1. 什麼是異構型網路
異構型網路(heterogeneousnetwork)。 手機網路
3G/WLAN/WiMax等系統在全球的引入以及現有各種二代移動網路的繼續運營,這種現象將更為普遍。同時,隨著移動通信的快速發展,基站系統作為無線通信網路架構的基本網元,是與用戶最靠近的接入模塊,在無線通信網路建設中具有非常重要的地位。這主要表現在三個方面:一是它所包含的資產成本在整個網路投資中佔有很大的比重,例如有專家預測3G基站建設初期需要投入1000億元左右;二是它的穩定性直接關繫到是否能為用戶提供服務及其創造經濟效益的多少;三是它的性能表現直接關繫到網路服務的質量指標和用戶滿意度。因此,基站系統的建設和維護是移動運營商工作的重要內容。
基站的發展和演進將直接影響網路的建設、運維和管理。以歐洲GSM技術的演進為例,在很短的時期內,就在GSM的基礎上推出了2.5G(GPRS)、2.75G(EDEG)、3G(WCDMA)、3.5G(HSDPA)等技術,如圖1所示。標準的快速演進超出了原有通信領域的發展速度,而這種高速的演進讓運營商增加了很多部署成本。其中,無線基站的升級以及換代成為運營商最為頭疼的問題,由於基站升級和維護需要支出大量的資金和人力,使得運營商在部署新標准技術時面臨決策的難題。
在國家大力提倡建設創新和節約型社會的前提下,如何降低基站部署的成本,提高覆蓋質量;如何合理利用現有資源,提高網路效率;如何有效創新,提高網路性能成為政府部門和運營商、製造商等關心的問題。
2. 異構網路的異構網路模型
圖2.1給出了一種異構網路模型。不同類型的網路,通過網關連接到核心網,最後連接到Internet網路上,最終融合成為一個整體。異構網路融合的一個重要問題是這些網路以何種方式來進行互連,為異構無線網路資源提供統一的管理平台。為了說明異構網路的融合結構,這里給出一種特定的異構網路場景,它是由無線廣域網(Wireless Wide Area Network,WWAN)(例如CDMA2000)和WLAN(例如IEEE802.11)組成的異構網路系統,如圖2.2所示。
一個CDMA2000網路可以分成無線接入網(Radio Access Network,RAN)和核心網路(Core Network,CN)兩部分。RAN包括一些無線技術實體,如基站控制器(Base Station Controller,BSC)和基站收發設備(Base Transceiver Station,BTS),來負責無線資源的管理。CN通常包括移動交換中心(Mobile Switching Center,MSC)來實現電路交換方式、分組數據服務節點(Packet Data Serving Node,PDSN)來實現包交換方式和網路交互功能(Inter-working Function,IWF)來為包交換和電路交換提供連接。CN負責呼叫管理和建立連接。在WLAN中,移動終端(Mobile Terminals,MTs)和接入點(Access Point,AP)之間進行通信。AP在WLAN中實現物理和數據鏈路層的功能,也充當無線路由器來執行網路層的功能,為WLAN與其他網路提供連接。
在如圖2.2中異構網路的融合結構中,通常有三種類型的融合方案,分別是松耦合結構、緊耦合結構、超緊耦合結構。接下來分別介紹這三種耦合結構。
超緊耦合是通過連接到相同的BSC上與不同的無線接入技術(Radio Access Technology,RAT)進行融合。網路的狀態信息是局部的,不需要通過額外的請求來獲得信息,可以應用在當網路之間是重疊覆蓋的情況下。與其他的耦合方案相比,超緊耦合方案的切換時延很短,因為中間涉及到的網路實體少。但是由於這兩種RAT完全不同,因此實現超緊耦合方式就需要對應用在BSC上的處理過程進行很多修改。
在緊耦合結構中,不同的RATs通過CN進行融合,耦合結點可以是MSC或者PDSN。在圖2.2中,MSC或者PDSN都是負責WWAN和WLAN的連接管理、認證和定價,因此WLAN路由器需要實現相關的WWAN協議。與超緊耦合相比,這個系統僅需要對現有接入網路進行很小的修改,因此它非常容易實現。與超緊耦合相比,在切換過程中,由於涉及到很多網路的實體,因此這種方案的VHO時延增加了。
在松耦合的異構網路中,MSC與WLAN都經過通用介面與公共的Internet進行交互信息,來保持服務的連續性。但是由於每個網路需要執行網路的連接和會話的激活過程,因此這種方案執行切換時會導致時延很大。
對於超緊耦合和緊耦合方式的異構網路融合結構中,網路選擇演算法通常可以安排在耦合節點上,即分別是BSC和CN。但是對於松耦合方式,網路選擇演算法可以應用在移動終端。
3. 異構網路的網路選擇演算法的研究
