无线宽带接入技术探析(毕业论文-范本).doc
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1、 *学 院毕业设计(论文) 题 目:无线宽带接入技术探析 系 部: 专 业: 姓 名: 指导教师: 年 月无线宽带接入技术探析内容摘要: 无线宽带接入可以很好的解决有线网络的种种弊端。无线宽带接入是网络融合的桥梁和纽带,无线宽带接入技术多样化的趋势将越来越明显,无线宽带接入网作为承载业务,直接面向用户的网络,是体现运营商的用户覆盖率和企业竞争力主要指标的关键之一,与核心网趋于融合的趋势不同,接入网层面将有众多技术百花齐放。本文要介绍几种无线宽带接入技术,Wi-Fi(Wireless Fidelity),WiMAX全称是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability fo
2、r Microwave Access),还有无线mesh网络是新近出现的一种无线多跳网状拓扑网络,是一种很有发展前途的无线接入网络技术。这里简要介绍它们的网络结构、特点、应用,并分析影响无线其网性能的主要技术因素。 关键词:Wi-Fi,WiMAX,无线mesh网,宽带无线接入,无线多跳网 目 录1.Wi-Fi(Wireless Fidelity)技术42.WiMAX技术53.无线Mesh网络技术64.无线Mesh网的网络架构65.无线Mesh网络的特点76.无线Mesh网的应用97.无线Mesh网络的关键技术因素9结束语11参考文献11 1.Wi-Fi(Wireless Fidelity)技术
3、 Wi-Fi(Wireless Fidelity)是属于无线局域网(WLAN)的一种,通常是指802.11b产品,它的主要特点是传输速率高,可靠性高,建网速度快简便、可移动性好、网络结构弹性化、组网灵活、组网成本较低等,具有良好的发展前景。Wi-Fi工作在2.4GHz频段。最高速度达11mb/s,传输距离可达100公尺,在全封闭区域可达300公尺,是目前的主流WLAN技术。近年来Wi-Fi在市场上欣起一股热潮,据预测,到2007年美国将安装53万个点,欧洲安装70万个点,亚洲也将安装100多万个点,Wi-Fi有着“无线版本以太网”的美称, 由于目前的以太网标准(IEEE802.3标准)几乎已经
4、成为局域网的代名词,世界上至少有80%以上的局域网采用以太网技术。而WLAN同样为IEEE制定的标准,所以其几乎可以视为以太网标准在无线领域的延伸,这使WLAN在应用上具备无痕过渡和顺利安装的特点。 Wi-Fi的安装和设置相当简单,在某个区域要建立网络接入连接时,只需要在一定的范围内设立相应的接入点就可以了。规划、布线、测试等传统工序可以被忽略,如在家里引入Wi-Fi整个接入工序不到10分钟。同时Wi-Fi的综合成本非常低(预计为有线以太网的50%左右)。Wi-Fi拥有许多优点,但是不可忽视的是它存在的安全隐患这个致命的缺点。Wi-Fi采用的是RF(射频)技术,通过空气发送和接收数据,所以非常
5、容易受到来自外界的攻击,甚至进入未受保护的公司内部局域网.Wi-Fi用户已达数亿,Wi-Fi商业性热点已经在全球广泛部署。自从英特尔2003年推出集成Wi-Fi模块的移动迅驰笔记本之后,Wi-Fi笔记本用户群日益扩大,目前市场上超过60%的笔记本都具有Wi-Fi通信功能。根据Wi-Fi联盟的统计,2006年Wi-Fi行业售出了2亿多个芯片集,手持设备和消费类电子产品成为增长的新动力。根据咨询机构Infonetics的研究报告,预计2007年用户对WiFi手机的需求将继续提升,预计从2007年至2010年,Wi-Fi手机的出货量将增长13倍。根据著名市场调研公司ABI Research 2006
6、年底的预测,由于对宽带无线互联网需求的浪涌式增长,2006年商业性Wi-Fi热点数量超过十四万个。同时该报告研究表明,越来越多的用户都较长时间地使用Wi-Fi热点。Wi-Fi MESH市场需求空间很大。传统基于IEEE802.11a/b/g的Wi-Fi典型覆盖范围为室外300米、室内30米。受到覆盖范围的限制,传统Wi-Fi很难在城市范围内满足笔记本和PDA用户随时随地宽带上网的需求。如果将Wi-Fi热点“编织”起来,结成互相连接的网状网络(MESH),那么就可以利用Wi-Fi MESH覆盖校园、街区甚至整个城市。截至目前,包括Motorola和Nortel在内的众多厂商已经开发出各种Wi-F
