单位文秘网 2021-10-07 08:14:22 点击: 次
摘要:本文简单的介绍了无线通信概念,并把无线通信和有线网络相比较,列出了无线网络的优点和缺点。简述了无线通信的发展过程,然后从无线通信技术和无线通信类型两方面介绍了无线通信。
关键词:无线通信;蜂窝技术;编码;传输
中图分类号:TN92文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 07-0000-02
Wireless Communication
Wu Di,Sun Chao,Yao Hui
(College of Communication Engineering,Jilin University,Changchun130012,China)
Abstract:This paper describes the simple concept of wireless communications and wireless communications and cable networks to compare lists the advantages and disadvantages of wireless networks.Outlines the development of wireless communications,and from the wireless communication technology and wireless communication describes two types of wireless communications.
Keywords:Wireless communications;Cellular technology;Coding;
Transmission
无线通信(wireless communication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式,近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术。在移动中实现的无线通信又称为移动通信,人们把二者合称为移动无线通信。
一、无线通信与有线网络比较
在许多场合,相对无线局域网而言,有线局域网仍然是更好的选择。有线局域网的价格更便宜、更可靠、更易于管理,并且更易于故障维修。但有线网有以下优点:
1.介质方面:无线网络可以使用户能够从无线网络范围内的几乎任何地方访问网络;
2.成本方面:无线网络不需要在网络的工作站和外围设备到因特网网关之间铺设电缆和安装电缆的花费,避免了用户与用户之间连接的花费;
3.与有线网络相比,无线网络更具有扩展性;
4.具有协同工作性和便携性;
5.与现有网络的整合较好;
6.应用领域广泛。
无线通信的问题和局限性:
1.无线传输需在分配好的射频带宽内;
2.射频干扰(RFI)影响通信质量;
3.无线网络通过空中发射数据,为中途截取信号提供了机会,存在一定的安全隐患;
4.射频(RF)设备所使用的射频频段中的能量对人体具有伤害,是否对人体健康产生威胁还不确定。
无线通信已快速席卷整个世界,它已经深入我们的生活当中,正在改变我们的生活方式。例如,移动电话已经代替大部分座机,使我们通信更为方便。
二、发展过程
古列尔莫•马可尼在1896年发明了无线电报,这时最早期的无线通信。在20世纪30年代到40年代,短波无线电产生。20世纪50年代和20世纪60年代期间,AT&T的贝尔实验室和全世界其他的通信公司一起,提出并发展了蜂窝无线电话的概念和技术。在60年代时,移动双向无线电产生,同时通信卫星首次发射。在20世纪70到80年代实现了蜂窝电话技术。在80年代以后无绳电话才出现并广为使用。之后,WiMAX、Mobile-Fi、ZigBee、ultrawideband和光纤通信卫星逐渐发展起来。
无线移动通信系统到现在经历了三代的发展。第一代系统先进移动电话系统(Advanced MobilePhone System,AMPS)实现了蜂窝的概念,包括频率复用和切换。AMPS是一种模拟蜂窝电话业务,允许用户在一个国家内建立语音呼叫。90年代后期,AMPS得到了改善,可以提供美国和其他国家之间的漫游。另一方面,全球移动通信系统(Global System for Communication,GSM)、个人通信服务(Personal Communication Service,PCS)IS-136和IS-95组成了第二代(2G)系统,它能够提供更加强有力的功能,如语音编码、数字调制、前向纠错和信道均衡。为了桥接2G和3G技术,引入了EDGE和GPRS,这些系统通常被称作2.5G技术。第三代(3G)技术的产生源于制造商而不是运营商。1998年,通用移动电信系统(UMTS)、TIA45.5和中国/欧洲分别开发了宽带CDMA(W-CDMA)、cdma2000和3G时分多路(TDD)。
三、无线通信技术
下面介绍一下有个无线传输的基本技术以及无线传输中模拟数据和数字数据的编码技术。
