A. 常見無線通信協議詳細介紹
本文主要是給大家梳理一下目前市面上常用的一些無線通訊協議標准,幫助大家了解一下不同的無線網路技術由來和各自特點。
首先說一下IEEE 802.15.4,IEEE 802.15.4是一種技術標准,目前常用的無線通訊協議大多數是在802.15.4標准規定的底層協議基礎上,開發的上層協議而演變出來的,它規定了低速率無線個域網 (LR-WPAN)的 物理層 和 媒體訪問控制 ,並由 IEEE 802.15 工作組維護,該工作組在2003年定義了該標准。它是 Zigbee 的基礎,另外像諸如 ISA100.11a , WirelessHART ,WIA-PA , 6LoWPAN 和 SNAP 規范,每個標准規范都是通過開發IEEE 802.15.4中未定義的上層進一步擴展了標准。類似於以上幾種協議標准,Lora是基於IEEE802.15.4g標准進行了上層標準的擴展定義,而IEEE802.15.4g是在IEEE802.15.4基礎上對物理層和MAC層做了調整。除此之外wifi是基於IEEE802.11b標准創建的一種無線區域網技術,通常使用2.4G UHF或者5G SHF ISM射頻頻段。IEEE 802.15.1是由 IEEE 制定的一種藍牙無線通信規范標准,應用於無線個人區域網(WPAN)。可以說原版IEEE802.15.1來源於藍牙規范並與藍牙1.1完全兼容使用。
接下來我們詳細說一下目前在工業物聯網和消費電子領域應用比較廣泛的幾種無線技術,有ZigBee、WirelessHart、WIA-PA、Lora、WiFi、藍牙bluetooth、NB-IOT、BeeLPW-T。
ZigBee是基於IEEE802.15.4標準的低功耗區域網協議。根據國際標准規定,ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率。主要適合用於自動控制和遠程式控制制領域,可以嵌入各種設備。ZigBee協議從下到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問控制層(MAC)、傳輸層(TL)、網路層(NWK)、應用層(APL)等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標準的規定。在工業領域的典型應用是中國油氣田生產物聯網自動化採集控制設備規范中明確物理層、鏈路層、網路層採用ZigBee通訊協議,應用層通訊採用A11-GRM通訊協議。
WirelessHART是第一個專門為過程工業而設計的開放的可互操作的無線通訊標准,滿足了工業工廠對於可靠、強勁、安全的無線通訊方式的迫切需求。作為HART7技術規范的一部分,除了保持現有HART設備、命令和工具的能力,它增加了HART協議的無線能力。國際電工委員會於2010年4月批准發布了完全國際化的WirelessHART標准IEC 62591(Ed.1.0),是第一個過程自動化領域的無線 感測器 網路國際標准。該網路同樣使用運行在2.4GHz頻段上的無線電IEEE802.15.4標准,採用直接序列擴頻(DSSS)、通信安全與可靠的信道跳頻、時分多址同步、網路上設備間延控通信等技術,WirelessHART標准協議主要應用於工廠自動化領域和過程自動化領域,彌補了高可靠、低功耗及低成本的工業無線通信市場的空缺。典型應用以Emerson為例,從2010年就已經開始供應WirelessHART兼容產品,從壓力、流量、液位、溫度、振動、pH測量等各類儀表變送器到網關節點等,逐漸有了品類齊全的無線類工業儀表產品系列。
