无线接入技术的客观评说

  伴随着因特网蓬勃发展的步伐,另一种联网的方式已经从悄悄发芽,到茁壮成长,在新旧世纪的交替中演绎着另一场“将上网进行到底”的运动,这就是无线网络。借助无线网络技术,我们终于可以摆脱那些烦人的电缆和网线。无论在何时,无论在何地,我们都可以轻松地接入互联网,我们可以看出无线网络技术一直在进步着。或许下一代互联网的标准将会从此产生,正如它的名称那样:随时随地,网络无线。目前实现无线网络的几种技术,有蓝牙无线接入技术、IEEE 802.11连接技术以及家庭网络的HomeRF技术等。为使大家能详细了解这些技术,笔者就对这几种技术进行一些详细介绍。
  
  一、三种技术的概念
  1、蓝牙技术
  蓝牙的英文名称为“Bluetooth”,关于蓝牙这个名称的由来也是众说纷纭,有的说狼牙在黑夜里会发出蓝光,因此得名“蓝牙”。但权威版本的解释是说,蓝牙是丹麦国王Viking(940-981年)的“绰号”,他统一了丹麦和挪威,因为他爱吃蓝梅,牙齿被染蓝,因此而得这一“绰号”。而蓝牙技术也在计算机行业和通信行业得到普遍认可,因此命名为“蓝牙”。其实蓝牙技术是由移动通信公司与移动计算公司联合起来开发的传输范围约为10米左右的短距离无线通信标准,用来设计在便携式计算机、移动电话以及其他的移动设备之间建立起一种小型、经济、短距离的无线链路。蓝牙协议能使包括蜂窝电话、掌上电脑、笔记本电脑、相关外设和家庭Hub等包括家庭RF的众多设备之间进行信息交换。蓝牙应用于手机与计算机的相连,可节省手机费用,实现数据共享、因特网接入、无线免提、同步资料、影像传递等。
  虽然蓝牙在多向性传输方面上具有较大的优势,但也需防止信息的误传和被截取;如果你带一台蓝牙的设备来到一个装备IEEE802.11无线网卡的局域网的环境,将会引起相互干扰;蓝牙具有全方位的特性,但若是设备过多,识别方法和速度会出现问题;蓝牙具有一对多点的数据交换能力,故它需要安全系统来防止未经授权的访问;蓝牙的通信速度为750kbits/s,而现在带4Mbits/sIR端口的产品比比皆是,最近16Mbits/s的扩展也已经被批准。尽管如此,蓝牙应用产品市场前景仍然看好,蓝牙为语音、文字及影像的无线传输大开方便之门。
  蓝牙是一种新的通讯方式,是信息技术的一次革新;是一个新市场,新经济增长点;是一个新机遇、新卖点;它将渗透我们的生活,甚至改变我们的生活方式。
  2、IEEE802.11
  IEEE802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准,主要用于解决办公室局域网和校园网中,用户与用户终端的无线接入,业务主要限于数据存取,速率最高只能达到2Mb/s。目前,3Com等公司都有基于该标准的无线网卡。
  由于IEEE802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要,因此,IEEE小组又相继推出了IEEE802.11b和IEEE802.11a两个新标准。三者之间技术上的主要差别在于MAC子层和物理层。
  IEEE802.11b物理层支持5.5Mb/s和11Mb/s两个新速率,IEEE802.11标准在扩频时是一个11位调制芯片,而IEEE802.11b标准采用一种新的调制技术CCK完成。IEEE802.11b使用动态速率漂移,可因环境变化,在11Mb/s、5.5Mb/s、2Mb/s、1Mb/s之间切换,且在2Mb/s、1Mb/s速率时与IEEE802.11兼容。
  IEEE802.11a工作在5GHz U-NII频带,物理层速率可达54Mb/s,传输层达25Mb/s。采用正交频分复用(OFDM)的独特扩频技术;可提供25Mb/s的无线ATM接口和10Mb/s的以太网无线帧结构接口,以及TDD/TDMA的空中接口;支持语音、数据、图像业务;一个扇区可接入多个用户,每个用户可带多个用户终端。但是,芯片没有进入市场、设备昂贵、空中接力不好、点对点连接很不经济、不适合小型设备。值得庆幸的是,Radiata的低成本COMS无线引擎芯片装置可支持IEEE802.11a。
  3、HomeRF技术
  HomeRF主要为家庭网络设计,是IEEE802.11与DECT的结合,旨在降低语音数据成本。为了实现对数据包的高效传输,HomeRF采用了IEEE802.11标准中的CSMA/CA模式,它与CSMA/CD类似,以竞争的方式来获取对信道的控制权,在一个时间点上只能有一个接入点在网络中传输数据。不像其他的协议,HomeRF提供了对流业务(Stream Media)的真正意义上的支持。由于对流业务规定了高级别的优先权并采用了带有优先权的重发机制,这样就确保了实时性流业务所需的带宽和低干扰、低误码。HomeRF工作在2.4GHz频段,它采用数字跳频扩频技术,速率为50跳/s,共有75个带宽为1MHz跳频信道。调制方式为恒定包络的FSK调制,分为2FSK与4FSK两种。采用调频调制可以有效地抑制无线环境下的干扰和衰落。2FSK方式下,最大数据的传输速率为1Mb/s,4FSK方式下,速率可达2Mb/s。最新版HomeRF2.x中,采用了WBFH(wide band frequency hopping)技术来增加跳频带宽,从原来的1MHz增加到3MHz、5MHz,跳频的速率也增加到75跳/s,当然其数据峰值也高达10Mb/s,接近.IEEE802.11b标准的11Mb/s,能满足未来的家庭宽带通信。它能根据数据传输速率动态调整跳频带宽。
  
