有线网络基础上的WI-FI技术在无线城市中的应用

1、有线网络基础上的WI-FI技术在无线城市中的应用信息技术SCIENCE&TECHNOL0GY圆有线网络基础上的WI-FI技术在无线城市中的应用覃斌(中国铁通佛山分公司广东佛山528000)摘要:社会信息化的发展.Wi-Fi技术的成熟推动着无线城市发展迎来一次新的转机,但覆盖面小,建设投资大,施工进度缓慢一直成为影响无线城市发展的主要问题,本文就如何利用有线宽带网络与wi_Fi技术相结合进行无线城市建设的方案进行介绍和分析,总结了其优势,并对存在的问题和解决方案进行探讨.关键词:有线宽带网络wiFi技术无线城市建设中图分类号:F491文献标识码:A文章编号:1672-3791(2

2、011)12(a)一0015-02国内无线城市建设由于技术本身,建设投入,网络覆盖及运营模式等问题,一度停滞不前.随着近年来终端技术的发展,大量具备wiFi功能的移动终端的涌现,(如带wiFi的手机,平板电脑等,通过无线宽带接入互联网的需求越来越旺盛)以及政府大规模热点建设投入(2008年北京奥运会9000个热点建设,2009年上海,武汉政府牵头5000个热点建设和广州20l0年亚运会15000个热点建设),国内无线城市发展迎来了新的转机.但现有的热点数量对于无线城市而言还是远远不够的.在目前无线城市中最受关注的技术还是WiFi技术.1wiFi技术我们说的wi_Fi技术是一种可以将个人电脑,手

3、持设备(IIPDA,手机)等终端以无线方式互相连接的技术,是一种短程无线传输技术,能够在数百英尺范围内支持互联网按入,其遵循IEEE802.1l技术标准.由于(WirelessFidelity无线保真)联盟作为IEEE802.11技术标准推广的负责机构,因此业界将wi_Fi代指IEEE802.11技术标准.现在在广泛使用的主要802.11a/b/g三个模式标准,其各有特点:802.11a在5.8Ghz频段工作,所支持的速度最高达54Mbps,拥有l2条非重叠子信道;802.1lb在2.4Ghz频段工作,所支持的速度最高达11Mbps,拥有3条非重叠子信道;802.11g在5.8Ghz频段工作,

4、所夏持的速度最高达54Mbps,拥有3条非重叠子信道.频率越高抗干扰性就越强,穿透性就越差.市场上大部分的w卜Fi终端基本都支持三模双频的要求.WiFi网络组成包括:站点(Station,STA),无线介质(WimleMedium,wM),接入点(AccessPoint,AP)和分布式系统(DistributionSystem,DS).(1)站点(STA).和有线网络相对应,站点在wiFi中通常用作客户端,它是具有无线网络接口的计算设备,通常被称为网络适配器或者网络接口卡.一个STA是信息的一个目的接收站点,动态的联结(associate):N一个基本服务单位(BasicServiceSet,

5、BSS)内.基本服务单位是网络最基本的服务单位.(2)无线介质(wM).无线介质是wiFi中站与站之间的,站与接入点之间通信的传输介质,此处指的是空气.(3)接入点(AP).AP类似蜂窝结构中的基站,是无线局域网的重要组成单位,也是无线网络的核心.无线AP是移动终端用户进入有线网络的接入点.(4)分布式系统(DS).物理层覆盖范围的限制决定了所能支持的STA与STA之间的直接通信距离.为了解决覆盖范围问题由多个BSS构成一个扩展的网络,连接多个BSS的这个网络构件被称为分布式系统(DS),分布式系统介质(DSM)可以是有线介质,也可以是无线介质.wiFi技术具有如【)Sj.J图1下优点:覆盖范

6、围广.wiFi的半径可达100m,很适合在家庭,办公室及单位楼层内部使用;而Bluetooth技术只能覆盖15m范围内.带宽大.802.1lbN802.11g的设备,前者的理论带宽是11Mbps,后者的理论带宽是54Mbps,都远高于传输CD级信号需要的1.4112Mbps.速度快,可靠性高.在信号较弱或有干扰的情况下,带宽可调整为11Mbps,5.5Mbps,2Mbps等,带宽的自动调整,有效地保障了网络的可靠性.无需布线.WiFi可以在覆盖范围的任何地方使用带有wiFi功能的设备进行宽带业务.绿色健康.IEEE802.11规定的发射功率不可超过100mW,实际发射功率约60mW70mW,手