異構網路中無線資源管理的一個重要研究方向就是網路選擇演算法,網路選擇演算法的研究很廣泛,這里給出了幾個典型的無線網路選擇演算法的類別。 預切換可以有效的減少不必要的切換,並為是否需要執行切換做好准備。通常情況下可以通過當前接收信號強度來預測將來接收信號強度的變化趨勢,來判斷是否需要執行切換。
文獻 中利用多項式回歸演算法對接收信號的強度進行預測,這種方法的計算復雜度較大。文獻 中,利用模糊神經網路來對接收信號強度進行預測,模糊神經網路的演算法最大的問題,收斂較慢,而且計算的復雜度高。文獻 中,利用的是最小二乘演算法(LMS)來預測接收的信號強度,通過迭代的方法,能夠達到快收斂,得到較好的預測。還有在文獻 中,直接採用接收信號強度的斜率來預測接收信號強度,用來估計終端在該網路中的生存時間,但是這種方法太簡單,精度不是很高。 在垂直切換的過程中,對於相同的切換場景,通常會出現現在的已出現過的切換條件,對於其垂直切換的結果,可以應用到當前條件下,這樣可以有效避免的重新執行切換決策所帶來的時延。
文獻[33]中,提出利用用戶連接信息(User Connection Profile,UCP)資料庫用來存儲以前的網路選擇事件。在終端需要執行垂直切換時,首先檢查資料庫中是否存在相同的網路選擇記錄,如果存在可以直接接入最合適的網路。在文獻[34]中,提出了將切換到該網路的持續服務時間和距離該網路的最後一次阻塞時間間隔作為歷史信息記錄下來,根據這些信息,選擇是否有必要進行切換。 由於用戶對網路參數的判斷往往是模糊的,而不是確切的概念,所以通常採用模糊邏輯對參數進行定量分析,將其應用到網路選擇中顯得更加合理。模糊系統組成通常有3個部分組成,分別是模糊化、模糊推理和去模糊化。對於去模糊化的方法通常採用中心平均去模糊化,最後得到網路性能的評價值,根據模糊系統所輸出的結果,選擇最適合的網路。
通常情況下,模糊邏輯與神經網路是相互結合起來應用的,通過模糊邏輯系統的推理規則,對神經網路進行訓練,得到訓練好的神經網路。在垂直切換的判決的時候,利用訓練好的神經網路,輸入相應網路的屬性參數,選擇最適合的網路接入。
基於模糊邏輯和神經網路的策略,可以對多種因素(尤其動態因素)進行動態地控制,並做出自適應的決策,可以有效提高網路選擇的合理性,但該策略最大的缺點是,演算法的實現較為復雜,在電池容量和處理能力均受限的移動設備上是不合適的。 在異構網路選擇中,博弈論是一個重要的研究方向。在博弈論的模型中,博弈中的參與者在追求自身利益最大化的同時,保證自身付出的代價盡量小。參與者的這兩種策略可以通過效用函數和代價函數來衡量。因此通過最大化效用函數和最小化代價函數,來追求利益的最大化。
文獻[36]中提出一種基於博弈論的定價策略和網路選擇方案,該方案中服務提供商(Service Providers,SPs)為了提高自己的利潤需要面臨競爭,它是通過用戶間的合作或者非合作博弈來獲得,在實際的異構網路場景下,用戶和服務提供商SPs之間可以利用博弈模型來表示。Dusit Niyato在文獻[37]中,通過競價機制來進行異構網路資源的管理,這里將業務分成兩種類型,一種是基本業務,另一種類似高質量業務,基本業務的價格是固定的,而高質量業務的價格是動態變化的,它是隨著服務提供商的競爭和合作而變化的。因此這里從合作博弈和非合作博弈兩方面來討論定價機制。Dusit Niyato在文獻[38]中基於進化博弈理論,來解決在帶寬受限情況下,用戶如何在重疊區域進行網路選擇。 網路選擇的目標通常是通過合理分配無線資源來最大化系統的吞吐量,或者最小化接入阻塞概率等,這樣就會涉及網路優化問題。
網路選擇演算法往往是一種多目標決策,用戶希望得到好的服務質量、價格便宜的網路、低的電池功率消耗等。對於多目標決策演算法,通常是不可能使得每個目標同時達到最優,通常的有三種做法:其一,把一些目標函數轉化為限制條件,從而減少目標函數數目;其二,將不同的目標函數規范化後,將規范化後的目標函數相加,得到一個目標函數,這樣就可以利用最優化的方法,得到最優問題的解;其三,將兩者結合起來使用。例如文獻[39]中,採用的是讓系統的帶寬受限,最大化網路內的所有用戶的手機使用時間,即將部分目標函數轉化為限制條件。文獻[40]中,採用的是讓用戶的使用的費用受限,最大化用戶的利益和最小化用戶的代價,這里採用的是上面介紹的第三種方法。 基於策略的網路選擇指的是按照預先規定好的策略進行相應的網路操作。在網路選擇中,通常需要考慮網路負荷、終端的移動性和業務特性等因素。如對於車載用戶通常選擇覆蓋范圍大的無線網路,如WCDMA、WiMAX等;對於實時性要求不高的業務,並且非車載用戶通常選擇WLAN接入。這些均是通過策略來進行網路選擇。
文獻[41, 42]提出了基於業務類型的網路選擇演算法,根據用戶的業務類型為用戶選擇合適的網路。文獻[35]提出基於負載均衡的網路選擇演算法,用戶選擇接入或切換到最小負載因子的網路。[43]提出了一種考慮用戶移動性和業務類型的網路選擇演算法。 多屬性判決策略(Multiple Attribute Decision Making,MADM)是目前垂直切換方面研究最多的領域。多屬性判決策略主要分為基於代價函數的方法和其他方法。
