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无线微波接入技术

作者:未知,  来源:网络,  阅读:515,  发布时间:2014-07-26 【放入收藏夹
近十年来,国内信息网络的发展对通信基础设施提出了越来越高的要求。各种网络接入技术越来越受到人们的重视。网络接入大致上可分为网络接入和单机接入两类。许多技术如DDN,xDSL,56K,ISDN,微波,帧中继,卫星通信等都成为人们的关注对象。为便于大家作网络连接,我们将从用户应用的角度上陆续介绍这些技术和相关情况。本文介绍微波技术。

一、微波技术概述

迄今,尽管中国电信基础建设取得了极大的发展,但是仍无法满足网络迅速发展的迫切需要。因此,无线微波扩频通信以其建设快速简便等优势成为建立广域网连接的另一重要方式,并在一些城市中(如北京)形成一定规模,是国内城市通信基础设施的有效补充,引起了很多网络建设单位的兴趣。为广大用户单位入网的需要,在此简单介绍微波入网的基本情况。我们建议具体建设之前,使用单位应了解各种可行的入网方式,根据本单位实际情况作出最佳选择。

微波扩频通信目前在国内的重要应用领域之一是企事业单位组建Intranet并接入ISP。

一般接入速率为64K-2Mbps,使用频段为2.4G-2.4835GHz,该频段属于工业自由辐射频段,也是国内目前唯一不需要无委会批准的自由频段。

微波扩频通信技术特点是利用伪随机码对输入信息进行扩展频谱编码处理,然后在某个载频进行调制以便传输。属于中程宽带通信方式。

微波扩频通信技术来源于军事领域,主要开发目的是对抗电子战干扰。微波扩频通信具有以下特点:

建设无线微波扩频通信系统目前无需申请、带宽较高、建设周期短; 一次性投资、建设简便、组网灵活、易于管理,设备可再次利用相连单位距离不能太远,并且两点直线范围内不能有阻挡物。抗噪声和干扰能力强,具极强的抗窄带瞄准式干扰能力,适应军事电子对抗;能与传统的调制方式共用频段; 信息传输可靠性高; 保密性强,伪随机噪声使得不易发现信号的存在而有利于防止窃听; 多址复用,可以采用码分复用实现多址通信; 设备使用寿命较长

二、扩频技术

扩频通信按调制方式可以划分为四种基本类型:

直接序列扩频 (Direct Sequence Spread Spectrum,简称DSSS);
跳频扩频 (Frequency Hopping Spread Spectrum,简称FHSS);
跳时扩频 (Time Hopping Spread Spectrum,简称THSS).
4、宽带线性调频扩频 (Chirp Spread Spectrum,简称切普扩频);

以上四种基本扩频系统各有优缺点。如果采用以上扩频技术的混合方式,技术折衷而使其优势互补,则可以满足高要求的抗干扰指标。采用混合扩频技术系统所获得的扩频增益等于其中所有单独扩频系统的扩频增益的总和。

三、扩频系统接入方式

微波扩频系统按接入方式分为点对点、点对多点两种。

点对点方式是指连接的双方用一对微波扩频传输设备相连。采用点对点方式的微波系统主要使用802.3协议,传输效率高于802.11协议。一般通信速率为64Kbps-2Mbps,另外可将若干点对点微波设备的通信信道进行复合,使得通信速率达到10Mpbs。其应用场合为:为连接两个地点提供专用可靠的通信信道,且要求通信速率较高。相应设备的价钱随通信速率的提高而增加,一般报价为5-20万元(指一对设备)。

点对多点方式是指扩频系统含一个中心点和若干分布接入点,若干分布接入点以竞争方式或固定分配方式分享中心点提供的总信道带宽。主要使用802.11协议。系统各分布接入点所分享的带宽一般为64K-128Kbps(总带宽一般为1M-2Mbps)。竞争方式可根据接入用户实时需要分配总带宽,但缺点是竞争时将浪费带宽、造成拥挤;而以固定方式分享带宽可以保证传输带宽,但缺乏带宽实时分配的灵活性。其应用场合为:需组建一微波通信网络,包括一个信息中心站和若干个分支接入站,分支接入站通过一条速率要求不高的通信信道(<=512Kbps)访问中心站,并通过中心站访问到其它分支接入站。相应设备的价钱主要依厂商和速率而定,一般报价为:中心站10多万元;分支站3-5万元。目前市场上有BreezeCom 和Multipoint等厂商提供一点对多点方式的扩频系统。

802.11协议是专门为微波无线网使用的,其目的是规范无线网产品、增加各种无线网产品的兼容性。虽然各种无线网产品号称都使用802.11协议,但实际上因软件、载波和扩频方式不同而很难兼容。802.11协议由于分时机制,点对点传输效率低于802.3协议。在点对多点传输情况下,分配给各接入点用户的速率呈指数下降趋势。实际使用中接入点的数目一般不超过10。