WIA-PA標準是具有我國自主知識產權、符合我國工業應用國情的一種無線標准體系,2008年10月,該規范獲得了國際電工委員會(IEC)全體成員國96%的投票,成為與Wireless HART被同時承認的兩個國際標准化文件之一。WIA-PA同樣基於IEEE802.15.4標准,通訊速率250kbps,頻段2.4GHz,工業室內通訊距離200m,室外環境可達800m,數據可靠性大於99%,自適應跳頻技術,避免干擾,冗餘路由技術,自組織修復網路。同時支持HART命令,兼容WirelessHART標准。典型應用是中科院沈陽自動化研究所提供技術支持參與合作的在國內遼河油田、吉林油田、大慶油田、新疆油田等現場的遠程油井監測控制系統。
LoRa是semtech公司創建的低功耗區域網無線協議,基於IEEE 802.15.4g標准,它最大特點就是在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠,實現了低功耗和遠距離的統一,它在同樣的功耗下比傳統的無線射頻通信距離擴大3-5倍。Lora的工作頻率在ISM 頻段,包括433、868、915 MHz。
WiFi俗稱無線寬頻,又叫802.11b標准,工作在2.4GHz或者5GHz頻段,最高傳輸速率能達到11Mbps,網路覆蓋范圍最高可達300m,適合辦公室和樓內區域使用。由於WiFi技術在結構上與乙太網完全一致,所以能夠將WLAN集成到已有的寬頻網路中,也能夠將已有的寬頻業務集成到WLAN中,這樣,就可以利用已有的寬頻有線接入資源,迅速地部署WLAN網路,形成無縫覆蓋。
藍牙是一種短距離無線通信的技術規范,它最初的目標是取代現有的掌上電腦、行動電話等各種數字設備上的有線線纜連接。在制定藍牙規范之初,就建立了統一全球的目標,向全球公開發布工作頻段為全球統一開放的2.4GHz工業、科學和醫學(ISM)頻段。從目前的應用看,藍牙體積小、功率低,其應用早已不局限於計算機外設,可以集成到任何數字設備中,尤其是對數據傳輸速率要求不高的移動設備。藍牙有幾大特點,一是全球范圍適用,無需申請許可證,二是同時可傳輸語音和數據,三是可以建立臨時性對等連接,四是具有很好的抗干擾能力。
窄帶物聯網(NB-IOT)是國際移動通信標准化組織為了應對日漸強烈的物聯網需求,制訂的一個新的蜂窩物聯網的標准(CIOT),這個新標准要實現超強覆蓋、超低功耗、超低成本、超大連接。NB-IOT是一個空中介面標准,主要是用在終端與基站之間的約定,包括物理層和數據鏈路層的一些設計規定。NB-IoT構建於 蜂窩網路 ,只消耗大約180kHz的帶寬,可直接部署於GSM網路、UMTS網路或LTE網路,以降低部署成本、實現平滑升級。
BeeLPW-T是必創科技聚焦工業場景應用,基於IEEE802.15.4標准自主開發的一種無線通信協議,具有同步精度高、功耗低、網路自恢復等優點。大容量的同步網路節點數量和多跳能力,可為工業現場的網路覆蓋及節點架設提供強大的網路協議支撐。該協議具有的天然物聯網基因,能以更優的功耗將感測器的感知層數據傳輸至雲端,較往代產品效率提高近四倍。
1、更高速靈敏的反饋
基於高精度的網路同步性能,所有設備可以工作在最優的功耗狀態下,保持全網秒級的響應速度,可以滿足絕大多數尤其是具有邊緣計算能力低功耗設備的需求。
2、更豐富的應用方式
同步網路下的節點,真正實現協同工作,賦予數據在無線應用中時間的屬性,無論星型,樹狀等網路模式,均可滿足各種設備密度、覆蓋距離的應用要求。
3、更低的維護成本
協議可以隨意切換周期采樣及大數據採集狀態 ,針對不同工況及應用需要,兼容有線狀態分析系統的採集需求;時間同步及低功耗設計,在確保網路運行精準的同時,降低了設備的無效工作時間,使得設備整體更加簡練、高效。更低的功耗,可改善設備的維護周期,降低維護難度和平均維護成本,為客戶提供一個安心可靠並幾近無感的防護體驗。
