無(wú)線IP技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀

2019-11-05 02:34:19

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供稿：網(wǎng)友

　　當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)日新月異，非凡是以電子信息技術(shù)為代表的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展。但是，電子信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展始終分為兩條主線或兩個(gè)方面：
　　　　1、以傳統(tǒng)電信系統(tǒng)為代表的電信行業(yè)；
　　　　2、以傳統(tǒng)電子系統(tǒng)為代表的電子行業(yè)。
　　　　相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也非常明顯地分為這兩方面。電信網(wǎng)的發(fā)展是從固定網(wǎng)（主要是地面電話網(wǎng)）到移動(dòng)網(wǎng)（主要包括地面移動(dòng)電話網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)）。而近些年來(lái)，以移動(dòng)（電話）通信為代表的移動(dòng)通信網(wǎng)發(fā)展十分迅猛，移動(dòng)電話幾乎席卷了整個(gè)世界。它不但成為許多人經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)的必需品,而且還是時(shí)髦的裝飾。移動(dòng)電話已成為工作和社會(huì)生活不可或缺的一部分。
　　　　另一方面，由電子計(jì)算機(jī)（電子產(chǎn)品）互聯(lián)而成的網(wǎng)絡(luò)——Internet 得到了迅猛發(fā)展，Internet 的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模急劇膨脹。Internet成功的要害技術(shù)原因在于分組交換理論的提出以及TCP/ip協(xié)議（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）的成功應(yīng)用。分組交換不同于傳統(tǒng)電信技術(shù)中電路交換技術(shù)，它是將數(shù)據(jù)報(bào)文分成一系列的“分組（packet）”或稱為“包（package）”。這些分組被分別發(fā)送，在接收端再將它們重新組裝起來(lái)，進(jìn)而恢復(fù)出原始報(bào)文。這種技術(shù)在需要的時(shí)候才占用線路，不同的分組可以通過(guò)不同的路徑傳輸?shù)浇邮斩耍绕痣娐方粨Q技術(shù)更有效、靈活。而且拆分的報(bào)文難于被監(jiān)聽(tīng)，保證了報(bào)文傳輸?shù)陌踩浴?br />　　　　隨著Internet業(yè)務(wù)的增加和計(jì)算機(jī)（包括臺(tái)式計(jì)算機(jī)、便攜計(jì)算機(jī)等）的普及，人們隨時(shí)隨地、快捷地接入Internet，獲得Internet服務(wù)，也越來(lái)越成為人們工作和生活的必需。
　　
　　　　Internet將各種形式的網(wǎng)絡(luò)集成起來(lái)，TCP/IP協(xié)議的設(shè)計(jì)目的就是保證異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫互聯(lián)，而網(wǎng)絡(luò)中任何一點(diǎn)出現(xiàn)故障都不應(yīng)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為滿足通信應(yīng)用的多樣性，TCP/IP協(xié)議已發(fā)展為包括幾十個(gè)協(xié)議的Internet協(xié)議簇。因?yàn)門CP和IP是其中最重要最基本的兩個(gè)協(xié)議，因此習(xí)慣上又稱為TCP/IP協(xié)議簇。其中，IP協(xié)議是實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的要害。因此，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)是IP化，不同形式的物理網(wǎng)在IP層得到統(tǒng)一，各種網(wǎng)絡(luò)用IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。
　　
　　　　電信行業(yè)中的移動(dòng)通信是基于電路交換的，提供的業(yè)務(wù)主要是話音。隨著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的IP化趨勢(shì)越來(lái)越明顯，移動(dòng)通信通過(guò)改造（技術(shù)疊加）來(lái)傳輸IP業(yè)務(wù)，進(jìn)而接入Internet，實(shí)現(xiàn)由“移動(dòng)”到“IP”，是移動(dòng)通信IP化的必由之路。這條道路稱作“（由）移動(dòng)（到）互聯(lián)”。由于帶寬和費(fèi)用的限制，其應(yīng)用將受到較大的局限。談到IP化，決不能忽視本身就是IP機(jī)制的電子計(jì)算機(jī)的互聯(lián)網(wǎng)，即Internet。它是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，以無(wú)線的方式讓互聯(lián)網(wǎng)“動(dòng)”起來(lái)。這種方式叫做“（由）無(wú)線（到）互聯(lián)”。這種方式是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上利用寬帶無(wú)線IP技術(shù)直接實(shí)現(xiàn)的，簡(jiǎn)單快捷。
　　
　　　　事實(shí)上，不論是“（由）移動(dòng)（到）互聯(lián)”，還是“（由）無(wú)線（到）互聯(lián)”，其核心都是可以移動(dòng)的、廣域的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，只是實(shí)現(xiàn)的方式不同而已。實(shí)質(zhì)上，“（由）無(wú)線（到）互聯(lián)”才是真正的IP網(wǎng)，而“（由）移動(dòng)（到）互聯(lián)”的物理網(wǎng)并不是IP網(wǎng)。“（由）無(wú)線（到）互聯(lián)”這條途徑我們稱之為“寬帶無(wú)線IP”。這兩種實(shí)現(xiàn)方式的發(fā)展情況和相應(yīng)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)情況如下面的圖表所示。