7、i MESH产品并获得大规模应用,非标准化的产品已经成为现实。为了解决各厂商Wi-Fi MESH产品之间的互操作性,IEEE启动了MESH标准化工作802.11s,预期2008年内可以发布标准。可以看出,Wi-Fi MESH是在强烈的市场需求驱动下出现的,其发展过程与3G、WiMAX恰恰相反,是先有产品,后进行标准化。Wi-Fi 的应用 无线局域网的架设无线网络是透过电脑互相连接所组成的,如果这些相连的电脑分布在相隔不远的位置(如一幢大厦、校园或工厂等),该网络就称为“局域网”(LAN)。由铜缆或光纤等电缆所连成的网络,称为“有线局域网”。和有线局域网相反,无线局域网利用了无线电频率(Radi
8、o Frequency, RF)的技术,令电脑用户可以无线的方式,透过电磁波于空气中传输资料,除了为用户带来更多的方便外,也免去了不少电缆布局以及因电缆损坏而使网络中断的烦脑。根据用户对象,无线局域网有以下两类:(一) 供个人及公司内部人员使用的私人无线局域网凭藉Wi-Fi技术,用户再也不需先在家中或公司的墙壁上钻孔,才能把缆线接入各个房间。相反,用户只要安装一个无线接入点(Wireless Access Point),并在每台手提电脑上插入无线网络卡(或使用内建无线模组的手提电脑),就可以在家中或办公室内轻轻松松的使用无线上网,有些企业也会藉著架设无线局域网以减低运作成本和增加生产力。(二)
9、 供大众使用的公用无线局域网站点热点(Hotspot)一些公共地方如机场、大型购物商场、休闲咖啡店等,为了方便用户以自?的手提电脑或个人数码助理进行无线上网,也架设了与互联网相连的无线局域网以供客户使用。由于无线网络是利用电波作传送媒介,资料封包被截取的可能性相对地提高。而且,企业内部的资讯传输,往往会涉及一些客户及公司的机密资料。所以,就采用无线区域网而言,最令企业用户担忧的并不是效能或成本的问题,而是在网络保安方面的考量。现时的Wi-Fi 产品主要利用WEP (Wired Equivalent Privacy)技术作资料加密之用,然而,其保安的效能却一直备受质疑。另一方面,支援新一代 WP
10、A (Wi-Fi Protected Access)加密方式的Wi-Fi 产品亦相继出现,虽然提供了较WEP好的保安性,但业界普遍相信,于短期内,无线保安仍然会是一个相当棘手的问题。2.WiMAX技术 WiMAX全称是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access),是一种类似于Wi-Fi的新型无线网络技术,它具有覆盖范围更广、传输速率和可靠性(安全性)更高等优点。它所采用的IEEE 802.16标准是一种基于微波和毫米波频段(2GHz11GHz)的新的空中接口标准的技术,可以替代现有的有线和DSL连接方式,来提供最后一公里的无
11、线宽带接入。WiMAX将提供固定、移动、便携式的无线宽带连接,现在WiMAX已经从本质上改变了最初的应用方向。增加了移动通信方面的服务。通过加入移动特性,一方面WiMAX可以像原来设想一样,作为服务和提高电信运营商最后一公里接入的技术手段。同时还可以成为FMC(固定和移动网络融合)的主流接入技术。 WiMAX具有以下优点: 一是WiMAX执行IEEE802.16a标准,较长的传输距离(50公里)和较大的无线覆盖范围(6-10公里),传输速率最快75Mbps。 二是具有理想的非视距传输特性,因此能够在不同的环境下获得最佳的传输性能。 三是集中了有线/无线接入的优点,并结合了Wi-Fi无线接入技术
12、的移动性与灵活性。 四是WiMAX还能够通过将无线接入系统上升到无线接入网络,多中心站之间通过负荷分担的方式大大增加了网络容量。 五是基站建设方面,WiMAX不同于过去所采用的无线技术,需建高高的基站。从而可大大降低运营商的成本。六是目前正在制定中的IEEE 802.16e,面向移动终端,最大传输距离为3千米5千米。当前,人们特别关注的是规范已确定的802.16-2004,它主要用于连接互联网服务的接入线路,也就是替代使用电话线的ADSL等,将通信运营商与用户连接起来。 接照WiMAX的商用计划,预计到2008年802.16功能的笔记本电脑,就可以不间断地享用高于3G十倍的速率而构成的宽带精彩
13、内容服务。而且WiMAX还能作为Wi-Fi的备份,使用户可快速,方便地在Wi-Fi和WiMAX间自由切换和访问互联网。 3.无线Mesh网络技术 在宽带无线接入领域,各种无线通信技术蓬勃发展的同时,一种新的无线网络技术无线mesh网络也逐渐发展起来,引起了人们广泛的注意。无线mesh网,即无线网状网,也称为无线多跳网,它可以和多种宽带无线接入技术如802.11、802.16、802.20以及3G移动通信等技术相结合,组成一个含有多跳无线链路的无线网状网络。这种无线网状网,可以大大增加无线系统的覆盖范围,同时可以提高无线系统的带宽容量以及通信可靠性,是一种非常有发展前途的宽带无线接入技术。 4.
