無線IP技術與標準研究現狀

2019-11-05 02:34:19

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供稿：網友

　　當今世界，科學技術日新月異，非凡是以電子信息技術為代表的高新技術產業得到迅速發展。但是，電子信息技術和產業的發展始終分為兩條主線或兩個方面：
　　　　1、以傳統電信系統為代表的電信行業；
　　　　2、以傳統電子系統為代表的電子行業。
　　　　相應的國際標準、國家標準或行業標準也非常明顯地分為這兩方面。電信網的發展是從固定網（主要是地面電話網）到移動網（主要包括地面移動電話網和衛星網）。而近些年來，以移動（電話）通信為代表的移動通信網發展十分迅猛，移動電話幾乎席卷了整個世界。它不但成為許多人經營業務的必需品,而且還是時髦的裝飾。移動電話已成為工作和社會生活不可或缺的一部分。
　　　　另一方面，由電子計算機（電子產品）互聯而成的網絡——Internet 得到了迅猛發展，Internet 的網絡規模急劇膨脹。Internet成功的要害技術原因在于分組交換理論的提出以及TCP/ip協議（傳輸控制協議/網際協議）的成功應用。分組交換不同于傳統電信技術中電路交換技術，它是將數據報文分成一系列的“分組（packet）”或稱為“包（package）”。這些分組被分別發送，在接收端再將它們重新組裝起來，進而恢復出原始報文。這種技術在需要的時候才占用線路，不同的分組可以通過不同的路徑傳輸到接收端，比起電路交換技術更有效、靈活。而且拆分的報文難于被監聽，保證了報文傳輸的安全性。
　　　　隨著Internet業務的增加和計算機（包括臺式計算機、便攜計算機等）的普及，人們隨時隨地、快捷地接入Internet，獲得Internet服務，也越來越成為人們工作和生活的必需。
　　
　　　　Internet將各種形式的網絡集成起來，TCP/IP協議的設計目的就是保證異構網絡間的無縫互聯，而網絡中任何一點出現故障都不應導致整個網絡癱瘓。為滿足通信應用的多樣性，TCP/IP協議已發展為包括幾十個協議的Internet協議簇。因為TCP和IP是其中最重要最基本的兩個協議，因此習慣上又稱為TCP/IP協議簇。其中，IP協議是實現多個網絡互聯的要害。因此，網絡發展的趨勢是IP化，不同形式的物理網在IP層得到統一，各種網絡用IP協議實現互聯互通。
　　
　　　　電信行業中的移動通信是基于電路交換的，提供的業務主要是話音。隨著網絡發展的IP化趨勢越來越明顯，移動通信通過改造（技術疊加）來傳輸IP業務，進而接入Internet，實現由“移動”到“IP”，是移動通信IP化的必由之路。這條道路稱作“（由）移動（到）互聯”。由于帶寬和費用的限制，其應用將受到較大的局限。談到IP化，決不能忽視本身就是IP機制的電子計算機的互聯網，即Internet。它是在互聯網的基礎上，以無線的方式讓互聯網“動”起來。這種方式叫做“（由）無線（到）互聯”。這種方式是在互聯網的基礎上利用寬帶無線IP技術直接實現的，簡單快捷。
　　
　　　　事實上，不論是“（由）移動（到）互聯”，還是“（由）無線（到）互聯”，其核心都是可以移動的、廣域的互聯網絡，只是實現的方式不同而已。實質上，“（由）無線（到）互聯”才是真正的IP網，而“（由）移動（到）互聯”的物理網并不是IP網?！埃ㄓ桑o線（到）互聯”這條途徑我們稱之為“寬帶無線IP”。這兩種實現方式的發展情況和相應的有關標準情況如下面的圖表所示。
　　行業標準
　　　　電信（通信） ITU-T標準，GSM,WAP,GPRS,3G等
　　　　計算機（計算機網） IETF標準，IEEE802標準，藍牙等
