無線電技術在寬帶網絡中的應用探究

張學成

麗江市無線電監測站，云南麗江 674100

21 世紀以來，信息技術的發展和應用對世界經濟社會發展產生了深刻影響。在此過程中，無線電技術結合現代通訊網絡的發展，極大地突破了傳統信息交流方式的時間和空間限制，有力地推動了全球經濟的增長和社會的發展。特別是隨著無線終端的增加，無線電技術在寬帶網絡中的應用日趨廣泛，無線寬帶網絡類型和技術都呈現出多元化的發展趨勢。

1 相關概念界定

無線電技術是通過無線電波傳播信號的技術，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。目前我國已正式規劃使用的為9KHz10KHz-275GHz。

寬帶網絡是具有較高通信速率和吞吐量的通信網絡，其中網絡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備，通過通信線路連接起來，在網絡操作系統、網絡管理軟件及網絡通信協議的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統，通常將用戶網絡接口的最大接入速率超過2Mbit/s 的接入方式稱為寬帶接入，而無線寬帶網絡正是融合了因特網數據傳輸和視頻信息傳輸的大容量、高速率無線傳輸新技術。

2 無線電技術對寬帶網絡的影響

2.1 寬帶無線接入技術的興起

寬帶無線接入技術是指以無線傳輸方式向用戶提供連接到寬帶固定網絡的接入技術。寬帶無線接入系統一般由中心基站、遠端站和網管系統組成，其中，中心基站包括與有線網絡相連接的接口模塊、調制解調模塊以及通常置于樓頂或塔頂的射頻收發模塊，大多采用多扇區天線來覆蓋遠端站；遠端站由室外單元和室內單元組成，通常采用口徑很小的室外定向天線，室內單元可提供多種類型的用戶接口；網管系統主要與中心基站相連，有帶內網管、帶外網管和本地網管三種方式，實現對系統的操作維護、性能檢測、軟件下載等功能。

2.2 寬帶無線接入主流技術

1）Wi-Fi

Wi-Fi 是一種基于IEEE802.11 系列協議標準的短距離無線接入技術，使用2.4GHz 和5.8GHz 公有頻段。室內可實現100-200 米區域內的全向覆蓋，室外添加客戶端接受設備可實現2 公里范圍的全向覆蓋或5 公里范圍內的定向覆蓋，添加外接天線后可作為10 公里范圍內的點對點數據微波傳輸。根據不同協議標準，Wi-Fi 的數據速率介于2Mbps-54 Mbps 之間。

2）WiMAX

WiMAX 是基于IEEE802.16 技術規范的寬帶無線接入技術，2007 年被批準為3G 全球標準，共享3G 的TDD 頻率資源。WiMAX 信號覆蓋半徑為3-10 公里，單扇區數據速率可達70Mbps；添加外接天線后可提供50 公里以上的點對點高速數據連接，數據速率不低于30Mbps。

3）Mesh

無線Mesh 網絡也稱多跳網絡，是一種基于Wi-Fi 技術的新型無線網絡技術。與傳統無線網絡客戶通信必須先訪問某一固定接入點不同，無線Mesh 網絡中的任一無線設備節點都可以同時作為接入點和路由器，使得數據可以自動規避流動擁堵的接入點而連接通信流量較小的鄰近節點。

2.3 無線寬帶網絡類型劃分

1）無線個域網

無線個域網是一種采用無線連接的個人局域網，是在小范圍內相互連接數個裝置所形成的無線網絡。無線個域網在網絡構成上位于整個網絡鏈的末端，用于實現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的技術包括藍牙、ZigBee、超頻波段、IrDA、HomeRF 等，廣泛用在電話、計算機、附屬設備以及小范圍內的數字助理設備之間的通訊。