基於代價函數的方法
代價函數一般有兩種構造形式,一種是多屬性參數值的線性組合,如(2.1)式所示;另一種是多屬性參數值的權重指數乘積或者是屬性參數值的對數線性組合,如(2.2)式所示。
(2.1)
(2.2)
其中代表規范化的第個網路的第個屬性值,代表第個屬性的權值。對於屬性的規范化,首先對屬性進行分類,分為效益型、成本型等,然後根據不同的類型的,對參數進行歸一化,採用最多的是線性規范化、極差規范化和向量變換法。關於權值的確定可以分為簡單賦權法(Simple Additive Weighting,SAW)、層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)、熵權法、基於方差和均值賦權法。
(1) SAW:用戶根據自己的偏好,確定每個屬性的重要性,通常給出每個參數取值的具體參數值。
(2) AHP:首先分析評價系統中各要素之間關系,建立遞階層次結構;其次對同一層次的各要素之間的重要性進行兩兩比較,構造判斷矩陣;接著由每層判斷矩陣計算相對權重;最後計算系統總目標的合成總權重。
(3) 熵權法:通過求解候選網路中的同一屬性的熵值,熵值的大小表明網路同一屬性的參數值的差異,差別越大,說明該屬性對決策影響越大,相應權值的取值就越大。
(4) 基於方差和均值賦權法:通過求解候選網路中同一屬性參數的均值和方差,結合這兩個參數確定該屬性的重要性程度值,然後再對其進行歸一化,得到每個屬性的參數值。
其他方法
(1) 基於方差和均值賦權法:通過求解候選網路中同一屬性參數的均值和方差,結合這兩個參數確定該屬性的重要性程度值,然後再對其進行歸一化,得到每個屬性的參數值。
(2) 逼近理想解排序法(TOPSIS):首先對參數進行歸一化,從網路的每組屬性參數值里選擇最好的參數組成最優的一組屬性參數,同樣也可以得到最差的一組屬性參數。將每個網路與這兩組參數比較,距離最優參數組越近,並且與最差組越遠,該網路為最合適的網路。
(3) 灰度關聯分析法(GRA):首先對參數進行歸一化,再利用GRA方法,求得每個網路的每個屬性的關聯系數,然後求出每個網路總的關聯系數。根據每個網路總的關聯系數,選擇最適合的網路。
(4) 消去和選擇轉換法(ELECTRE):首先對參數進行歸一化,構造加權的規范化矩陣,確定屬性一致集和不一致集。然後計算一致指數矩陣和劣勢矩陣,最後得到一致指數矩陣和不一致指數矩陣。根據這兩個矩陣,確定網路的優劣關系,選擇最適合的網路。
VIKOR:首先對參數進行歸一化,首先確定最優和最差屬性參數組,然後計算得到每個網路屬性的加權和屬性中最大的參數值,然後利用極差規范化對網路的加權和以及最大屬性值進行歸一化,最後利用歸一化的參數進行加權求和,依據這個值,選擇最合適的網路。
4. 常用的無線網路通信方式有()。
【答案】:A、B、C、D、E
藍牙,是一宴皮種支持設備短距離通信(一般10m內)的無線電技術。微波通信是使用波長為1~0.1m(頻率為0.3~3GHz)的電磁波進行的通信,包括地面微波接力通信、對流層散射通信、宴祥睜衛星通信、空間通信及工作於微波頻段的移動通信。利用紅外線傳輸信息的方式,可用於沿海島嶼間的輔助通信、室內通信、近距離遙控、飛機內廣播晌歲和太空梭內宇航員間的通信等。
5. 華為認證網路工程師模擬試題及答案
1、無線網路的'初步應用,開始於哪段時間()?(單選)
A:一次大戰期間 B:20世紀後期 C:二次大戰期間 D:2000年之後
2、中國無線區域網安全強制性標準是什麼()?(單選)
A:WiFi B:WiMAX C:WLAN D:WAPI
3、以下哪些協議支持2.4GHz頻段()?(多選)
A:802.11a B:802.11b C:802.11g D:802.11n
4、BSS的散棗蠢中文名稱是什麼()?(單選)
A:基本服務集 B:基本服務區域 C:擴展服務集 D:服務集標識
5、通常情況下,5GHz頻點干擾程度()2.4GHz頻段干擾。(單選)
A: 高於 B:等於 C:低於 D: 不確定
6、以下哪些協議是支持5GHz頻段的()?(多選)
A:802.11n B:802.11a C:802.11b D:802.11g
7、按照WLAN的發展歷程來看802.11a屬於第一代WLAN。(單選)
A:對 B:錯
8、WLAN網規方案設計的主要內容包括()?(多選)
A:覆蓋方式及設備選型 B:頻率規劃 C:鏈路預算 D:容量規劃
9、如果無線客戶端想要通過AP連接到WLAN,那麼他是通過什麼來連接到無線網路()?(單選)
A:SSID B:BSA C:ESA D:IBSS
