無線接入技術(shù)完全解析
無線接入技術(shù)有很多值得學(xué)習(xí)的地方，這里我們主要介紹移動(dòng)蜂窩接入技術(shù)，包括介紹基于無線局域網(wǎng)的無線接入技術(shù)、移動(dòng)無線接入技術(shù)Internet的協(xié)議等方面，希望對(duì)大家了解無線接入技術(shù)有一個(gè)更加全面的認(rèn)識(shí)。目前，隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)已成為人們生活的一部分。在商業(yè)通信領(lǐng)域，隨著以Internet為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)迅速發(fā)展和移動(dòng)用戶數(shù)量的與日俱增，在信息傳送領(lǐng)域中正出現(xiàn)一種新的趨勢(shì)，即無線網(wǎng)絡(luò)和Internet的結(jié)合。它可以使用戶在任何時(shí)候，從任何地方接入Internet，以讀取電子郵件，查詢工作當(dāng)中所需要的重要數(shù)據(jù)，或者將Web頁(yè)面上載到便攜式PC機(jī)或個(gè)人數(shù)字助理（PDA）。如何無線接入技術(shù)Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)通信成為人們所關(guān)注的技術(shù)問題。
移動(dòng)接入無線數(shù)據(jù)通信比較注重時(shí)效性，要求在移動(dòng)的過程中完成對(duì)數(shù)據(jù)信息的存取。通過移動(dòng)和無線通信系統(tǒng)接入Internet的方式分為兩大類：一是基于蜂窩的無線接入技術(shù)，如蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)（CDPD），通用分組無線傳輸技術(shù)（GPRS），EDGE等；二是基于局域網(wǎng)的技術(shù)，如IEEE802.11WLAN，Bluetooth,HomeRF等。
移動(dòng)蜂窩接入技術(shù)
1.蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)CDPD
CDPD技術(shù)是在AMPS系統(tǒng)上開發(fā)出來的，完全使用AMPS原有的頻譜和設(shè)施，既可以采用專用頻率方式，在規(guī)定的信道傳送數(shù)據(jù)，也可以采用跳頻方式，利用移動(dòng)電話通話中的閑置信道傳送數(shù)據(jù)。在現(xiàn)有的模擬蜂窩電話網(wǎng)上通過增加移動(dòng)數(shù)據(jù)基站（MDBS）、移動(dòng)數(shù)據(jù)中介系統(tǒng)（MDIS）和移動(dòng)數(shù)據(jù)終端（MES），進(jìn)行無線分組數(shù)據(jù)通信，適用于數(shù)據(jù)量小、實(shí)時(shí)要求不高的場(chǎng)合。它使用的是分組交換技術(shù)而非電路交換技術(shù)。在通常的移動(dòng)電話系統(tǒng)中，移動(dòng)電話始終不斷發(fā)送音頻信號(hào)；而分組交換的移動(dòng)電話則向基站發(fā)送單個(gè)的數(shù)據(jù)分組，然后斷開連接。這大大減少了空閑時(shí)間。
使用CDPD時(shí)，用戶移動(dòng)數(shù)據(jù)終端發(fā)出的數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制后，首先通過無線電波傳送到移動(dòng)數(shù)據(jù)基站，由移動(dòng)數(shù)據(jù)基站完成對(duì)無線信道的管理、無線信號(hào)的接收與解調(diào)，然后再將解調(diào)后得到的數(shù)據(jù)傳送到移動(dòng)數(shù)據(jù)中介系統(tǒng)，由該數(shù)據(jù)中介系統(tǒng)完成CDPD網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)包的交換、路由以及對(duì)用戶移動(dòng)位置的跟蹤、漫游，發(fā)往CDPD網(wǎng)外的數(shù)據(jù)將通過路由器完成與其他如DDN、PSTN、CHINANET、CHINAPAC等公網(wǎng)的連接。同時(shí)，為了確保數(shù)據(jù)的正確傳送，CDPD使用了IP高層網(wǎng)間協(xié)議，采用高可靠性的前向糾錯(cuò)技術(shù)來提高傳輸速率，使得速率***可達(dá)19.2kbit/s，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)TCP/IP報(bào)頭進(jìn)行壓縮，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行V.42bis壓縮，提高了信道的利用率。
