移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

魏銘 王明月 張德慧

摘 要：隨著科技發(fā)展，無線通信技術(shù)經(jīng)歷巨大變化，在社會的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛而深入的作用，移動(dòng)無線通信與我們的日常生活、生產(chǎn)學(xué)習(xí)已經(jīng)不可分割，本文通過簡述定義、分類及發(fā)展、安全性等方面展示了移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的概念。

關(guān)鍵詞：無線 網(wǎng)絡(luò) 通信

一、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1、介紹：

所謂無線，顧名思義就是利用無線電波來作為資料的傳導(dǎo)，而就應(yīng)用層面來講，它與有線網(wǎng)絡(luò)的用途完全相似，兩者最大不同的地方是在于傳輸資料的媒介不同，除此之外，正因它是無線，因此無論是在硬件架設(shè)或使用之機(jī)動(dòng)性均比有線網(wǎng)絡(luò)要優(yōu)勢許多。通常所講的無線網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)廣義的技術(shù)術(shù)語，無線網(wǎng)絡(luò)包含了許多用無線方式通信的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，這些異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)采用不同的通信協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)，采用不同的核心技術(shù)，采用不同的芯片技術(shù)，組織系統(tǒng)時(shí)有自己的特點(diǎn)，有不同的國際組織及管理部門。

2、分類：

按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，無線網(wǎng)絡(luò)有多種分類，例如：按照通信覆蓋范圍來分，可以分為無線廣域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)和無線個(gè)域網(wǎng)；按照通信范圍是長距離還是短距離來分，有廣域無線網(wǎng)絡(luò)和短距無線網(wǎng)絡(luò)之分；還可以按照不同的通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，按照用戶終端是否可以在移動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行通信可以分為移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等。

3、發(fā)展：

無線網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展初期從內(nèi)容上有面向語音的技術(shù)與系統(tǒng)，還有面向數(shù)據(jù)的技術(shù)與系統(tǒng)。面向語音的技術(shù)與系統(tǒng)是從無繩電話開始起步的，然后就是第一代的一蜂窩結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)組通織特征的移動(dòng)無線網(wǎng)；隨后發(fā)展到了第二代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)GSM，順序地發(fā)展出了從2G 到3G 的過渡性技術(shù)：2.5G 的GPRS 和CDMA 1X 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；很快就進(jìn)人到第三代移動(dòng)無線系統(tǒng)技術(shù)，在這個(gè)階段，3G 實(shí)際上包括了三個(gè)制式：美國的CDMA2000、歐洲的WCDMA以及有中國開發(fā)的TD-SCDMA3G 技術(shù)。接著第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（4G） 啟動(dòng)，一直到現(xiàn)在，4G 系統(tǒng)大范圍地進(jìn)入應(yīng)用?？傊嫦蛘Z音的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展以及取得了巨大的成就，同時(shí)推動(dòng)了面向數(shù)據(jù)無線局域網(wǎng)的發(fā)展。

面向數(shù)據(jù)的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展內(nèi)容更為豐富。剛開始，隨著無線局域網(wǎng)的快速發(fā)展，推出了IEEE802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，接著系統(tǒng)性地發(fā)展了IEEE802.l1a （5GHz，54Mbit/s），IEEE802.11b（2.4GHz，11Mbit/s），IEEE802.11b+（2.4GHz，22Mbit/s） 和IEEE802.llg （2.4GHz，54Mbit/s）。2008年，又推出了IEEE802.l1n。802.11n 是IEEE 802.11協(xié)議中繼802.11b/a/g 后802.11n 將802.11a/g 的54Mbit/s 最高發(fā)送速率提高到了又一個(gè)無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，300Mbit/s，其中的關(guān)鍵技術(shù)為MIMO-OFDM、40MHZ 頻寬模式、幀聚合、Short GI。802.11n 同時(shí)定義了2.4GHZ頻段和5GHZ頻段的WLAN 標(biāo)準(zhǔn)，與11a/b/g 每信道只用20MHZ 頻寬不同的是11n 定義了兩種頻帶寬度： 20MHZ 頻寬和40MHZ頻寬。

