A. 常见无线通信协议详细介绍
本文主要是给大家梳理一下目前市面上常用的一些无线通讯协议标准,帮助大家了解一下不同的无线网络技术由来和各自特点。
首先说一下IEEE 802.15.4,IEEE 802.15.4是一种技术标准,目前常用的无线通讯协议大多数是在802.15.4标准规定的底层协议基础上,开发的上层协议而演变出来的,它规定了低速率无线个域网 (LR-WPAN)的 物理层 和 媒体访问控制 ,并由 IEEE 802.15 工作组维护,该工作组在2003年定义了该标准。它是 Zigbee 的基础,另外像诸如 ISA100.11a , WirelessHART ,WIA-PA , 6LoWPAN 和 SNAP 规范,每个标准规范都是通过开发IEEE 802.15.4中未定义的上层进一步扩展了标准。类似于以上几种协议标准,Lora是基于IEEE802.15.4g标准进行了上层标准的扩展定义,而IEEE802.15.4g是在IEEE802.15.4基础上对物理层和MAC层做了调整。除此之外wifi是基于IEEE802.11b标准创建的一种无线局域网技术,通常使用2.4G UHF或者5G SHF ISM射频频段。IEEE 802.15.1是由 IEEE 制定的一种蓝牙无线通信规范标准,应用于无线个人区域网(WPAN)。可以说原版IEEE802.15.1来源于蓝牙规范并与蓝牙1.1完全兼容使用。
接下来我们详细说一下目前在工业物联网和消费电子领域应用比较广泛的几种无线技术,有ZigBee、WirelessHart、WIA-PA、Lora、WiFi、蓝牙bluetooth、NB-IOT、BeeLPW-T。
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。在工业领域的典型应用是中国油气田生产物联网自动化采集控制设备规范中明确物理层、链路层、网络层采用ZigBee通讯协议,应用层通讯采用A11-GRM通讯协议。
WirelessHART是第一个专门为过程工业而设计的开放的可互操作的无线通讯标准,满足了工业工厂对于可靠、强劲、安全的无线通讯方式的迫切需求。作为HART7技术规范的一部分,除了保持现有HART设备、命令和工具的能力,它增加了HART协议的无线能力。国际电工委员会于2010年4月批准发布了完全国际化的WirelessHART标准IEC 62591(Ed.1.0),是第一个过程自动化领域的无线 传感器 网络国际标准。该网络同样使用运行在2.4GHz频段上的无线电IEEE802.15.4标准,采用直接序列扩频(DSSS)、通信安全与可靠的信道跳频、时分多址同步、网络上设备间延控通信等技术,WirelessHART标准协议主要应用于工厂自动化领域和过程自动化领域,弥补了高可靠、低功耗及低成本的工业无线通信市场的空缺。典型应用以Emerson为例,从2010年就已经开始供应WirelessHART兼容产品,从压力、流量、液位、温度、振动、pH测量等各类仪表变送器到网关节点等,逐渐有了品类齐全的无线类工业仪表产品系列。
WIA-PA标准是具有我国自主知识产权、符合我国工业应用国情的一种无线标准体系,2008年10月,该规范获得了国际电工委员会(IEC)全体成员国96%的投票,成为与Wireless HART被同时承认的两个国际标准化文件之一。WIA-PA同样基于IEEE802.15.4标准,通讯速率250kbps,频段2.4GHz,工业室内通讯距离200m,室外环境可达800m,数据可靠性大于99%,自适应跳频技术,避免干扰,冗余路由技术,自组织修复网络。同时支持HART命令,兼容WirelessHART标准。典型应用是中科院沈阳自动化研究所提供技术支持参与合作的在国内辽河油田、吉林油田、大庆油田、新疆油田等现场的远程油井监测控制系统。
LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线协议,基于IEEE 802.15.4g标准,它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的统一,它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。Lora的工作频率在ISM 频段,包括433、868、915 MHz。
WiFi俗称无线宽带,又叫802.11b标准,工作在2.4GHz或者5GHz频段,最高传输速率能达到11Mbps,网络覆盖范围最高可达300m,适合办公室和楼内区域使用。由于WiFi技术在结构上与以太网完全一致,所以能够将WLAN集成到已有的宽带网络中,也能够将已有的宽带业务集成到WLAN中,这样,就可以利用已有的宽带有线接入资源,迅速地部署WLAN网络,形成无缝覆盖。
蓝牙是一种短距离无线通信的技术规范,它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线线缆连接。在制定蓝牙规范之初,就建立了统一全球的目标,向全球公开发布工作频段为全球统一开放的2.4GHz工业、科学和医学(ISM)频段。从目前的应用看,蓝牙体积小、功率低,其应用早已不局限于计算机外设,可以集成到任何数字设备中,尤其是对数据传输速率要求不高的移动设备。蓝牙有几大特点,一是全球范围适用,无需申请许可证,二是同时可传输语音和数据,三是可以建立临时性对等连接,四是具有很好的抗干扰能力。
窄带物联网(NB-IOT)是国际移动通信标准化组织为了应对日渐强烈的物联网需求,制订的一个新的蜂窝物联网的标准(CIOT),这个新标准要实现超强覆盖、超低功耗、超低成本、超大连接。NB-IOT是一个空中接口标准,主要是用在终端与基站之间的约定,包括物理层和数据链路层的一些设计规定。NB-IoT构建于 蜂窝网络 ,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。
BeeLPW-T是必创科技聚焦工业场景应用,基于IEEE802.15.4标准自主开发的一种无线通信协议,具有同步精度高、功耗低、网络自恢复等优点。大容量的同步网络节点数量和多跳能力,可为工业现场的网络覆盖及节点架设提供强大的网络协议支撑。该协议具有的天然物联网基因,能以更优的功耗将传感器的感知层数据传输至云端,较往代产品效率提高近四倍。
1、更高速灵敏的反馈
基于高精度的网络同步性能,所有设备可以工作在最优的功耗状态下,保持全网秒级的响应速度,可以满足绝大多数尤其是具有边缘计算能力低功耗设备的需求。
2、更丰富的应用方式
同步网络下的节点,真正实现协同工作,赋予数据在无线应用中时间的属性,无论星型,树状等网络模式,均可满足各种设备密度、覆盖距离的应用要求。
3、更低的维护成本
协议可以随意切换周期采样及大数据采集状态 ,针对不同工况及应用需要,兼容有线状态分析系统的采集需求;时间同步及低功耗设计,在确保网络运行精准的同时,降低了设备的无效工作时间,使得设备整体更加简练、高效。更低的功耗,可改善设备的维护周期,降低维护难度和平均维护成本,为客户提供一个安心可靠并几近无感的防护体验。
最后附表总结一下几种典型无线技术标准的特点区别:
NB--TWIAPA
组网方式基于现有蜂窝组网基于LoRa网关基于Zigbee网关基于无线路由器基于蓝牙Mesh网关基于BeeLPW-T网关基于WIA-PA网关
网络部署方式节点节点+网关
受现场遮挡影响
节点+网关节点+路由器节点-节点节点+中继+网关节点+中继+网关
传输距离远距离,基站覆盖10公里以上远距离,可达十几公里短距离
10-100m
短距离50米10米不含中继200m不含中继200m
单网接入节点容量约20万理论约6万,实际500-5000理论6万,一般200-500个约50个理论6万理论5000通道理论6万,一般200-500个
电池续航理论10年/AA电池理论10年/AA电池理论约2年/AA电池数小时数天理论约2年/AA电池理论约2年/AA电池
成本30-70元30-40元5-15元模块约7-8s小于10元
频段License频段
运营商频段
unLicense频段
Sub-GHZ(433/868/915MHz)