CDPD采用公共隨機(jī)接入，數(shù)據(jù)以分組的形式在無線信道上傳送，傳送過程中信道并不完全固定分配給一個(gè)用戶，因此多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)可以分享一個(gè)信道，信道利用率高。但由于數(shù)據(jù)以分組的形式傳送，故傳輸時(shí)延較大。CDPD采用TCP/IP協(xié)議網(wǎng)際地址編號(hào)方式，用戶由全國(guó)統(tǒng)一規(guī)劃地址，每個(gè)用戶的IP地址固定，所以呼叫建立的時(shí)間很短。鑒于以上特點(diǎn)，CDPD對(duì)于點(diǎn)多、面廣、信息短、量大而頻次較密的突發(fā)性業(yè)務(wù)具有優(yōu)勢(shì)，可用于金融、證券、交通智能調(diào)度、遠(yuǎn)程監(jiān)控、信息查詢等領(lǐng)域，因而適合于Internet無線接入技術(shù)。
2.通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS
GPRS是按GSM標(biāo)準(zhǔn)定義的封包交換協(xié)議，它在移動(dòng)終端和網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)了‘永遠(yuǎn)在線’的連接，網(wǎng)絡(luò)容量只有在實(shí)際進(jìn)行傳輸時(shí)才被占用。它是一種基于分組交換傳輸數(shù)據(jù)高效率的方式，是在GSM網(wǎng)絡(luò)中增加分組交換功能，在GSM平臺(tái)上在于X.25和TCP/IP協(xié)議的分組交換數(shù)據(jù)通信。它可以提供高達(dá)115kbit/s的空中接口傳輸速率。GPRS使若干移動(dòng)用戶能夠同時(shí)共享一個(gè)無線信道，一個(gè)移動(dòng)用戶也可以使用多個(gè)無線信道。實(shí)際不發(fā)送或接收數(shù)據(jù)包的用戶僅占很小一部分網(wǎng)絡(luò)資源。其數(shù)據(jù)率是現(xiàn)有GSM的10倍以上，巨大的吞吐量改變了單一面向文本的無線應(yīng)用，使得包括圖片、話音和視頻的多媒體業(yè)務(wù)得以實(shí)現(xiàn)。
為了實(shí)現(xiàn)GPRS，需要在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中引入3種新的邏輯網(wǎng)絡(luò)實(shí)體；服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)和分組控制單元（PCU）。SGSN是GPRS骨干網(wǎng)與無線接入技術(shù)網(wǎng)之間的接口，提供GPRS網(wǎng)絡(luò)與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的交互操作。它將分組交換到正確的在站子系統(tǒng)（BSS）。其任務(wù)包括提供對(duì)移動(dòng)臺(tái)的加密、認(rèn)證、會(huì)話管理、移動(dòng)性管理和邏輯鏈路管理。它也提供到HLR等數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。GGSN是外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP）或分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)（X.25/X.75）與GPRS核心網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。如果外部網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)IP網(wǎng)，GGSN可以看成一個(gè)普通的IP路由器，它服務(wù)移動(dòng)臺(tái)的所有IP地址。節(jié)點(diǎn)可以包括防火墻和分組過濾機(jī)制。另外，GGSN根據(jù)移動(dòng)臺(tái)的位置，為其指定一個(gè)SGSN。在BSS的BSC中，包括一個(gè)分組控制單元（PCU），它支持所有GPRS空中接口的通信協(xié)議。PCU負(fù)責(zé)管理分組分段和規(guī)劃、無線信道、傳輸成熟檢測(cè)和自動(dòng)重發(fā)、信道編碼方案。質(zhì)量控制、功率控制等，并支持越區(qū)切換、無線電資源配置和信道指配等功能。MSC/VLR、HLR和SMS（短消息服務(wù)）中心是普通電話交換GSM系統(tǒng)中的功能實(shí)體。這些節(jié)點(diǎn)通過增加附加的接口實(shí)現(xiàn)與GPRS的互通。