　　　　“無線IP”標準針對的是“（由）無線（到）互聯”的實現方式，它是在固定　　　Internet的基礎上，利用寬帶無線接入（BWA）（無線城域網、無線局域網、無線個人區域網）技術、移動IP技術以及相關的安全技術等，提供寬帶的、可移動的、廣域的IP服務。因此，它包括如下幾部分：
　　　　1、無線局域網的標準主要是無線局域網的物理層和媒體訪問控制層規范，主要是IEEE802.11系列規范。1995年的IEEE 802.11無線局域網標準（草案）是IEEE 802.11無線局域網標準的基礎。　　1997年，IEEE 802.11無線局域網標準的正式頒布是無線網絡技術發展的一個里程碑。IEEE802.11 標準除了介紹無線局域網的優點及各種不同性能外，還使得各種不同廠商的無線產品得以互聯。IEEE802.11 標準的頒布，使得無線局域網在各種有移動要求的環境中被廣泛接受。1999年8月，802.11標準得到了進一步的完善和修訂，并成為IEEE/ANSI 和ISO/IEC 的一個聯合標準。ISO/IEC 將該標準定為ISO 8802 11。
　　　　IEEE802.11 標準在1997 的版本中主要對網絡的物理層和媒質訪問控制層(MAC) 進行了規定，其中對MAC 層的規定是重點。各廠商的產品在同一物理層上可以互操作，而邏輯鏈路控制層(LLC) 是一致的，即MAC 層以下對網絡應用是透明的。
　　　　在MAC 層以下，IEEE802.11 規定了三種發送及接收技術：兩種采用射頻技術--擴頻(Spread Spectrum) 技術和窄帶(Narrow Band) 技術，頻帶為2400MHz～2483.5MHz；另一種是紅外(Infrared)技術，用紅外光來傳輸。而擴頻又分為直接序列擴頻技術(DSSS) 和跳頻(Frequency Hopping, FH) 擴頻技術兩種。
　　　　1999年8月的802.11標準的修訂內容包括用一個基于SNMP 的MIB 來取代原來基于OSI 協議的MIB。另外，還增加了兩項新內容：
　　　　(1)IEEE802.11a。它擴充了標準的物理層，規定該層使用5GHz 的頻帶。該標準采用正交頻分調制數據，傳輸速率范圍為6Mb/s～54Mb/s。這樣的速率既能滿足室內的應用，也能滿足室外的應用。
　　　　(2)IEEE802.11b。它是IEEE802.11 標準的另一個擴充，它規定采用2.4GHz 頻帶，調制方法采用補償碼鍵控(CCK)。CCK來源于直接序列擴頻技術，多速率機制的介質接入控制(MAC)確保當工作站之間距離過長或干擾太大、信噪比低于某個門限時，傳輸速率能夠從11Mb/s 自動降到5.5Mb/s，或者根據直接序列擴頻技術調整到2Mb/s和1Mb/s。
　　　　IEEE802.11b對無線局域網通信的最大貢獻是可以支持兩種速率--5.5Mb/s和11Mb/s。IEEE802.11b系統可以與速率為1Mb/s和2Mb/s的IEEE802.11 DSSS系統交互操作，但是無法與1Mb/s 和2Mb/s的IEEE802.11 FHSS系統交互操作。
　　　　5GHz頻帶的IEEE802.11a不是使用2.4GHz頻帶的擴展頻譜技術，而是已發展到名叫正交頻分多路復用(OFDM)的復雜技術，該技術可幫助提高速度和改進信號質量，并可克服干擾。擴展頻譜技術必須以直接序列發送信號，而OFDM技術與之不同，它可打破無線信道，將其分成以低數據速率并行傳輸的分頻率。OFDM技術然后可把這些頻率一起放回接收端。這一方法可大大提升無線局域網的速度和整體信號質量。
　　