(一)天线和传播。天线可以看作一条电子导线或导线系统,该导线系统或用于将电磁能辐射到太空或将太空中的电磁能收集起来。要传输一个信号,来自转发器的无线电频率电能通过天线转换为电磁能并辐射到周围的环境中(大气、太空和水)。要接收一个信号,撞击到天线上的电磁能会转换为无线电频率的电能并合成到接收器中。由天线辐射出去的信号以以下三种方式之一传播:地波、天波或直线LOS。
(二)信号编码技术。以下三种技术与无线通信密切相关,且广泛应用于无线环境中。数字到模拟:数字数据和数字信号必须转换成模拟信号进行无线传输。模拟到模拟:基带模拟信号,诸如话音或视频通常都必须调制到高频的载波上进行传输。模拟到数字:先于传输之前,通常将话音数字化后再在导向或非导向的媒体上传输,这样可以改进传输质量并可利用TDM方式。对于无线传输来说,结果得到的数字信号必须调制到一个模拟载波上。
(三)扩频。扩频技术最初是针对军事或情报部门的需求而开发的。它的基本思想是将携带信息的信号扩展到较宽的带宽中,一家大干扰和窃听的难度。开发出的第一种扩频技术称为跳频,更新的一种技术是直接序列。这两种技术都在各种无线通信标准和产品中得到应用。
图一 扩频数字通信系统的一般模型
(四)差错控制。无论传输系统如何设计,差错总会存在,通常使用三种方法处理数据传输中的差错问题。差错检测码、插错纠错码,也称为前向纠错FEC、自动重发请求ARQ。差错检测码仅仅检测差错的存在。通常,这样的编码会结合在数据链路层或传输层采用了ARQ机制的协议一同使用。采用ARQ机制,接收端丢弃检测出差错的数据块且发送端要重传这样的数据块。FEC编码的设计不仅可用来检错,而且可用来纠错,这种编码可避免重传操作。FEC机制常用于无线传输中,因为这种环境下重传机制的效率非常低,且差错率会很高。
四、无线网络类型
现今的无线网络基本上是按下述概念和标准实现的,即首先实现移动台到基站的连接,然后将基站和移动交换中心(MSC)连接起来,接着是MSC到公用电话交换网(PSTN)的连接,最后实现世界范围内MSC之间的相互连接。无线网络类型内容包括:基于卫星的网络、蜂窝网络、无绳系统、固定无线接入系统以及提供Internet及Web接入的移动IP和无线应用协议(WAP)的使用。
(一)卫星通信。卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是:通信范围大;只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内,从任何两点之间都可进行通信;不易受陆地灾害的影响(可靠性高);只要设置地球站电路即可开通(开通电路迅速);同时可在多处接收,能经济地实现广播、多址通信(多址特点);电路设置非常灵活,可随时分散过于集中的话务量;同一信道可用于不同方向或不同区间(多址联接)。
(二)蜂窝式无线网络。蜂窝的概念是把整个覆盖范围划分成小的单元,每个单元复用频带的一部分以提高频带的利用率,其代价是更多的系统基础设施的开销。实际上,蜂窝系统中关于无线频谱分配的基本概念和FFC使用的频谱分配的方法相类似。蜂窝技术是移动电话、个人通信系统、无线因特网、无线Web应用以及其它更多技术的基础技术。蜂窝式系统的运行如下:每个蜂窝区大致的中心点有一个基站(BS)。每个基站连到一个移动电话交换局(MTSO)每个MTSO为多个基站提供服务。MTSO连接移动设备间的呼叫。MTSO也连到公共电话或电信网络,且能够连接公用网的固定用户和蜂窝式网络的移动用户。MTSO为每个呼叫分配话音信道,执行越区切换,并根据计费信息监控呼叫。
(三)无绳系统和无线本地环。标准的无绳系统是由无绳电话演化而来的。最初,为了给居所和小区办公室的用户提供移动性,人们通过将手机和电话的其余部分分离和提供一种简单模拟无线链路的方法开发了无绳电话。随着技术的提高数字无绳电话也被开发出来。现在已扩大了无绳系统的应用范围。首先,无绳系统中同一个基站能支持多个用户,这既包括多个电话手机,还包括语音和数据设备。其次,无绳系统能在多种环境中工作,如居所、办公室、公用无绳电话站。尽管对于无绳电话已提出了大量不同的标准,其中最著名的仍是欧洲开发的数字增强无绳电信(DECT),美国的同类标准被称为个人无线电信(PWT)。
在本地环路或用户环路上,为终端用户提供话音和数据通信的传统的方法是由无线系统提供的。当用户要求更大的容量、特别是支持因特网应用时,传统的双绞线技术变的不能满足要求。电信提供商已开发大量技术来满足要求,包括ISDN(综合业务数字网)和名为xDSL的数字用户环技术群。另外,有线运营商已经使用电缆调制解调器技术引入双向高速服务。这些方式总体上被称为无线本地环(WLL)或固定无线接入。
(四)移动IP和无线应用协议。移动IP技术是移动节点(计算机/服务器/网段等)以固定的网络IP地址,实现跨越不同网段的漫游功能,并保证了基于网络IP的网络权限在漫游过程中不发生任何改变。
无线应用协议(WAP)是WAP论坛开发的一个通用的、开放的标准,它为使用无线电话的用户和使用其他诸如寻呼和个人数字助理(PDAs)等无线终端的移动用户提供电话和信息的接入,包括因特网和Web。
参考文献:
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