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无线网络的前景

  近年来网络技术取得了巨大的进步。一方面,在局域网组网上,速率可以达到千兆,但“接入点的固定和有限”伴随着用户“移动办公”的需求逐渐强烈,有线接入也有“心有余而力不足”的时候;另一方面,多个局域网的互连,或者由于布线的多方 限制,或者因为租用专线的高昂成本,每每使网际互连遇到障碍。无线局域网也就应运而生了, 它所提供的“一点对多点接入”“点对点中继”等工作模式为用户提供了一种替代有线的高效高速的解决方案。而标准的统一,为无线网技术的不断发展奠定了基础。现在说起“网络大势”,无线连接必然身居其间。WaveLAN网络可以非常快捷地实现室内、室外局域网连接:国际互联网 接入、临时安装、会议室、开放空间但无法用有线、展览会、历史建筑、建筑物间网络互连、灾难恢复、备份、仓储和进港管理医院、机场等。特别适合在教育、医疗、办公室、制造行业和仓储以及零售商店等网络建设方面的要求。WaveLAN为移动客户接入网络提供了一种可靠的、价格合理的解决方案。

  拥有史无前例的自由度,WaveLan最适应采用予以下的典型环境:

  ☆WaveLan@难于布线的环境;金融机构、历史建筑、大型仓库等。

  ☆WaveLan@频繁变动的办公室:零售商店、工厂、银行等。

  ☆WaveLan@特殊项目的局域网:航空公司、海运公司、展览、交易会等。

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无线网络的原理

  无线网络系统由网络适配器和转发器两部分组成,网络适配器插在计算机扩展槽上,利用天线发送信息,而转发器则接受发送信息,通过一条输出线连接用户计算机和公共网络。为实现信息交换,适配器和转发器必须在同一无线电频率域内工作。
  无线网络分为“点到点”和“主从”两种配置。“点到点”配置用于连接PC或便携式计算机,允许计算机在无线网络覆盖范围内移动并自动建立点到点的连接,在不同系统之间直接进行数据传输。在“主从”配置中,所有无线节点都与“访问节点”连接,由访问节点承担无线通信的管理及与有线网络桥接的工作。使用“主从”配置,无线用户在访问节点覆盖范围内工作时,无需为寻找其它节点而耗费电量,因此节约了资源,是最理想的低耗电工作方式。
  无线网络的传输技术,则主要分为“窄带技术”和“扩频线技术”两种。窄带技术只可用某个频带的一部分进行信息的发送而不是试用其全部的频带范围。通过在精心选定的频带内集中发送信息,窄带技术减少了与其他设备的串绕影响。扩频技术起源于军事方面安全通信的要求。依靠易接受的明显信号,只要接受机知道如何搜索该信号就可接受到。如果接受机没有调到准确的接受频率上,扩频信号就如同背景噪音。扩频技术并不能很有效的利用频宽,但它安全可靠。

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无线网络的优势

1、节省开支:
  有线网络一般是通过租赁的专用通信线路实现连接,然而通信线路实现价格比较昂贵,一般中小型公司难以承受。而无线网络无须使用专用通信线路,它是通过无线电实现网络连接的,相对有线网来说具有价格优势,很适用于中小型公司。

2、抗干扰能力强    
  我们知道微波信号传输质量低,往往是因为在发送信号的中心频点附近有能量较强的同频噪声干扰,导致信号失真。而直扩技术产生的11位随机码元能将源信号在中心频点向上下各展宽11MHz,使源信号独占22MHz的带宽,且信号平均能量降低。在实际传输中,接收端接收到的是混合信号,即混合了(高能量低频宽的)噪声。混合信号经过同步随机码元解调,在中心频点处重新解析出高能的源信号,依据同样算法,混合的噪声反而被解调为平均能量很低可忽略不计的背景噪声。

3、编码分多址能力强    
  我们知道开放的2.4GHz ISM频带(工业、科学教育、医学频带)范围是2.4~2.484GHz。WaveLAN IEEE802.11支持2.4GHz频带下的13个子信道,每个信道占有高达22MHz的带宽,并可在2.4GHz频带下同时拥有3个完全独占的子信道,因此可将相互干扰减至最小。在每一个子信道内,依据11位随机码元对各基站用户进行编码分址。各用户使用正交或接近正交的扩频编码,各用户的源信号能被复合到同一个无线发射信道中,实现频道复用。在选择低速传输模式下,WaveLAN可在满足办公自动化应用的需求下支持最多80个用户的分址能力。