二、移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1、介紹：

移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也稱移動(dòng)通信技術(shù) 。移動(dòng)通信領(lǐng)域內(nèi)推出的業(yè)務(wù)種類越來越多，除語音業(yè)務(wù)以外，移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)真正可以使人們隨時(shí)、隨地進(jìn)行便捷地通信，在移動(dòng)狀態(tài)中實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)交互。移動(dòng)通信網(wǎng)已經(jīng)是現(xiàn)代通信網(wǎng)的一個(gè)極重要組成部分。

2、組成：

在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，主要采用了一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)作為基本結(jié)構(gòu)。一個(gè)基站用一個(gè)六邊形表示，許多的六邊形在空間上構(gòu)成了通信系統(tǒng)蜂窩，多個(gè)基站加在一起的時(shí)候，其形狀像蜜蜂的蜂窩而得名。它主要是有移動(dòng)臺、無線基站子系統(tǒng)和交換網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)三部分組成。移動(dòng)臺由兩部分組成，移動(dòng)終端和客戶識別卡。移動(dòng)終端可完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息發(fā)射和接收。SIM卡就是“身份卡”，存有認(rèn)證客戶身份所需的所有信息，并能執(zhí)行一些與安全保密有關(guān)的重要信息，以防止非法客戶進(jìn)人網(wǎng)絡(luò)。無線基站子系統(tǒng)BSS是在一定的無線覆蓋區(qū)中由移動(dòng)交換中心（MSC） 控制，與MS進(jìn)行通信的系統(tǒng)設(shè)備，它主要負(fù)責(zé)完成無線發(fā)送接收和無線資源管理等功能。功能實(shí)體可分為基站控制器 （BSC） 和基站收發(fā)信臺（BTS）。交換網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS 主要完成交換功能和客戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能。

移動(dòng)通信中蜂窩結(jié)構(gòu)分為三個(gè)層級：宏蜂窩小區(qū)、微蜂窩小區(qū)和微微蜂窩小區(qū)。

3、發(fā)展：

第一代蜂窩式移動(dòng)通信網(wǎng)是模擬系統(tǒng)，以連續(xù)變化的波形傳輸信息，只能用于語音業(yè)務(wù)。這一代移動(dòng)通信網(wǎng)制式繁多，不能實(shí)現(xiàn)國際漫游，不能提供ISDN 業(yè)務(wù)（即在一根普通電話線上提供語音、數(shù)據(jù)、圖像等綜合性業(yè)務(wù)），通信保密性不好，通話易被竊聽，手機(jī)體積大，頻帶利用率低。

第二代蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)為數(shù)字系統(tǒng)，針對第一代進(jìn)行了完善和發(fā)展。2G系統(tǒng)支持語音，數(shù)據(jù)等多種任務(wù)，但傳輸速率很低。但一些運(yùn)營商會將其速率升級，理論山可以超過100kbit/s，即2.5G。

第三代為3G系統(tǒng)，是將語音通信和多媒體通信結(jié)合的新一代通信系統(tǒng)，甚至許多終端還可與個(gè)人局域網(wǎng)互聯(lián)，并將一個(gè)小范圍區(qū)域內(nèi)的所有數(shù)字終端設(shè)備互聯(lián)成一個(gè)可有效的網(wǎng)絡(luò)，

第四代移動(dòng)通信技術(shù)是4G網(wǎng)絡(luò)，4G網(wǎng)絡(luò)最大的數(shù)據(jù)傳輸速率超過100 Mbit/s，這個(gè)速率是3G網(wǎng)絡(luò)速率的50倍，4G技術(shù)將3G 和WLAN技術(shù)很好地脫合在一起，4G的移動(dòng)終端可以接受高分排率的電影和電視節(jié)目，從面成為合井廣播和通信的新基礎(chǔ)設(shè)施中的一個(gè)組帶，4G有望集成不同模式的無線通信技術(shù)，如WILAN 無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙等無線個(gè)城網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、廣播電視到衛(wèi)星通信技術(shù)等。4G通信技術(shù)在2G、3G技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用了一些新的通信技術(shù)，較大幅度地提高了無線通信網(wǎng)絡(luò)的效率和功能。