2）無線局域網

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

3）無線城域網

無線城域網主要用于解決城域網的接入問題，主要有3.5GHz/5.8GHz 頻段的多點多信道分配系統和26GHz/38 GHz頻段的本地多點分配業務技術。

4）無線廣域網

無線廣域網滿足超出一個城市范圍的信息交流和網際接入需求，IEEE802.20 標準和2G、3G 蜂窩移動通信系統共同構成無線廣域網（WWAN）的無線接入，其中，2G、3G 蜂窩移動通信系統在目前使用最多。IEEE802.20 標準擁有更高的數據傳輸速率，達到16Mbit/S，傳輸距離約為31 公里。IEEE802.20移動寬帶無線接入標準也被稱為Mobile-Fi。

2.4 無線寬帶系統組網方式

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，數據傳輸的穩定性較好，對地形環境要求較小，但一套設備只能對應一個接收端，設備利用率低，主要應用于大流量數據的遠距離傳輸。

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，一套設備可以對應8～10 個終端，設備利用率較高，但傳送距離較短，對地形要求較高，且傳輸穩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，對熱點地區進行覆蓋。通過采用全向天線，終端數量最多可達255 個，但覆蓋范圍小，最大距離為1km～5km，且傳輸穩定性和速率隨著距離的增加而逐漸降低。

4）WiMAX 和Wi-Fi 綜合應用

該方式借助WiMAX 無線接入網絡把遠端Mesh 和核心網連接起來，將遠端Wi-Fi 的無線接入設備作為用戶站，提供標準接口和Wi-Fi 無線設備相連；作為WLAN 接入點的Wi-Fi 無線設備，通過Mesh 無線鏈路與無線終端連接。

這一技術在組網方式、傳輸距離、移動性等方面具有較大提升，能夠在城市地區范圍內實現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絡或Wi-Fi 熱區，全面覆蓋室外和室內空間。

3 無線寬帶網絡的優勢和不足

3.1 無線寬帶網絡的優勢

1）建設成本低

在實際生活中，成本是影響經營商以及用戶的重要因素。與傳統有線網絡的實體通信線路相比，無線網絡以無線電波作為媒介，布線工程量大大減少。同時，無線網絡節點可以根據網絡調整需要隨時調整，省去了有線網絡的工作量與費用。

2）覆蓋范圍廣

無線網絡與接收終端通過無線電波進行連接，一個節點可以對應多個終端，在空間上實現全覆蓋。有線網絡通過通信線路與接收終端進行連接，一個節點只能對應一個或幾個終端，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。與有線網絡相比，無線網絡具有極高的移動性與靈活性，有效滿足了人們的移動網絡信息需求。

3.2 無線寬帶網絡的不足

1）條件要求較高

無線網絡依靠無線電技術進行連接，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，制約了無線網絡的穩定應用。

2）傳輸速率不穩定

與傳統通信線路傳輸不同，無線網絡在傳輸過程中，傳輸穩定性和速率會隨著距離的增加而逐漸降低，且現有傳輸頻率相互之間也存在矛盾。

4 無線寬帶網絡發展對策

4.1 協調頻率分配

作為影響無線寬帶網絡發展的重要因素，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 等頻段的規劃和分配，取得了良好成績，未來仍有必要繼續做好政策引導和扶持。

4.2 融合有線網絡

無線寬帶網絡主要以寬帶接入網為主，在整個寬帶網絡體系中，要充分結合寬帶骨干網的建設，融合有線網絡的穩定性和無線網絡的靈活性，滿足用戶多元化的需求，細化消費市場，使無線寬帶網絡得到更好更快地發展。

4.3 強化網絡安全

作為無線傳輸技術的弱點，安全性始終是無線網絡發展面臨的重要命題。對此，無線寬帶網絡在規劃初期就要注重安全通信設計，結合網絡類型需要，合理布局無線訪問點，升級加密協議，過濾MAC 地址，有效增強網絡安全。

[1]于鳳英.無線寬帶網絡技術:WiMAX技術綜述研究[J].軟件導刊，2007，1:70-71.

[2]鹿述榮.無線MESH寬帶網絡技術簡介及發展趨勢[J].科技信息(學術研究)，2008，18:539-540.