最後附表總結一下幾種典型無線技術標準的特點區別:
NB--TWIAPA
組網方式基於現有蜂窩組網基於LoRa網關基於Zigbee網關基於無線路由器基於藍牙Mesh網關基於BeeLPW-T網關基於WIA-PA網關
網路部署方式節點節點+網關
受現場遮擋影響
節點+網關節點+路由器節點-節點節點+中繼+網關節點+中繼+網關
傳輸距離遠距離,基站覆蓋10公里以上遠距離,可達十幾公里短距離
10-100m
短距離50米10米不含中繼200m不含中繼200m
單網接入節點容量約20萬理論約6萬,實際500-5000理論6萬,一般200-500個約50個理論6萬理論5000通道理論6萬,一般200-500個
電池續航理論10年/AA電池理論10年/AA電池理論約2年/AA電池數小時數天理論約2年/AA電池理論約2年/AA電池
成本30-70元30-40元5-15元模塊約7-8s小於10元
頻段License頻段
運營商頻段
unLicense頻段
Sub-GHZ(433/868/915MHz)
unLicense頻段
2.4GHz
2.4G和5G2.4GunLicense頻段
2.4GHz
unLicense頻段
2.4GHz
傳輸速度理論160kbps-250kbps
實際小於100kbps
0.3-50kbps理論250kbps,實際小於100kbps2.4G:1-11Mbps
5G:1-500Mbps
1M理論250kbps理論250kbps
網路時延6-10sTBD<1s<1s<1s<1s<1s
適合領域戶外戶外,工廠工廠,室內辦公室,工廠移動設備工廠,車間工廠,車間
聯網所需時間3 30ms3s10s3s3s
B. 什麼是mesh組網
Mesh組網即」無線網格網路」,是「多跳(multi-hop)」網路,是由ad hoc網路發展而來,是解決「最後一公里」問題的關鍵技術之一。在向下一代網路演進的過程中,無線是一個不可缺的技術。
無線mesh可以與其它網路協同通信,是一個動態的可以不斷擴展的網路架構,任意的兩個設備均可以保持無線互聯。無線 Mesh 網路憑借多跳互連和網狀拓撲特性,已經演變為適用於寬頻家庭網路、社區網路、企業網路和城域網路等多種無線接入網路的有效解決方案。
無線 Mesh路由器以多跳互連的方式形成自組織網路,為 WMN 組網提供了更高的可靠性、更廣的服務覆蓋范圍和更低的前期投入成本。
由轉發
無線Mesh網路的很多技術特點和優勢來自於其Mesh網狀連接和尋路,而路由轉發的設計則直接決定Mesh網路對其網狀連接的利用效率,影響網路的性能。
在設計無線Mesh網路路由協議時要注意,首先,不能僅根據「最小跳數」來進行路由選擇,而要綜合考慮多種性能度量指標,綜合評估後進行路由選擇;其次,要提供網路容錯性和健壯性支持,能夠在無線鏈路失效時,迅速選擇替代鏈路避免業務提供中斷;第三,要能夠利用流量工程技術,在
多條路徑間進行負載均衡,盡量最大限度利用系統資源;第四,要求能同時支持MP和Mesh STA。常用的無線Mesh路由協議可參照Ad Hoc網路的路由協議,幾種典型的路由協議包括:動態源路由協議(DSR)、目的序列距離矢量路由協議(DSDV)、臨時按序路由演算法(TORA)和Ad Hoc按需距離矢量路由協議(AODV)等。
DSR是最常見的一種對等的基於拓撲的反應式自組織路由協議,它的特點是採用積極的緩存策略以及從源路由中提取拓撲信息,通過比對,實現路由創建。
C. 無線wifi什麼原理是什麼
Wi-Fi是一個無線網路通信技術的品牌,由Wi-Fi聯盟所持有。我為大家整理了無線WiFi的相關內容,供大家參考閱讀!