GPRS的特點(diǎn)包括：充分利用頻譜資源、傳輸帶寬寬、適用于突發(fā)性業(yè)務(wù)。GPRS技術(shù)呼叫建立時(shí)間短、支持點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)、上下行鏈路非對(duì)稱傳送。從有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源和降低用戶費(fèi)用方面考慮，GPRS非常適合于例如互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)等突發(fā)性、面向大眾的業(yè)務(wù)。
3.EDGE（EnhancedDatarateforGSMEvolution）
EDGE是Ericsson公司作為一種GSM的演進(jìn)方案提交給ETSI的，從而為正在進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程鋪平了道路。從技術(shù)上講，EDGE主要改進(jìn)了無線接口，但從更普遍的意義上講，EDGE是提高了傳輸速率，并因此促進(jìn)蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)向第三代功能演進(jìn)的有效的通用無線接口技術(shù)。
EDGE規(guī)范的思想是盡可能利用現(xiàn)有的GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型，且要提高其數(shù)據(jù)通信速率。EDGE無線鏈路的比特率和質(zhì)量控制建立在三個(gè)基本原理上：多時(shí)隙連接、鏈路自適應(yīng)和逐步增加冗余。EDGE通過多時(shí)隙操作可實(shí)現(xiàn)更高的比特速率。EDGE主要影響網(wǎng)絡(luò)的無線接入技術(shù)部分，但它對(duì)基于電路交換和分組交換的應(yīng)用并不影響，通過移動(dòng)交換中心（MSC）和服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN），EDGE可保留使用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)接口；實(shí)際上，EDGE是GSM的進(jìn)化版，允許***的38k的傳輸速度。與GPRS不同，EDGE需要不同于目前GSM的調(diào)制技術(shù)，投入較大。一些營(yíng)運(yùn)商視EDGE為GPRS發(fā)展到3G/UMTS的過渡技術(shù)。它是否會(huì)被廣泛采用取決于設(shè)備、終端和相關(guān)應(yīng)用在時(shí)間上配合。由于GSM和TDMA-136系統(tǒng)的用戶數(shù)極大，在現(xiàn)有系統(tǒng)中引入EDGE的市場(chǎng)潛力很大。
基于無線局域網(wǎng)的無線接入技術(shù)
1.無線局域網(wǎng)（WLAN）
近些年來，隨著局域網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬和現(xiàn)代通信方式的不斷變化，尤其是移動(dòng)和便攜式通信的發(fā)展，無線局域網(wǎng)（WLAN）便應(yīng)運(yùn)而生。無線局域網(wǎng)是一種能支持較高數(shù)據(jù)速率（2-11Mbit/s）、采用微蜂窩、微微蜂窩結(jié)構(gòu)的、自主管理的計(jì)算機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)。它可采用無線電或紅外線作為傳輸媒質(zhì)，采用擴(kuò)展頻譜技術(shù)，移動(dòng)的終端可通過無線接入點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)Internet的訪問。在無線局域網(wǎng)這個(gè)領(lǐng)域中有這樣兩個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.11和HIPERLAN（HighPerfomaceRadioLocalAreaNetwork）。IEEE對(duì)802.11的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了高速擴(kuò)展。高速擴(kuò)展有兩個(gè)版本：一是IEEE802.11a，工作在5GHz頻段，采用OFDM調(diào)制，傳輸速率為6-54Mbit/s或11Mbit/s。