10、瘦AP與胖AP區別是什麼()?(單選)
A:胖AP需要AC來管理 B:瘦AP需要AC來管理 C:胖AP不可以自行管理 D:瘦AP比胖AP功能多
11、無線Mesh網路是一種與傳統無線網路完全不同的新型無線網路技術,也稱為什麼()?(單選)
A: 多跳網路 B: 單跳網路 C: 雙跳網路 D: 集中式網路
12、QoS包括以下哪些情況()?(多選)
A: 帶寬 B: IP沖突 C: 時延 D: 無法上線
13、華為WDS只支持點對點的網路拓撲結構。(單選)
A: 正確 B:錯誤
14、802.11有三種幀類型,分別是()?(多選)
A: 數據幀 B: 控制幀 C: 業務幀 D: 管理幀
15、802.11b是基於正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,簡稱OFDM)技術的協議。(單選)
A:正確 B:錯誤
16、802.11無線區域網CSMA/CA包括以下哪些內容()?(多選)
沖陪A: 載波偵聽 B: 多址訪問 C: 沖突檢測 D: 沖突避免
17、以下哪些頻段屬岩胡於802.11n使用的頻段()?(多選)
A: 2.4-2.4835GHz B: 5.15-5.25GHz C: 5.25-5.35GHz D: 5.728-5.825GHz
18、某公司AP無法normal,可能原因是()?(多選)
A: AP未分配到IP地址 B: AC license不夠 C: AC配置不正確 D: AP供電不足
19、下列哪些功能是eSight標准版所具有的()?(多選)
A: 拓撲管理 B: 網元管理 C: 鏈路管理 D: WLAN管理
20、對於室外長距離點對點回傳,應選擇()的天線。(單選)
A: 高增益,波瓣寬度小 B: 高增益,波瓣寬度大 C: 全向 D: 低增益,波瓣寬度大
【參考答案】
1.C 2.D 3.BCD 4.A 5.C 6.AB 7.B 8.ABCD 9.A 10.B11.A 12.AC 13.B 14.ABD 15.B 16. ABD 17. ABCD 18. ABC 19.ABCD 20.A
6. 無線網路技術已經成為當前的一種主流技術,並且呈現出快速演進的趨勢。()屬於4G無線網路技術標准。
【答案】:B
本題考查無線網路技術知識,出自《系統集成項目管理工程師教程(第2版)》第三章 信息系統集成專業技術知識 3.7.8 無線技術網路,全書第155頁。
無線網路是指以無線電波作為信息傳輸媒介。無線網路既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數據網路,也包括為近距離無線連接進行優化的紅外線技術及射頻技術,與有線網路的用途十分類似,最大的不同在於傳輸媒介的不同,利用無線電技術取代網線,可以和有線網路互為備份。
無線通信網路根據應用領域可分為:無線個域網( WPAN)、無線區域網( WLAN)、無線城桐液此域網(WMAN)、蜂房移動通信網(WWAN)。故排除A和D選項
從無線網路的應用角度看,還可以劃分出無線感測器網路、無線Mesh網路、無線穿戴網路、無線體域網等,這些網路一般是基於已有的無線網路技術,針對具體的應用而構建的無線網路。
在無線通信領域,通常叫第幾代(Generation,簡稱G)通信技術,現在主流應用的是第四代(4G)。第一代(1G)為模擬制式手機,第二代(2G)為GSM、CDMA等數字手機;從第三代(3G)開始,手機就能處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體,提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。 3G的主流制式為 CDMA2000、 WCDMA、TD-SCDMA,其理論下載速率可達到 2.6Mbps(兆比特/每秒)。4G包括 TD-LTE和 FDD-LTE兩種制式,是集 3G與 WLAN於一體,並能夠快局迅速傳輸數據、高質量、音頻、視頻和圖像等,理論下載速率達埋臘到100Mbps,比通常家用寬頻ADSL快25倍,並且可以在DSL和有線電視數據機沒有覆蓋的地方部署,能夠滿足幾乎所有用戶對於無線服務的要求。5G正在研發中,計劃到2020年推出成熟的標准,理論上可在28GHz超高頻段以1Gbps的速度傳送數據,且最長傳送距離可達2公里。
C選項是3G無線網路技術標准,故本題答案選B。
7. 請問大家什麼是 異構網路呢
異構網路
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異構網路(Heterogeneous Network)是一種類型的網路,其是由不同製造商生產的計算機,網路設備和系統組成的,大部分情況下運行在不同的協議上支持不同的功能或應用。
