淺談無線通信和有線通信的結合

河海大學常州校區 杜一凡 劉楷文 曹榮芊

通信技術是自人類誕生以來就存在的古老技術，人類通過語言、肢體動作進行交流，通過驛送、信鴿、信狗、以及烽煙等方式向遠方傳遞信息。十九世紀，電報、電話和無線電的發明標志著通信技術走上了一個新的臺階。時至今日，高度發達的通信網絡將世界緊密地連接在了一起。先進的通信技術不但讓人與人之間的交流溝通變得更加的便捷，同時也催生了很多諸如遠程辦公、電話會議、遠程會診等提高生產力、降低生產成本的生產方式。

通信技術由有線通信和無線通信組成。有線通信在過去的一百多年的時間里一直占據主導地位，但由于社會的發展與人民對更便捷的通信技術的需求讓無線通訊得到了長足的發展。過去的二十年間，無線通訊從無線電話機發展到如今的5G技術，從根本上改變了人們的生活方式。如今，社會的進步對通信技術的發展提出了新的需求，如何有機地結合有線通信與無線通信將是通信技術將要面對的新的問題。

1.有線通信及其發展現狀

1.1 有線通信的定義與特點

有線通信（wire communication），又稱有線電信，指通過有形的媒介來傳送信息。一般而言，有線通信通過電纜或光纜，用電信號或光信號，將信息從一個通信端口傳遞到另一個通信端口。由于有線通信受到傳播媒介的限制，因而在部分強調成本和便攜性的場合，如長距離信號的傳輸與便攜通訊設備，并不占據優勢。然而，正因有線通信需要借助傳播媒介，其表現出具有更強的穩定性，對于外界的干擾會比較小，并可以通過一定的技術手段，如在電纜外包裹一層金屬屏蔽層或安裝磁環來減小或消除干擾。除此之外，有線通信在信號傳輸速度和質量上比無線通信更具優勢，尤其在中短距離的信息傳輸中，這種優勢更加明顯。另外，有線通信在安全方面也有出色的表現。

1.2 有線通信的發展現狀

與無線通信相似，有線通信為了提高穩定性，往往也會設立中繼站。按照目前的通信技術，中繼站的距離可達到100-200km，如果使用效率較高、噪音較低的光放大器，中繼站之間的距離可延長至500-600km。另一方面，準同步數字系列（PDH）已經被同步數字系列（SDH）所取代，并且在SDH的體系下，有線通信的信號傳輸速率可達10Gb/s。

2.無線通信及其發展現狀

2.1 無線通信的定義與特點

無線通信（wireless communication）指通過電磁波的形式傳播信息，其最大的特點是信息的傳遞不需要借助媒介。無線通信所使用的電磁波種類繁多，但一般以微波（頻率在300MHz與300GHz之間）為主。無線通信在日常生活中有著廣泛的運用，如無線網絡大多使用2.4GHz和5GHz的微波作為信息的載體，近年來熱門的“無人超市”使用了具有射頻識別技術（RFID）的條形碼，無人機通過無線圖像傳輸模塊將拍攝的圖像回傳。

與有線通信相比，無線通信的信息傳遞不需要依賴電纜、光纜等媒介，因此在超長距離通信等場合，如衛星通信，無線通信有著不可替代的優勢。同樣，沒有電纜的束縛，無線通信讓信息的傳遞更加自由。囿于無線通信的穩定性不及有線通信，在進行長距離的信息傳遞的情況下，須沿途設立中繼站以確保信息傳遞的正確率與傳遞速度。另外，無線通訊依賴一定頻率的無線電波，相同或相近頻段的無線電波會影響信息的傳遞效率，如在足球必比賽、演唱會、火車站等場合，由于人流密度大，手機使用的信號集中在2.5GHz～2.6GHz頻段，在這種情況下即使身處信號覆蓋面積較大的市中心區域，手機也會出現信號弱或無信號的情況。

2.2 無線通信的發展現狀

無線通信是近年來發展最迅猛的通信技術。一般無線通信技術可分為基于蜂窩的接入技術與基于局域網的技術。蜂窩技術類型繁多，常見的有TACS、AMPS、GSM、CDMA等。目前世界范圍內使用最廣的是第四代移動通信技術,即4G，而第五代通信技術也將于2020年前后投入商業化。對于局域網技術而言，IEEE 802.11標準、WLAN、Wi-Fi是普通人在日常生活中接觸最多的技術。對于近距離通信，Bluetooth、RFID、iBeacom、Zigbee等技具有很強的針對性，在特定的場合能夠發揮很大的作用，如室內定位、無人超市、手機NFC支付等，這些技術讓物聯網成為了可能，從很大程度上方便了普通人的生活。

由于無線通信主要借助電磁波來傳遞信息，而電磁波具有輻射，許多人認為電磁波對人體會造成癌癥等不良影響。近年來國內發生過多起居民強拆通信基站的不良事件，這對國內無線通信商業化造成了一定的負面影響。近期調查顯示，基站造成的射頻接觸范圍為國際接觸準則標準的0.002%至2%，宋欣陽等報道，移動通信微波輻射對老年小鼠學習記憶能力可能影響不大或有正面影響,但對正常的青年小鼠可能有一定的負面影響。迄今為止沒有證據能夠表明基站產生的射頻信號會造成短期或長期的不良健康影響。因此，增強對公眾無線通信方面的科普對于今后國內無線通信商業化的發展有著重大的意義。

3.有線通信與無線通信特點的比較

從上述對有線通信和無線通信特點的分析，不難看出兩者的優勢與劣勢十分明顯，具體分析如下表所示。

表3 -1 有線通信與無線通信優勢與劣勢的比較

4.通信技術未來的發展趨勢

有線通信具有可靠性高、傳輸速度快等優點，而無線通信最大的優點是成本低，架設方便。將有線通信與無線通信兩者的優點結合起來將是通信技術未來的發展方向。如在工業無線網絡的架設中，傳感器、精密機床、機械臂等對信號精確性要求高的場合以及網關等對數據傳輸速度要求高的場合適合使用有線通信，在對信號精確性要求不高的場合，如操作員之間的通信以及有線電纜架設難度大、成本高的場合，如路橋建設等，就可以用無線通信代替有線通信，通過網關以有線通信的方式連接至控制系統。本質上，通信技術的發展并非用無線通信來取代有線通信，而是需要讓兩者在適應的地方發揮相應的優勢，最大限度地提高生產力，以此來滿足社會發展與人民群眾的需要。

5.結語

通信技術在人們的日常生活和社會的發展中發揮著越來越重要的作用。隨著社會的不斷發展，通信技術也需要滿足社會的需要。在研發出新技術的同時，也要有效利用現有的技術，將有線通信與無線通信有機地結合起來，讓成熟的技術在新的領域煥發新的活力，這是通信工作者近幾年的工作目標。