充分利用了现有的GSM资源，保护了对GSM作出的投资，目前已有的大部分设备都可以继续在EDGE中使用。EDGE能提供三组业务：EGPRS业务：最大速率≥384kbps 48kbps/BP；T-ECSD业务：透明增强型电路交换业务，最高速率≥32kpbs/Bp；NT-ECSD：非透明增强型电路交换业务，最高速率≥28.8kbps。 



　　10、WCDMA接入技术 



　　WCDMA技术能为用户带来了最高2Mbit/s的数据传输速率，在这样的条件下，现在计算机中应用的任何媒体都能通过无线网络轻松的传递。WCDMA的优势在于，码片速率高，有效地利用了频率选择性分集和空间的接收和发射分集，可以解决多径问题和衰落问题，采用Turbo信道编解码，提供较高的数据传输速率，FDD制式能够提供广域的全覆盖，下行基站区分采用独有的小区搜索方法，无需基站间严格同步。采用连续导频技术，能够支持高速移动终端。相比第二代的移动通信技术，WCDMA具有：更大的系统容量、更优的话音质量、更高的频谱效率、更快的数据速率、更强的抗衰落能力、更好的抗多径性、能够应用于高达500km/h的移动终端的技术优势，而且能够从GSM系统进行平滑过渡，保证运营商的投资，为3G运营提供了良好的技术基础。WCDMA通过有效的利用宽频带，不仅能顺畅的处理声音、图象数据、与互联网快速连接；此外WCDMA和MPEG-4技术结合起来还可以处理真实的动态图象。 



　　11、3G通信技术 



　　在上述通信技术的基础之上，无线通信技术将迈向3G通信技术时代。该技术又称为国际移动电话2000，该技术规定，移动终端以车速移动时，其传转数据速率为144kbps，室外静止或步行时速率为384kbps，而室内为2Mbps。但这些要求并不意味着用户可用速率就可以达到2Mbps，因为室内速率还将依赖于建筑物内详细的频率规划以及组织与运营商协作的紧密程度。然而，由于无线LAN一类的高速业务的速率已可达54Mbps，在3G网络全面铺开时，人们很难预测2Mbps业务的市场需求将会如何。 



　　12、4G通信技术 



　　在3G技术还没有最终成型时，人们又开始提出了4G技术。该技术目前还只有一个主题概念，就是无线互联网技术，可以肯定的是，随着互联网高速发展4G也会继续高速发展；电脑日趋向小型化、简便化，最终将所有技术整合为一个类似PDA的产品；卫星通讯和空间技术会成为常规技术。而流动通讯应用的相关技术，如更高频宽的应用、智能讯号处理技术、业务功能综合能力、网络技术及卫星技术等亦急速发展。4G技术与3G技术相比, 除了通信速度大为提高之外,还可以借助IP进行通话。第四代移动通信系统技术的国际标准化作业, 将由国际电联的无线部门(ITUR)负责实施，日本邮政省将根据其答复提出日本的方案。日本政府已经表示，其政府与主要的移动通信业企业已为超高速移动通信技术拟定了基础计划，这项4G移动通信技术将于2005年成形。在不久的将来4G在业务上、功能上、频宽上均有别于3G，应该将会是将所有无线服务联合在一起，能在任何地方接入互联网，包括卫星通讯、定位定时、数据收集、远程控制等综合功能。移动无线互联网会是无边无际，而预计两年后3G的传输速度上限2Mbps很可能会到达饱和。所以4G将会是多功能集成的宽带流动通讯系统，是宽带接入IP的系统。 (enet)

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