4G技術(shù)的優(yōu)勢為通信速率更快：網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬，通信更加靈活，智能性能更高，兼容性能更平滑，提供的增值服務(wù)更多并連接著新的市場，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量通信，頻率使用效率更高，通信費(fèi)用更加便宜。4G通信能滿足3G通信尚不能達(dá)到的部分需求，如覆蓋范圍更大，通信質(zhì)量更高、多媒體傳輸能力更強(qiáng)等。4G系統(tǒng)可提供高達(dá)10Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，采用數(shù)據(jù)分組交換技術(shù)處理數(shù)據(jù)流，具有極強(qiáng)的視頻數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能。

三、無線網(wǎng)絡(luò)的安全性

無線網(wǎng)絡(luò)在給用戶帶來移動(dòng)便利性的同時(shí)也帶來了諸多挑戰(zhàn)，其中就包括安全性。由于無線網(wǎng)絡(luò)通過無線電波在空中傳輸數(shù)據(jù)，信號覆蓋范圍內(nèi)的幾乎所有無線網(wǎng)絡(luò)用戶都能接觸到這些數(shù)據(jù)。只要具有相同的頻率、通信制式就可能獲取所傳遞的信息，要通過無線信道將數(shù)據(jù)僅僅傳送給一個(gè)目標(biāo)用戶是不可能的。因此與有線網(wǎng)絡(luò)相比，無線網(wǎng)絡(luò)所面臨的安全威脅更加嚴(yán)峻。

無線通信網(wǎng)絡(luò)通常由無線接人網(wǎng)（RAN）和有線核心網(wǎng)（CN）組成，如圖1.6所示。接人網(wǎng)基于不同的無線通信技術(shù)為用戶提供網(wǎng)絡(luò)接人服務(wù)，為終端提供業(yè)務(wù)承載能力，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的透明傳送。核心網(wǎng)是指將業(yè)務(wù)提供者與接人網(wǎng)，或?qū)⒔尤司W(wǎng)與其他接人網(wǎng)連接在一起的網(wǎng)絡(luò)，通常指除接人網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)之外的網(wǎng)絡(luò)部分。無線通信網(wǎng)絡(luò)安全威脅根據(jù)無線通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，主要存在于三個(gè)位置：移動(dòng)終端、無線鏈路、接人網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)有線連接。

WLAN技術(shù)是當(dāng)今世界上最令人振奮的無線技術(shù)之一。實(shí)現(xiàn)了無論是在工作中、在家中，還是國內(nèi)外旅行中的安全的、健壯的高速無線訪問?，F(xiàn)在有筆記本電腦、PDA支持它，而且馬上將被手機(jī)支持。該技術(shù)的采用正快速地在很多地方增長，無論是企業(yè)、運(yùn)營商還是個(gè)人用戶，如果能構(gòu)建符合標(biāo)準(zhǔn)、易于使用且屬于自己的WLAN設(shè)施，將能強(qiáng)占先機(jī)、提高效率和降低成本。如果能按照Wi-Fi組織定義的安全標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施企業(yè)WLAN，那么將對企業(yè)信息化應(yīng)用產(chǎn)生極大的價(jià)值。安全解決WLAN安全架構(gòu)，并靈活運(yùn)用符合Wi-Fi認(rèn)證要求的產(chǎn)品來搭建WLAN系統(tǒng)，將是邁向最終實(shí)現(xiàn)安全接入、無縫漫游的踏腳石。

結(jié)束語：無線通信對人類的生產(chǎn)力產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)力。如今，4G已經(jīng)完全不再是一個(gè)陌生的名詞，我們已經(jīng)開始深入5G，相信很快就會快速普及，相信我們的科技會越來越進(jìn)步，人們的生活也會越來越便利，世界會越來越美好。

參考文獻(xiàn)：

[1]張少軍.圖說無線網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用技術(shù).中國電力出版社.2017

[2]祝世雄.無線通信網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù).國防工業(yè)出版社.2014