unLicense频段
2.4GHz
2.4G和5G2.4GunLicense频段
2.4GHz
unLicense频段
2.4GHz
传输速度理论160kbps-250kbps
实际小于100kbps
0.3-50kbps理论250kbps,实际小于100kbps2.4G:1-11Mbps
5G:1-500Mbps
1M理论250kbps理论250kbps
网络时延6-10sTBD<1s<1s<1s<1s<1s
适合领域户外户外,工厂工厂,室内办公室,工厂移动设备工厂,车间工厂,车间
联网所需时间3 30ms3s10s3s3s
B. 什么是mesh组网
Mesh组网即”无线网格网络”,是“多跳(multi-hop)”网络,是由ad hoc网络发展而来,是解决“最后一公里”问题的关键技术之一。在向下一代网络演进的过程中,无线是一个不可缺的技术。
无线mesh可以与其它网络协同通信,是一个动态的可以不断扩展的网络架构,任意的两个设备均可以保持无线互联。无线 Mesh 网络凭借多跳互连和网状拓扑特性,已经演变为适用于宽带家庭网络、社区网络、企业网络和城域网络等多种无线接入网络的有效解决方案。
无线 Mesh路由器以多跳互连的方式形成自组织网络,为 WMN 组网提供了更高的可靠性、更广的服务覆盖范围和更低的前期投入成本。
由转发
无线Mesh网络的很多技术特点和优势来自于其Mesh网状连接和寻路,而路由转发的设计则直接决定Mesh网络对其网状连接的利用效率,影响网络的性能。
在设计无线Mesh网络路由协议时要注意,首先,不能仅根据“最小跳数”来进行路由选择,而要综合考虑多种性能度量指标,综合评估后进行路由选择;其次,要提供网络容错性和健壮性支持,能够在无线链路失效时,迅速选择替代链路避免业务提供中断;第三,要能够利用流量工程技术,在
多条路径间进行负载均衡,尽量最大限度利用系统资源;第四,要求能同时支持MP和Mesh STA。常用的无线Mesh路由协议可参照Ad Hoc网络的路由协议,几种典型的路由协议包括:动态源路由协议(DSR)、目的序列距离矢量路由协议(DSDV)、临时按序路由算法(TORA)和Ad Hoc按需距离矢量路由协议(AODV)等。
DSR是最常见的一种对等的基于拓扑的反应式自组织路由协议,它的特点是采用积极的缓存策略以及从源路由中提取拓扑信息,通过比对,实现路由创建。
C. 无线wifi什么原理是什么
Wi-Fi是一个无线网络通信技术的品牌,由Wi-Fi联盟所持有。我为大家整理了无线WiFi的相关内容,供大家参考阅读!
无线WiFi的技术原理
无线网络在无线局域网的范畴是指“无线相容性认证”,实质上是一种商业认证,同时也是一种无线联网技术,以前通过网线连接电脑,而Wi-Fi则是通过无线电波来连网;常见的就是一个无线路由器,那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用Wi-Fi连接方式进行联网,如果无线路由器连接了一条ADSL线路或者别的上网线路,则又被称为热点。
无线WiFi的主要功能
无线网络上网可以简单的理解为无线上网,几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持Wi-Fi上网,是当今使用最广的一种无线网络传输技术。实际上就是把有线网络信号转换成无线信号,就如在开头为大家介绍的一样,使用无线路由器供支持其技术的相关电脑,手机,平板等接收。手机如果有Wi-Fi功能的话,在有Wi-Fi无线信号的时候就可以不通过移动联通的网络上网,省掉了流量费。
无线网络无线上网在大城市比较常用,虽然由Wi-Fi技术传输的无线通信质量不是很好,数据安全性能比蓝牙差一些,传输质量也有待改进,但传输速度非常快,可以达到54Mbps,符合个人和社会信息化的需求。Wi-Fi最主要的优势在于不需要布线,可以不受布线条件的限制,因此非常适合移动办公用户的需要,并且由于发射信号功率低于100mw,低于手机发射功率,所以Wi-Fi上网相对也是最安全健康的。