　　后來，又分別在802.11b及802.11a的基礎上進行了擴展，在它們的MAC層追加了QOS功能及安全功能，提高了傳輸語音數據和數據流數據的能力，對應的是標準作業部門分別是“802.11e”及“802.11f”。另外，還有一個作業部門“802.11g”，它是在IEEE802.11b的基礎上，使最高數據傳輸速度從目前的11Mb/s提高到20Mb/s以上。使用的頻帶與過去相同，仍為2.4GHz頻帶。不過關于調制方式，還未決定是否使用一直沿用的直接擴頻方式的頻譜（Spectrum）擴散技術。
　　　　基于IEEE802.11標準的無線局域網產品所提供的帶寬從1Mb/s到11Mb/s不等。但是，現在這些無線網絡產品在性能上還遠遠不能與傳統的固定網絡產品相比，這就使得如今的無線網絡在性能方面與采用GSM、AMPS等技術的廣域蜂窩網絡似乎并沒有實質性的區別。盡管也支持一些速率較低的數據通信，但這些無線網絡的最主要的應用還是支持話音服務。
　　　　為了滿足未來的Internet/Intranet訪問的需求，業界正在開發新一代的WLAN和蜂窩網絡技術，這些新一代的技術將在QoS、安全及性能方面進行改進。最為典型的是歐洲電信標準協會（ETSI）正在開發HiperLAN標準，它包括四種標準：HiperLAN1、HiperLAN2、HiperLink和Hiper access；其中HiperLAN1和2用于高速無線LAN接入，HiperLink用于室內無線主干系統，HiperAccess則用于室外對有線通信設施提供固定接入。
　　　　HiperLAN2最引人注目之處是它能夠在5GHz的頻段上運行，而傳統的無線局域網技術大多使用IEEE802.11標準的2.4GHz頻段。另外，HiperLAN2和IEEE 802.11a具有相同的物理層，因此它們可以共享相同的部件，從而降低成本。它在高速率下支持QoS，對像視頻和話音一類實時應用提供了新的途徑；對多種類型的網絡基礎結構（如以太網、ATM等）提供連接，并且對每一種連接都具有安全認證和加密功能；具有自動頻率治理功能。HiperLAN2標準已經在2000年底被最終確定下來。
　　　　在5GHz頻帶還有一個無線傳輸技術標準，那就是多媒體移動連接推進協議會（MMAC-PC）的無線HOME-LINK非凡部門公布的“Wireless1394”標準。Wireless1394規定了IEEE1394規格數據的無線傳輸方式。該部門將以此標準為基礎整理正式版本的規格。標準的具體內容為，2次調制方式采用OFDM，1次調制方式從BPSK，QPSK，16值QAM，64值QA M中選擇使用。糾錯處理采用疊加編碼和BITABI（音譯）編碼，編碼壓縮率為1/2，9/16，2/3，3/4。這些標準與使用5GHz頻帶的其它無線LAN方式（IEEE802.11a，ETSI-BRAN的HIPERLAN/2 ，MMAC-PC的5GHz頻帶移動連接非凡部門方式）相同。這主要是為了通過同樣方式以降低電路等零部件的價格。最大數據傳輸速度為32Mbit/s。使用有線電纜的IEEE1394數據傳輸速度高達100Mbit/s～400Mb it/s，對傳輸數據包實施時間軸延優點理。對此傳輸數據包將增加位列標志。
　　　　2、無線個人區域網標準
　　　　無線個域網的核心就是短距離的無線鏈接技術。目前，為大家所熟知的技術有IrDA、HomeRF、Bluetooth和WPAN 4種。下面分別就這4種技術的產生背景、核心技術、應用范圍和市場前景進行闡述。
　?。?）依然生氣勃勃的IrDA
　　　　IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術。伴隨這種技術的還有紅外線數據標準協會IrDA（Infrared Data Association）。該協會成立于1993年，是個非營利性組織，致力于建立無

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