  二、三种技术的共同点
  无线个人区域网是当前发展最迅速的领域之一,相应的新技术也层出不穷,目前无线个人区域网的技术主要有IEEE802.11、HomeRF和蓝牙,它们都可以工作在2.4GHz频段上,这些技术都具有以下优势:
  支持移动联网。用户可以象使用移动电话那样灵活的移动计算设备的位置,保持持续的网络连接。
  不需要使用物理线路,安装非常简便。
  因为无线网络所使用的高频率无线电波可以穿透墙壁或玻璃窗,所以网络设备可以在有效范围内任意放置。
  多层安全防护措施可以充分确保用户隐私。
  改动网络结构或布局时,不需要对网络进行重新设置。
  
  三、三种技术的不同点
  IEEE802.11只规定了开放式系统互联参考模型(OSI/RM)的物理层和MAC层,其MAC层利用载波监听多重访问/冲突避免(CSMA/CA:Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)协议,而在物理层,802.11定义了三种不同的物理介质:红外线、跳频扩谱方式(FHSS:Frepuency Hopping Spread Spectrum)以及直扩方式(DSSS:Direct Spectrum Spread Spectrum)。802.11支持1~11Mb/s较高的数据速率,但是它只支持数据通信,为进行无线数据通信,数据设备先要安装有无线网卡。
  蓝牙是一项最新标准,对于IEEE802.11来说,它的出现不是为了竞争而是相互补充。蓝牙比IEEE802.11更具移动性,比如,IEEE802.11限制在办公室和校园内,蓝牙把一个设备连接到LAN和WAN,甚至支持全球漫游。此外,蓝牙成本低、体积小,可用于更多的设备。但是,蓝牙主要是点对点的短距离无线发送技术,本质上要么是RF要么是红外线。而且,蓝牙被设计成低功耗、短距离、低带宽的应用,严格来讲,不算是真正的局域网技术。
  另一种无线局域网技术HomeRF,是专门为家庭用户设计的。HomeRF利用跳频扩谱方式,通过家庭中的一台主机在移动数据和语音设备之间实现通信,既可以通过时分复用支持语音通信,又能通过载波监听多重访问/冲突避免协议提供数据通信服务。同时,HomeRF提供了与TCP/IP良好的集成,支持广播、多播和48位IP地址。
  总的来讲,IEEE802.11比较适于办公室中的企业无线网络,HomeRF可应用于家庭中的移动数据和语音设备与主机之间的通信,而蓝牙技术则可以应用于任何可以用无线方式替代线缆的场合。目前这些技术还处于并存状态,但是有可能引起干扰等问题,从长远看,随着产品与市场的不断发展,它们将走向融合,而其中最有竞争力的就是蓝牙技术。