WLAN利用常規(guī)的局域網(wǎng)（如10/100/1000Mbit/s以太網(wǎng)）及其互連設(shè)備（路由器）構(gòu)成骨干支撐網(wǎng)，利用無線接入點(diǎn)（AP）和無線接入服務(wù)器（WAS）來支持移動(dòng)終端（MT）的移動(dòng)和漫游。無線接入服務(wù)器的作用是提供無線終端的接入管理和移動(dòng)性管理。在無線接入服務(wù)器管轄的范圍內(nèi)（稱為服務(wù)區(qū)）可支持多個(gè)小區(qū)。無線接入點(diǎn)的作用是完成WLAN和LAN之間的橋接，實(shí)現(xiàn)無線空中接口協(xié)議到LAN協(xié)議的轉(zhuǎn)換，并實(shí)現(xiàn)小區(qū)的移動(dòng)用戶管理。在無線接入服務(wù)器中運(yùn)行移動(dòng)IP服務(wù)器軟件，在移動(dòng)終端上運(yùn)行移動(dòng)IP客戶機(jī)便可支持移動(dòng)IP功能。
2.藍(lán)牙技術(shù)（Bluetooth）
藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接。藍(lán)牙工作在全球通用的2.4GHzISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)速率為1Mbit/s時(shí)分雙工傳輸方案被用來實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。與其它工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，這使藍(lán)牙比其它系統(tǒng)更穩(wěn)定。前向糾錯(cuò)（FEC）的使用抑制了長(zhǎng)距離鏈路的隨機(jī)噪音。應(yīng)用了二進(jìn)制調(diào)頻（FM）技術(shù)的跳頻收發(fā)器被用來抑制干擾和防止衰落。
藍(lán)牙基帶協(xié)議是電路交換與分組交換的結(jié)合。在被保留的時(shí)隙中可以傳輸同步數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包以不同的頻率發(fā)送。一個(gè)數(shù)據(jù)包名義上占用一個(gè)時(shí)隙，但實(shí)際上可以被擴(kuò)展到占用5個(gè)時(shí)隙。藍(lán)牙可以支持異步數(shù)據(jù)信道、多達(dá)3個(gè)的同時(shí)進(jìn)行的同步話音信道，還可以用一個(gè)信道同時(shí)傳送異步數(shù)據(jù)和同步話音。每個(gè)話音信道支持64kbit/s同步話音鏈路。異步信道可以支持一端***速率為721kbit/s，而另一端速率為57.6kbit/s的不對(duì)稱連接，也可以支持4.2kbit/s的對(duì)稱連接。
藍(lán)牙協(xié)議體系中的協(xié)議按特別興趣組（SIG）的關(guān)注程度分為四層：
（1）核心協(xié)議：BaseBand、LMP、L2CAP、SDP；
（2）電纜替代協(xié)議：RFCOMM；
（3）電話傳送控制協(xié)議：TCSBinary、AT命令集；
（4）選用協(xié)議：PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、vCard、vCal、IrMC、WAE。
除上述協(xié)議層外，規(guī)范還定義了主機(jī)控制器接口（HCI），它為基帶控制器、連接管理器、硬件狀態(tài)和控制寄存器提供命令接口。
3.HomeRF
由ITU贊助，在Compaq、Intel、Philips、HP、IBM和Microsoft等幾大公司參與下，HomeRF工作小組從一開始就定位于家庭網(wǎng)絡(luò)，致力于實(shí)現(xiàn)PC以及其它來自不同國(guó)度、不同制造商的家用電器設(shè)備之間的數(shù)字通信。它制定的共享無線接入技術(shù)協(xié)議SWAP（ShareWirlessAccessProtocol）結(jié)合了DECT和IEEE802.11的特點(diǎn)，提供了對(duì)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持能力，非常適合家居環(huán)境中的通信。