關於異構網路的研究最早追溯到1995的美國加州大學伯克利分校發起的BARWAN(Bay Area Research Wireless Access Network)項目,該項目負責人R.H. Katz在文獻中首次將相互重疊的不同類型網路融合起來以構成異構網路,從而滿足未來終端的業務多樣性需求。為了可以同時接入到多個網路,移動終端應當具備可以接入多個網路的介面,這種移動終端被稱為多模終端。由於多模終端可以接入到多個網路中,因此肯定會涉及到不同網路之間的切換,與同構網路(Homogeneous Wireless Networks)中的水平切換(Horizontal Handoff, HHO)不同,這里稱不同通信系統之間的切換為垂直切換(Vertical Handoff,VHO)。在此後的十幾年中,異構網路在無線通信領域引起了普遍的關注,也成為下一代無線網路的發展方向。很多組織和研究機構都對異構網路進行了深入廣泛的研究,如3GPP、MIH、ETSI、Lucent實驗室、Ericsson研究所、美國的Georgia理工大學和芬蘭的Oulu大學等。
下一代無線網路將是無線個域網(如Bluetooth)、無線區域網(如Wi-Fi)、無線城域網(如WiMAX)、公眾移動通信網(如2G、3G)以及Ad Hoc網路等多種接入網共存的異構無線網路。
中文名:異構網路
外文名:Heterogeneous Wireless Networks
簡寫:HWNs
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介紹
互聯網可以由多個異構網路互聯組成。用來連接異構網路的設備是路由器。
所謂異構是指兩個或以上的無線通信系統採用了不同的接入技術,或者是採用相同的無線接入技術但屬於不同的無線運營商。利用現有的多種無線通信系統,通過系統間融合的方式,使多系統之間取長補短是滿足未來移動通信業務需求一種有效手段,能夠綜合發揮各自的優勢。由於現有的各種無線接入系統在很多區域內都是重疊覆蓋的,所以可以將這些相互重疊的不同類型的無線接入系統智能地結合在一起,利用多模終端智能化的接入手段,使多種不同類型的網路共同為用戶提供隨時隨地的無線接入,從而構成了如圖1所示的異構無線網路。
8. 什麼是異構網路,什麼是同構網路具體的概述
隨著感測器技術、 嵌入式技術、 分布式信息處理技術和無線通信技術的發展, 以大量的具有微處理能力的微型感測器節點組成的無線感測器網路(WSN)逐漸成為研究熱點問題。
與傳統無線通信網路Ad Hoc網路相比, WSN的自組織性、 動態性、 可靠性和以數據為中心等特點, 使其可以應用到人員無法到達的地方, 比如戰場、 沙漠等。 因此, 可以斷定未來無線感測器網路將有更為廣泛的前景。
無線感測器網路
無線感測器網路(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種分布式感測網路,由大量的靜止或移動的感測器以自組織和多跳的方式構成的無線網路,以協作地感知、採集、處理和傳輸網路覆蓋地理區域內被感知對象的信息,並最終把這些信息發送給網路的所有者。感測器、感知對象和觀察者構成了無線感測器網路的三個要素。
無線感測器網路所具有的眾多類型的感測器,可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、雜訊、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環境中多種多樣的現象。潛在的應用領域可以歸納為: 軍事、航空、防爆、救災、環境、醫療、保健、家居、工業、商業等領域。
與傳統有線網路相比,無線感測器網路技術具有很明顯的優勢特點,主要的要求有: 低能耗、 低成本、 通用性、 網路拓撲、 安全、 實時性、 以數據為中心等。
無線感測器網路系統的典型結構
採用同構網路實現遠程監測的無線感測器網路系統典型結構, 由感測器節點、 匯聚節點、 伺服器端的PC和客戶端的PC四大硬體環節組成, 各組成環節功能如下。
圖1 遠程監測無線感測器網路系統結構框圖
感測器節點
部署在監測區域(A區), 通過自組織方式構成無線網路。 感測器節點監測的數據沿著其它節點逐跳進行無線傳輸, 經過多跳後達到匯聚節點(B區)。
匯聚節點
是一個網路協調器, 負責無線網路的組建, 再將感測器節點無線傳輸進來的信息與數據通過SCI( 串列通信介面)傳送至伺服器端PC。
伺服器端PC
是一個位於B區的管理節點, 也是獨立的Internet網關節點。 在LabVIEW軟體平台上面有兩個軟體: 一是對感測器無線網路進行監測管理的軟體平台VI, 即一個監測感測器無線網路的虛擬儀器VI; 二是Web Server軟體模塊和遠程面板技術(Remote Panel), 可實現感測器無線網路與Internet的連接。
客戶端PC