　　行業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn)
　　　　電信（通信） ITU-T標(biāo)準(zhǔn)，GSM,WAP,GPRS,3G等
　　　　計(jì)算機(jī)（計(jì)算機(jī)網(wǎng)） IETF標(biāo)準(zhǔn)，IEEE802標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙等
　　　　“無(wú)線IP”標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)的是“（由）無(wú)線（到）互聯(lián)”的實(shí)現(xiàn)方式，它是在固定　　　Internet的基礎(chǔ)上，利用寬帶無(wú)線接入（BWA）（無(wú)線城域網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)）技術(shù)、移動(dòng)IP技術(shù)以及相關(guān)的安全技術(shù)等，提供寬帶的、可移動(dòng)的、廣域的IP服務(wù)。因此，它包括如下幾部分：
　　　　1、無(wú)線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)主要是無(wú)線局域網(wǎng)的物理層和媒體訪問(wèn)控制層規(guī)范，主要是IEEE802.11系列規(guī)范。1995年的IEEE 802.11無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（草案）是IEEE 802.11無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。　　1997年，IEEE 802.11無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的正式頒布是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。IEEE802.11 標(biāo)準(zhǔn)除了介紹無(wú)線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)及各種不同性能外，還使得各種不同廠商的無(wú)線產(chǎn)品得以互聯(lián)。IEEE802.11 標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使得無(wú)線局域網(wǎng)在各種有移動(dòng)要求的環(huán)境中被廣泛接受。1999年8月，802.11標(biāo)準(zhǔn)得到了進(jìn)一步的完善和修訂，并成為IEEE/ANSI 和ISO/IEC 的一個(gè)聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)。ISO/IEC 將該標(biāo)準(zhǔn)定為ISO 8802 11。
　　　　IEEE802.11 標(biāo)準(zhǔn)在1997 的版本中主要對(duì)網(wǎng)絡(luò)的物理層和媒質(zhì)訪問(wèn)控制層(MAC) 進(jìn)行了規(guī)定，其中對(duì)MAC 層的規(guī)定是重點(diǎn)。各廠商的產(chǎn)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(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是透明的。
　　　　在MAC 層以下，IEEE802.11 規(guī)定了三種發(fā)送及接收技術(shù)：兩種采用射頻技術(shù)--擴(kuò)頻(Spread Spectrum) 技術(shù)和窄帶(Narrow Band) 技術(shù)，頻帶為2400MHz～2483.5MHz；另一種是紅外(Infrared)技術(shù)，用紅外光來(lái)傳輸。而擴(kuò)頻又分為直接序列擴(kuò)頻技術(shù)(DSSS) 和跳頻(Frequency Hopping, FH) 擴(kuò)頻技術(shù)兩種。
　　　　1999年8月的802.11標(biāo)準(zhǔn)的修訂內(nèi)容包括用一個(gè)基于SNMP 的MIB 來(lái)取代原來(lái)基于OSI 協(xié)議的MIB。另外，還增加了兩項(xiàng)新內(nèi)容：
　　　　(1)IEEE802.11a。它擴(kuò)充了標(biāo)準(zhǔn)的物理層，規(guī)定該層使用5GHz 的頻帶。該標(biāo)準(zhǔn)采用正交頻分調(diào)制數(shù)據(jù)，傳輸速率范圍為6Mb/s～54Mb/s。這樣的速率既能滿足室內(nèi)的應(yīng)用，也能滿足室外的應(yīng)用。
　　　　(2)IEEE802.11b。它是IEEE802.11 標(biāo)準(zhǔn)的另一個(gè)擴(kuò)充，它規(guī)定采用2.4GHz 頻帶，調(diào)制方法采用補(bǔ)償碼鍵控(CCK)。CCK來(lái)源于直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，多速率機(jī)制的介質(zhì)接入控制(MAC)確保當(dāng)工作站之間距離過(guò)長(zhǎng)或干擾太大、信噪比低于某個(gè)門限時(shí)，傳輸速率能夠從11Mb/s 自動(dòng)降到5.5Mb/s，或者根據(jù)直接序列擴(kuò)頻技術(shù)調(diào)整到2Mb/s和1Mb/s。
　　　　IEEE802.11b對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)通信的最大貢獻(xiàn)是可以支持兩種速率--5.5Mb/s和11Mb/s。IEEE802.11b系統(tǒng)可以與速率為1Mb/s和2Mb/s的IEEE802.11 DSSS系統(tǒng)交互操作，但是無(wú)法與1Mb/s 和2Mb/s的IEEE802.11 FHSS系統(tǒng)交互操作。
　　　　5GHz頻帶的IEEE802.11a不是使用2.4GHz頻帶的擴(kuò)展頻譜技術(shù)，而是已發(fā)展到名叫正交頻分多路復(fù)用(OFDM)的復(fù)雜技術(shù)，該技術(shù)可幫助提高速度和改進(jìn)信號(hào)質(zhì)量，并可克服干擾。擴(kuò)展頻譜技術(shù)必須以直接序列發(fā)送信號(hào)，而OFDM技術(shù)與之不同，它可打破無(wú)線信道，將其分成以低數(shù)據(jù)速率并行傳輸?shù)姆诸l率。OFDM技術(shù)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(wú)線局域網(wǎng)的速度和整體信號(hào)質(zhì)量。
　　