無線WiFi的技術原理
無線網路在無線區域網的范疇是指“無線相容性認證”,實質上是一種商業認證,同時也是一種無線聯網技術,以前通過網線連接電腦,而Wi-Fi則是通過無線電波來連網;常見的就是一個無線路由器,那麼在這個無線路由器的電波覆蓋的有效范圍都可以採用Wi-Fi連接方式進行聯網,如果無線路由器連接了一條ADSL線路或者別的上網線路,則又被稱為熱點。
無線WiFi的主要功能
無線網路上網可以簡單的理解為無線上網,幾乎所有智能手機、平板電腦和筆記本電腦都支持Wi-Fi上網,是當今使用最廣的一種無線網路傳輸技術。實際上就是把有線網路信號轉換成無線信號,就如在開頭為大家介紹的一樣,使用無線路由器供支持其技術的相關電腦,手機,平板等接收。手機如果有Wi-Fi功能的話,在有Wi-Fi無線信號的時候就可以不通過移動聯通的網路上網,省掉了流量費。
無線網路無線上網在大城市比較常用,雖然由Wi-Fi技術傳輸的無線通信質量不是很好,數據安全性能比藍牙差一些,傳輸質量也有待改進,但傳輸速度非常快,可以達到54Mbps,符合個人和社會信息化的需求。Wi-Fi最主要的優勢在於不需要布線,可以不受布線條件的限制,因此非常適合移動辦公用戶的需要,並且由於發射信號功率低於100mw,低於手機發射功率,所以Wi-Fi上網相對也是最安全健康的。
但是Wi-Fi信號也是由有線網提供的,比如家裡的ADSL,小區寬頻等,只要接一個無線路由器,就可以把有線信號轉換成Wi-Fi信號。國外很多發達國家城市裡到處覆蓋著由政府或大公司提供的Wi-Fi信號供居民使用,我國也有許多地方實施”無線城市“工程使這項技術得到推廣。在4G牌照沒有發放的試點城市,許多地方使用4G轉Wi-Fi讓市民試用。
無線WiFi的應用領域
網路媒體
由於無線網路的頻段在世界范圍內是無需任何電信運營執照的,因此WLAN無線設備提供了一個世界范圍內可以使用的,費用極其低廉且數據帶寬極高的無線空中介面。用戶可以在Wi-Fi覆蓋區域內快速瀏覽網頁,隨時隨地接聽撥打電話。而其它一些基於WLAN的寬頻數據應用,如流媒體、網路游戲等功能更是值得用戶期待。有了Wi-Fi功能我們打長途電話(包括國際長途)、瀏覽網頁、收發電子郵件、音樂下載、數碼照片傳遞等,再無需擔心速度慢和花費高的問題。Wi-FiWi-Fi技術與藍牙技術一樣,同屬於在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術。
掌上設備
無線網路在掌上設備上應用越來越廣泛,而智能手機就是其中一份子。與早前應用於手機上的藍牙技術不同,Wi-Fi具有更大的覆蓋范圍和更高的傳輸速率,因此Wi-Fi手機成為了2010年移動通信業界的時尚潮流。
日常休閑
2010年無線網路的覆蓋范圍在國內越來越廣泛,高級賓館、豪華住宅區、飛機場以及咖啡廳之類的區域都有Wi-Fi介面。當我們去旅遊、辦公時,就可以在這些場所使用我們的掌上設備盡情網上沖浪了。廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設置“熱點”,並通過高速線路將網際網路接入上述場所。這樣,由於“熱點”所發射出的電波可以達到距接入點半徑數十米至100米的地方,用戶只要將支持Wi-Fi的筆記本電腦或PDA或手機或psp或ipodtouch等拿到該區域內,即可高速接入網際網路。
在家也可以買無線路由器設置區域網然後就可以痛痛快快的無線上網了。
無線網路和3G技術的區別就是3G在高速移動時傳輸質量較好,但靜態的時候用Wi-Fi上網足夠了。
無線網路的規模商業化應用,在世界范圍內罕見成功先例。問題集中在兩個方面:一是大型運營商對這一模式的不認可;二是本身缺乏有效的商業模式。但基於無線網路技術的無線區域網已經日趨普及,這意味將來可以十分方便的應用。一旦存在Wi-Fi網路的公眾場合,解決了運營商的互聯互通、高收費、漫遊性的問題,Wi-Fi將來從一個成功的技術轉化為成功的商業。
客運列車
2014年11月28日14時20分,中國首列開通WiFi服務的客運列車——廣州至香港九龍T809次直通車從廣州東站出發,標志中國鐵路開始WiFi(無線網路)時代。
列車WiFi開通後,不僅可觀看車廂內部區域網的高清影院、玩社區游戲,還能直達外網,刷微博、發郵件,以10-50兆的帶寬速度與世界聯通。
公共廁所
公廁免費WIFI
重慶南岸區2016年將修建20座帶有免費WIFI功能的公廁 。
無線WiFi的產生背景