7、机的发射功率约200mW1W,手持式对讲机高达5W,而且无线网络使用方式并非像手机直接接触人体,是绝对安全的.由于WiFi穿透性差,覆盖半径只有l00m左右的技术特点,城市的面积大,高楼的楼层多及本身的地势问题必然会造成覆盖不足.要实现无线城市全覆盖就需要不断增加部署成千上万个热点AP,这样就必须有巨大资金投入.目前无线城市的建设只不过是在人员较集中区域建设了热点,这些热点相对城市来说是远远不够的,而且更多的咖啡厅,宾馆等热点依IEl孤立着,仍然无法成为热区,真正从热区成为无线城区的几乎没有,更谈不上像手机网络一样无处不在想上网就上网.因此无线城市建设成功与否在于如何快速减少盲区,快速低成本增

8、加覆盖面.无线城市建设投资除了用户侧(STA)投资以外主要是由APiIIDS投资组成,而其中投资最大,建设难度最难的是DS部分由城域网接入AP这一段传输通道(DSM)投资,传统的建设方式是光缆出100M直连+AP或光缆PON+AP模式,在已完善的城市中大量的进行接入层光缆的敷设不仅投资巨大,而且使建设施工时时受阻开通时限也大大增加.是否有一种更方便的接入模式替代DSM部分光纤按入呢?基于wiFi的技术的研究我们不难发现它与目前以太网标准(IEEE802.3标准)都是为IEEE$1订的标准,wiFi技术几乎可以视为以太网标准在无线领域的延伸.这使AP通过有线宽带网络(xDSL,CABLEMODE

9、M,电力线上网等方式)接入DS后台成为可能.根据中国互科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATIONCHN0L00YlNFORMATION联网络信息中心(CNNIC)发布第27次中国互联网络发展状况统计报告统计,中国现有宽带用户4.5亿户,同时经过数十年的发展,铜缆已分布到城市各处,延伸到家家户户.如果以亿为单位宽带用户(含企业用户)都能成为一个个AP热点分布各大城市中,那么城市全覆盖的无线城市将指日可待.2以AD为代表的接入方案系统的总体结构如图l所示.它与传统的ADSL系统的主要区别在于本系统在用户端MODEM中融合了Win无线AP功能,这里将命名为融合

10、型M0DEM.后台网络进行改造增加Wi-Fi必须的AC,BAS以及实现WEB认证的RADIUS等设备,使后台即具备有线网络PPPOE的认证模式,又具备无线网络所需的基于WEB的Portal网页认证模式,为终端用户提供有线和无线两种方式的服务.在不改变原有的用户上网习惯的情况下,采用不同认证方式对客户使用网络需求进行区别:用户仍使用PPPoE虚拟拨号方式使用原有的有线网络,用PPPoE拨号账号认证;用户使用Portal网页认证使用wi网络,用w卜Fi网页账号认证.当然,我们的AD系统也可以由CABLEM0DEM,电力线上网等系统替代,相应功能同样可以实现,总之将Wi-Fi无线接入与有线宽带接入系

11、统融合起来,这极大丰富r热点数量,而且可以弥补无线城市资源不足的问题,充分发挥已基本普及的有线宽带接入技术的高带宽与无线技术的灵活性,使得家庭和办公用户在享受高效,优质,低成本的宽带接入服务外,还能随时随地轻松为其它用户提供移动办公和娱乐接入服务.我相信这种接入模式对无线城市建设是一个强有力的支持,因此将wi无线与有线宽带接人融合,将是无线城市建设实现全覆盖的合理趋势.3存在的问题及解决方案基于有线宽带的W卜Fi热点敷设遇到的主要问题.3.1缺乏规划造成同频干扰由于是利用用户端设备作为热点设备的发射器,因此无法系统规划,在同区域大量发展用户时不可避免两用户间或多用户间存在覆盖面重叠的问题,如果