14、无线Mesh网的网络架构 传统的无线接入技术中,主要采用点到点或者点到多点的拓扑结构。这种拓扑结构中一般都存在一个中心节点,例如移动通信系统中的基站、802.11WLAN中的AP等等。中心节点一方面与各个无线终端通过单跳无线链路相连,控制各无线终端对无线网络的访问就;另一方面,中心节点又通过有线链路与有线骨干网相连,提供到骨干网的连接。而在无线mesh网络中,采用网状mesh拓扑结构,也可以说是一种多点到多点网络拓扑结构。在这种mesh网络结构中,各网络节点通过相临其他网络节点,以无线多跳方式相连。 无线mesh网主要由两种网络节点组成: mesh路由器和mesh终端。Mesh路由器除了具有传
15、统的无线路由器的网关/中继功能外,还具有支持mesh网络互连的路由功能。Mesh路由器通常具有多个无线接口,这些无线接口可以是基于相同的无线接入技术构建,也可以是基于不同的无线接入技术。与传统的无线路由器相比,无线mesh路由器可以通过无线多跳通信,以低得多的发射功率获得同样的无线覆盖范围。在无线mesh网络中,由mesh路由器互连构成无线骨干网,这个无线骨干网再通过其中的网关mesh路由器与外部网络如Internet相连。 Mesh终端也具有一定的mesh网络互连和分组转发功能,但是一般不具有网关桥接功能。通常,mesh终端通常只具有一个无线接口,实现复杂度远小于mesh路由器。Mesh终端
16、可以是笔记本电脑、掌上电脑、PDA以及手机等终端设备。Mesh终端之间互连可以构成一个小型对等通信网络。mesh路由器和mesh终端之间混合组网 无线mesh网与同样采用多跳网状拓扑的Adhoc网相比,也有所不同。Adhoc网络是由移动终端设备组成的无线分布式多跳网络,其中一般不包含静止的节点设备;而无线mesh网中的无线路由器大多是静止的设备,而用户终端也可以是静止或移动的无线接入终端。此外,adhoc网的设计目的是为了实现用户移动终端设备之间的对等网络通信,而无线mesh网络着重的是给终端用户提供无线接入功能。 5.无线Mesh网络的特点 与传统的无线接入技术相比,无线mesh网具有一些新
17、的特点: 1.无线多跳网络 无线mesh网技术开发的目标是在不牺牲信道容量的情况下,扩展现有无线网络的覆盖范围。另一个目标是在不具有直接视距无线链路的用户之间,提供非视距连接。为了实现这些目标,不可避免的要采用多跳mesh网络。多跳mesh网络架构中,无线链路间更短、发射功率更小、节点间干扰更少和频率重用效率更高,这样可以在不牺牲信道容量的前提下获得更高的系统容量。 2.支持adhoc方式网络互连,具有自组织、自管理、自愈能力 无线mesh网具有网络结构灵活、易于部署和配置、容错以及网状连接多点到多点通信等特点,使得无线mesh网的初始部署成本相当低,并且可以根据需要逐步扩容。自组织自愈能力使
18、得无线meh网不需要网络管理员来手工配置网络,而可以自动发现新节点,自动完成配置过程,自动维护网络正常运行,在出现节点/链路故障时也可自动调整完成网络自愈。 3.多种类型的网络接入 在无线mesh网中,既支持无线终端接入骨干网,又支持无线终端之间的对等网络通信。此外,把无线mesh网技术与其他无线网络相结合,可以通过无线mesh网给这些无线网络的终端用户提供无线接入业务。 4.移动性以及能耗限制与节点类型相关 无线mesh网中,mesh路由器一般为静止不动的设备,而mesh终端可以是移动或固定设备。同时,mesh路由器一般没有能耗的限制,而mesh终端则需要采用能耗较小的网络通信协议。这样,M
19、AC以及路由协议需要针对mesh路由器和mesh终端设备分别设计和优化。 与同样具有自组织、自管理以及多跳无线adhoc拓扑的adhoc网络相比,无线mesh网也有自己与adhoc网络不同的特点: 5.具有无线基础设施骨干网 无线mesh网内,由mesh路由器组成一个无线骨干网,专门用于给终端客户提供可靠网络连接。这个无线骨干网在无线域内提供了大覆盖范围、连通性以及健壮性。反观Adhoc网络则是基于各个不可靠的终端用户来进行通信,不存在专门提供网络连接服务的基础骨干网,这给adhoc的应用带来了很大的限制 ,无线mesh网可以通过mesh路由器的网关/桥接功能,整合现有多种无线网络技术,如80
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