4、高速可扩展能力强
  由于独占信道且码分多址,WaveLAN的速率高。但由于在IEEE802.11标准中,11位随机码元中只有1位用来传输数据,因此吞吐量的扩展能力强。贝尔实验室新出的增强型WaveLAN ,最大速率达到10M以太网的水平,而网络容量远远超过以太网,就充分利用了这种扩展能力。相对于通用标准采用的相位变化DQPSK/DPSK调制技术,增强型采用了直序/脉冲位置调制(DS/PPM)技术。PPM技术使用了预置的8位码元中的3位传输数据,这就使传输率产生了飞跃。用不了多久,作为被IEEE802.11委员会接受为高速方案的提案者,贝尔实验室采用CCK(Complementary Code Keying)技术将WaveLAN传输速率进一步提高到11Mbps。显然,直扩有一个复杂的信号传输和调制体系,也就必需一个功能很强的数字信号处理器。随着芯片集成度的提高,价格将不再成为应用的瓶颈。目前,朗讯和Harris公司都能提供兼容性很强的DSP,这样,一般生产性厂商就能OEM出自己的直扩产品。

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主要产品及方案

朗讯的WaveLAN

  WaveLAN是与10M以太网有效速率相同的高速无线网络产品,可使两个或多个局域网高速相连,真正把有线的10M以太网以同等速率用无线方式相互连接。它提供了4种传输速率选择,通过它的“自动速度选择”(ARS)机制,与其他IEEE 802.11标准的直序扩频产品完全兼容,并完全遵循专为无线局域网制定的国际电气电子工程师协会(IEEE)802.11标准。该方案提供的软件包中有贝尔实验室研究出的WaveMANAGER/CLINET站点监测工具。这是一套可在Windows中操作的软件,包含关于通信质量的显示功能,以及一个站点监视器和链路测试功能,在架设天线时,用此工具软件,能非常迅速准确的将链路调至最佳状态。

Cisco的WT2700无线系统

  思科WT2700可以在常规布线方法无法到达的范围内提供高速的双向数据/语音/图像通讯,从而为服务供应商提供更广的市场空间。它采用了频域正交分解多路复用技术(VOFDM)它能适应于不同的环境,包括人口密集的市区及乡村。相对于在低频微波区的传统无线通讯技术,它跨越障碍能力更强、覆盖面更广、用户密度更大、安装更为简便,同时其天线也更为小巧。

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无线网状网(Mesh)技术

无线通信技术领域素来不缺乏热点,在Wi-Fi、WiMAX风起云涌之际,“无线网状网”技术又步入了无线的舞台。目前,它已被业内普遍认为是无线网络技术的一个发展方向,美国《Telecommunications》杂志更是把它评为2004年十大热门通信技术之一。

  “明星”的潜质
  从网络拓扑结构上来讲,无线网状网可以看作是无线版、缩微版的互联网。互联网呈现的是网状网的拓扑结构,而无线网状网又把互联网的实现形式延伸到了无线领域,当然,在网络规模上二者不能相提并论。无线网状网与有线互联网的不同之处在于:笔记本电脑或掌上电脑等移动终端设备在装有无线网状网芯片集后,还可以作为网上的路由器或中继器。

  依托于这种独特的网络架构,无线网状网具有自组网、自管理、自动修复、自我平衡的特点,它的移动宽带(带宽最大可达6Mbps) 、支持多种业务的优势也备受业界推崇,甚至把它看作是无线网络的未来。对于传统的采用星型等方式联接的无线网络,往往单个故障就可以轻易使局部甚至整个网络瘫痪。而无线网状网是多点跳接系统,提供从源头到目的地的多条冗余通信路径。如果一条路径由于硬件故障或干扰而停止工作,网状网会自动改变信息包的路由,使它们能够利用一条未受影响的替代路径。
  还有,作为多点跳接系统,无线网状网能够使一个多跳网络节点在一定的发射功率下就可以到达相邻节点,所以在实际应用中,它可以有效降低发射器功率,从而延长电池的使用寿命。低功率节点还可以极大地提高频率复用度,从而达到提高网络容量的目的。