12、几用户用的是同一频道,必然造成同频干扰反而造成无法上网.3.2带宽不足问题由于WiFi无线接入与有线宽带接入系统共用一个上行带宽,当上网高峰期时,造成无线上网慢的问题.影响客户使用感知度.这两个问题都与规划(频点,带宽)有关,这些都是可以人为介入避免的,例如:我们开通个人用户级密集区域和公共区域的WiFi热点安排尽量采用802.1la/b/g互不重叠的频段,或所有AP采用瘦AP方式进行后台统一进行频段模式集中管理予以解决.信息技术4结语最后来一公里接人是无线城市建设的关键组成部分,融合型MODEM和改造后的后台将基于有线宽带的WiFi热点完全满足今后无线城市快速建设的需求,快速解决了最后一公里

13、的问题.随着技术的改进和建设成本的降低,融合型MODEM也将随之改进,同频干扰等问题必将解决,同时市场前景也将是更广阔的,因此wiFi技术在有线宽带网络中的应用研究是非常有实际意史的.参考文献【1】陈如明.WIFI,WIMAX实物发展战略思考J.2005(3).【2】段水福,厉晓华,段炼.无线局域网(wtAN)设计与实现【M】.浙江大学出版社,2007,11(1).3】高峰,高泽华,文柳.无线城市电信级WIFI网络建设与运营M】.人民邮电出版社,2011,l(1).【4】王娟,郭家奇,刘微.wIFI技术的深入探讨与研究.【5】陈文周.wIFI技术研究及应用【J】.【期刊论文卜数据通信,2008

14、.(上接14页)由器和网络协调器组成.ZigBee网络可通过自动动态组网来构成网络,且多个网络协调器也可组成大型网络.常见的网络类型主要包括星型网,树型网,网状网.本次设计采用全功能器件FFD来承担网络协调者的功能,实现网络的建立和协调功能.由于大量传感器节点零散分布在车辆通过的广大路面,因此若想把它们连接起来,互传信息,则可通过自组织方式形成网络.因此选用树形连接方式(如图l所示),该连接十分方便增加或减少传感器数量.如图l所示:该系统由协调器,路由器和终端构成.传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐级地跳行传输,经多级跳后由路由器传至网络协调器,最后到达中央控制点.用户也可通过中央控制点

15、对无线传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据.2.2系统总体设计方案基于Zigbee的交通诱导信息发布系统是以DSPTM$340VC54l6为主控制器,由一个协调器节点,多个路由器节点,多路传感器节点构成(设计方案见图2).各个传感器采集路面上的交通情况,如车辆,光照等状态,通过Zigbee与协调器进行数据传输.由于网络中的协调器可以放置在离上位机(PC机)距离较近的地方,所以与上位机的通信采用R8232总线的方式.通过协调器与上位机的信息传递,并经过上位机的信息处理,将路面情况实时展现在LCD上.该设计中系统设备分为主控制器,协调器,路由器,显示器,终端设备五种.其中协调器,

16、路由器为全功能设备(FFD一可以承担网络协调者的功能,可以与网络中的任何设备通信),终端设备为简化功能设备(RFD一不能作为网络协调者,只能与FFD通信,两个RFD之间不能直接通信).2.3主控制的功能交通诱导信息发布系统主控制器接收由I办调器传输来的各类传感器返回的状态信息,并将其处理后显示在LcD上.采取对应的控制措施发出各类家电控制指令.主控制器以TMS340VC541616O为核心,外扩LCD,SDRAM,FLASH等模块.2.4系统中其它部件功能根据设计要求传感器模块由光照传感器,压力传感器等各类传感器以及数据转换电路组成.显示模块负责接收从主控制器发来的显示信息并将其在LCD上进行显示.处理器模块控制整个节点的处理操作ZigBee协议栈运行,功耗管理以及任务管理等.数据传输模块则与其他节点进行无线通信,实时交换消息和收发数据.由于有先进的SoC技术,故本设计采用集成处理器和RF收发芯片一体的SOC芯片6科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATIONCC2430.CC2430是一颗真正的系统芯片(SoC)cMOs解决方案.这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4GHzISM波段应用要求.CC2430芯片在单个芯片上整合了ZigBee,频(RF)前端,内存和微控制器.