客戶端PC上無需進行任何軟體設計, 在瀏覽器中就可調用伺服器PC中無線感測器網路監測虛擬儀器的前面板, 實現遠程異地(C區)對感測器無線網路(A區)的監測與管理。
無線感測器網路中的感測器節點
1. 感測器及其調理電路
應根據無線感測器網路所在的地區環境特點來選擇感測器, 以適應環境溫度變化范圍、 尺寸體積等特殊要求。 感測器所配接的調理電路將感測器輸出的變化量轉換成能與A/D轉換器相適配的0~2.5 V或0~5 V的電壓信號。 當處於無電網供電地區時, 感測器及其調理電路都應是低功耗的。
2. 數據採集及A/D轉換器與微處理器系統
感測器節點中的計算機系統是低功耗的單片微處理器系統, 可以適應遠離測試中心、 偏遠地區惡劣環境的工作條件。 如美國德克薩斯州儀器(TI)公司生產的MSP430-F149A超低功耗混合信號處理器(Mixed Signal Processor), 它內部自帶采樣/保持器和12位A/D轉換器, 可對信號進行採集、 轉換以及對全節點系統進行指令控制和數據處理。
3. 射頻模塊
射頻模塊接收外部無線指令並將感測器檢測到的被測參量數據信息無線發送出去, 如TI公司的CC2420無線收發晶元。
9. 無線網路的特點不包括( )。
【答案】:A
無線網路具有以燃孫下特點:①可移動性強,能突破時空的限制凱塵;②網路擴展性能相對較強;③設備安裝簡易、成本低盯段禪廉。
10. 互聯網接入技術論文(2)
互聯網接入技術論文篇二
移動互聯網接入 網路技術
摘 要:移動互聯網是當前信息技術領域的熱門話題之一,而接入網路則是移動互聯網的重要基礎設施。對目前的接入網路技術:衛星通信網路、無線城域網、無線區域網、無線個域網、蜂窩網路的特點及應用進行了分析,提出了接入網路技術未來的發展趨勢是各種網路的融合演進, 報告 了異構 無線網路 融合的特點及應用。
關鍵詞:移動互聯網 接入網路技術
中圖分類號:TN92 文獻標識碼:A 文章 編號:1672-3791(2013)03(b)-0009-02
移動通信技術和互聯網技術是信息技術領域中重要的組成部分,這兩項技術的發展直接影響著人們的生活和工作方式。移動互聯孝族大網是一個新型的融合型網路,是移動通信技術和互聯網技術充分融合的產物。在移動互聯網環境下,人們可以通過智能手機、PDA、車載終端等設備通過移動網訪問互聯網,隨時隨地的享受互聯網提供的服務。
2011年中國工業和信息化部電信研究院在《移動互聯網白皮書》中指出:“移動互聯網是以移動網路作為接入網路的互聯網及服務,包括三個要素:移動終端、移動網路和應用服務[1]。”簡而言之,移動終端是移動互聯網的前提,接入網路是移動互聯網的基礎,而應用服務則成為移動互聯網的核心。本文詳細描述了接入網路技術的現狀及發展趨勢。
1 接入網路技術現狀
現有的無線接入網路主要有五類:衛星通信網路、無線城域網(WMAN)、無線區域網(WLAN)、無線個域網(WPAN)、蜂窩網路(2G網路、3G網路等)[2]。它們在帶寬、覆蓋、移動性支持能力和部署成本等方面各有利弊。
1.1 衛星通信網路
1.1.1 概述
簡單來講,衛星通信就是把衛星作為中繼站,在地球上(包括地面和低層大氣中)的通信站點間進行通信。衛星和地球站就是衛星通信系統的重要組成部分。衛星通信新技術主要包括VSAT系統,即甚小口徑終端;中低軌道的移動衛星通信系統等。
1.1.2 特點及應用
衛星通信具有通信區域大、距離遠、頻段寬、容量大的特點,即只要是在衛星發射電波覆蓋范穗虧圍內的任意兩點間,都可以互相通信。其次,衛星通信的可靠性高、質量好、雜訊小、可移動性強,即不容易受自然災害的影響;但是,衛星通信存在傳輸時延大、回聲大、費用高的問題[3]。
目前,衛星通信主要用於電視廣播、遠距離的越洋電話、軍事通信、應急通信等。衛星通信作為一種特殊的通信技術,其基本定位必然是地面系統的有效支持、補充與延伸[4],對於農村及偏遠地區的通信發揮重要的作用,使實現全球通信海陸空一體化的無縫覆蓋成為可能。衛星通信的廣播與多播等技術優勢,結合現代Internet技術,在地面互聯網路擁塞的狀態下,可充分發揮以IP為基礎的多媒體遠距離傳送與高速連接,將寬頻高速數據業務進行有效地傳送。伴隨著移動互聯網的發展,衛星通信與3G、4G技術的相互融合將成為衛星通信發展的必然趨勢。
1.2 無線城域網(WMAN)
1.2.1 概述
無線城域網主要用於解決整個城市區域的接入問題,以微波等無線傳輸為介質,以無線方式為主要接入手段,提供同城數據高速傳輸,以及 其它 如圖像、視頻等多媒體通信業務和Internet接入服務[5]。而WiMax是受到較多關注的無線城域網通信技術。WiMax(World Interoperability for Microwave Access)即全球微波互聯接入,是一項基於IEEE 802.16標準的無線接入技術[6],它採用有線方式為企業、家庭提供“最後一英里”的無線接入。覆蓋范圍大於無線區域網,可以覆蓋幾千米到幾十千米的范圍。
