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Wi-Fi与WiMAX宽带接入技术分析

发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:389

  当前有线接入技术主要有高速数字环路(xdsl)、光纤接入方式、双向混合光纤/同轴电缆(hfc)等,这些技术在面临一些边远地区时无不面临着距离太远难于部署,或者部署起来太困难以致代价过于昂贵等诸多困难。与此相比,目前主流的宽带无线接入(bwa)技术 wi-fi wimax就恰好可以解决这样的问题。下面主要讨论wi-fi与wimax在技术上的不同以及两者如何配合来形成一个良好地“最后一公里”问题的解决方案。

1、现状

  宽带无线接入主要面临三方面的问题,即回程、接入和覆盖。如果说具有高增益天线的wi-fi网络可以解决接入问题,以mesh网形式部署的 ieee 802.11热区可以解决覆盖问题,那么回程问题该如何解决呢?一是采用传统的有线回程,但这种方法成本很高,而且目前还没有统一的标准可以实施,其回程的具体实施形式也是五花八门;二是采用wimax技术。

  wi-fi,也就是ieee 802.11,由于最初是为无线局域网而设计的,所以在面对宽带无线接入上会有一些问题,例如ap间的通讯缺乏统一的标准,昂贵的回程消耗,在缺少qos 的情况下不能提供优质的voip服务等等。根据物理层的不同,目前广泛使用的有三个版本的802.11协议,分别是802.11a、802.11b和 802.11g。在实施形式上主要有两种,一是具有定向天线的wi-fi,一是具有mesh网络拓扑结构的wi-fi。前者用作解决dsl (digital subscriber line)和docsis(data over cable interface specification)的接入问题,但仍受限于距离不能过长,而且缺乏qos和统一的设备标准也限制了这种方式的可扩展性。后者解决了覆盖问题,并且mesh网络拓扑结构较定向天线的结构具有更好的可扩展性,但是缺乏qos和内部ap缺乏统一标准也限制了mesh网络拓扑结构更进一步的发展。这两种 wi-fi的部署形式最高可以提供54mbps的传输速率,覆盖范围可以超过10公里。

  wimax,也就是ieee 802.16,目前具有两种形式,一是解决固定接入的802.16-2004,一是解决移动接入的802.16e。虽然wimax出现的时间不长,但发展态势良好,最近又被itu接受为3g标准之一,解决了无固定频率问题,为wimax的进一步发展奠定了基础。

2、wi-fi在宽带无线接入方面的方案

  wi-fi的宽带无线接入方面主要有两种方案:具有高增益定向天线的固定式接入和具有mesh网络的热区式接入。在频率方面,802.11a在 ap到ap的通讯间采用5ghz频率,802.11b和802.11g在热区内采用2.4ghz频率。在调频模块上三者也有不同,802.11b采用 dsss(直接序列扩展频谱),支持带宽最高可达11mbps;802.11a和802.11g采用ofdm(正交频分复用技术),支持带宽最高可达 54mbps,而且ofdm这种调制方式更加适合室外的环境。

  802.11标准提供64个子载波,这些子载波从bs(base station)或ap发出,在ss(subscriber station)或client重新组合,采用dsss技术的802.11b,在非视距情况下(nlos:non-line-of-sight)下,载波由于被障碍物反射而造成多路干扰(mpi:multi-path interference),而采用ofdm技术的802.11a和802.11g可以避免大的时延,从而对mpi有良好的抗性。

  802.11采用载波监听多路复用/冲突避免(csma/ca:carrier-sense,multiple- access/collision-avoidance)协议来解决网络冲突。csma/ca的工作机制是在真实数据在网络上发送之前首先由 csma/ca广播一个信号来监听网络上是否有冲突的情形,并且告诉其他设备不要进行广播。这种协议的弊端是在一个802.11网络中,随着订户数的不断增加,维护每一个订户的开销也不断增大,最终导致网络速度急剧下降。

  增加覆盖可以采用定向天线或是全向天线,定向天线只在一个方向发送和接收信号,较适用于点对点的连接;而全向天线是全方位的发送和接收信号,较适用于mesh网络的情况。

  mesh网络的拓扑结构扩展了传统的有线和无线局域网的范围。在mesh网络拓扑结构中,每个节点互通互联,并且每个节点间共享通讯协议, mesh网络基础架构将基于802.11a,802.11b,802.11g协议的节点互相连接起来。由于802.11a采用5ghz频率,不会与适用 2.4ghz频率的802.11b和802.11g相互叠加,所以用于ap与ap之间的连接,而ap与客户端的连接通常使用802.11b或 802.11g。mesh网络有时也被称作“多跳”网络,数据可以在多个节点间有效地传递,当一个节点受阻时,数据可以选择从其他的路径传递下去,而且随着节点的增减或已有节点位置的改变,mesh网络还具有自适应性。

  相对于单跳的802.11网络,mesh网络有其自身的特点:

