无线广域网的英文缩写 简述无线网络的类型及常用通信技术

无线广域网的英文缩写 简述无线网络的类型及常用通信技术

无线通信与有线通信相比,一大优势是不需要像有线电缆传输那样受场地限制,而且覆盖地域范围广,机动性好,建立迅速。 数人印象中的无线网络是随处可以用手机、笔记本电脑、PAD 等移动上网,但其实从大的分类上来看,无线网络可以分成很多种种类。总的来说,由于覆盖范围、传输速率和用途的不同,无线网络可以分为无线广域网(WWAN)、无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN),本文对各类无线网络各自常见和常用的通信技术进行简单介绍。

无线广域网

无线广域网(Wireless Wide Area Network,WWAN)是指覆盖全国或全球范围内的无线网络,提供更大范围内的无线接入。典型的无线广域网:移动通信网络。移动通信经历 1G 到 5G 的发展历程:

第一代移动通信也称为 1G,出现于 20 世纪 80 年代,典型代表有美国的 AMPS、高级移动电话系统和后来欧洲的 TACS 等。它们共同特征是采用 FDMA,也就是频分多址技术,模拟调制语言信号。第一代移动通信在商业取得巨大成功,但是也有频谱利用率低、业务种类有限、保密性差等不完善性。

2G 时代,第二代移动通信技术,以数字语音传输技术为核心。1G 和 2G 最大的区别就是从模拟信号调制转变成为数字信号调制,也就是说,2G 比 1G 具有了更高的保密性,同时系统的容量也在增加。我国采用欧洲电信的 GSM(Global System for Mobile)系统和美国高通公司的码分多址(CDMA)系统。另外 2G 发展到 3G 还有一段过度时期,即 2.5G、2.75G。2.5G 主要是 GPRS(General Packet Radio Service),基于 GSM 的无线分组交换技术,理论上的分组交换速度大约是 170kbps。2.75G 主要是 EDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution),基于 GSM/GPRS 网络的数据增强型移动通信技术,从理论上说,EDGE 提供的数据速率是 GSM 系统的 3 倍。

3G 是第三代移动通信技术,是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。国际电信联盟(ITU)发布第 3 代移动通信标准 IMT-2000,主要标准有:CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、WIMAX。我国在 2009 年 1 月 7 日颁发了 3 张 3G 牌照,分别是中国电信采用 CDMA2000,中国联通采用 WCDMA,中国移动采用 TD-SCDMA。和 2G 到 3G 一样,3G 到 4G 也存在过渡时期,即 3.5G、3.75G。3.5G 主要是 HSPA(High Speed Packet Access)高速分组接入技术,实际上属于 WCDMA 技术的延申,在一个 5MH 载波上的传输速率可达 8-10Mbps。3.75G 主要是 HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)高速上行分组接入,它因 HSPA 上行速度不足而开发的,在一个 5MHZ 载波上的传输速率可达 10-15Mbps,上传速度达 5.76Mbps。

4G 第四代移动电话行动通信标准。该技术包括 TD-LTE 和 FDD-LTE 两种制式,分别采用 TDD 和 FDD 两种双工模式,TDD 是时分双工模式,即按时隙分配资源,上下行在同一频段上按照时间分配交叉进行;FDD 是频分双工模式,即按频段分配资源,上下行分处不同频段同时进行。我国的 4G 网络,中国移动采用的是 TDD LTE,而中国联通则采用的 FDD LTE。4G 网络速度大致可比 3G 网络快 10 倍,理论上能以 100Mbps 的速度下载,以 20Mbps 的速度上传。

5G 就是第五代通信技术,主要特点是超宽带,超高速度,超低延时。5G 时代进入了万物互联时代,实现了人与人,人与物,物与物之间的通信,催生出更多的产业链,比如无人驾驶、VR/AR、AI、远程医疗、车联网、云端机器人、智慧城市、无人工厂等等,实现 5G 改变社会的愿景。

无线局域网

无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)广义上是指以无线电波、激光、红外线等来代替有线局域网中的部分或全部传输介质所构成的网络。它是无线通信技术与网络技术相结合的产物,通过无线信道来实现网络设备之间的通信,并实现通信的移动化、个性化和宽带化。通俗地讲,无线局域网是在不采用网线的情况下,提供以太网互联功能。