四、扩频系统产品介绍和比较

扩频通信在计算机联网方面,主要利用直接序列扩频DSSS、跳频扩频FHSS及两者的结合DSSS/FHSS。DSSS系统在市场上主要有Sylink、AT&T、DTS、Multipoint、 新达等厂商的相关产品;以色列的BreezeCom系列产品采用的是DSSS/FHSS混合技术。

微波扩频系统按TCP/IP网络分层可分为四种:无线调制解调器(无线MODEM)、无线集线器(无线HUB)、无线网桥和无线路由器。

无线MODEM实现物理层连接功能。一般需与网桥或路由器等配合使用。通常无线MODEM提供RS232、X21和V35等广域网端口;只能用于点对点通信。它采用全双工通信方式,即接收和发送使用各自的通信信道。主要产品提供商有DTS、Multipoint、Sylink和BreezeCom等厂商。一般报价为10-20万元(一对设备)。

无线HUB在功能上相当于有线网络设备中的集线器(HUB),将远程局域网连接起来形成一个大的局域网段。也可与网桥或路由器等配合使用接入互联网。通常,无线HUB使用以太网接口;采用半双工通信方式,即接收和发送共用同一通信信道;既可用于点对点通信连接,也可建立点对多点通信网络。主要产品提供商有Multipoint和BreezeCom等厂商。一般报价为4-6万元(一对设备)。

无线网桥具备网桥桥过滤功能。通常,无线网桥和无线HUB一样使用以太网接口;采用半双工通信方式。既可建立点对点,也可建立点对多点通信网络。主要产品提供商有AT&T和BreezeCom等厂商。一般报价为6-7万元(一对设备)。

无线路由器是实现第三层即网络层功能的微波扩频系统。功能相当于低档路由器。一般无线路由器仅运行简单的路由协议,如RIP。通常,无线路由器和无线HUB及网桥一样使用以太网接口;采用半双工通信方式;用于点对点通信连接。主要产品提供商有新达等厂商。一般报价为6-7万元(一对设备)。

(注:以上报价仅供参考,且不含安装工程费)

不同厂商扩频产品因采用不同的扩频技术、扩频增益、信道频率、传输功率和传输协议等,其性能当然会有所差别,各有优缺点。主要体现在系统的传输速率、抗干扰能力、接收端信噪比和信息传输误码率等方面。用户可根据自己的需求和条件选择性能价格比高的无线扩频系统。需要说明的是:许多无线HUB、无线网桥或无线路由器(无线MODEM除外)产品介绍中均提到其传输速率为1M或2M或3Mbps,其实此速率为无线扩频系统底层的传输速率,不是真正的信息包传输所能达到的速率。一般,信息传输速率可达到底层传输速率的一半,如采用半双工方式则单向传输速率为此信息传输速率的一半。

五、扩频系统方案和产品选择

当需要采用微波扩频系统作网络互联时,首要任务是根据本单位的具体情况,和未来若干年内的发展规划,选择确定适合本单位的联网方案和性能价格比高的扩频系统;然后才去实施完善。联网方案选择是非常重要的一环,因为它直接关系到以后的发展,选择不当会为联网工作带来麻烦,浪费资金和人力。如有可能应向专家咨询。这方面的教训是常见的。建设微波扩频系统无线网络应注意以下几个方面:

1、本单位所处地址及周围具体环境(包括地形、单位办公楼层高低和周围建筑物等);

由于微波波长接近建筑物墙壁厚度,建筑物能吸收大量的微波功率,故微波很难穿过建筑物。一般地,周围地形比较平坦、单位办公楼比较高且周围无高楼阻挡时适合采用微波扩频系统。

2、互联单位之间的距离,是否中间有阻挡物;

一般点对点方式微波设备最大可传输50km;而点对多点方式微波设备覆盖范围为10km左右。微波无法穿越、绕过大型建筑物。目前阶段城市建设发展快,建筑物遮挡是要严肃考虑的问题。特殊场合下可考虑利用微波反射或采用微波中继方式进行连接。

3、网络短期建设和长期发展目标;

设计的联网方案要注意两个方面:

a、短期实施可行性---要考虑本单位目前实际情况(包括能投入的资金和人力等),做到量入而出而使工程顺利完成;

b、长期扩容发展能力---要考虑本单位远期的发展能力(如提高传输速率或增加接入点等)时不需大规模地变动已有的网络结构和设备,而只需花费较少量的资金和人力。

4、设备性能价格比;

设备选型应首先考虑本单位的需求和具体条件,以此去选择相适合的扩频连接设备。不同产品各有相应的优缺点。

5、设备的可维护性和信道的可测试性。

部分微波设备中内含简单的网管软件,可对设备和信道进行测试和监控,这无疑使设备管理和信道维护很方便。如BreezeNET PRO设备可以通过SNMP协议或用电缆和终端相连进行监控;新达无线路由器在脱网的情况下可测试信道。测试参数包括信噪比和数据丢包率等信息。
TGAS:无线微波
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