無線網路是IEEE定義的無線網技術,在1999年IEEE官方定義802.11標準的時候,IEEE選擇並認定了CSIRO發明的無線網技術是世界上最好的無線網技術,因此CSIRO的無線網技術標准,就成為了2010年Wi-Fi的核心技術標准。
無線網路技術由澳洲政府的研究機構CSIRO在90年代發明並於1996年在美國成功申請了無線網技術專利。(US Patent Number 5,487,069)發明人是悉尼大學工程系畢業生Dr John O'Sullivan領導的一群由悉尼大學工程系畢業生組成的研究小組 。IEEE曾請求澳洲政府放棄其無線網路專利,讓世界免費使用Wi-Fi技術,但遭到拒絕。澳洲政府隨後在美國通過官司勝訴或庭外和解,收取了世界上幾乎所有電器電信公司(包括蘋果、英特爾、聯想、戴爾、AT&T、索尼、東芝、微軟、宏碁、華碩,等等)的專利使用費。2010年我們每購買一台含有Wi-Fi技術的電子設備的時候,我們所付的價錢就包含了交給澳洲政府的Wi-Fi專利使用費。
2010年全球每天估計會有30億台電子設備使用無線網路技術,而到2013年底CSIRO的無線網專利過期之後,這個數字預計會增加到50億。
無線網路被澳洲媒體譽為澳洲有史以來最重要的科技發明,其發明人John O'Sullivan被澳洲媒體稱為”Wi-Fi之父“並獲得了澳洲的國家最高科學獎和全世界的眾多贊譽,其中包括歐盟機構,歐洲專利局,European Patent Office(EPO)頒發的European Inventor Award 2012,即2012年歐洲發明者大獎。
無線WiFi的組成結構
一般架設無線網路的基本配備就是無線網卡及一台AP,如此便能以無線的模式,配合既有的有線架構來分享網路資源,架設費用和復雜程度遠遠低於傳統的有線網路。如果只是幾台電腦的對等網,也可不要AP,只需要每台電腦配備無線網卡。AP為Access Point簡稱,一般翻譯為“無線訪問接入點”,或“橋接器”。它主要在媒體存取控制層MAC中扮演無線工作站及有線區域網絡的橋梁。有了AP,就像一般有線網路的Hub一般,無線工作站可以快速且輕易地與網路相連。特別是對於寬頻的使用,Wi-Fi更顯優勢,有線寬頻網路(ADSL、小區LAN等)到戶後,連接到一個AP,然後在電腦中安裝一塊無線網卡即可。普通的家庭有一個AP已經足夠,甚至用戶的鄰里得到授權後,則無需增加埠,也能以共享的方式上網。
硬體設備
隨著無線網路的不斷興起和發展,2010年無線網路模塊的應用領域相當廣泛!
但是Wi-Fi模塊畢竟是一高頻性質的產品,它不象普通的消費類電子產品,生產設計的時候會有一些莫名其妙的現象和問題,讓一些沒有高頻設計經驗的工程師費勁心思,有相關經驗的從業人員,往往也是需要藉助昂貴的設備來協助分析。
對於無線網路部分的處理,有直接把Wi-Fi部分Layout到PCB主板上去的設計,這種設計,需要勇氣和技術,因為本身模塊的價格不高,主板對應的產品價格不菲,當有Wi-Fi部分產生的問題,調試更換比較麻煩,直接報廢可惜;所以很多設計都願意採用模塊化的Wi-Fi部分,這樣可以直接讓Wi-Fi部分模塊化,處理起來方便,而且模塊可以直接拆卸,對於產品的設計風險和具體的耗損也有很大幫助。
具體的硬體設計應該和相關Wi-Fi模塊咨詢時,要考慮清楚以下方面:
通信介面方面:2010年基本是採用USB介面形式,PCIE和SDIO的也有少部分,PCIE的市場份額應該不大,多合一的價格昂貴,而且實用性不強,集成的很多功能都不會使用,其實也是一種浪費。
供電方面:多數是用5V直接供電,有的也會利用主板設計中的電源共享,直接採用3.3V供電。
天線的處理形式:可以有內置的PCB板載天線或者陶瓷天線;也可以通過I-PEX接頭,連接天線延長線,然後讓天線外置。
規格尺寸方面:這個可以根據具體的設計要求,最小的有nano型號(可以直接做nano無線網卡);有可以做到迷你型的12*12左右(通常是外置天線方式採用);通常是25*12左右的設計多點(基本是板載天線和陶瓷天線多,也有外置天線接頭)。
跟主板連接的形式:可以直接SMT,也可以通過2.54的排針來做插件連接(這種組裝/維修方便)。
軟體的調試要結合具體的方案主控,畢竟Wi-Fi部分僅僅是一個無線的收發而已。很多用戶在咨詢的時候,很容易混淆!可以說,2013年Wi-Fi模塊應用最火爆的領域就是MID市場,同時傳統的一些網路領域應用市場也有滲透,比如一些工業控制領域/網路播放領域/甚至一些遙控領域也有在考慮的,基本上是能用到網路的部分都希望嘗試無線化!
