無線接入技術完全解析
無線接入技術有很多值得學習的地方，這里我們主要介紹移動蜂窩接入技術，包括介紹基于無線局域網的無線接入技術、移動無線接入技術Internet的協議等方面，希望對大家了解無線接入技術有一個更加全面的認識。目前，隨著計算機和通信技術的發展，無線網絡已成為人們生活的一部分。在商業通信領域，隨著以Internet為基礎的數據通信業務迅速發展和移動用戶數量的與日俱增，在信息傳送領域中正出現一種新的趨勢，即無線網絡和Internet的結合。它可以使用戶在任何時候，從任何地方接入Internet，以讀取電子郵件，查詢工作當中所需要的重要數據，或者將Web頁面上載到便攜式PC機或個人數字助理（PDA）。如何無線接入技術Internet進行數據通信成為人們所關注的技術問題。
移動接入無線數據通信比較注重時效性，要求在移動的過程中完成對數據信息的存取。通過移動和無線通信系統接入Internet的方式分為兩大類：一是基于蜂窩的無線接入技術，如蜂窩數字分組數據（CDPD），通用分組無線傳輸技術（GPRS），EDGE等；二是基于局域網的技術，如IEEE802.11WLAN，Bluetooth,HomeRF等。
移動蜂窩接入技術
1.蜂窩數字分組數據CDPD
CDPD技術是在AMPS系統上開發出來的，完全使用AMPS原有的頻譜和設施，既可以采用專用頻率方式，在規定的信道傳送數據，也可以采用跳頻方式，利用移動電話通話中的閑置信道傳送數據。在現有的模擬蜂窩電話網上通過增加移動數據基站（MDBS）、移動數據中介系統（MDIS）和移動數據終端（MES），進行無線分組數據通信，適用于數據量小、實時要求不高的場合。它使用的是分組交換技術而非電路交換技術。在通常的移動電話系統中，移動電話始終不斷發送音頻信號；而分組交換的移動電話則向基站發送單個的數據分組，然后斷開連接。這大大減少了空閑時間。
使用CDPD時，用戶移動數據終端發出的數據經調制后，首先通過無線電波傳送到移動數據基站，由移動數據基站完成對無線信道的管理、無線信號的接收與解調，然后再將解調后得到的數據傳送到移動數據中介系統，由該數據中介系統完成CDPD網內數據包的交換、路由以及對用戶移動位置的跟蹤、漫游，發往CDPD網外的數據將通過路由器完成與其他如DDN、PSTN、CHINANET、CHINAPAC等公網的連接。同時，為了確保數據的正確傳送，CDPD使用了IP高層網間協議，采用高可靠性的前向糾錯技術來提高傳輸速率，使得速率***可達19.2kbit/s，同時系統對TCP/IP報頭進行壓縮，對數據進行V.42bis壓縮，提高了信道的利用率。
CDPD采用公共隨機接入，數據以分組的形式在無線信道上傳送，傳送過程中信道并不完全固定分配給一個用戶，因此多個用戶的數據可以分享一個信道，信道利用率高。但由于數據以分組的形式傳送，故傳輸時延較大。CDPD采用TCP/IP協議網際地址編號方式，用戶由全國統一規劃地址，每個用戶的IP地址固定，所以呼叫建立的時間很短。鑒于以上特點，CDPD對于點多、面廣、信息短、量大而頻次較密的突發性業務具有優勢，可用于金融、證券、交通智能調度、遠程監控、信息查詢等領域，因而適合于Internet無線接入技術。
2.通用分組無線業務GPRS
GPRS是按GSM標準定義的封包交換協議，它在移動終端和網絡之間實現了‘永遠在線’的連接，網絡容量只有在實際進行傳輸時才被占用。它是一種基于分組交換傳輸數據高效率的方式，是在GSM網絡中增加分組交換功能，在GSM平臺上在于X.25和TCP/IP協議的分組交換數據通信。它可以提供高達115kbit/s的空中接口傳輸速率。GPRS使若干移動用戶能夠同時共享一個無線信道，一個移動用戶也可以使用多個無線信道。實際不發送或接收數據包的用戶僅占很小一部分網絡資源。其數據率是現有GSM的10倍以上，巨大的吞吐量改變了單一面向文本的無線應用，使得包括圖片、話音和視頻的多媒體業務得以實現。