但是Wi-Fi信号也是由有线网提供的,比如家里的ADSL,小区宽带等,只要接一个无线路由器,就可以把有线信号转换成Wi-Fi信号。国外很多发达国家城市里到处覆盖着由政府或大公司提供的Wi-Fi信号供居民使用,我国也有许多地方实施”无线城市“工程使这项技术得到推广。在4G牌照没有发放的试点城市,许多地方使用4G转Wi-Fi让市民试用。
无线WiFi的应用领域
网络媒体
由于无线网络的频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的,因此WLAN无线设备提供了一个世界范围内可以使用的,费用极其低廉且数据带宽极高的无线空中接口。用户可以在Wi-Fi覆盖区域内快速浏览网页,随时随地接听拨打电话。而其它一些基于WLAN的宽带数据应用,如流媒体、网络游戏等功能更是值得用户期待。有了Wi-Fi功能我们打长途电话(包括国际长途)、浏览网页、收发电子邮件、音乐下载、数码照片传递等,再无需担心速度慢和花费高的问题。Wi-FiWi-Fi技术与蓝牙技术一样,同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。
掌上设备
无线网络在掌上设备上应用越来越广泛,而智能手机就是其中一份子。与早前应用于手机上的蓝牙技术不同,Wi-Fi具有更大的覆盖范围和更高的传输速率,因此Wi-Fi手机成为了2010年移动通信业界的时尚潮流。
日常休闲
2010年无线网络的覆盖范围在国内越来越广泛,高级宾馆、豪华住宅区、飞机场以及咖啡厅之类的区域都有Wi-Fi接口。当我们去旅游、办公时,就可以在这些场所使用我们的掌上设备尽情网上冲浪了。厂商只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”,并通过高速线路将因特网接入上述场所。这样,由于“热点”所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至100米的地方,用户只要将支持Wi-Fi的笔记本电脑或PDA或手机或psp或ipodtouch等拿到该区域内,即可高速接入因特网。
在家也可以买无线路由器设置局域网然后就可以痛痛快快的无线上网了。
无线网络和3G技术的区别就是3G在高速移动时传输质量较好,但静态的时候用Wi-Fi上网足够了。
无线网络的规模商业化应用,在世界范围内罕见成功先例。问题集中在两个方面:一是大型运营商对这一模式的不认可;二是本身缺乏有效的商业模式。但基于无线网络技术的无线局域网已经日趋普及,这意味将来可以十分方便的应用。一旦存在Wi-Fi网络的公众场合,解决了运营商的互联互通、高收费、漫游性的问题,Wi-Fi将来从一个成功的技术转化为成功的商业。
客运列车
2014年11月28日14时20分,中国首列开通WiFi服务的客运列车——广州至香港九龙T809次直通车从广州东站出发,标志中国铁路开始WiFi(无线网络)时代。
列车WiFi开通后,不仅可观看车厢内部局域网的高清影院、玩社区游戏,还能直达外网,刷微博、发邮件,以10-50兆的带宽速度与世界联通。
公共厕所
公厕免费WIFI
重庆南岸区2016年将修建20座带有免费WIFI功能的公厕 。
无线WiFi的产生背景
无线网络是IEEE定义的无线网技术,在1999年IEEE官方定义802.11标准的时候,IEEE选择并认定了CSIRO发明的无线网技术是世界上最好的无线网技术,因此CSIRO的无线网技术标准,就成为了2010年Wi-Fi的核心技术标准。
无线网络技术由澳洲政府的研究机构CSIRO在90年代发明并于1996年在美国成功申请了无线网技术专利。(US Patent Number 5,487,069)发明人是悉尼大学工程系毕业生Dr John O'Sullivan领导的一群由悉尼大学工程系毕业生组成的研究小组 。IEEE曾请求澳洲政府放弃其无线网络专利,让世界免费使用Wi-Fi技术,但遭到拒绝。澳洲政府随后在美国通过官司胜诉或庭外和解,收取了世界上几乎所有电器电信公司(包括苹果、英特尔、联想、戴尔、AT&T、索尼、东芝、微软、宏碁、华硕,等等)的专利使用费。2010年我们每购买一台含有Wi-Fi技术的电子设备的时候,我们所付的价钱就包含了交给澳洲政府的Wi-Fi专利使用费。