  多元化应用
  目前,无线网状网在美国、英国等地已经得到商用。从应用情况来看,大多集中在专网应用领域。
  首先是应急指挥网络的构建。公共安全和紧急救助行业中,大多数工作人员都处于移动状态,因此在通信方面必须依赖于无线网络解决方案。无线网状网可以满足其对数据调度、移动视频监控、车辆/人员定位、移动指挥车应急通信等业务需求。应急指挥车辆或工作人员只要有一台笔记本电脑或者手持终端就可以通过无线网状网实时与总部保持视频、数据、语音通信。
  其次,是在智能交通方面。先进的智能交通管理系统,包括交通信号控制系统、交通视频监控系统、交警车辆调度、交通信息提示牌、车辆定位等系统,这些系统需要依靠强大的移动宽带网络的支撑,无线网状网恰好能提供这种宽带移动业务。
  还有就是构建具有移动性的Wi-Fi网络。目前,这类应用在国外已经进行了试验检测。无线网状网可以为各类车辆内的乘客提供高速移动状态下的多媒体服务、定位服务。如在城铁、地铁、公交车、火车上为乘客提供高速网络互动、到站提示、车辆定位、实时影视、广告等各类服务。同时,由于无线Mesh网络可以兼容Wi-Fi的网络设备,因此Wi-Fi终端用户也可享受移动宽带服务。目前,无线网状网还有很多业务应用处于试验开发阶段。

  还缺少什么?
  从无线技术的市场推广角度而言,无线网状网走了一条与WiMAX截然不同的路线。以英特尔为首结成强大的产业联盟,以此来推动技术标准的制定;在应用产品尚未出现的情况下,利用跨国公司的影响力大造声势,进而做好前期的市场铺垫工作,这是WiMAX的攻略。与此相对,无线网状网则采取了先商用后标准的市场策略——经过了一段时间的商用之后,在今年的3月份,IEEE802 LAN/MAN标准委员会开始推动无线网状网的标准制定工作。
  但是,其中的一些事实也不容忽视——无线网状网的推动力量主要还是来自于一些新兴公司。虽然一些重量级的企业表示了对无线网状网的兴趣,但是,已经形成产品的大多来自于一些不太知名的厂家。所以,到目前为止,无线网状网的市场牵引力还稍显不足。
  另外,众多新兴公司已经在私有协议下生产了产品,这会给它的标准制定带来负面的影响,将来无线网状网在得到普及应用时,各厂家间的产品怎样协调地运行也是一个需要解决的问题。
  因此,比较来看,WiMAX所走的是相对清晰的标准化市场路线,而无线网状网则显得章法不够。

  在技术实现方面,无线网状网具有类似互联网的优点,但它同时把互联网的一些不足乃至隐患也“拷贝”过来了,其中最为突出的就是网络的安全问题。在一个多终端的无线网状网中,安全的数据流量在到达接收端之前可能要通过多个未授权的节点,这会给黑客们创造出可乘之机,当无线网状网大面积铺开的时候,这些问题将会变得更加突出。所以,如何增强它的安全性也是需要重点考虑的问题。与传统的无线网络相比,无线网状网技术能够为用户提供更大的覆盖范围、更高的数据速率和更好的故障恢复性能。但总体来看,要想成为无线领域内的焦点,无线网状网还任重道远。

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无线网状网(Mesh)与传统无线技术的比较

Mesh Vs Wi-Fi

  Wi-Fi是基于IEEE802.11x标准的技术。目前,Wi-Fi包括IEEE802.11b、802.11a和802.11g。Wi-Fi发射采用的是低功率无线电信号,穿透能力差,不能穿过金属,水或其它密度高的材料。通常情况下,在一般典型的居家或办公室里,Wi-Fi网络的传输距离大约为25到50米。在户外开放的环境里,Wi-Fi网络的传输距离也只有300米左右。由于Wi-Fi网络的特点是带宽较高但通信范围较小,并且不具有移动性,但价格便宜,因此,它主要用于小范围的无线通讯,被定义为无线局域网。