1.2.2 特點及應用
WiMax具有傳輸距巧豎離遠、覆蓋面積大、接入速度快等特點。WiMax所能實現的50 km的無線信號傳輸距離是無線區域網所不能比擬的,網路覆蓋面積是3G發射塔的10倍[7],最高接入速度70M是3G所能提供的寬頻速度的30倍。此外,WiMax具有高效、靈活、經濟的組網方式,以及較為完備的Qos機制。支持移動和固定寬頻無線接入的特點,使它集成了無線接入技術的移動性與靈活性以及DSL等傳統寬頻接入技術的高帶寬特性,為用戶提供了優良的最後一公里網路接入服務及廣泛的多媒體通信服務。但是,WiMax技術目前無法支持用戶在移動過程中無縫切換。性能與3G的主流標准相比,仍存在差距。
基於WiMax特點,它可以被用於遠程醫療衛生、遠程 教育 、物流、金融、交通等行業,提供一定條件下的高速數據通信服務。從業務應用來看,WiMax在逐步實現寬頻業務的移動化,而3G實現的是移動業務的寬頻化。越來越多的多媒體通信服務大量消耗現有的3G網路資源,使網路的建設投資遠遠超過了收入的增加。WiMAX可以在保證服務質量的基礎上,有效降低運營成本。WiMax不可能完全取代3G,但是WiMax在以IP為主的高速數據應用方面的優勢使它成為了3G網路的補充手段,兩種網路的融合程度會越來越高。
1.3 無線區域網(WLAN)
1.3.1 概述
無線區域網(Wireless Local Area Networks,WLAN)是工作於2.5 GHz或5 GHz頻段,以無線、或無線與有線相結合的方式構成的區域網。它利用射頻技術及簡單的存取架構取代傳統電纜線,以提供傳統有線區域網的功能,是非常便利的數據傳輸系統。簡而言之,無線區域網仍然是以有線區域網為基礎的,它只是在有線區域網的基礎上通過無線HUB、無線訪問節點(AP)、無線網橋、無線網卡等設備構建了無線通信網路[8],是有線區域網的擴展和替換。
1.3.2 特點及應用
無線區域網具有布網便捷,網路規劃調整可操作性強,網路易於擴展的特點。只需要一個或多個接入點設備,就可以搭建覆蓋整個區域的網路,搭建網路所需的基礎設施也不需要隱藏在地下或牆里,便於網路優化配置、改造和維護。只要在無線信號能夠覆蓋的范圍內,用戶都可以在任意位置接入網路,並隨時改變位置,具有較強的靈活性和移動性。由於無線區域網多採用無線電波作為傳輸介質以及其工作在S頻段的特點,使其具備良好的抗干擾性和保密性,不會對人體造成輻射傷害。但是任何障礙物都會成為電磁傳播的阻礙,任何外部其他電信號都會成為區域網的干擾源。所以,無線區域網在性能、速率、安全性方面還有一定的不足之處。 無線區域網的最大傳輸速率為54 Mbit/s[9],較適合應用於有限空間、小規模網路等,如機場貴賓廳、股票大廳。其次,對於難以進行有線網路布線的環境、需要暫時使用網路的環境、實時通信要求很高的特殊場合,如人跡罕至的邊關、港口等都有較好的應用。無線區域網並不能作為一個完備的全網解決方案,但是隨著無線區域網技術的成熟應用,它可以與廣域網結合為用戶提供移動互聯網應用,成為3G網路有益的補充。
1.4 無線個域網(WPAN)
1.4.1 概述
無線個域網(Wireless Personal Area Network,WPAN)是面向特定群體活動半徑小、業務種類豐富、無縫連接的新興無線通信技術,相對於無線廣域網、無線城域網、無線區域網,它的覆蓋范圍更小,進而有效全面解決“最後幾米電纜”的問題。目前,藍牙(Bluetooth)是WPAN應用的主流技術,其它的還有家庭射頻(HomeRF)、紅外技術(IrDA)、射頻識別(RFID)、超帶寬(UWB)等。
1.4.2 特點及應用
無線個域網具有低功耗、低成本、體積小等特點。設備與組網都簡單方便、易於操作,且支持點對點、點對多點的應用。WPAN所覆蓋的范圍一般在10 m半徑以內,是短距離、個人專用的無線網路。具有代表性的Bluetooth技術,在全球范圍內的可操作性都很強,因為其使用了2.4 GHz頻段在全球都是可以自由使用的有效頻段。通過鑒權、加密等 措施 確保設備識別碼在全球的唯一性和設備的安全性。但是WPAN的技術標准多樣,都需要不斷的完善和創新。
WPAN主要應用於個人、家庭和辦公設備的無線通信,它可以在小范圍內將各種移動通信設備、固定通信設備、計算機及其終端設備、各種數字數據系統(例如數字照相機、數字攝像機等)甚至各種家用電器,使用一種廉價的無線 方法 建立它們之間的信息傳輸[10]。WPAN可以使用戶隨時隨地的進行設備間的無縫通訊,可以通過移動網路、區域網、城域網方便快捷的接入到互聯網Internet。未來,WPAN和WLAN一起為用戶提供完備的短距離無線通信環境。
1.5 蜂窩網路
1.5.1 概述