無線WiFi的網路協議
一個Wi-Fi聯接點網路成員和結構站點(Station),網路最基本的組成部分。
基本服務單元(Basic Service Set,BSS)是網路最基本的服務單元。最簡單的服務單元可以只由兩個站點組成。站點可以動態地聯結(Associate)到基本服務單元中。
分配系統(Distribution System,DS)。分配系統用於連接不同的基本服務單元。分配系統使用的媒介(Medium)邏輯上和基本服務單元使用的媒介是截然分開的,盡管它們物理上可能會是同一個媒介,例如同一個無線頻段。
接入點(Access Point,AP)。接入點既有普通站點的身份,又有接入到分配系統的功能。
擴展服務單元(Extended Service Set,ESS)。由分配系統和基本服務單元組合而成。這種組合是邏輯上,並非物理上的--不同的基本服務單元物有可能在地理位置相去甚遠。分配系統也可以使用各種各樣的技術。
關口(Portal),也是一個邏輯成分。用於將無線區域網和有線區域網或其它網路聯系起來。
這兒有3種媒介,站點使用的無線的媒介,分配系統使用的媒介,以及和無線區域網集成一起的其它區域網使用的媒介。物理上它們可能互相重疊。
IEEE802.11隻負責在站點使用的無線的媒介上的定址(Addressing)。分配系統和其它區域網的定址不屬無線區域網的范圍。
IEEE802.11沒有具體定義分配系統,只是定義了分配系統應該提供的服務(Service)。整個無線區域網定義了9種服務,5種服務屬於分配系統的任務,分別為,聯接(Association),結束聯接(Diassociation),分配(Distribution),集成(Integration),再聯接(Reassociation)。
4種服務屬於站點的任務,分別為,鑒權(Authentication),結束鑒權(Deauthentication),隱私(Privacy), MAC數據傳輸(MSDU delivery)。
無線WiFi的認證種類
前Wi-Fi聯盟所公布的認證種類有:
*WPA/WPA2:WPA/WPA2是基於IEEE802.11a、802.11b、802.11g的單模、雙模或雙頻的產品所建立的測試程序。內容包含通訊協定的驗證、無線網路安全性機制的驗證,以及網路傳輸表現與相容性測試。
*WMM(Wi-Fi MultiMedia):當影音多媒體透過無線網路的傳遞時,要如何驗證其帶寬保證的機制是否正常運作在不同的無線網路裝置及不同的安全性設定上是WMM測試的目的。
* WMM Power Save:在影音多媒體透過無線網路的傳遞時,如何透過管理無線網路裝置的待命時間來延長電池壽命,並且不影響其功能性,可以透過WMM Power Save的測試來驗證。
*WPS(Wi-Fi Protected Setup):這是一個2007年年初才發布的認證,目的是讓消費者可以透過更簡單的方式來設定無線網路裝置,並且保證有一定的安全性。當前WPS允許透過Pin Input Config(PIN)、Push Button Config(PBC)、USB Flash Drive Config(UFD)以及Near Field Communication 、Contactless Token Config(NFC)的方式來設定無線網路裝置。
*ASD(Application Specific Device):這是針對除了無線網路存取點(Access Point)及站台(Station)之外其他有特殊應用的無線網路裝置,例如DVD播放器、投影機、列印機等等。
*CWG(Converged Wireless Group):主要是針對Wi-Fi mobile converged devices 的RF 部分測量的測試程序。
無線WiFi的發展前景
融合3G