2010年全球每天估计会有30亿台电子设备使用无线网络技术,而到2013年底CSIRO的无线网专利过期之后,这个数字预计会增加到50亿。
无线网络被澳洲媒体誉为澳洲有史以来最重要的科技发明,其发明人John O'Sullivan被澳洲媒体称为”Wi-Fi之父“并获得了澳洲的国家最高科学奖和全世界的众多赞誉,其中包括欧盟机构,欧洲专利局,European Patent Office(EPO)颁发的European Inventor Award 2012,即2012年欧洲发明者大奖。
无线WiFi的组成结构
一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP,如此便能以无线的模式,配合既有的有线架构来分享网络资源,架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网,也可不要AP,只需要每台电脑配备无线网卡。AP为Access Point简称,一般翻译为“无线访问接入点”,或“桥接器”。它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。有了AP,就像一般有线网络的Hub一般,无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。特别是对于宽带的使用,Wi-Fi更显优势,有线宽带网络(ADSL、小区LAN等)到户后,连接到一个AP,然后在电脑中安装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够,甚至用户的邻里得到授权后,则无需增加端口,也能以共享的方式上网。
硬件设备
随着无线网络的不断兴起和发展,2010年无线网络模块的应用领域相当广泛!
但是Wi-Fi模块毕竟是一高频性质的产品,它不象普通的消费类电子产品,生产设计的时候会有一些莫名其妙的现象和问题,让一些没有高频设计经验的工程师费劲心思,有相关经验的从业人员,往往也是需要借助昂贵的设备来协助分析。
对于无线网络部分的处理,有直接把Wi-Fi部分Layout到PCB主板上去的设计,这种设计,需要勇气和技术,因为本身模块的价格不高,主板对应的产品价格不菲,当有Wi-Fi部分产生的问题,调试更换比较麻烦,直接报废可惜;所以很多设计都愿意采用模块化的Wi-Fi部分,这样可以直接让Wi-Fi部分模块化,处理起来方便,而且模块可以直接拆卸,对于产品的设计风险和具体的耗损也有很大帮助。
具体的硬件设计应该和相关Wi-Fi模块咨询时,要考虑清楚以下方面:
通信接口方面:2010年基本是采用USB接口形式,PCIE和SDIO的也有少部分,PCIE的市场份额应该不大,多合一的价格昂贵,而且实用性不强,集成的很多功能都不会使用,其实也是一种浪费。
供电方面:多数是用5V直接供电,有的也会利用主板设计中的电源共享,直接采用3.3V供电。
天线的处理形式:可以有内置的PCB板载天线或者陶瓷天线;也可以通过I-PEX接头,连接天线延长线,然后让天线外置。
规格尺寸方面:这个可以根据具体的设计要求,最小的有nano型号(可以直接做nano无线网卡);有可以做到迷你型的12*12左右(通常是外置天线方式采用);通常是25*12左右的设计多点(基本是板载天线和陶瓷天线多,也有外置天线接头)。
跟主板连接的形式:可以直接SMT,也可以通过2.54的排针来做插件连接(这种组装/维修方便)。
软件的调试要结合具体的方案主控,毕竟Wi-Fi部分仅仅是一个无线的收发而已。很多用户在咨询的时候,很容易混淆!可以说,2013年Wi-Fi模块应用最火爆的领域就是MID市场,同时传统的一些网络领域应用市场也有渗透,比如一些工业控制领域/网络播放领域/甚至一些遥控领域也有在考虑的,基本上是能用到网络的部分都希望尝试无线化!