HomeRF（SWAP）的數(shù)據(jù)速率為1.6Mbit/s。SWAP協(xié)議模型協(xié)議層次與OSI網(wǎng)絡(luò)模型有一定的映射關(guān)系，但不是完全一一對(duì)應(yīng)。在SWAP中，MAC（介質(zhì)訪問層）對(duì)應(yīng)與數(shù)據(jù)鏈路層，homeRF的SWAP協(xié)議模型上的協(xié)議層則根據(jù)開展的業(yè)務(wù)不同而有所差異，它用TCP/IP承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、UDP/IP承載流業(yè)務(wù)（諸如視頻數(shù)據(jù)流等），同時(shí)為了提供高質(zhì)量的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，還集成了DECT協(xié)議?？偠灾?，IEEE802.11比較適于商業(yè)環(huán)境下的無線網(wǎng)絡(luò)，藍(lán)牙技術(shù)適合于移動(dòng)設(shè)備之間的互連，而HomeRF則適合家居環(huán)境中的通信。
移動(dòng)無線接入技術(shù)Internet的協(xié)議
為推進(jìn)用于開發(fā)工作在無線通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的應(yīng)用和服務(wù)的技術(shù)，WAP論壇推出了工業(yè)界廣泛認(rèn)可的規(guī)范WAP。WAP規(guī)范是一種無線應(yīng)用程序的編程模型和語(yǔ)言，它***次定義了一個(gè)開放且全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和一套用來實(shí)現(xiàn)無線Internet訪問的規(guī)范，作用是將Internet網(wǎng)的內(nèi)容和數(shù)據(jù)服務(wù)引入無線移動(dòng)終端，即WAP成為移動(dòng)通信通向internet橋梁。WAP定義了一個(gè)分層的、可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)，為無線Internet提供全面的解決方案。WAP協(xié)議開發(fā)的原則之一是要獨(dú)立于空中接口，即指WAP應(yīng)用能運(yùn)行于各種無線承載網(wǎng)絡(luò)之上，如TDMA、CDMA、GSM、GPRS、SMS等。WAP協(xié)議包括以下幾層：
◆無線應(yīng)用環(huán)境（WAE）：基于WWW和移動(dòng)電話技術(shù)結(jié)合的一種通用應(yīng)用環(huán)境。其目的是建立一個(gè)可共同操作的環(huán)境，允許操作人員和服務(wù)供給者用有效的方法創(chuàng)建能達(dá)大量不同無線平臺(tái)的應(yīng)用和服務(wù)。
◆無線對(duì)話協(xié)議（WSP）：向兩個(gè)對(duì)話服務(wù)提供了有一致接口的WAP應(yīng)用層。首先是在WTP辦理層上操作的連接導(dǎo)向服務(wù)。其次是在安全或非安全數(shù)據(jù)包服務(wù)上操作的非連接服務(wù)（WDP）。
◆無線辦理協(xié)議（WTP）：在數(shù)據(jù)包服務(wù)頂端運(yùn)行，并提供適合在“瘦”客戶（移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)站）上執(zhí)行的普通輸導(dǎo)向協(xié)議。WTP在安全和非安全數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)上有效地操作并提供三類事務(wù)服務(wù)（不可靠單向請(qǐng)求、可靠的單向請(qǐng)求、可靠的雙向請(qǐng)求應(yīng)答事務(wù)）以及可選的用戶到用戶的可靠性、PDU的級(jí)聯(lián)和異步事務(wù)處理。
◆無線傳輸層安全性（WTLS）：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)傳輸層安全協(xié)議，是為WAP傳送協(xié)議的使用而設(shè)計(jì)的，并由于低帶寬通信信道上使用而進(jìn)行了優(yōu)化。WTLS提供下列特性：數(shù)據(jù)完整性、保密性、真空性。
◆無線尋址信息協(xié)議（WDP）：WAP體系結(jié)構(gòu)中的傳輸層協(xié)議作為無線尋址信息協(xié)議（WDP）被提交。WDP在支持不同網(wǎng)絡(luò)類型的載體服務(wù)的數(shù)據(jù)上運(yùn)行。作為通用的傳輸服務(wù)，WDP向WAP上層協(xié)議的提供一致的服務(wù)，并在其中可用的載體服務(wù)上進(jìn)行透明通信。
隨著社會(huì)對(duì)Internet網(wǎng)絡(luò)需求的日益增長(zhǎng)，無線網(wǎng)絡(luò)也必將會(huì)迅速發(fā)展，而且隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)囊矊⑹菙?shù)據(jù)、實(shí)時(shí)語(yǔ)音和圖像等各類信息。
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