從覆蓋范圍、傳輸速率、基本業務類別、可移動速率、前向擴展、演進走向等多方面綜合分析,3G與WLAN是一種可以揚長避短的互補關系。
對於GPRS、CDMA1x、1xRTT、EV-DO、EV-DV等技術而言,上下鏈路數據業務的對稱性是Wi-Fi的一個明顯優勢。對於3G室內的2Mbit數據速率,Wi-Fi也具有絕對的優勢,它當前採用的是802.11b標准,理論數據速率可達11Mbit,實際的物理層數據速率支持1、2、5.5、11Mbit可調,覆蓋范圍從100-300m。隨著802.11g/a、802.16e、802.11i、WiMAX等技術、協議標準的制定和完善,加上Wi-Fi聯盟對市場快速的反應能力,Wi-Fi正在進入一個快速發展的階段。其中,作為802.11b發展的後繼標准802.16(WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access全球微波接入互操作性),已經在2003年1月正式獲得批准,雖然它採用了與802.11b不同的頻段(10-66GHz),但是作為一項無線城域網(WMAN)技術,它可以和802.11b/g/a無線接入熱點互為補充,構築一個完全覆蓋城域的寬頻無線技術。Wi-Fi/WiMAX作為Cable和DSL的無線擴展技術,它的移動性與靈活性為移動用戶提供了真正的無線寬頻接入服務,實現了對傳統寬頻接入技術的帶寬特性和QoS服務質量的延伸。
對於Wi-Fi技術而言,漫遊、切換、安全、干擾等方面都是運營商組網時需考慮的重點。隨著骨幹傳輸網容量和傳輸速率的提高,無論採用平面或者兩層的架構都不會影響到用戶的寬頻快速接入;隨著IAPP以及MobileIP技術的完善、IPv6的發展也可以最終解決漫遊和切換的問題;802.11i標準的產生將提供更多的包括WPA2、多媒體認證等安全策略;不斷成熟的組網方案和干擾預檢測機制都可以減少頻率資源開發帶來的干擾。
Wi-Fi/WiMAX的市場目標是成為寬頻無線接入城域網技術,基本目標是要提供一種城域網領域點對多點的多廠商環境下可有效地互操作的寬頻無線接入手段,以實現滿足3G標準的以無線廣域網WWAN為基本模式、以公眾語音及多媒體數據為內容、在全球范圍內漫遊的個人手機終端的基本市場定位。Wi-Fi/WiMAX也可以作為3G無線廣域/城域、多點基站互聯支持手段的補充。
Wi-Fi/WiMAX的發展方向包括:網路技術,覆蓋更大的范圍,從熱點到熱區到整個城市;Wi-Fi手持終端和VoWLAN業務必然成為潛在的應用模式;基於IP的Wi-Fi/WiMAX的交換技術和開放的業務平台,將使WLAN網路更智能、更易管理;基於多層次的安全策略(WEP、WPA、WPA2、AES、等)提供不同等級的安全方案,將使企業、個人用戶可以根據不同的性價比來選擇滿足自己需要的安全策略。
1.基於全IP的網路架構
不管是商用的還是正在試驗的(CDMA2000/WCDMAR99/R4/TD-SCDMA)3G標准都不是基於全IP的網路,比如CDMA2000是基於ANSI-41;WCDMA99/TD-SCDMA是基於傳統的GSM-MAP、R4軟交換的承載和控制分離方式,而直到R5引入了IMS才實現全IP的核心網。顯然全IP的核心網路也是3G發展的方向,採用基於全IP的核心網不但可以與無線接入方式獨立地發展,還可以支持包括Wi-Fi/WiMAX、WCDMA、Bluetooth等多種無線接入方式。在3G的R6中已經開始把WLAN和3G一同考慮了。
2.共用開放的業務平台和運營支撐系統
Wi-Fi/WiMAX和3G不同的承載特性(吞吐量、延時、QoS、對稱性等)為用戶享受語音、數據、多媒體業務提供更多的接入方式選擇;它們可通過共用開放的業務平台融合不同的業務引擎實現網路間互通;根據網路服務區內的性能,用戶可以手工或者自動選擇接入那個網路;同時支持WLAN和3G網路的運營支撐系統,可以對雙網實現統一的運營管理、計費、甚至用戶身份認證,最大限度降低網路建設、維護成本。