无线WiFi的网络协议
一个Wi-Fi联接点网络成员和结构站点(Station),网络最基本的组成部分。
基本服务单元(Basic Service Set,BSS)是网络最基本的服务单元。最简单的服务单元可以只由两个站点组成。站点可以动态地联结(Associate)到基本服务单元中。
分配系统(Distribution System,DS)。分配系统用于连接不同的基本服务单元。分配系统使用的媒介(Medium)逻辑上和基本服务单元使用的媒介是截然分开的,尽管它们物理上可能会是同一个媒介,例如同一个无线频段。
接入点(Access Point,AP)。接入点既有普通站点的身份,又有接入到分配系统的功能。
扩展服务单元(Extended Service Set,ESS)。由分配系统和基本服务单元组合而成。这种组合是逻辑上,并非物理上的--不同的基本服务单元物有可能在地理位置相去甚远。分配系统也可以使用各种各样的技术。
关口(Portal),也是一个逻辑成分。用于将无线局域网和有线局域网或其它网络联系起来。
这儿有3种媒介,站点使用的无线的媒介,分配系统使用的媒介,以及和无线局域网集成一起的其它局域网使用的媒介。物理上它们可能互相重叠。
IEEE802.11只负责在站点使用的无线的媒介上的寻址(Addressing)。分配系统和其它局域网的寻址不属无线局域网的范围。
IEEE802.11没有具体定义分配系统,只是定义了分配系统应该提供的服务(Service)。整个无线局域网定义了9种服务,5种服务属于分配系统的任务,分别为,联接(Association),结束联接(Diassociation),分配(Distribution),集成(Integration),再联接(Reassociation)。
4种服务属于站点的任务,分别为,鉴权(Authentication),结束鉴权(Deauthentication),隐私(Privacy), MAC数据传输(MSDU delivery)。
无线WiFi的认证种类
前Wi-Fi联盟所公布的认证种类有:
*WPA/WPA2:WPA/WPA2是基于IEEE802.11a、802.11b、802.11g的单模、双模或双频的产品所建立的测试程序。内容包含通讯协定的验证、无线网络安全性机制的验证,以及网络传输表现与相容性测试。
*WMM(Wi-Fi MultiMedia):当影音多媒体透过无线网络的传递时,要如何验证其带宽保证的机制是否正常运作在不同的无线网络装置及不同的安全性设定上是WMM测试的目的。
* WMM Power Save:在影音多媒体透过无线网络的传递时,如何透过管理无线网络装置的待命时间来延长电池寿命,并且不影响其功能性,可以透过WMM Power Save的测试来验证。
*WPS(Wi-Fi Protected Setup):这是一个2007年年初才发布的认证,目的是让消费者可以透过更简单的方式来设定无线网络装置,并且保证有一定的安全性。当前WPS允许透过Pin Input Config(PIN)、Push Button Config(PBC)、USB Flash Drive Config(UFD)以及Near Field Communication 、Contactless Token Config(NFC)的方式来设定无线网络装置。
*ASD(Application Specific Device):这是针对除了无线网络存取点(Access Point)及站台(Station)之外其他有特殊应用的无线网络装置,例如DVD播放器、投影机、打印机等等。
*CWG(Converged Wireless Group):主要是针对Wi-Fi mobile converged devices 的RF 部分测量的测试程序。
无线WiFi的发展前景
融合3G