為了實現GPRS，需要在現有的GSM網絡中引入3種新的邏輯網絡實體；服務GPRS支持節點、網關GPRS支持節點和分組控制單元（PCU）。SGSN是GPRS骨干網與無線接入技術網之間的接口，提供GPRS網絡與外部分組數據網絡之間的交互操作。它將分組交換到正確的在站子系統（BSS）。其任務包括提供對移動臺的加密、認證、會話管理、移動性管理和邏輯鏈路管理。它也提供到HLR等數據庫的連接。GGSN是外部分組數據網（IP）或分組交換數據網（X.25/X.75）與GPRS核心網之間的網關節點。如果外部網絡是一個IP網，GGSN可以看成一個普通的IP路由器，它服務移動臺的所有IP地址。節點可以包括防火墻和分組過濾機制。另外，GGSN根據移動臺的位置，為其指定一個SGSN。在BSS的BSC中，包括一個分組控制單元（PCU），它支持所有GPRS空中接口的通信協議。PCU負責管理分組分段和規劃、無線信道、傳輸成熟檢測和自動重發、信道編碼方案。質量控制、功率控制等，并支持越區切換、無線電資源配置和信道指配等功能。MSC/VLR、HLR和SMS（短消息服務）中心是普通電話交換GSM系統中的功能實體。這些節點通過增加附加的接口實現與GPRS的互通。
GPRS的特點包括：充分利用頻譜資源、傳輸帶寬寬、適用于突發性業務。GPRS技術呼叫建立時間短、支持點到點、點到多點、上下行鏈路非對稱傳送。從有效地利用網絡資源和降低用戶費用方面考慮，GPRS非常適合于例如互聯網業務等突發性、面向大眾的業務。
3.EDGE（EnhancedDatarateforGSMEvolution）
EDGE是Ericsson公司作為一種GSM的演進方案提交給ETSI的，從而為正在進行的標準化進程鋪平了道路。從技術上講，EDGE主要改進了無線接口，但從更普遍的意義上講，EDGE是提高了傳輸速率，并因此促進蜂窩移動系統向第三代功能演進的有效的通用無線接口技術。
EDGE規范的思想是盡可能利用現有的GSM數據業務類型，且要提高其數據通信速率。EDGE無線鏈路的比特率和質量控制建立在三個基本原理上：多時隙連接、鏈路自適應和逐步增加冗余。EDGE通過多時隙操作可實現更高的比特速率。EDGE主要影響網絡的無線接入技術部分，但它對基于電路交換和分組交換的應用并不影響，通過移動交換中心（MSC）和服務GPRS支持節點（SGSN），EDGE可保留使用現有的網絡接口；實際上，EDGE是GSM的進化版，允許***的38k的傳輸速度。與GPRS不同，EDGE需要不同于目前GSM的調制技術，投入較大。一些營運商視EDGE為GPRS發展到3G/UMTS的過渡技術。它是否會被廣泛采用取決于設備、終端和相關應用在時間上配合。由于GSM和TDMA-136系統的用戶數極大，在現有系統中引入EDGE的市場潛力很大。
基于無線局域網的無線接入技術
1.無線局域網（WLAN）
近些年來，隨著局域網的應用領域不斷拓寬和現代通信方式的不斷變化，尤其是移動和便攜式通信的發展，無線局域網（WLAN）便應運而生。無線局域網是一種能支持較高數據速率（2-11Mbit/s）、采用微蜂窩、微微蜂窩結構的、自主管理的計算機局部網絡。它可采用無線電或紅外線作為傳輸媒質，采用擴展頻譜技術，移動的終端可通過無線接入點來實現對Internet的訪問。在無線局域網這個領域中有這樣兩個主要標準：IEEE802.11和HIPERLAN（HighPerfomaceRadioLocalAreaNetwork）。IEEE對802.11的標準進行了高速擴展。高速擴展有兩個版本：一是IEEE802.11a，工作在5GHz頻段，采用OFDM調制，傳輸速率為6-54Mbit/s或11Mbit/s。
WLAN利用常規的局域網（如10/100/1000Mbit/s以太網）及其互連設備（路由器）構成骨干支撐網，利用無線接入點（AP）和無線接入服務器（WAS）來支持移動終端（MT）的移動和漫游。無線接入服務器的作用是提供無線終端的接入管理和移動性管理。在無線接入服務器管轄的范圍內（稱為服務區）可支持多個小區。無線接入點的作用是完成WLAN和LAN之間的橋接，實現無線空中接口協議到LAN協議的轉換，并實現小區的移動用戶管理。在無線接入服務器中運行移動IP服務器軟件，在移動終端上運行移動IP客戶機便可支持移動IP功能。
2.藍牙技術（Bluetooth）
藍牙技術是一種無線數據與語音通信的開放性全球規范，它以低成本的近距離無線連接為基礎，為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。藍牙工作在全球通用的2.4GHzISM（即工業、科學、醫學）頻段。藍牙的數據速率為1Mbit/s時分雙工傳輸方案被用來實現全雙工傳輸。與其它工作在相同頻段的系統相比，藍牙跳頻更快，數據包更短，這使藍牙比其它系統更穩定。前向糾錯（FEC）的使用抑制了長距離鏈路的隨機噪音。應用了二進制調頻（FM）技術的跳頻收發器被用來抑制干擾和防止衰落。