IEEE 在 1997 年为无线局域网制定了第一个版本标准──IEEE 802.11。其中定义了工作在 2.4GHz 的 ISM(Industrial Scientific and Medical)频段,采用扩频通信技术,支持 1Mbps 和 2Mbps 数据速率。为了在不同的通讯环境下获取良好的通讯质量,采用 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)硬件沟通方式。

随后又出现了两个新的标准,1998 年推出的 IEEE 802.1b 标准也是运行再 ISM 频段,采用 CCK(Complementary Code Keying)调制技术,支持 11Mbps 的数据速率。1999 年推出的 IEEE 802.11a 标准运行在 5GHz 的 U-NII(Unlicensed National Information Infrastructure )频段,采用 OFDM 调制技术,支持最高达 54Mbps 的数据速率。2003 年推出的 IEEE 802.11g 标准运行在 ISM 频段,与 IEEE 802.1b 兼容,数据速率提高到 54Mbps。另外还有 2009 年提出的 IEEE 802.11n 标准,基础速率提升到 72.2Mbit/s,可以使用双倍带宽 40MHz,此时速率提升到 150Mbit/s,支持多输入多输出技术(Multi-Input Multi-Output,MIMO)。2012 年提出的 IEEE 802.11ac 标准,当使用多基站时将无线速率提高到至少 1Gbps,将单信道速率提高到至少 500Mbps,使用更高的无线带宽(80MHz-160MHz),更多的 MIMO 流(最多 8 条流),更好的调制方式(QAM256)。

无线个人网

IEEE 802.15 工作组负责制定无线个人网(Wireless Personal Area Network,WPAN)的技术规范。这是一种小范围的无线通信系统,覆盖半径仅 10m 左右,可用来代替计算机、手机、PDA、数码相机等智能设备的通信电缆,或者构成无线传感器网络和智能家庭网络等。WPAN 并不是一种与无线局域网 WLAN 竞争的技术,WLAN 可替代有线局域网,而 WPAN 无须基础网络连接的支持,只能提供少量小型设备之间的低速率连接。

主要技术有:

蓝牙技术:

蓝牙传输的带宽是 1Mbps,通信距离一般 10 米左右,使用的是 FHSS(跳频扩谱)方式,一般每秒钟跳变 1600 次,将 83.5MHz 的频带划分为 79 个频带信道,每个时刻只占 1MHz 的带宽,调制方式是 GFSK(高斯频移键控)。利用“蓝牙”技术,可有效简化手持设备、笔记本电脑、手机、PAD 等移动通信终端设备之间的通信,成功简化了这些设备与互联网的通信。

ZigBee 技术:

ZigBee 是建立在 IEEE 802.15.4 标准之上,其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。应用领域主要包括:工业控制(如自动控制设备、无线传感器网络)、医护(如监视和传感)、家庭智能控制(如照明、水电气计量及报警)、消费类电子设备的遥控装置等。

无线城域网

1999 年,设立了 IEEE 802.16 工作组,其主要工作是建立和推进全球统一的无线城域网技术标准。为了使 IEEE 802.16 系列技术得到推广,在 2001 年成立了 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access,全球微波接入互通)论坛组织,因而相关无线城域网技术在市场上又被称为“WiMAX 技术”。 WiMAX 技术基于 IEEE 802.16 标准,可以在 5.8 GHz、3.5 GHz 和 2.5 GHz 这三个频段上运行。WiMAX 利用无线发射塔或天线,能提供面向互联网的高速连接。其接入速率最高达 75 Mbps,最大距离可达 50km,覆盖半径达 1.6km,它可以替代现有的有线和 DSL 连接方式,来提供最后 1km 的无线宽带接入。

应用 WiMax 技术可以迅速部署完成一个高速数据通信网络,比如在大学校园内部署高速无线网络,使用 WiFi 技术的校园无线网络目前已经十分普遍,但是 WiMax 要比 WiFi 先进很多,WiMax 使用很少的基站即可达到整个校园的无线信号无缝连接。