从覆盖范围、传输速率、基本业务类别、可移动速率、前向扩展、演进走向等多方面综合分析,3G与WLAN是一种可以扬长避短的互补关系。
对于GPRS、CDMA1x、1xRTT、EV-DO、EV-DV等技术而言,上下链路数据业务的对称性是Wi-Fi的一个明显优势。对于3G室内的2Mbit数据速率,Wi-Fi也具有绝对的优势,它当前采用的是802.11b标准,理论数据速率可达11Mbit,实际的物理层数据速率支持1、2、5.5、11Mbit可调,覆盖范围从100-300m。随着802.11g/a、802.16e、802.11i、WiMAX等技术、协议标准的制定和完善,加上Wi-Fi联盟对市场快速的反应能力,Wi-Fi正在进入一个快速发展的阶段。其中,作为802.11b发展的后继标准802.16(WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access全球微波接入互操作性),已经在2003年1月正式获得批准,虽然它采用了与802.11b不同的频段(10-66GHz),但是作为一项无线城域网(WMAN)技术,它可以和802.11b/g/a无线接入热点互为补充,构筑一个完全覆盖城域的宽带无线技术。Wi-Fi/WiMAX作为Cable和DSL的无线扩展技术,它的移动性与灵活性为移动用户提供了真正的无线宽带接入服务,实现了对传统宽带接入技术的带宽特性和QoS服务质量的延伸。
对于Wi-Fi技术而言,漫游、切换、安全、干扰等方面都是运营商组网时需考虑的重点。随着骨干传输网容量和传输速率的提高,无论采用平面或者两层的架构都不会影响到用户的宽带快速接入;随着IAPP以及MobileIP技术的完善、IPv6的发展也可以最终解决漫游和切换的问题;802.11i标准的产生将提供更多的包括WPA2、多媒体认证等安全策略;不断成熟的组网方案和干扰预检测机制都可以减少频率资源开发带来的干扰。
Wi-Fi/WiMAX的市场目标是成为宽带无线接入城域网技术,基本目标是要提供一种城域网领域点对多点的多厂商环境下可有效地互操作的宽带无线接入手段,以实现满足3G标准的以无线广域网WWAN为基本模式、以公众语音及多媒体数据为内容、在全球范围内漫游的个人手机终端的基本市场定位。Wi-Fi/WiMAX也可以作为3G无线广域/城域、多点基站互联支持手段的补充。
Wi-Fi/WiMAX的发展方向包括:网络技术,覆盖更大的范围,从热点到热区到整个城市;Wi-Fi手持终端和VoWLAN业务必然成为潜在的应用模式;基于IP的Wi-Fi/WiMAX的交换技术和开放的业务平台,将使WLAN网络更智能、更易管理;基于多层次的安全策略(WEP、WPA、WPA2、AES、等)提供不同等级的安全方案,将使企业、个人用户可以根据不同的性价比来选择满足自己需要的安全策略。
1.基于全IP的网络架构
不管是商用的还是正在试验的(CDMA2000/WCDMAR99/R4/TD-SCDMA)3G标准都不是基于全IP的网络,比如CDMA2000是基于ANSI-41;WCDMA99/TD-SCDMA是基于传统的GSM-MAP、R4软交换的承载和控制分离方式,而直到R5引入了IMS才实现全IP的核心网。显然全IP的核心网络也是3G发展的方向,采用基于全IP的核心网不但可以与无线接入方式独立地发展,还可以支持包括Wi-Fi/WiMAX、WCDMA、Bluetooth等多种无线接入方式。在3G的R6中已经开始把WLAN和3G一同考虑了。
2.共用开放的业务平台和运营支撑系统
Wi-Fi/WiMAX和3G不同的承载特性(吞吐量、延时、QoS、对称性等)为用户享受语音、数据、多媒体业务提供更多的接入方式选择;它们可通过共用开放的业务平台融合不同的业务引擎实现网络间互通;根据网络服务区内的性能,用户可以手工或者自动选择接入那个网络;同时支持WLAN和3G网络的运营支撑系统,可以对双网实现统一的运营管理、计费、甚至用户身份认证,最大限度降低网络建设、维护成本。