蜂窩網路是把行動電話的服務區分為一個個正六邊形的小區,每個小區設置一個基站,這樣的結構酷似一個個“蜂窩”。 蜂窩技術是移動通信的基礎,所以把這種移動通信方式稱為蜂窩移動通信。蜂窩移動通信系統由移動站、基站子系統、網路子系統組成,採用蜂窩網路作為無線組網方式,通過無線信道將移動終端和網路設備進行連接,使用戶在移動中進行語音、數據通信業務。
1.5.2 特點及應用
宏蜂窩、微蜂窩是蜂窩移動通信系統應用較多的蜂窩技術,宏蜂窩覆蓋半徑大,多在1~25 km,但是存在盲區,小區半徑縮小時會產生干擾。微蜂窩相對於宏蜂窩覆蓋范圍小,一般覆蓋半徑為30~300 m,傳輸功率低、安裝方便靈活,主要用於提高覆蓋率和容量,作為宏蜂窩的補充和延伸,為用戶提供更好的網路覆蓋。它的主要特徵是終端的可移動性,並具有成熟的切換和漫遊方案,頻率復用技術、多址技術、移動性管理技術促進了移動通信業務的發展。伴隨著網路的發展,蜂窩網路從第一代蜂窩移動通信系統發展到現在的第三代蜂窩移動通信系統(3rd Generation,3G),成為實現網路融合和業務融合的統一平台,也是公認的下一代網路的核心網架構。3G網路把語音通信和多媒體通信巧妙結合,能支持更多的用戶,提供更高的數據傳輸速率。如HSPA的速率已經達到7.2 Mbit/s。但高成本、低帶寬的問題越發凸顯。
蜂窩系統或許是當今社會最重要的通信媒體。目前,3G網路可以為用戶提供豐富的應用服務,除電信業務、承載業務在內的基本業務外,還可以提供如呼叫前轉、呼叫等待、多方通話等補充業務。支持的增值服務應用包括網頁瀏覽、圖像、音樂、移動游戲、移動沖浪、視頻會議、視頻點播、各類信息服務等。
2 接入網路技術發展趨勢
目前的接入網路技術能為用戶提供豐富的通信接入手段以及無處不在的接入網路服務,但是各有利弊。例如,蜂窩網路覆蓋的范圍大,移動性管理技術成熟,但帶寬低、建設成本高;相反,WLAN高帶寬、低成本,但其覆蓋范圍有限。為解決此問題,需要充分利用不同網路技術的互補性,網路的融合將成為促進移動互聯網未來發展的關鍵要素,接入網路正在經歷一個動態的轉型過程,異構無線網路融合應運而生。
2.1 定義
異構網路是一種網路的類型,是不同的計算機、手持終端等網路設備及相關系統組成,運行在不同的協議上,支持不同的功能和應用。異構無線網路融合是將現有的多種無線接入技術有機的進行結合,符合下一代無線通信網路(4G網路)中多系統融合演進的設計思路和發展方向。
2.2 特點及應用
異構無線網路融合技術具有成本低、風險低的優點,它是現有接入技術的融合,可以充分利用現有網路資源,降低建設運營成本。其次可以增加網路的覆蓋范圍,利用不同接入技術的特點使網路進行有效地延伸。對於用戶來說,可以享受更加全面、豐富、便捷的移動互聯網服務,是下一代網路發展的必然趨勢。
近年來,業界和學術界不斷的在進行異構無線網路融合的應用研究,BARWAN計劃提出並實現了多模移動終端在無線區域網和無線廣域網之間的垂直切換方案。ETSI和3GPP對3G網路與WLAN之間的互連互通進行了深入的應用研究[2]。MOBYDICK對IPv6網路中WLAN和移動網路的融合應用進行了探討。國內各運營商為緩解大量數據業務對3G網路的沖擊,也開始進行網路的改造,主要是把3G+WLAN方式應用到網路中,例如將WLAN作為3G網路的一個無線接入網,通過網關連接到3G核心網[2],共享核心網路提供的計費認證功能及信令協議,實現WLAN和3G網路的互聯互通,以促進移動互聯網的發展。但是,異構無線網路融合還存在很多需要解決的問題,比如各種接入網路的互聯互通問題、無縫切換等移動性管理問題,網路中各個功能實體的位置及網路架構也直接決定了網路的融合程度及實際應用效果。 3 結語
移動互聯網可以提供除傳統互聯網迷你主頁之外的幾乎所有業務,在韓國、日本等應用較好的國家,移動互聯網的ARPU值可以達到10美元[11]。截至2012年6月底,中國手機網民規模達到3.88億,相比台式電腦上網的3.80億,手機首次超越台式電腦成為第一大上網終端。手機視頻用戶規模激增,已經超過一億人。手機微博用戶漲幅明顯,使用率提升5.3個百分點至43.8%[12]。種種數據表明,“無處不在的網路、無所不能的業務”已深入人心。
伴隨著用戶規模的快速增長,移動互聯網產業將飛躍式的發展,必將推進接入網路技術的融合演進,各種無線網路接入形式和應用成為研究和開發的 熱點 。相信未來各種獨立的無線網路將與整個有線Internet相互聯,為用戶提供覆蓋范圍更廣,應用更豐富,服務更完善的下一代移動互聯網服務。
參考文獻
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[12]第30次中國互聯網路發展狀況統計報告[R].北京:中國互聯網路信息中心,2012(7).
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