  1、平衡负载,mesh网络可以提供更大的冗余度以利负载平衡。在比较繁忙的网络,例如有两台设备进行大数据量的通讯,每台设备附近都有许多节点可

  当前有线接入技术主要有高速数字环路(xdsl)、光纤接入方式、双向混合光纤/同轴电缆(hfc)等,这些技术在面临一些边远地区时无不面临着距离太远难于部署,或者部署起来太困难以致代价过于昂贵等诸多困难。与此相比,目前主流的宽带无线接入(bwa)技术 wi-fi wimax就恰好可以解决这样的问题。下面主要讨论wi-fi与wimax在技术上的不同以及两者如何配合来形成一个良好地“最后一公里”问题的解决方案。

1、现状

  宽带无线接入主要面临三方面的问题,即回程、接入和覆盖。如果说具有高增益天线的wi-fi网络可以解决接入问题,以mesh网形式部署的 ieee 802.11热区可以解决覆盖问题,那么回程问题该如何解决呢?一是采用传统的有线回程,但这种方法成本很高,而且目前还没有统一的标准可以实施,其回程的具体实施形式也是五花八门;二是采用wimax技术。

  wi-fi,也就是ieee 802.11,由于最初是为无线局域网而设计的,所以在面对宽带无线接入上会有一些问题,例如ap间的通讯缺乏统一的标准,昂贵的回程消耗,在缺少qos 的情况下不能提供优质的voip服务等等。根据物理层的不同,目前广泛使用的有三个版本的802.11协议,分别是802.11a、802.11b和 802.11g。在实施形式上主要有两种,一是具有定向天线的wi-fi,一是具有mesh网络拓扑结构的wi-fi。前者用作解决dsl (digital subscriber line)和docsis(data over cable interface specification)的接入问题,但仍受限于距离不能过长,而且缺乏qos和统一的设备标准也限制了这种方式的可扩展性。后者解决了覆盖问题,并且mesh网络拓扑结构较定向天线的结构具有更好的可扩展性,但是缺乏qos和内部ap缺乏统一标准也限制了mesh网络拓扑结构更进一步的发展。这两种 wi-fi的部署形式最高可以提供54mbps的传输速率,覆盖范围可以超过10公里。

  wimax,也就是ieee 802.16,目前具有两种形式,一是解决固定接入的802.16-2004,一是解决移动接入的802.16e。虽然wimax出现的时间不长,但发展态势良好,最近又被itu接受为3g标准之一,解决了无固定频率问题,为wimax的进一步发展奠定了基础。

2、wi-fi在宽带无线接入方面的方案

  wi-fi的宽带无线接入方面主要有两种方案:具有高增益定向天线的固定式接入和具有mesh网络的热区式接入。在频率方面,802.11a在 ap到ap的通讯间采用5ghz频率,802.11b和802.11g在热区内采用2.4ghz频率。在调频模块上三者也有不同,802.11b采用 dsss(直接序列扩展频谱),支持带宽最高可达11mbps;802.11a和802.11g采用ofdm(正交频分复用技术),支持带宽最高可达 54mbps,而且ofdm这种调制方式更加适合室外的环境。

  802.11标准提供64个子载波,这些子载波从bs(base station)或ap发出,在ss(subscriber station)或client重新组合,采用dsss技术的802.11b,在非视距情况下(nlos:non-line-of-sight)下,载波由于被障碍物反射而造成多路干扰(mpi:multi-path interference),而采用ofdm技术的802.11a和802.11g可以避免大的时延,从而对mpi有良好的抗性。

  802.11采用载波监听多路复用/冲突避免(csma/ca:carrier-sense,multiple- access/collision-avoidance)协议来解决网络冲突。csma/ca的工作机制是在真实数据在网络上发送之前首先由 csma/ca广播一个信号来监听网络上是否有冲突的情形,并且告诉其他设备不要进行广播。这种协议的弊端是在一个802.11网络中,随着订户数的不断增加,维护每一个订户的开销也不断增大,最终导致网络速度急剧下降。

  增加覆盖可以采用定向天线或是全向天线,定向天线只在一个方向发送和接收信号,较适用于点对点的连接;而全向天线是全方位的发送和接收信号,较适用于mesh网络的情况。

  mesh网络的拓扑结构扩展了传统的有线和无线局域网的范围。在mesh网络拓扑结构中,每个节点互通互联,并且每个节点间共享通讯协议, mesh网络基础架构将基于802.11a,802.11b,802.11g协议的节点互相连接起来。由于802.11a采用5ghz频率,不会与适用 2.4ghz频率的802.11b和802.11g相互叠加,所以用于ap与ap之间的连接,而ap与客户端的连接通常使用802.11b或 802.11g。mesh网络有时也被称作“多跳”网络,数据可以在多个节点间有效地传递,当一个节点受阻时,数据可以选择从其他的路径传递下去,而且随着节点的增减或已有节点位置的改变,mesh网络还具有自适应性。

  相对于单跳的802.11网络,mesh网络有其自身的特点:

  1、平衡负载,mesh网络可以提供更大的冗余度以利负载平衡。在比较繁忙的网络,例如有两台设备进行大数据量的通讯,每台设备附近都有许多节点可
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