  目前,Wi-Fi网络迅速向人群聚集的地点或楼宇内发展,像咖啡店、酒店、机场候机大厅、写字楼等地为用户接入互联网的服务。 无线网状网(无线Mesh网络)是一种基于多跳路由、对等网络技术的新型网络结构,具有移动宽带的特性,同时它本身可以动态地不断扩展,自组网、自管理,自动修复、自我平衡。相对于Wi-Fi,无线Mesh在组网方式、传输距离以及移动性上都有很大的改进,特别是它具有兼容Wi-Fi的特性,因此无线Mesh网络会对Wi-Fi在增加传输距离和移动性,扩展Wi-Fi应用上提供很大帮助。同时,终端目前的普及应用又会为无线Mesh的迅速推广带来好处。因此,Wi-Fi和无线Mesh网络可以相互补充、相互融合。

  无线网状网Vs3G 众所周知3G已经酝酿很久,而且得到世界著名的各大通信公司的支持和拥护,我们国内也有TD-SCDMA专有技术,可谓众望所归。无需质疑,3G肯定会到来,只是一个时间的问题,但由于2.5G和WLAN的加强运作,延长了2G的寿命,再加上无线IP城域网的出现,以及3G标准和技术上存在的一些问题,使得3G处于非常被动的局面。到目前为止,数字移动电话在一些基本应用上已经做得很完美,如语音通信、短消息、简单的新闻服务以及股市行情等等。下一步移动通信所要解决的就是实现移动电话之间更加直接的视频通信,但是目前实际运行当中的3G的数据传输速率还不理想。巨额的牌照费,技术问题、终端问题使3G的发展任重而道远,运营商需要投入大量的资金、人力来建设和完善,这些因素都会给3G的发展带来巨大的挑战。

  无线Mesh网络也具有移动、宽带的特性,与3G提供的业务有些相近。但是二者的定位有所不同。3G定位在广域网,与2G、2.5G一样,将继续为公众移动通信服务,3G发展必须依赖大规模布网,时间会比较长。而无线Mesh是基于IP的,定位在城域网,组网灵活,可以先在小范围使用,然后逐渐发展起来,更适合于各垂直行业的专网应用。它先于3G进入市场,同时它又具有很强的兼容性,便于将来与3G兼容,解决3G末端接入的问题。“移动走向IP”和“IP走向移动”是通信发展的趋势,相信在未来的通信市场,3G与Mesh的结合存在很大的可能性。

Mesh Vs WiMAX

  WiMAX是当前市场比较看好的技术,定位在无线IP城域网,包含802.16a、802.16e。802.16a的标准已经制定,只支持视线范围传输,固定点接入,支持点对点或点对多点组网;802.16e标准尚处在开发阶段,将会支持非视线传输和具有一定的移动性。目前市场上WiMAX成熟的商用化产品还没有推出。非常有意思的是,Mesh是有了商用化产品,标准刚刚开始制定,而WiMAX却是有了标准,还没有商用化产品。从市场角度讲,无线Mesh与802.16a虽然都是城域网应用,但是不会产生任何竞争,无线Mesh是移动城域网,目标是为专网中的个体提供移动宽带服务;而802.11a解决的点对点或点对多点的固定接入。待802.16e产品(加入了移动性能)出来,可能会与无线网状网有竞争关系,但因目前标准还未出来,所以还存在着一些不确定的因素。

  总体来说,在占有市场空间方面,无线网状网已经先于WiMAX、3G进入市场。同时,无线网状网也可以依靠已被市场接受的Wi-Fi终端迅速发展起来。从技术上分析,无线网状网、Wi-Fi、WiMAX彼此可以相互补充,共同组成无线城域网。Wi-Fi以低廉的成本,普及的应用占据末端局域网接入市场,WiMAX则可以作为城域范围的固定点接入,无线网状网能够实现城域范围内的移动宽带专用通信网。当然,随着技术和市场的不断发展,无线网状网与将来的802.16e和3G在业务层面上的确存在着重叠的地方,由此也会带来一定的竞争,但我们目前所能得出的结论则是:它们之间的互补性要大于竞争性。