藍牙基帶協議是電路交換與分組交換的結合。在被保留的時隙中可以傳輸同步數據包，每個數據包以不同的頻率發送。一個數據包名義上占用一個時隙，但實際上可以被擴展到占用5個時隙。藍牙可以支持異步數據信道、多達3個的同時進行的同步話音信道，還可以用一個信道同時傳送異步數據和同步話音。每個話音信道支持64kbit/s同步話音鏈路。異步信道可以支持一端***速率為721kbit/s，而另一端速率為57.6kbit/s的不對稱連接，也可以支持4.2kbit/s的對稱連接。
藍牙協議體系中的協議按特別興趣組（SIG）的關注程度分為四層：
（1）核心協議：BaseBand、LMP、L2CAP、SDP；
（2）電纜替代協議：RFCOMM；
（3）電話傳送控制協議：TCSBinary、AT命令集；
（4）選用協議：PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、vCard、vCal、IrMC、WAE。
除上述協議層外，規范還定義了主機控制器接口（HCI），它為基帶控制器、連接管理器、硬件狀態和控制寄存器提供命令接口。
3.HomeRF
由ITU贊助，在Compaq、Intel、Philips、HP、IBM和Microsoft等幾大公司參與下，HomeRF工作小組從一開始就定位于家庭網絡，致力于實現PC以及其它來自不同國度、不同制造商的家用電器設備之間的數字通信。它制定的共享無線接入技術協議SWAP（ShareWirlessAccessProtocol）結合了DECT和IEEE802.11的特點，提供了對語音和數據業務的支持能力，非常適合家居環境中的通信。
HomeRF（SWAP）的數據速率為1.6Mbit/s。SWAP協議模型協議層次與OSI網絡模型有一定的映射關系，但不是完全一一對應。在SWAP中，MAC（介質訪問層）對應與數據鏈路層，homeRF的SWAP協議模型上的協議層則根據開展的業務不同而有所差異，它用TCP/IP承載數據業務、UDP/IP承載流業務（諸如視頻數據流等），同時為了提供高質量的語音業務，還集成了DECT協議。總而言之，IEEE802.11比較適于商業環境下的無線網絡，藍牙技術適合于移動設備之間的互連，而HomeRF則適合家居環境中的通信。
移動無線接入技術Internet的協議
為推進用于開發工作在無線通信網絡環境的應用和服務的技術，WAP論壇推出了工業界廣泛認可的規范WAP。WAP規范是一種無線應用程序的編程模型和語言，它***次定義了一個開放且全球統一的標準結構和一套用來實現無線Internet訪問的規范，作用是將Internet網的內容和數據服務引入無線移動終端，即WAP成為移動通信通向internet橋梁。WAP定義了一個分層的、可擴展的體系結構，為無線Internet提供全面的解決方案。WAP協議開發的原則之一是要獨立于空中接口，即指WAP應用能運行于各種無線承載網絡之上，如TDMA、CDMA、GSM、GPRS、SMS等。WAP協議包括以下幾層：
◆無線應用環境（WAE）：基于WWW和移動電話技術結合的一種通用應用環境。其目的是建立一個可共同操作的環境，允許操作人員和服務供給者用有效的方法創建能達大量不同無線平臺的應用和服務。
◆無線對話協議（WSP）：向兩個對話服務提供了有一致接口的WAP應用層。首先是在WTP辦理層上操作的連接導向服務。其次是在安全或非安全數據包服務上操作的非連接服務（WDP）。
◆無線辦理協議（WTP）：在數據包服務頂端運行，并提供適合在“瘦”客戶（移動網絡站）上執行的普通輸導向協議。WTP在安全和非安全數據包網絡上有效地操作并提供三類事務服務（不可靠單向請求、可靠的單向請求、可靠的雙向請求應答事務）以及可選的用戶到用戶的可靠性、PDU的級聯和異步事務處理。
◆無線傳輸層安全性（WTLS）：基于工業標準傳輸層安全協議，是為WAP傳送協議的使用而設計的，并由于低帶寬通信信道上使用而進行了優化。WTLS提供下列特性：數據完整性、保密性、真空性。
◆無線尋址信息協議（WDP）：WAP體系結構中的傳輸層協議作為無線尋址信息協議（WDP）被提交。WDP在支持不同網絡類型的載體服務的數據上運行。作為通用的傳輸服務，WDP向WAP上層協議的提供一致的服務，并在其中可用的載體服務上進行透明通信。
隨著社會對Internet網絡需求的日益增長，無線網絡也必將會迅速發展，而且隨著多媒體技術的發展，無線網絡上傳輸的也將是數據、實時語音和圖像等各類信息。
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