　　后來(lái)，又分別在802.11b及802.11a的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展，在它們的MAC層追加了QOS功能及安全功能，提高了傳輸語(yǔ)音數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)的能力，對(duì)應(yīng)的是標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)部門分別是“802.11e”及“802.11f”。另外，還有一個(gè)作業(yè)部門“802.11g”，它是在IEEE802.11b的基礎(chǔ)上，使最高數(shù)據(jù)傳輸速度從目前的11Mb/s提高到20Mb/s以上。使用的頻帶與過(guò)去相同，仍為2.4GHz頻帶。不過(guò)關(guān)于調(diào)制方式，還未決定是否使用一直沿用的直接擴(kuò)頻方式的頻譜（Spectrum）擴(kuò)散技術(shù)。
　　　　基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)產(chǎn)品所提供的帶寬從1Mb/s到11Mb/s不等。但是，現(xiàn)在這些無(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品在性能上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與傳統(tǒng)的固定網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品相比，這就使得如今的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在性能方面與采用GSM、AMPS等技術(shù)的廣域蜂窩網(wǎng)絡(luò)似乎并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的區(qū)別。盡管也支持一些速率較低的數(shù)據(jù)通信，但這些無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的最主要的應(yīng)用還是支持話音服務(wù)。
　　　　為了滿足未來(lái)的Internet/Intranet訪問(wèn)的需求，業(yè)界正在開(kāi)發(fā)新一代的WLAN和蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這些新一代的技術(shù)將在QoS、安全及性能方面進(jìn)行改進(jìn)。最為典型的是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）正在開(kāi)發(fā)HiperLAN標(biāo)準(zhǔn)，它包括四種標(biāo)準(zhǔn)：HiperLAN1、HiperLAN2、HiperLink和Hiper access；其中HiperLAN1和2用于高速無(wú)線LAN接入，HiperLink用于室內(nèi)無(wú)線主干系統(tǒng)，HiperAccess則用于室外對(duì)有線通信設(shè)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(yùn)行，而傳統(tǒng)的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)大多使用IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)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(duì)像視頻和話音一類實(shí)時(shí)應(yīng)用提供了新的途徑；對(duì)多種類型的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（如以太網(wǎng)、ATM等）提供連接，并且對(duì)每一種連接都具有安全認(rèn)證和加密功能；具有自動(dòng)頻率治理功能。HiperLAN2標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在2000年底被最終確定下來(lái)。
　　　　在5GHz頻帶還有一個(gè)無(wú)線傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，那就是多媒體移動(dòng)連接推進(jìn)協(xié)議會(huì)（MMAC-PC）的無(wú)線HOME-LINK非凡部門公布的“Wireless1394”標(biāo)準(zhǔn)。Wireless1394規(guī)定了IEEE1394規(guī)格數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸方式。該部門將以此標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)整理正式版本的規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容為，2次調(diào)制方式采用OFDM，1次調(diào)制方式從BPSK，QPSK，16值QAM，64值QA M中選擇使用。糾錯(cuò)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(biāo)準(zhǔn)與使用5GHz頻帶的其它無(wú)線LAN方式（IEEE802.11a，ETSI-BRAN的HIPERLAN/2 ，MMAC-PC的5GHz頻帶移動(dòng)連接非凡部門方式）相同。這主要是為了通過(guò)同樣方式以降低電路等零部件的價(jià)格。最大數(shù)據(jù)傳輸速度為32Mbit/s。使用有線電纜的IEEE1394數(shù)據(jù)傳輸速度高達(dá)100Mbit/s～400Mb it/s，對(duì)傳輸數(shù)據(jù)包實(shí)施時(shí)間軸延優(yōu)點(diǎn)理。對(duì)此傳輸數(shù)據(jù)包將增加位列標(biāo)志。
　　　　2、無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)
　　　　無(wú)線個(gè)域網(wǎng)的核心就是短距離的無(wú)線鏈接技術(shù)。目前，為大家所熟知的技術(shù)有IrDA、HomeRF、Bluetooth和WPAN 4種。下面分別就這4種技術(shù)的產(chǎn)生背景、核心技術(shù)、應(yīng)用范圍和市場(chǎng)前景進(jìn)行闡述。
　　（1）依然生氣勃勃的IrDA
　　　　IrDA是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)。伴隨這種技術(shù)的還有紅外線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)IrDA（Infrared Data Association）。該協(xié)會(huì)成立于1993年，是個(gè)非營(yíng)利性組織，致力于建立無(wú)

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